ITGE20060064A1

ITGE20060064A1 - Impianto per la produzione di energia elettrica dal moto ondoso.

Info

Publication number: ITGE20060064A1
Application number: IT000064A
Authority: IT
Inventors: Enrico Bozano
Original assignee: Enrico Bozano
Priority date: 2006-06-16
Filing date: 2006-06-16
Publication date: 2007-12-17
Also published as: US8093743B2; WO2007144407A1; EP2029889B1; US20090250934A1; EP2029889A1

Description

DESCRIZIONE del brevetto per invenzione industriale avente per titolo: “Impianto per la produzione di energia elettrica dal moto ondoso”,

TESTO DELLA DESCRIZIONE

La presente invenzione riguarda un impianto per la produzione di energia elettrica dal moto ondoso.

Come è noto attualmente sono allo studio diversi sistemi per la produzione di energia elettrica dal moto ondoso, i quali ad esempio possono sfruttare i flutti delle onde marine per azionare dei dispositivi, posti ad esempio su una parete sulla quale si infrangono tali flutti, opportunamente collegati a dei generatori di energia elettrica. Un’altra tipologia di sistemi per ricavare energia dal moto ondoso è rappresentata da complessi apparati provvisti di boe ancorate al fondale marino, completamente sommerse: il moto ondoso continuo sottopone ad un continuo movimento tali boe ancorate al fondale, le quali a loro volta sono collegate con dei cilindri galleggianti cooperanti con dei mezzi attuatori collegati con dei generatori elettrici. Il principio di tali sistemi è quindi sostanzialmente di mettere in movimento un pistone, anche una colonna d’acqua in oscillazione, all’interno di una camera sotto l’azione continua del moto ondoso e trasferire tale moto, in maniera del tutto nota, ad un generatore di energia elettrica.

Tali sistemi tuttavia si rivelano spesso molto complessi da realizzare e la loro efficienza non raggiunge valori pienamente soddisfacenti.

Lo scopo della presente invenzione è pertanto un impianto per la produzione di energia elettrica che sia economicamente vantaggioso, che sia semplice nella sua realizzazione e che fornisca un’ottima efficienza di funzionamento.

Tale scopo viene raggiunto dalla presente invenzione mediante un impianto per la produzione di energia elettrica dal moto ondoso, caratterizzato dal fatto che comprende una diga foranea di separazione di un tratto di mare interno ad essa, quale una zona portuale, con un tratto di mare aperto e comprendente verso tale tratto di mare aperto una parte sommersa nella quale sono previsti uno o più condotti e/o imboccature di raccolta dell’acqua provvisti a monte e/o a valle di mezzi valvolari di non ritorno; in tale diga foranea, o in una zona a terra anche distanziata da tale diga foranea, è posizionata almeno una turbina accoppiata a mezzi di generazione di energia elettrica, tale turbina è collegata a monte con almeno un condotto di adduzione di acqua a sua volta collegato a monte con opportuni mezzi di pompaggio o mezzi di spinta, atti a convogliare l’acqua raccolta mediante tali condotti e/o imboccature verso tale condotto di adduzione dell’acqua a tale turbina.

Ulteriori caratteristiche e vantaggi della presente invenzione verranno meglio compresi nel corso della seguente descrizione, considerata a titolo esemplificativo e non limitativo e riferita ai disegni allegati, nei quali:

• la Fig. 1 illustra una prima vista in elevazione laterale di una prima forma esecutiva del presente impianto di produzione di energia elettrica dal moto ondoso, comprendente un galleggiante raffigurato schematicamente su una cresta di un’onda marina ed una pompa idraulica che invia acqua ad una turbina accoppiata ad un alternatore e alloggiata su una diga foranea;

• la Fig. 2 illustra una seconda vista in elevazione laterale di tale prima forma esecutiva dell’impianto di Fig. 1 , con il galleggiante raffigurato schematicamente su un cavo di un’onda marina;

• la Fig. 3 illustra una vista in elevazione laterale di una seconda forma esecutiva della presente invenzione, in cui 1’impianto comprende un condotto di ricircolo dell’acqua utilizzata in turbina;

• la Fig. 4 illustra una vista in elevazione laterale di una variante della forma esecutiva dell’invenzione di Fig. 3, nella quale il presente impianto comprende un serbatoio di raccolta dell’acqua prima dell’ingresso in turbina;

• la Fig. 5 illustra una vista in elevazione laterale di un’ulteriore forma esecutiva del presente impianto, comprendente un’imboccatura ricavata nella diga foranea dal lato del mare aperto e provvista di una rampa inclinata verso l’alto; e

• la Fig. 6 illustra una vista in elevazione di una variante esecutiva dell’impianto di Fig. 5.

Con riferimento ai disegni allegati e con particolare alla Fig. 1 degli stessi, con 1 è illustrata schematicamente un’onda marina, formata da una serie di creste 101 e di cavi 201. Con 2 è indicato un galleggiante collegato ad una pompa idraulica 6 alloggiata in una diga foranea 17 e recante un pistone 4 mobile verticalmente all’interno di un cilindro 5. Da tale cilindro fuoriesce superiormente uno stelo 3 che collega detto pistone 4 con detto galleggiante 2. La pompa idraulica 6 è collegata inoltre ad una serie di condotti 12, 13, 14, 15 nei quali fluisce l’acqua in determinate direzioni a seconda dell’apertura o chiusura di una serie di quattro valvole 7, 8, 9 10 di non ritorno. Tali condotti sono ricavati all’interno della diga foranea 17 sulla quale è collocata una turbina 16 accoppiata con un alternatore per la produzione di energia elettrica. I condotti 12 e 13 sono collegati con un condotto 1 1 di mandata dell’acqua alla turbina 16 e con il cilindro 5, mentre i condotti 14 e 15 sono collegati con tale cilindro 5 e in essi si convoglia dell’acqua da un tratto 22 di mare aperto. Tale turbina 16 e tale alternatore possono anche essere situati in una locazione a terra prossima ad un litorale, in tal caso il condotto 11 di mandata dovrà avere una certa estensione e dovrà essere opportunamente dimensionato, in quanto la pompa idraulica 6 e 11 galleggiante dovranno essere posizionati comunque dove il moto ondoso presenta una certa intensità. A monte del condotto 12 è prevista la valvola 7, situata su un lato in prossimità della sommità del cilindro 5 e raffigurata in una posizione di apertura, mentre a monte del condotto 14 è prevista la valvola 8, illustrata in posizione di chiusura. Tale condotto 14, all’estremità opposta rispetto alla valvola 8, è collegato al cilindro 5 in prossimità della sua sommità, sul lato opposto rispetto al condotto 12 e sostanzialmente alla stessa altezza rispetto a quest’ultimo. Il condotto 13 è collegato al cilindro 5 in prossimità della base di quest’ultimo e presenta a monte la valvola 9, illustrata in posizione di chiusura. Sul lato opposto del cilindro rispetto a detto condotto 13 è posizionato, sostanzialmente alla stessa altezza e quindi in prossimità della base di detto cilindro 5, il condotto 15, il quale presenta a monte una valvola 10 illustrata in posizione di apertura.

In figura il galleggiante 2 del presente impianto, secondo questa prima forma esecutiva dell’invenzione, si trova in corrispondenza della sommità di una cresta 101 dell’onda marina 1 : il pistone 4, solidale a tale galleggiante 2 grazie allo stelo 3, avrà quindi compiuto un movimento dal basso verso l’alto nel cilindro 5 per raggiungere la posizione illustrata, determinando l’apertura della valvola 10 che fa entrare una certa quantità d’acqua attraverso il condotto 15 all’interno di tale cilindro 5 nella zona sottostante a tale pistone 4. Terminata la fase di salita del galleggiante 2 fino alla cresta 101 dell’onda 1 e quindi del pistone 4 fino in prossimità del cilindro 5, inizierà, si veda la Fig. 2 dei disegni allegati, la fase di discesa di tale galleggiante che raggiungerà il cavo 201 di tale onda 1. Durante la discesa il galleggiante 2 spingerà il pistone 4 verso il basso che raggiunge, in corrispondenza del cavo 201 dell’onda 1, una posizione prossima alla base del cilindro 5. Durante la discesa tale pistone 4 spinge l’acqua introdotta nel cilindro 5 secondo quanto descritto relativamente alla Fig. 1 , quindi si aprirà la valvola 9 e si chiuderà la valvola 10, l’acqua salirà dal condotto 13 per arrivare al condotto 1 1 di mandata e pertanto alla turbina 16. Contemporaneamente la discesa del pistone 4 determina l’ingresso di una certa quantità d’acqua dal condotto 14 posizionato superiormente su un lato del cilindro 5, quindi la valvola 8 si aprirà e la valvola 7 si chiuderà. Tale quantità d’acqua, che in questo caso è raccolta sopra la parte superiore del pistone 4, verrà inviata al condotto di mandata 11 secondo quanto illustrato in Fig. 1 al momento della risalita di detto pistone 4, quindi attraverso la valvola 7 aperta e il condotto 12.

Naturalmente lungo la diga foranea 17 possono essere predisposti una serie di impianti appena descritti, inoltre si possono prevedere più pompe idrauliche 6 in serie in modo da ottimizzare ulteriormente il rendimento dell’impianto e poter raggiungere una potenza prestabilita. Il presente impianto potrà anche utilizzare le acque reflue per il disinquinamento delle acque interne portuali.

In Fig. 3 è illustrata una seconda forma esecutiva del presente impianto. In questo caso la diga foranea 17 comprende una sede 18, preferibilmente cilindrica, dove può scorrere il galleggiante 2’, che come si vede è provvisto di un tratto superiore 102’ e di un tratto inferiore 202’ sostanzialmente conici o troncoconici, in modo da facilitarne la salita e la discesa, anche per onde marine con ampiezza ridotta. Inferiormente a tale galleggiante 2’, viene ricavata nella diga foranea 17 una camera 21 di espansione dell’onda marina in arrivo, comunicante con il tratto 22 di mare esterno alla diga foranea 17 e provvista di un’opportuna apertura di ingresso dell’acqua situata superiormente rispetto alla pompa idraulica 6. Come si può osservare la pompa idraulica 6 è simile a quella raffigurata nella forma esecutiva precedente, mentre il condotto 1 1 porta l’acqua inviata da tale pompa 6 alla turbina 16 e da qui ad un ulteriore condotto 19 di ricircolo. L’acqua utilizzata in turbina 16 entra in tale condotto 19 di ricircolo e potrà essere utilizzata per disinquinare un tratto 20 di mare interno alla diga foranea 17, ad esempio se tale diga delimita una zona portuale, dove facilmente si avrà un certo ristagno di acqua.

In Fig. 4 è illustrata una variante della forma esecutiva dell’impianto descritta precedentemente. In tale variante aH’interno della diga foranea 17 è ricavato un serbatoio 23 nel quale viene inviata, attraverso il condotto 11 ’, l’acqua prelevata dalla pompa idraulica 6 prima del suo ingresso in turbina 16. Inferiormente a tale serbatoio 23 è ricavata una camera 24 nella quale è alloggiata la turbina 16 accoppiata all’alternatore. Tale camera 24 comprende superiormente un condotto 25 comunicante con il serbatoio 23, per poter alimentare per caduta detta turbina 16 con l’acqua in esso riversata. La sede 18 nella quale scorre il galleggiante 2’ come detto è preferibilmente cilindrica ed è a raggio interno costante, quindi la diga 17 comprende semplicemente un imbocco 26 per l’acqua del tratto 22 di mare aperto. Come si può osservare la diga foranea 17 poggia su una base 27 di pietriscone e il condotto 19 di ricircolo dell’acqua utilizzata in turbina percorre il tratto 20 di mare interno alla diga foranea 16 in corrispondenza del fondo dello stesso. In figura il pistone 4 e quindi il galleggiante 2’ sono illustrati sostanzialmente nella loro posizione di equilibrio, vale a dire quando il galleggiante 2’ si trova in corrispondenza del livello medio del mare, da cui salirà sulla cresta di un'onda marina corner descritto con riferimento alla figura 1, e in seguito scenderà nel cavo come descritto con riferimento alla figura 2.. In tratteggio è illustrata la sagoma di tale galleggiante 2’ in caso di onde molto grandi e in questo caso il pistone 4 raggiungerà la posizione di fine corsa superiore all’interno del cilindro 5.

In Fig. 5 è illustrata un’ulteriore forma esecutiva della presente invenzione. In tale variante nella diga foranea 17, sotto il livello del tratto 22 di mare aperto è ricavata un’imboccatura 28 di apertura sufficientemente ampia e con sezione di passaggio dell’acqua bruscamente decrescente fino ad una valvola 29 di non ritorno, situata sostanzialmente a livello del mare e quindi sulla parte superiore di tale imboccatura 28. Tale imboccatura 28 comprende inferiormente una rampa 31 inclinata verso l’alto e a lato una parete verticale 32. Oltre la valvola 29 di non ritorno è illustrato un condotto 30 di mandata dell’acqua alla turbina 16 accoppiata all’alternatore. Tale turbina 16 invia l’acqua al condotto 19 di ricircolo. L’energia trasportata dall’onda marina 1 incontrando tale rampa inclinata 31 e la parete verticale 32 all’interno della diga 17 viene proiettata verso l’alto e unitamente all’energia cinetica di innalzamento fa aprire la valvola 29 di non ritorno convogliando acqua e aria compressa nel condotto 30 di adduzione alla turbina 16.

In Fig. 6 è illustrata una variante di quest’ultima forma esecutiva descritta, nella quale il condotto 30’ ha una maggiore altezza ed estensione rispetto al condotto di Fig. 5 e convoglia l’acqua nel serbatoio 23 di raccolta, provvisto alla base del condotto 25 che invia per caduta l’acqua alla turbina 16.

Come si è potuto constatare dalla descrizione precedente, sono molteplici i vantaggi che possono essere ottenuti mediante un impianto per la produzione di energia elettrica dal moto ondoso secondo le varie forme esecutive dell’invenzione riportate a scopo esemplificativo e molteplici sono le ulteriori varianti che possono essere adottate per ottenere tali vantaggi senza uscire dall’ambito delle rivendicazioni annesse.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Impianto per la produzione di energia elettrica dal moto ondoso, caratterizzato dal fatto che comprende una diga foranea (17) di separazione di un tratto (20) di mare interno ad essa, quale una zona portuale, con un tratto (22) di mare aperto e comprendente verso detto tratto (22) di mare aperto una parte sommersa nella quale sono previsti uno o più condotti (14, 15) e/o imboccature (28) di raccolta dell’acqua provvisti a monte e/o a valle di mezzi valvolari (8, 10, 29) di non ritorno, essendo in detta diga foranea (17), o in una zona a terra anche distanziata da detta diga foranea, posizionata almeno una turbina (16) accoppiata a mezzi di generazione di energia elettrica, essendo detta turbina (16) collegata a monte con almeno un condotto (11, 25, 30) di adduzione di acqua a sua volta collegato a monte con opportuni mezzi di pompaggio (6) o mezzi di spinta (31, 32), atti a convogliare l’acqua raccolta mediante detti condotti (14, 15) e/o imboccature (28) verso detto condotto (11, 25, 30) di adduzione dell’acqua a detta turbina (16).
2. Impianto secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detta diga foranea (17) comprende in detta parte sommersa almeno una pompa idraulica (6) provvista di almeno un cilindro (5) nel quale scorre verticalmente un pistone (4) collegato superiormente ad uno stelo (3) che fuoriesce da detto cilindro (5), essendo detto stelo (3) collegato ad almeno un galleggiante (2, 2’) atto a traslare verso l’alto o verso il basso seguendo l’oscillazione delle onde marine (1), essendo detto cilindro (5) provvisto, dal lato del tratto (22) di mare aperto di almeno un primo condotto (14) di raccolta dell’acqua situato in prossimità della sua sommità ed un secondo condotto (15) di raccolta dell’acqua situato in prossimità della sua base, e provvisto, dal lato della diga foranea (17), di almeno un terzo condotto (12) situato in prossimità della sua sommità e di un quarto condotto (13) situato in prossimità della sua base, essendo detti terzo e quarto condotti (12, 13) collegati con detto condotto (11) di adduzione dell’acqua alla turbina (16).
3. Impianto secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che detti primo e secondo condotti (14, 15) comprendono ciascuno, prima dell’ingresso dell’acqua in detto cilindro (5), almeno una valvola (8, 10) di non ritorno.
4. Impianto secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che detti terzo e quarto condotti (12, 13) comprendono ciascuno, in corrispondenza dell’uscita dell’acqua da detto cilindro (5), almeno una valvola (7, 9) di non ritorno.
5. Impianto secondo la rivendicazione 1 , caratterizzato dal fatto che detta diga foranea (17) comprende una sede (18) preferibilmente cilindrica nella quale scorre verticalmente detto galleggiante (2’).
6. Impianto secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che detto galleggiante (2’) comprende un tratto superiore (102’) ed un tratto inferiore (202’) di forma sostanzialmente conica o troncoconica, in modo da facilitarne la salita e la discesa in funzione del moto delle onde marine (1).
7. Impianto secondo la rivendicazione 5, caratterizzato dal fatto che inferiormente a detta sede (18) di scorrimento del galleggiante è ricavata, in detta diga foranea (17), una camera (21 ) di espansione dell’onda marina (1) entrante da un’opportuna apertura superiore a detta pompa idraulica (6).
8. Impianto secondo la rivendicazione 1 , caratterizzato dal fatto che a valle della turbina (16) comprende un condotto (19) di ricircolo dell’acqua in essa inviata mediante il condotto (11, 11 ’, 25) di adduzione.
9. Impianto secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che a valle di detto condotto (25) di adduzione dell’acqua in turbina (16) in detta diga foranea (17) è ricavato un serbatoio (23) di raccolta dell’acqua inviata da detto condotto (1 1 ’, 30’) di adduzione, essendo detta turbina (16) alimentata per caduta con l’acqua riversata in detto serbatoio (23).
10. Impianto secondo la rivendicazione 1 , caratterizzato dal fatto che detti mezzi di spinta ricavati nella diga foranea (17) comprendono a monte un’imboccatura (28) di apertura sufficientemente ampia recante inferiormente una rampa (31), a lato un parete verticale (32) e a valle il condotto (30, 30’) di convogliamento dell’acqua verso la turbina (16), essendo a monte di detto condotto (30, 30’) prevista una valvola (29) di non ritorno ed essendo la sezione di passaggio dell’acqua bruscamente decrescente da detta imboccatura (28) a detta valvola (29) di non ritorno.
11. Impianto secondo la rivendicazione 9, caratterizzato dal fatto che inferiormente a detto serbatoio (23) di raccolta dell’acqua è ricavata una camera (24) di alloggiamento della turbina (16), essendo detta camera comunicante con detto serbatoio (23) mediante un relativo condotto (25).