ITMI20070004A1 - Dispositivo per lo sfruttamento dell'energia di masse d'acqua - Google Patents

Dispositivo per lo sfruttamento dell'energia di masse d'acqua Download PDF

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    • F03B13/14—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy using wave energy
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Description

Descrizione della domanda di brevetto per invenzione industriale dal titolo:
"Dispositivo per lo sfruttamento dell'energia di masse d'acqua"
Descrizione
La presente invenzione si riferisce a un dispositivo per lo sfruttamento dell'energia di masse d'acqua.
Più in particolare, la presente invenzione si riferisce a un dispositivo per lo sfruttamento dell'energia di masse d'acqua, con particolare riferimento all'energia ricavabile dai moti ondosi dei mari, bacini lacustri o zone fluviali.
Come è noto, attualmente si va sempre più diffondendo, nell'ottica di un'economia sostenibile, l'idea di poter disporre di energia ottenuta da fonti alternative ai tradizionali petrolio, carbone, gas naturale, ecc.; tra le molteplici tipologie di strutture per lo sfruttamento delle fonti di energia alternativa, esente da inquinamento e da rilascio di residui più o meno tossici, destano particolare interesse quelle che hanno come obiettivo la produzione di energia proveniente dalle onde marine.
In diverse regioni del pianeta esistono, effettivamente operativi o in fase di studio e sperimentazione, molteplici dispositivi ed apparati atti allo sfruttamento delle onde degli oceani allo scopo di produrre energia eLttrica per l'alimentazione in generale di utenze domestiche.
Alcune delle soluzioni sviluppate comprendono dei turbogeneratori, che potendo mantenere lo stesso senso di rotazione indipendentemente dalla direzione del flusso, consentono a un gruppo di turbine di porsi in rotazione tanto durante la fase di spinta quanto durante la fase di compressione esercitata dall'onda marina; tali turbine, convertono quindi l'energia meccanica in energia elettrica. Apparati di questo genere possono essere integrati in strutture frangiflutti oppure in strutture di protezione litoranea di porti e darsene in corrispondenza degli oceani.
Altre soluzioni realizzative prevedono l'utilizzo di sistemi galleggianti ancorati sul fondo marino a mezzo di cavi che si avvolgono e svolgono sull'asse di un alternatore per effetto del moto ondoso. Ulteriori forme di realizzazione prevedono sempre l'utilizzo di strutture galleggianti che, però, sfruttano l'ampiezza dell'onda per movimentare gruppi di pistoni idraulici collegati a generatori o alternatori.
Queste soluzioni presentano tuttavia degli inconvenienti di rilievo, connessi al fatto che gli impianti dei quali si è detto sopra sono di notevoli dimensioni e di costruzione, oltre che messa in opera, complessa.
Un ulteriore inconveniente di queste soluzioni è legato al fatto che tali impianti sono soggetti a una manutenzione complessa e come tale dai costi elevati.
Un ulteriore inconveniente dei sistemi tradizionali è rappresentato dal fatto che essi sono concepiti per lo sfruttamento del moto ondoso che caratterizza gli oceani e non i mari piu piccoli, i bacini lacustri o fluviali con moto ondoso di minore entità.
Scopo della presente invenzione è quello di ovviare agli inconvenienti sopra lamentati.
Più in particolare, lo scopo della presente invenzione è quello di provvedere un dispositivo per lo sfruttamento dell'energia di masse d'acqua che presenti una struttura contenuta nelle dimensioni e dagli ingombri limitati.
Ulteriore scopo della presente invenzione è quello di provvedere un dispositivo per il quale sia semplice e agevole la messa in opera e la manutenzione.
Non ultimo scopo della presente invenzione è quello di provvedere un dispositivo che possa essere utilizzato per lo sfruttamento dell'energia delle onde dei mari e dei bacini lacustri/fluviali.
Ulteriore scopo della presente invenzione è quello di mettere a disposizione degli utilizzatori un dispositivo per lo sfruttamento dell'energia di masse d'acqua atto a garantire un elevato livello di resistenza e affidabilità nel tempo e tale, inoltre, da poter essere facilmente ed economicamente realizzato.
Questi e altri scopi ancora vengono raggiunti dal dispositivo per lo sfruttamento dell'energia di masse d'acqua della presente invenzione che comprende una prima struttura alla quale è vincolato almeno un braccio mobile che reca all'estremità libera, opposta a quella di collegamento alla struttura medesima, un galleggiante atto a seguire il moto ondoso, con detto dispositivo comprendente, inoltre, mezzi di moto atti a convertire l'energia potenziale del galleggiante in energia cinetica e mezzi atti ad accumulare tale energia cinetica.
Le caratteristiche costruttive e funzionali del dispositivo per lo sfruttamento dell'energia di masse d'acqua dell'invenzione potranno essere meglio comprese dalla dettagliata descrizione che segue nella quale si fa riferimento alle allegate tavole di disegni che ne rappresentano una forma di realizzazione preferita e non limitativa e in cui:
la figura 1 rappresenta schematicamente una vista laterale parzialmente sezionata del dispositivo per lo sfruttamento dell'energia di masse d'acqua dell'invenzione;
la figura 2 rappresenta in sezione schematica una porzione laterale del dispositivo dell'invenzione;
la figura 3 rappresenta schematicamente un dettaglio ingrandito in vista frontale di componenti interni al dispositivo dell'invenzione; la figura 4 rappresenta in vista laterale schematica il dettaglio ingrandito di cui alla figura precedente;
la figura 5 rappresenta in vista laterale schematica il dettaglio di cui alla figura 3 secondo una forma di realizzazione alternativa.
Con riferimento alle citate figure, il dispositivo per lo sfruttamento dell'energia di masse d'acqua dell'invenzione, indicato nel complesso con 10 a figura 1, comprende una prima struttura 12 disposta su una seconda struttura 12' parzialmente immersa in acqua e fissata al fondo a mezzo di un supporto rigido oppure con cavi o altro equivalente mezzo. Detta prima struttura 12 può, in forme di realizzazione alternativa, essere vincolata a una boa stabilizzata la cui spinta idrostatica è sufficiente a sopportare tutti gli sforzi impressi dalla struttura medesima e dall'azione del mare.
La prima struttura 12, che ha di preferenza una forma cilindrica, è realizzata in materiale metallico, vetroresina o in altro idoneo materiale; la medesima prima struttura 12, allo scopo di resistere agli attacchi corrosivi deH'ambiente e degli organismi marini, è rivestita di vernici idonee.
In corrispondenza della parte alta o estremità superiore della prima struttura 12, opposta alla seconda struttura 12' parzialmente immersa in acqua, è fissata l'estremità di almeno un braccio 14, realizzato ad esempio in acciaio inossidabile o in altro idoneo materiale e definito da un elemento tubolare singolo oppure da una struttura a quadrilatero articolato.
Nella forma di realizzazione preferita di cui alle figure, detto braccio 14 si estende per un primo tratto, tendenzialmente pari a metà della sua lunghezza complessiva, secondo una direzione sostanzialmente parallela a quella della superficie dell'acqua e per un secondo tratto secondo una direzione sostanzialmente perpendicolare alla medesima superficie.
All'estremità libera del singolo braccio 14, opposta a quella di fissaggio alla prima struttura 12, è fissato un galleggiante 16 atto a seguire il moto ondoso; il vincolo tra il galleggiante 16 e il braccio 14 è realizzato tramite un collegamento mobile, quale ad esempio uno snodo 18 sferico, tale da consentire un movimento oscillante del galleggiante medesimo attorno a un fulcro.
L'estremità del braccio 14 opposta a quella di collegamento al galleggiante 16 è, come definito in precedenza, fissata alla prima struttura 12; il vincolo dell'estremità del braccio 14 rispetto alla prima struttura 12 è ottenuto ad esempio a mezzo di una spina o perno 20 che definisce un fulcro atto a consentire l'oscillazione del braccio 14 medesimo secondo un piano sostanzialmente perpendicolare alla superfìcie dell'acqua.
Una guaina 22 a tenuta ermetica è calzata sul braccio 14 in corrispondenza del suo punto di vincolo con la prima struttura 12 e ha la funzione di proteggere gli elementi posti all'interno della prima struttura stessa dalle possibili infiltrazioni di acqua.
I bracci 14 con i relativi galleggianti 16 possono essere disposti rispetto alla struttura galleggiante 12 secondo diverse configurazioni, a raggiera, parallelamente tra loro o secondo altre disposizioni nell'ottica di un'ottimizzazione sia degli spazi che del rendimento del dispositivo.
La porzione 14' dell'estremità del braccio 14, posta all'interno della prima struttura 12, è collegata ad almeno uno stelo o biella 24. L'estremità della biella 24, opposta a quella di collegamento al braccio 14, si impegna con uno o più ulteriori bracci 26 calettati su un albero 28 di rotazione di almeno un volano 30 di tipo convenzionale oppure definito da una ruota dentata così da potersi accoppiare con altri dispositivi ad ingranaggio per la trasmissione del moto. In forme di realizzazione alternativa il medesimo volano 30 è calettato su un ulteriore albero di rotazione e collegato all'albero di rotazione 28 a mezzo di noti cinematismi. L'albero 28 è supportato e rotabilmente disposto rispetto ad almeno due spalle 32.
II volano 30 è fissato rispetto all'albero 28 a mezzo di un dispositivo antiritorno 29 che ha la funzione di rendere unidirezionale il moto rotatorio del volano medesimo.
Il dispositivo di antiritorno 29 è definito ad esempio da una ruota libera, da un sistema ad arpionismo o di altro tipo noto. Tale dispositivo antiritorno 29, in forme di realizzazione alternative a quella preferita ed in particolare nel caso in cui il dispositivo almeno due bracci, può essere disposto sull'ulteriore/i braccio/i 26.
Nella forma di realizzazione preferita schematizzata alle figure al volano 30 è collegato un elemento 34 atto a convertire l'energia meccanica in energia elettrica; tale elemento 34 è definito ad esempio da una dinamo o da un altro dispositivo atto allo scopo. In forme di realizzazione alternative a quella preferita, al volano 30 possono essere collegati ulteriori dispositivi aventi la funzione di convertire l'energia meccanica accumulata dal volano stesso in altre forme di energia meccanica atte ad esempio a movimentare pistoni o organi di macchine del tipo pompe o altrimenti noti.
Il funzionamento del dispositivo dell'invenzione, sopra dettagliatamente descritto quanto a suoi componenti costitutivi, viene di seguito spiegato.
Come schematizzato in figura 1, il galleggiante 16 segue il moto ondoso e si sposta dalla posizione X corrispondente alla cresta dell'onda K (indicata con la linea continua) alla posizione XI corrispondente alla gola della medesima onda (indicata con linea tratteggiata).
Il movimento di salita e discesa del galleggiante 16 impone al braccio 14 un movimento di tipo oscillatorio che pone in rotazione, a mezzo della biella 24, l'ulteriore braccio 26 che avrà una corsa di "andata" corrispondente alla salita del galleggiante 16 (quindi del braccio 14) e una corsa di "ritorno" corrispondente alla discesa del medesimo galleggiante.
L'ulteriore braccio 26 ruoterà liberamente attorno al proprio asse quando il galleggiante 16, si sposta seguendo l'onda, dalla posizione XI alla posizione X; il medesimo ulteriore braccio 26, invece, quando il galleggiante 16 passa dalla posizione X alla posizione XI, data la presenza del dispositivo di antiritorno 29, pone in rotazione anche il volano 30, dimensionato in funzione delle specifiche esigenze, che trasferisce l'energia meccanica accumulata all'elemento 34.
L'energia potenziale posseduta dal galleggiante 16, a mezzo del dispositivo sopra descritto, viene convertita in energia cinetica al volano 30; l'energia cinetica posseduta da detto volano può essere quindi convertita in energia elettrica a mezzo di un alternatore, di una dinamo o di altro dispositivo atto allo scopo oppure può essere convertita in altre forme di energia meccanica.
Come si può rilevare da quanto precede sono evidenti i vantaggi che l'invenzione consegue.
Il dispositivo per lo sfruttamento dell'energia di masse d'acqua della presente invenzione consente di convertire l'energia potenziale in energia cinetica che a sua volta può essere vantaggiosamente convertita in energia elettrica o meccanica o in qualunque altra forma di energia.
Un ulteriore vantaggio del dispositivo dell'invenzione è rappresentato dal fatto che esso ha una struttura semplice e dagli ingombri limitati. Ulteriormente vantaggioso è il fatto che il dispositivo oggetto dell'invenzione è di semplice e rapida messa in opera oltre che di facile manutenzione.
Un ulteriore vantaggio è rappresentato dal fatto che il dispositivo dell'invenzione, data la presenza del volano, permette di svincolare l'energia ricavata dal moto ondoso dall'intensità dello stesso.
Ulteriormente vantaggioso è il fatto che il dispositivo dell'invenzione trova applicazione non solo nello sfruttamento dell'energia ricavabile delle onde dei mari, quali ad esempio il Mar Mediterraneo o gli altri mari minori, ma anche di quella del moto ondoso che caratterizza i bacini lacustri o fluviali.
Benché l'invenzione sia stata sopra descritta con particolare riferimento a una sua forma di realizzazione data solo a scopo esemplificativo e non limitativo, numerose modifiche e varianti appariranno evidenti a un tecnico del ramo alla luce della descrizione sopra riportata. La presenta invenzione, pertanto, intende abbracciare tutte le modifiche e le varianti che rientrano nello spirito e nell'ambito delle rivendicazioni che seguono.

Claims (9)

  1. Rivendicazioni 1. Un dispositivo (10) per lo sfruttamento dell'energia di masse d'acqua, specialmente adatto allo sfruttamento dell'energia ricavabile dai moti ondosi dei mari o dei bacini lacustri/fluviali, comprendente una prima struttura (12) alla quale è vincolato almeno un braccio (14) mobile che reca all'estremità libera, opposta a quella di collegamento alla struttura (12), un galleggiante (16) atto a seguire il moto ondoso, con detto dispositivo essendo caratterizzato dal fatto di comprendere mezzi di moto atti a convertire l'energia potenziale del galleggiante (16) in energia cinetica e mezzi atti ad accumulare tale energia cinetica.
  2. 2. Il dispositivo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che i mezzi di moto per la conversione dell'energia potenziale del galleggiante (16) in energia cinetica sono definiti da almeno un ulteriore braccio (26) calettato su un albero (28) di rotazione posto internamente alla prima struttura (12).
  3. 3. Il dispositivo secondo le rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che i mezzi atti ad accumulare l'energia cinetica sono definiti da almeno un volano (30) calettato sull'albero (28) a mezzo di un dispositivo antiritorno (29).
  4. 4. Il dispositivo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che il dispositivo antiritorno (29) è una ruota libera.
  5. 5. Il dispositivo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che il dispositivo antiritorno (29) è un dispositivo ad arpionismo.
  6. 6. Il dispositivo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che il dispositivo antiritorno (29) è calettato sull'ulteriore braccio (26).
  7. 7. Il dispositivo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedente, caratterizzato dal fatto che il volano (30) è definito da una ruota dentata.
  8. 8. Il dispositivo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto di comprendere una biella (24) che connette una porzione (14') dell'estremità del braccio (14), opposta a quella di fissaggio del galleggiante (16), con l'ulteriore braccio (26) e che è atta a convertire il moto rettilineo alternato del braccio (14) in moto rotatorio del volano (30).
  9. 9. Il dispositivo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che il braccio (14) è formato da un elemento tubolare singolo. 10.11 dispositivo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che il braccio (14) è formato da un quadrilatero articolato. 11.11 dispositivo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che il volano (30) è collegato a un elemento (34) per la trasformazione dell'energia cinetica in energia elettrica. 12.11 dispositivo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che il volano (30) è collegato a un elemento atto a convertire l'energia cinetica in un'altra forma di energia meccanica. 13.11 dispositivo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che la prima struttura (12) è disposta su una seconda struttura (120 parzialmente immersa in acqua e fissata al fondo a mezzo di un supporto rigido o di cavi. 14.11 dispositivo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che la prima struttura (12) è vincolata rispetto a una boa.
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