ITCS20110039A1 - Concentratore solare per la generazione di energia termica ed energia elettrica. - Google Patents

Description

CONCENTRATORE SOLARE PER LA GENERAZIONE DI ENERGIA TERMICA ED ENERGIA ELETTRICA

CAMPO DELL' INVENZIONE

L'invenzione realizza un sistema a concentrazione solare del tipo solar dish in cui la radiazione solare à ̈ focalizzata su un'area limitata e ben definita. Il sistema che insegue il sole su due assi consiste in un corpo parabolico ricoperto da materiale riflettente che concentra i raggi solari su uno scambiatore, consentendo la produzione di energia termica. Un pannello fotovoltaico, posizionato sul retro dello scambiatore produce energia elettrica. Una turbina eolica posizionata sul retro del corpo parabolico, sfrutta la spinta del vento e produce energia elettrica quando il sistema à ̈ in configurazione di sicurezza, e non sono in funzione lo scambiatore ed il pannello fotovoltaico. In Figura 1 à ̈ riportato uno schema dell' invenzione.

STATO ANTERIORE DELLA TECNICA

I sistemi a concentrazione solare o CSP (Concentrating Solar Power) realizzano calore ad alta temperatura (fino a 1000 °C), utilizzabile, per esempio, per azionare cicli termodinamici e quindi per produrre potenza meccanica e di conseguenza elettrica, concentrando i raggi solari su una superficie di dimensioni e forma definite e dipendente dalla tipologia del concentratore.

Le tecnologie attualmente più conosciute sono:

1) collettori parabolici lineari, con fuoco lineare solidale alla struttura;

2) solar dish, con fuoco circolare solidale alla struttura;

3) torri solari, con fuoco approssimativamente circolare fisso;

4) specchi lineari di Fresnel, con fuoco lineare fisso.

In particolare, i sistemi CSP 1 e 2 si basano sulle proprietà ottico-geometriche del corpo parabolico, che direzionata con l'asse parallelo ai raggi solari (con sistema di solar tracking ad 1 e 2 assi di inseguimento rispettivamente), focalizzano la radiazione solare, generando un'immagine dipendente dalla geometria di concentrazione. I sistemi CSP 3 e 4 si basano invece su ottiche discrete, generalmente piane, rispettivamente a 2 e 1 asse di inseguimento. L'obiettivo finale à ̈ di concentrare quanta più energia solare per sovrapposizione delle riflessioni dei singoli elementi riflettenti, senza per questo realizzare un'immagine focale. Tutti questi sistemi sono composti da un “concentratore†che concentra i raggi solari per riflessione, un “ricevitore†che raccoglie l'energia solare ed à ̈ accoppiato ad un “convertitore†, che tramuta l'energia solare in energia meccanica e/o termica ed eventualmente in energia elettrica.

I concentratori CSP 2 e 3 sono quelli che realizzano i più alti fattori di concentrazione della radiazione solare, potendo raggiungere in pratica valori di 1000 o anche 2000 soli. I concentratori CSP 1 e 4 operano invece con fattori di concentrazione tra 20 e 50 soli.

La caratteristica peculiare dei concentratori CSP 1 e 2 à ̈ quella di puntare al meglio verso la posizione del sole e di montare il ricevitore nel punto focale di un paraboloide. Il ricevitore deve quindi seguire rigidamente il moto del concentratore. Nel caso dei solar dish (sistema CSP 2) anche il convertitore à ̈ in genere rigidamente vincolato al concentratore e anch'esso ne segue il moto.

I sistemi CSP 1, 3 o 4 sono comunemente utilizzati per generare energia elettrica su larga scala (da 100 kWe a 100 MWe, dove il pedice “e†indica la potenza elettrica) ed utilizzano generalmente come convertitori termodinamici delle turbine. I sistemi CSP di tipo 2, i solar dish, si prestano invece per la generazione di piccole potenze elettriche (tipicamente fino a 30 kWe) e sono spesso utilizzati con un convertitore termodinamico del tipo a motore stirling. Un ulteriore concentratore à ̈ descritto nel documento IPN WO201045269.

Nello stato dell‟arte non vi à ̈ un sistema CSP che consenta la regolazione/parzializzazione della potenza. La defocalizzazione avviene attraverso movimenti azimutali e zenitali dell‟intero sistema, e a causa della mancata concentrazione, ciò provoca la cessazione della produzione di energia.

Inoltre la defocalizzazione avviene spostando il sistema e spostando la focalizzazione, dei raggi riflessi dal corpo parabolico, da un punto noto che si trova sull‟asse del corpo parabolico, ad un punto non bene definito. Tali riflessioni possono provocare accecamenti, incendi, ostruzione alla movimentazione aerea di ogni tipo e danni a cose e persone.

Nello stato dell‟arte non vi à ̈ poi una applicazione che consente al sistema di assumere una posizione di sicurezza tale per cui si abbia la perfetta chiusura dello stesso su sé stesso. Si hanno perciò sistemi soggetti a sbilanciamenti da parte dell‟azione del vento.

Allo stesso modo, non vi à ̈ protezione alcuna della superficie riflettente, permanentemente esposta agli agenti atmosferici e per la quale non à ̈ previsto neanche un sistema di pulitura. Non vi sono sistemi che continuano a produrre energia malgrado siano in posizione di sicurezza, e cessino la loro funzione specifica di concentrazione solare.

Nello stato dell‟arte non vi sono sistemi a concentrazione solare, del tipo solar dish, che integrino altre tecnologie per la produzione di energia (pannelli fotovoltaici, turbine eoliche, celle a combustibile, turbine a gas, una divisione di conversione di energia chimica, una divisione di immagazzinamento di energia termica, una turbina a gas, un motore multicilindrico, un motore multipistone,una turbina a vapore, torre di evaporazione, una cella a combustibile ed un sistema di generazione basato sull'acqua).

OBIETTIVO CHE L‟INNOVAZIONE INTENDE RAGGIUNGERE

La presente invenzione consiste in un sistema CSP di nuova concezione che genera un'area focale ben delimitata e regolare e si presta ad alimentare scambiatori di calore con il vantaggio di parzializzare e regolare la potenza termica generata da uno scambiatore di calore ed elettrica generata da un pannello fotovoltaico. Tale parzializzazione e regolazione della potenza à ̈ possibile grazie all‟utilizzo di un attuatore. Tale sistema inoltre, nella sua posizione di sicurezza, quando cioà ̈ non funziona come concentratore solare, permette di continuare a produrre energia, per mezzo di una turbina eolica che genera energia elettrica sfruttando la spinta del vento. Il sistema riesce a generare energia termica ed elettrica, attraverso l‟integrazione ed eventualmente la combinazione di più fonti di energia rinnovabile.

Inoltre, nel caso di superfici riflettenti più ampie, il trovato può essere accoppiato a sistemi a turbina.

Il sistema CSP, raffigurato nella Figura 1 e Figura 2, à ̈ costituito da un busto di forma opportuna, che si sviluppa in altezza, vincolato nella sua parte inferiore ad una ralla, che tramite il moto trasmesso da un motoriduttore per effetto di un collegamento a catena, consente all‟intero sistema di muoversi azimutalmente.

Nella parte superiore del busto, si trova il “becco†, ovvero l‟involucro che contiene il motoriduttore zenitale, che per mezzo di un albero trasmette il moto a due bracci. Oltre a contenere e proteggere dagli agenti atmosferici il sistema di movimentazione zenitale, il “becco†, riproduce appunto il becco di un volatile.

Ad una estremità di queste braccia viene collegato un corpo parabolico, ricoperto di materiale riflettente, ed irrigidito da una struttura “a ragno†, che riflette i raggi del sole su uno scambiatore, posto sull‟altra estremità delle braccia. Tale scambiatore attraverso un opportuno sistema di ricircolo di acqua, produce energia termica. Sul retro dello scambiatore viene posto un pannello fotovoltaico che sfrutta la radiazione solare e produce energia elettrica durante l‟intero ciclo di inseguimento solare.

Le due braccia sono perfettamente speculari e si differenziano, perché su un braccio vi à ̈ montato un attuatore e sull‟altro una molla a gas. L‟attuatore “impone†il moto e consente di variare la posizione dello scambiatore e del pannello fotovoltaico, permettendo la defocalizzazione e regolazione della potenza termica ed elettrica. La molla a gas “segue†il moto dell‟attuatore facendo muovere il braccio, su cui à ̈ vincolato, in sincronia con il braccio su cui à ̈ posto l‟attuatore.

Sulla parte posteriore del corpo parabolico à ̈ fissata una turbina eolica che entra in funzione quando il sistema assume la configurazione di sicurezza. Tale configurazione à ̈ assunta alla sera e/o quando il vento supera una certa velocità. Nella configurazione di sicurezza, la turbina eolica entra in funzione e produce energia elettrica, per effetto della velocità del vento ( Figura 24)

La presente applicazione stabilisce una serie di vantaggi rispetto allo stato dell‟arte.

Tale sistema, attraverso l‟integrazione con altre forme di energia rinnovabili, come la tecnologia fotovoltaica e quella eolica, à ̈ un impianto completamente autonomo ed autoalimentato dal punto di vista elettrico. Infatti l‟energia prodotta dal pannello fotovoltaico e dalla turbina eolica viene utilizzata per alimentare i motoriduttori che consento il movimento azimutale e zenitale.

Tali motoriduttori, sono di piccola taglia, potendo contare su un sistema completamente bilanciato in cui i pesi disposti sulle estremità dei due bracci sono proporzionali alla loro distanza dal perno di rotazione zenitale.

In virtù di ciò l‟energia elettrica prodotta dal pannello fotovoltaico, dagli elementi fotovoltaici posti sul telaio e dalla turbina eolica risulta sufficiente per alimentare tali motoriduttori. Ciò à ̈ molto vantaggioso dal punto di vista del bilancio energetico globale, in quanto, come detto, il sistema à ̈ elettricamente autonomo.

La defocalizzazione e regolazione della potenza termica ed elettrica (in relazione alle esigenze dell‟utenza) à ̈ ottenuta tramite un attuatore, che fa muovere lo scambiatore, avanti ed indietro rispetto al fuoco. Contrariamente a quanto presente nello stato dell‟arte dove la defocalizzazione si ottiene mettendo in movimento tutto il sistema azimutalmente o zenitalmente.

Durante la fase di defocalizzazione i raggi riflessi colpiscono sempre lo scambiatore (Figura 21, 22, 23).

In tal modo si evitano focalizzazioni anomale, focalizzazioni in punti non propriamente definiti, problematiche per il traffico aereo, accecamenti, incendi, danni a cose o persone causate dalla movimentazione dell‟intero sistema azimutale od zenitale.

Il pannello fotovoltaico posto nella parte posteriore del corpo radiatore, anche durante la fase di defocalizzazione, continua ad inseguire il sole, intercettando la radiazione solare e seguitando a produrre energia elettrica.

Il sistema, grazie alla particolare forma del busto, assume una determinata configurazione di sicurezza.

Tale configurazione di sicurezza, che si assume alla sera o per via di una elevata velocità del vento, consiste nel richiudere il sistema su se stesso, rivolgendo la concavità del corpo parabolico verso il basso e ritraendo leggermente lo scambiatore con l‟ausilio dell‟attuatore (Figura 24). Tale posizione, contrariamente a quanto presente nello stato dell‟arte, consente di continuare a produrre energia, tramite l‟entrata in funzione della turbina eolica posta sul retro del corpo parabolico.

La configurazione di sicurezza, contrariamente a quanto presente nello stato dell‟arte, riduce al minimo la superficie impattante col vento, ed essendo la concavità del corpo parabolico rivolta verso il basso, permette allo stesso tempo la protezione della superficie riflettente dagli agenti atmosferici, e l‟eventuale pulitura della stessa.

Inoltre, quando il sistema assume la configurazione di sicurezza, si ha la possibilità di intervenire sullo scambiatore e sul pannello fotovoltaico, senza alcun problema di accessibilità, potendo lavorare comodamente “a terra†. In questo modo si evita l‟utilizzo di, scale, impalcature mobili o fisse e qualsiasi intervento “aereo†, che si renderebbe necessario nell‟ipotesi in cui si debba intervenire sull‟assorbitore mantenendo la configurazione di funzionamento.

DESCRIZIONE DEI DISEGNI

La struttura, il funzionamento ed i vantaggi di questa invenzione saranno molto evidenti in accordo con la seguente descrizione dei disegni, e le rivendicazioni. I disegni non sono necessariamente in scala, in quanto si punta l‟attenzione sull‟ illustrare i principi dell'invenzione.

Figura 1 Ã ̈ una vista 3D anteriore del sistema di concentrazione solare durante una sua fase di inseguimento.

Figura 2 Ã ̈ una vista 3D posteriore del sistema di concentrazione solare nella stessa fase di inseguimento rappresentata in Figura 1.

Figura 3 Ã ̈ una vista laterale del concentratore solare nella stessa fase di inseguimento delle Figure 1 e 2.

Figura 4 à ̈ una vista 3D che raffigura l‟assieme di movimentazione azimutale.

Figura 5 Ã ̈ una vista 3D della base inferiore (7).

Figura 6 rappresenta una vista 3D, una laterale ed una vista da sotto del busto (8.) Figura 7 Ã ̈ una vista 3D esplosa del becco (10) e del sistema di movimentazione zenitale. Figura 8 Ã ̈ una vista 3D del becco (10) e del sistema di movimentazione zenitale completamente assemblato.

Figura 9 Ã ̈ una vista 3D che illustra il montaggio dei perni (23) e (24).

Figura 10 à ̈ una vista 3D che illustra, l‟avvenuto montaggio dei perni (23) e (24) ed il completamento dell‟ assemblaggio delle braccia (9a) e (9b)

Figura 11 à ̈ una sezione praticata lungo la linea di sezione A-A rappresentata in figura 3 che mostra uno spaccato del sistema di movimentazione ed il collegamento tra l‟albero di trasmissione, i perni (23) e (24) e le braccia (9a) e (9b).

Figura 12 rappresenta due viste 3D, una frontale e l‟altra posteriore, del piastrone (15).

Figura 13 rappresenta due viste 3D, una frontale e l‟altra posteriore, dell‟assieme piastrone (15) e corpo parabolico (16).

Figura 14 rappresenta due viste 3D, una frontale e l‟altra posteriore, del singolo spicchio parabolico (161), dove sono visibili le forature per il fissaggio al piastrone (15) e le forature radiali necessarie per giuntare gli spicchi parabolici (161) tra loro.

Figura 15 Ã ̈ una vista 3d posteriore che rappresenta il corpo parabolico (16) ,il piastrone (15), e dal ragno (17).

Figura 16 e Figura 17 rappresentano due viste 3D dei componenti che costituiscono il ragno (17).

Figura 18 à ̈ una vista 3D dell‟asta (21).

Figura 19 à ̈ una vista 3D esplosa dell‟assieme box (19)

Figura 20 rappresenta una sezione praticata in mezzeria dell‟assieme box (19)

Figura 21 à ̈ una vista laterale del concentratore solare con sezione praticata lungo la linea di sezione B-B rappresentata in figura (11), che rappresenta come i raggi solari arrivano sul corpo parabolico (16) e come essi vengono riflessi. In questa tavola il sistema à ̈ in configurazione di funzionamento.

Figura 22 à ̈ una vista laterale del concentratore solare con sezione praticata lungo la linea di sezione B-B rappresentata in figura (11), che rappresenta come i raggi solari arrivano sul corpo parabolico (16) e come essi vengono riflessi. In questa tavola il sistema à ̈ in configurazione di defocalizzazione con l‟attuatore (11) ritratto.

Figura 23 à ̈ una vista laterale del concentratore solare con sezione praticata lungo la linea di sezione B-B rappresentata in figura (11), che rappresenta come i raggi solari arrivano sul corpo parabolico (16) e come essi vengono riflessi. In questa tavola il sistema à ̈ in configurazione di defocalizzazione con l‟attuatore (11) allungato.

Figura 24 Ã ̈ una vista laterale del sistema nella configurazione di sicurezza.

IMPLEMENTAZIONE DI UN CONCENTRATORE SOLARE

Facendo riferimento ai disegni sopra illustrati descriveremo la composizione ed il funzionamento del sistema di cui à ̈ stata già realizzata una implementazione.

Il concentratore solare, à ̈ composto da una base (1) ben ancorata a terra, su cui viene fissata una ralla (230), composta da una parte inferiore (2) fissa e da una superiore mobile (3), che può ruotare rispetto a quella fissa grazie a dei corpi volventi sferici interposti tra le parti. Tale ralla (230) à ̈ il componente attraverso il quale avviene la movimentazione azimutale dell‟intero sistema. Il movimento azimutale à ̈ garantito infatti da un motoriduttore (4), solidale alla base (1), che mette in rotazione un pignone (5) calettato sul proprio albero che a sua volta tramite un collegamento a catena (6), fa ruotare la parte superiore della ralla (3) (Figura 4).

Nella parte superiore mobile (3) della ralla (230) à ̈ ancorata la base inferiore (7) (Figura5) a cui à ̈ bullonato il busto (8) (Figura 6), per mezzo di una piastra (8)1 saldata nella parte inferiore dello stesso ed irrigidita da quattro fazzoletti (82). La piastra (81) presenta dei fori lungo il perimetro per il fissaggio alla base inferiore (7), ed un foro centrale più grande per il passaggio dei cavi di comunicazione e delle tubazioni. Il busto (8), grazie alla particolare forma a †C allungata†consente all‟intero sistema di seguire la traiettoria solare senza alcun limite e richiudersi su se stesso nella posizione di sicurezza (Figura 24).

A proteggere la movimentazione azimutale dagli agenti atmosferici, viene montato un telaio (22). Sulla superficie del telaio rivolta a sud, ed in particolare quella che viene illuminata dal sole durante la sua traiettoria da est ad ovest, vengono applicati degli elementi fotovoltaici (221), al fine di fornire energia elettrica che sarà poi necessaria nell‟alimentazione dei motori utilizzati (Figura 1)

Assicurato alla parte superiore del busto (8), si trova il “becco†(10) (Figura 3) all‟interno del quale vi à ̈ tutto l‟assieme di movimentazione zenitale (Figura 3).

Il becco (10) à ̈ formato da una piastra inferiore (101), che viene fissata la busto (8) e che presenta un foro per il passaggio dei cavi e delle tubazioni. Sui due lati della piastra inferiore (101), vengono fissate, due piastre laterali (102) e (103), che presentano la forma a†becco†. Le piastre laterali (102) e (103), presentano un foro nella parte centrale, per consentire il passaggio di due perni (23, 24), che mettono in collegamento l‟albero di trasmissione (113) con le due braccia (9a) e (9b) (Figure 9 e Figura 10). Due fori nella parte superiore e due fori nella parte inferiore, delle piastre (102) e (103), consentono il fissaggio della piastra (104) e della piastra (105). Altre forature, sulle piastre (102) e (103), praticate intorno la foro centrale, consentono il fissaggio dei cuscinetti (114). La piastra (103) inoltre presenta delle forature per il fissaggio del riduttore zenitale (111), a cui à ̈ fissato l‟albero di trasmissione (113) ed a cui viene poi flangiato il motore (112). Una piastra anteriore (106) ed una posteriore (107) vengono fissate tra le piastre (102) e (103). Un‟altra piastra (108) viene fissata tra la piastra inferiore (101) e le due piastre (102) e (103). Per evitare infiltrazioni di agenti atmosferici che possano in qualche modo intaccare la movimentazione zenitale, e nello stesso tempo ispezionarla e controllarla dall‟esterno, vengono fissate le piastre (109) e (110), realizzate in materiale trasparente, che di fatto “chiudono†il “becco†(10) nella parte superiore, essendo esse fissate tra le piastre laterali (102) e (103), la piastra superiore (104), la piastra anteriore (106) e la piastra posteriore (107).

Le due braccia (9a) e (9b), come mostrato nella Figura 10, sono perfettamente simmetriche e formate da una parte superiore (91) ed una parte inferiore (92). La parte superiore (91) à ̈ composta dai profilati (916,917,918,919) e presenta una piastra circolare ad una estremità (911) a cui si aggancerà il piastrone (15), un “ginocchio†centrale (912) che si aggancerà alla meccanica di movimentazione zenitale, delle cerniere inferiori (913), alle estremità inferiori, per l‟aggancio con le parti inferiori (92), e delle cerniere superiori (914), per l‟aggancio dell‟attuatore (11) e della molla a gas (12). In prossimità delle cerniere inferiori (913) della parte superiore (91), à ̈ presente un occhiello (915) che servirà per il montaggio dell‟asta (21). La parte inferiore (92) delle braccia, à ̈ composta da un profilato (921) e (922), e presenta all‟estremità una cerniera (923). Un‟altra cerniera (924) à ̈ saldata quasi in mezzeria del profilo (921) (Figura 9 e Figura 10).

Il collegamento tra la parte inferiore (92) e quella superiore (91) delle braccia avviene, collegando la cerniera (923) con la cerniera (913). Per quanto riguarda il braccio (9a), il collegamento si completa collegando un occhiello dell‟attuatore (11) alla cerniera (924) e l‟altro occhiello alla cerniera (914). Per quanto riguarda il braccio (9b), il collegamento si completa, collegando un occhiello della molla a gas (12) alla cerniera (924) e l‟altro occhiello alla cerniera (914). Una piastra terminale (93) mette in collegamento i profilati (922) delle due braccia (9a) e (9b). Tale piastra (93) presenta delle guide, su cui verrà collegato il box (19). Le due braccia (9a) e (9b) sono solidali al sistema di movimentazione per mezzo del fissaggio dei due perni (23) e (24). Questi due perni (23) e (24) vengono bullonati al “ginocchio “ centrale (912) (Figura 9 e Figura 10). I due perni (23) e (24) sull‟altra estremità presentano un foro assiale di diametro pari all‟albero di trasmissione (113), ed uno scasso per chiavetta, che consente l‟ incasso sull‟albero di trasmissione (113) (Figura 11).

La rotazione del motore (112) consente perciò la movimentazione delle braccia (9a) e (9b) e di tutto ciò che à ̈ solidale ad esse.

Ad una estremità delle braccia (9a) e (9b), in prossimità delle due piastre circolari (911), à ̈ montato un piastrone (15) (Figura 12) composto da un piatto a forma dodecagonale (151), sul cui perimetro vengono bullonati dei profili angolari (152) opportunamente forati su cui vengono fissati gli spicchi parabolici (161), ricoperti da materiale riflettente, che compongono il corpo parabolico (16) (Figura 13). Tali spicchi parabolici (161) oltre ad essere fissati radialmente al piastrone (15), sono ancorati lateralmente tra di loro, per mezzo di bullonature lungo i lembi radiali (Figura 13 e Figura 14). Una struttura a ragno (17) irrigidisce l‟unione tra i vari spicchi parabolici e tra gli spicchi parabolici ed il piastrone (15) sul cui retro à ̈ collocata una turbina eolica (18) (Figura 2). La struttura a ragno (17) (Figura 15) à ̈ composta dai componenti illustrati in (Figura 16 e 17). Il componente illustrato nella figura (16) à ̈ un componente formato da un profilato centrale (171), che presenta ad una estremità un piatto forato (172), necessario per il collegamento ai profili angolari (152) del piastrone (15); all‟altra estremità, vengono saldati due profili angolari (173) che terminano con un piatto forato (174) necessario per il collegamento con i lembi radiali degli spicchi parabolici. Il componente illustrato nella figura (17), à ̈ un profilo angolare (175) con due piastre forate (176) saldate all‟estremità. Tale profilo mette in collegamento due lembi dello stesso spicchio parabolico (161) ed il lembo dello spicchio parabolico successivo. L‟insieme e l‟alternanza di questi componenti, giuntati tra di loro ed agli spicchi parabolici nel medesimo punto, formano una struttura a ragno. In tal modo si irrigidisce il corpo parabolico (16) per mezzo di una struttura continua che si completa per effetto delle aste (21) che collegano l‟intero ragno (17) alle braccia (9a) e (9b) (Figura 1) . Tale asta 21, rappresentata in Figura 18, à ̈ formata da un profilo cavo circolare (211) ai cui estremi sono saldate delle piattine forate (212). L‟asta (21), per mezzo delle piattine forate (212), si collega, da un lato, al foro dello spicchio parabolico (161), in corrispondenza delle piastre (176) del profilo angolare (175), dall‟altro all‟occhiello (915) ricavato nella parte superiore (91) delle braccia (9a) e (9b).

All‟altra estremità delle braccia, in corrispondenza delle guide ricavate nella piastra (93), viene fissato un box (19). Questo box, può scorrere nelle guide al fine di modificare la sua posizione rispetto al fuoco. Tale box à ̈ formato da una parete posteriore (191) smontabile, bullonata ad un telaio quadrangolare (192). All‟interno dello stesso, viene bullonata una cornice (193) realizzata con del profilato angolare, su cui si adagia una serpentina (194) a spirale in rame. Quattro piccoli supporti (195) vengono bullonati alla cornice (193) ed alle pareti del telaio quadrangolare (192), al fine di evitare che durante la movimentazione la serpentina (193) possa spostarsi. In questo modo la serpentina si trova sempre tra la cornice (193) ed i piccoli supporti (195). Lo spazio compreso tra la parete posteriore (191) e la cornice (193), viene riempita di materiale isolante (196) (Figura 19, Figura 20). La serpentina (194), come detto, à ̈ un tubo di rame avvolto su se stesso a forma di spirale, in cui entra ed esce acqua, attraverso dei tubi che si collegano alle estremità della spirale e che passano dai fori presenti sulle pareti laterali del telaio quadrangolare (192) (Figura 19).

Sul retro del box (19) à ̈ fissato un pannello fotovoltaico (20), la cui inclinazione à ̈ regolabile (Figura 1 e Figura 3).

Un “fotodiodo†, rileva in ogni istante la posizione del sole e tramite una scheda elettronica fornisce l‟input al motore azimutale (4) e zenitale (112), consentendo al sistema di inseguire il sole e di posizionarsi nella maniera più opportuna al fine di convogliare tutti i raggi riflessi dal corpo parabolico (16) esattamente nel fuoco, dove si trova la serpentina (193). Una ulteriore regolazione di centraggio, si ottiene, intervenendo elettronicamente sull‟attuatore (11) (Figura 21).

Durante tutta la fase di inseguimento, dell‟acqua viene fatta passare attraverso la serpentina (193). Un flussimetro rileva la portata esatta. L „acqua in ingresso alla serpentina (193), presenta una temperatura piuttosto bassa. L‟acqua in uscita dalla serpentina dopo lo scambio termico avvenuto tra lo stesso ed il fronte di calore concentrato, risulta essere molto più calda.

Tale acqua, viene convogliata in un serbatoio di accumulo. Attraverso una valvola, l‟utente può in ogni momento spillare l‟acqua calda dal serbatoio di accumulo. Un sensore rileva la temperatura presente sulla serpentina (193) e fornisce l‟input all‟attuatore (11), che in funzione della temperatura desiderata, procede col regolare la focalizzazione, ritraendosi od allungandosi. Questa regolazione non causa alcun problema in termini di focalizzazioni anomale, focalizzazioni in punti non propriamente definiti, problematiche per il traffico aereo, accecamenti, incendi, danni a cose o persone. Infatti, nel caso in cui l‟attuatore (11) à ̈ ritratto, i raggi riflessi dal corpo parabolico (16), colpiscono ancora la serpentina (193) ed in particolare nella sua parte inferiore (Figura 22); mentre nel caso in cui l‟attuatore (11) à ̈ allungato, i raggi riflessi dal corpo parabolico (16), colpiscono ancora la serpentina (193), questa volta nella sua parte superiore(Figura 23).

La temperatura dell‟acqua inoltre può essere ulteriormente regolata intervenendo sulla portata della stessa ed il cui valore preciso viene stabilito grazie all‟ausilio del flussimetro .

Un altro sensore di temperatura à ̈ posto sul retro del pannello fotovoltaico (20) al fine di monitorare la temperatura raggiunta dallo stesso ed ottimizzare il suo rendimento.

Alla sera un sensore crepuscolare fornisce l‟input all‟elettronica che comanda il motore azimutale (4) e zenitale 112, nonché l‟attuatore (11) e consente al sistema di assumere la configurazione di sicurezza (Figura 24).

Allo stesso modo, quando la velocità del vento supera una certa soglia, un anemometro fornisce l‟input all‟elettronica che mette in movimento il motore azimutale (4) e zenitale (112) e l‟attuatore (11), facendo assumere al sistema la configurazione di sicurezza (Figura 24). La configurazione di sicurezza, consiste nel riportare il sistema alla configurazione di inizio ciclo. Perciò il motore azimutale (4) fa in modo che il sistema ruoti verso est e si fermi per effetto dell‟input dato da un fine corsa. Durante questa fase il motore zenitale (112) mette in rotazione le braccia (9a) e (9b), facendo volgere la concavità del corpo parabolico (16) verso il basso. Anche qui lo stop del movimento zenitale à ̈ comandato da un fine corsa. Quando la concavità del corpo parabolico (16) à ̈ quasi totalmente rivolta verso il basso, prima che il fine corsa faccia terminare la rotazione zenitale, l‟attuatore (11) si ritrae. L‟accorciamento dell‟attuatore (11) à ̈ gestito da un sensore di posizione che gestisce la distanza tra il box (19) ed il busto (8) al fine di evitare la collisione tra i due elementi nella fase di chiusura. Al termine della procedura di messa in sicurezza, l‟asse del corpo parabolico (16), risulta perpendicolare al terreno.

Nella configurazione di sicurezza, per effetto dell‟azione del vento, entra in funzione la turbina eolica (18). In questa configurazione infatti l‟asse della turbina eolica (18) à ̈ perpendicolare alla direzione del vento. Ciò consente di continuare a produrre energia elettrica e sfruttare la forza del vento che altrimenti andrebbe persa. Un sensore rileva in ogni momento la velocità del vento e quando questa supera una certa soglia, la turbina, per motivi di sicurezza, viene disattivata, continuando a girare a vuoto senza produrre energia.

L‟energia elettrica prodotta dalla turbina eolica (18), insieme a quella prodotta dagli elementi fotovoltaici (221) posizionati sul telaio (22) e dal pannello fotovoltaico (20), viene accumulata ed utilizzata per alimentare i sistemi di movimentazione del concentratore solare. In questo modo il sistema à ̈ completamente autonomo ed autoalimentato dal punto di vista elettrico. Infatti, l‟energia prodotta dal pannello fotovoltaico (20), dalla turbina eolica (18), e dagli elementi fotovoltaici (221) disposti sul telaio (22), viene “raccolta†all‟interno di un accumulatore elettrico (batteria) a cui sono collegati il motore azimutale (4), zenitale (112) e l‟attuatore (11).

La configurazione di sicurezza consente la protezione, dagli agenti atmosferici, della superficie riflettente e la pulitura della stessa.

La configurazione di sicurezza permette eventuali interventi di manutenzione sul box (19) e sulle sue componenti interne, nonchà ̈ sul pannello fotovoltaico (20), che in questa configurazione sono facilmente accessibili perché poco distanti dal terreno.

La configurazione di sicurezza oppone poca resistenza al vento, in quanto l‟area impattante (S) risulta essere ridotta (Figura 24). Ciò significa che diventa molto facile assicurare il sistema al ribaltamento dovuto all‟azione del vento.

Claims (1)

1. RIVENDICAZIONI 1. Sistema parabolico, caratterizzato dalla integrazione e combinazione di più fonti di energia rinnovabile per convertire l’energia solare e l’energia eolica per la produzione di energia elettrica e termica e costituito da: ï‚· Un busto di forma opportuna rotante azimutalmente; ï‚· Una struttura a “becco†, fissata alla parte superiore del busto, che contiene la movimentazione zenitale; ï‚· Due braccia, collegate alla movimentazione zenitale e capaci di ruotare zenitalmente; ï‚· Un attuatore ed una molla a gas che collegano la parte superiore e la parte inferiore delle braccia; ï‚· Un corpo parabolico composto da spicchi parabolici riflettenti; ï‚· Una struttura a ragno posta dietro il corpo parabolico; ï‚· Una turbina eolica posta sul retro di un piastrone che collega il corpo parabolico ad una estremità delle braccia; ï‚· Uno scambiatore di calore collegato sull’estremità delle braccia opposta al corpo parabolico e che riceve l’energia solare riflessa dal corpo parabolico; ï‚· Un pannello fotovoltaico posto dietro lo scambiatore di calore; ï‚· Una serie di strisce fotovoltaiche disposte su un telaio che copre la movimentazione azimutale; 2. Sistema parabolico secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che il busto, che può ruotare azimutalmente, ha una forma a “C†od a “S†. 3. Sistema parabolico secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che la struttura a “becco†riproduce esattamente il becco di un volatile e contiene al suo interno tutto il sistema di movimentazione zenitale. 4. Sistema parabolico secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che due braccia, sono composte da una parte superiore ed una parte inferiore, e sono collegate direttamente all’ albero motore della movimentazione zenitale e possono ruotare zenitalmente. 5. Sistema parabolico secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che un attuatore collega la parte inferiore e la parte superiore di un braccio e che una molla a gas collega la parte inferiore e la parte superiore dell’altro braccio. 6. Sistema parabolico secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che una struttura a ragno, posta sul retro del corpo parabolico à ̈ collegata agli spicchi parabolici ed al piastrone centrale che a sua volta à ̈ vincolato ad una estremità delle braccia. 7. Sistema parabolico secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che una turbina eolica à ̈ posizionata sul retro del piastrone collegato all’estremità delle braccia, in modo tale che il suo asse di rotazione sia coassiale all’asse del corpo parabolico. 8. Sistema parabolico secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che un pannello fotovoltaico à ̈ posto sul retro dello scambiatore, che si trova sull’asse del corpo parabolico ad una precisa distanza da esso, e si muove solidalmente con esso. 9. Sistema parabolico secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che una serie di strisce fotovoltaiche sono poste su un telaio che copre il sistema di movimentazione azimutale. 10. Sistema parabolico secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che la forma del busto permette al sistema di ruotare zenitalmente per consentire di far volgere la concavità del corpo parabolico verso il basso o verso l’alto, in maniera tale che l’asse del corpo parabolico sia perpendicolare al terreno, evitando collisioni tra le parti del sistema.