ITMI20121753A1 - Dispositivo ad idrogeno per barche a vela - Google Patents

Description

DESCRIZIONE dell’invenzione industriale avente per titolo “Dispositivo ad idrogeno per barche a velaâ€

La presente invenzione riguarda un impianto ausiliario di propulsione alimentato ad idrogeno, in particolare per barche a vela.

Nell’ambito della navigazione a vela à ̈ ben noto dotare la barca di un impianto di propulsione ausiliario che consenta la movimentazione del natante anche quando questa non possa essere ottenuta tramite le vele. Alcune situazioni in cui tipicamente non à ̈ possibile o non à ̈ consigliabile impiegare le vele per la propulsione sono ad esempio l’assenza di vento o le manovre in porto.

A tale scopo le barche a vela sono solitamente dotate di motori entrobordo, tipicamente a ciclo Diesel. Il motore necessita naturalmente di un impianto ad esso dedicato comprendente tra gli altri organi, un serbatoio e un impianto di alimentazione del carburante, una batteria e un motore elettrico per l’avviamento.

A partire da questo schema, à ̈ anche ben noto dotare la barca a vela di un numero di batterie ulteriore, adatte nel complesso ad alimentare le utenze elettriche che possono essere impiegate quando il motore à ̈ spento e quando l’energia elettrica non à ̈ prodotta dall’alternatore.

Questo tipo di soluzione comporta una serie di svantaggi. Vi sono naturalmente svantaggi di natura economica, poiché la scorta di carbuante rappresenta in generale una spesa non indifferente rispetto ai costi complessivi di gestione della barca. Inoltre tale spesa, almeno con riferimento agli anni più recenti, à ̈ costantemente in crescita.

Vi sono poi gli svantaggi relativi al comfort di bordo, derivanti dal rumore del motore in funzione e dal fastidio derivante dai fumi di scarico e dalle esalazioni correlate alla presenza di carburante a bordo.

Occorre infine considerare gli svantaggi collegati all’inquinamento ambientale, tema questo che assume sempre più importanza nella consapevolezza degli utenti e che risulta particolarmente sensibile nell’ambito specifico delle barche a vela. Queste ultime nascono infatti e sono percepite come mezzi intrinsecamente puliti e silenziosi e quindi l’aggiunta di un motore a combustione interna risulta particolarmente fuori luogo.

La sostituzione del motore diesel con un motore elettrico si scontra con i problemi derivanti dalla necessità di imbarcare una grande quantità di batterie, con tutti i problemi di ingombro e di peso che esse comportano, e comunque con il problema di ricaricare tali batterie per poter consentire l’alimentazione del motore elettrico.

È naturale che uno schema cosiddetto ibrido, in cui un motore termico sia impiegato per ricaricare le batterie che alimentano il motore elettrico destinato alla propulsione, non rappresenta che un miglioramente minimo rispetto alla soluzione tradizionale.

Sono altresì note delle piattaforme galleggianti destinate alla produzione di energia elettrica, spesso da trasportare sulla terraferma tramite apposite linee. Tali piattaforme, ottimizzate per sfruttare l’azione del vento e/o delle onde al fine di produrre energia elettrica, non possono nemmeno essere definite barche a vela in quanto non consentono una vera e propria navigazione nel senso comunemente inteso per le imbarcazioni tradizionali. Scopo della presente invenzione à ̈ dunque quello di superare almeno parzialmente gli inconvenienti connessi alla tecnica nota descritta sopra. In particolare, un compito della presente invenzione à ̈ quello di rendere disponibile un impianto applicabile ad una qualsiasi barca a vela dedicata al turismo, anche una barca già disponibile sul mercato e sviluppata per sfruttare le soluzioni di propulsione ausiliaria tradizionali.

Un compito della presente invenzione à ̈ quello di rendere disponibile un impianto che sia in grado di ricaricarsi durante la navigazione a vela e di garantire una consistente autonomia energetica per far fronte all’impiego di un motore elettrico ausiliario e di altri impianti di bordo. L’impianto può essere ricaricato anche durante le soste in porto, connettendosi alla rete elettrica del molo.

Un altro compito della presente invenzione à ̈ quello di rendere disponibile un nuovo modello di barca a vela ad uso turistico dotata di ogni confort ed identica nella forma e nelle dotazioni ai modelli tradizionali già disponibili in commercio.

Un compito della presente invenzione à ̈ quello di rendere disponibile una barca a vela che offra emissioni inquinanti minime o nulle e costi di gestione limitati.

Un altro compito della presente invenzione à ̈ quello di rendere disponibile una barca a vela che sia in grado di offrire prestazioni e impieghi esattamente uguali a quelli caratteristici delle barche a vela da diporto di tipo noto.

Un compito ulteriore della presente invenzione à ̈ quello di rendere disponibile una barca a vela che sia in linea con le normative europee di riferimento e che possa essere certificato in modo semplice per i medesimi usi e impieghi dei natanti tradizionali.

Lo scopo e i compiti sopra indicati sono raggiunti da un impianto in accordo con quanto rivendicato nella rivendicazione 1 e da una barca a vela in accordo con quanto rivendicato nella rivendicazione 7.

Le caratteristiche e gli ulteriori vantaggi dell’invenzione risulteranno dalla descrizione, fatta qui di seguito, di un esempio di realizzazione, dato a titolo indicativo e non limitativo con riferimento ai disegni allegati.

La figura 1 rappresenta una barca a vela tradizionale.

La figura 2.a rappresenta una vista in sezione di una barca a vela comprendente un impianto di propulsione ausiliario secondo la tecnica nota in configurazione d’uso.

La figura 2.b rappresenta una vista in sezione di una barca a vela comprendente un impianto di propulsione ausiliario secondo l’invenzione in configurazione d’uso.

La figura 3 rappresenta schematicamente l’impianto di propulsione ausiliario secondo l’invenzione, come indicato nella figura 2.b.

Le figure 4.a, 4.b e 4.c rappresentano l’elica polifunzionale impiegata nell’impianto secondo l’invenzione, nelle sue tre possibili configurazioni. La figura 5 rappresenta schematicamente le unità meccaniche destinate ad essere collegate all’elica nelle sue tre possibili configurazioni.

La figura 6 rappresenta schematicamente l’impianto secondo l’invenzione nella sua configurazione di ricarica a vela.

La figura 7 rappresenta schematicamente l’impianto secondo l’invenzione nella sua configurazione di ricarica dalla rete.

La figura 8 rappresenta schematicamente l’impianto secondo l’invenzione nella sua configurazione di navigazione a motore.

La figura 9 rappresenta schematicamente quattro diverse risposte dell’impianto secondo l’invenzione a quattro diverse esigenze di energia da parte della barca.

La figura 10 rappresenta schematicamente il quadro di comando dell’impianto secondo l’invenzione e gli elementi dell’impianto cui si riferisce la strumentazione del quadro.

La figura 11 rappresenta schematicamente tre differenti realizzazioni dell’impianto secondo l’invenzione, destinate rispettivamente ad una barca a vela di grandi dimensioni, ad una barca a vela di medie dimensioni e ad una barca a vela di piccole dimensioni.

La figura 12 rappresenta la curva della potenza prodotta da un modello in scala dell’elica impiegata nell’impianto secondo l’invenzione durante la navigazione a vela ad una velocità media di 5 nodi.

L’impianto ausiliario ad idrogeno secondo l’invenzione à ̈ indicato nel suo complesso col riferimento 20. L’impianto à ̈ destinato alla propulsione di una barca a vela 18 e comprende:

- un motore elettrico di navigazione 22;

- un alternatore 24;

- un’elica 26 con pale a passo variabile e abbattibili;

- mezzi di trasmissione 28 dell’elica;

- un desalinizzatore 30 adatto a ricevere in ingresso acqua di mare e a produrre acqua demineralizzata;

- un elettrolizzatore 32 adatto a ricevere in ingresso acqua demineralizzata e a produrre idrogeno e ossigeno in forma gassosa;

- un serbatoio centrale 34 per lo stoccaggio dell’idrogeno a bassa pressione;

- un circuito per la distribuzione dell’idrogeno;

- almeno una cella a combustibile 36 adatta alla trasformazione dell’idrogeno in energia elettrica; e

- mezzi 38 per il collegamento elettrico dell’impianto ad una rete elettrica fissa in porto.

Nell’impianto 20 secondo l’invenzione, le pale dell’elica 26 sono adatte ad assumere tre differenti configurazioni:

- una configurazione di ricarica dell’impianto 20 in navigazione a vela in cui le pale dell’elica 26 assumono una configurazione a turbina (vedi figura 4.b);

- una configurazione di regata a vela in cui le pale dell’elica 26 assumono una configurazione abbattuta (si veda figura 4.a); e

- una configurazione di navigazione a motore in cui le pale dell’elica 26 assumono una configurazione propulsiva (si veda figura 4.c).

Inoltre, i mezzi di trasmissione 28 dell’elica 26, schematizzati in figura 5, sono adatti alternativamente a:

- collegare l’elica 26 all’alternatore 24, definendo così la configurazione di ricarica in navigazione a vela (si veda figura 6);

- collegare l’elica 26 al motore di navigazione 22, definendo così la configurazione di navigazione a motore (si veda figura 8); o

- mantenere l’elica 26 meccanicamente scollegata, definendo così la configurazione di regata a vela.

L’invenzione riguarda inoltre una barca a vela 18 comprendente un impianto 20 secondo quanto descritto sopra.

Più in particolare dunque, nella configurazione di ricarica in navigazione a vela, l’energia meccanica del moto relativo tra l’acqua e lo scafo, viene sfruttata dall’elica 26 per la produzione di energia elettrica tramite l’alternatore 24. In questa configurazione il passo dell’elica 26 à ̈ ottimizzato per farla operare come una turbina, preferibilmente come una turbina Kaplan.

Nella configurazione di navigazione a motore, l’energia elettrica resa disponibile dall’impianto 20 viene sfruttata per mettere in rotazione l’elica 26 tramite il motore di navigazione 22. In questa configurazione il passo dell’elica à ̈ ottimizzato per farla operare in modo tradizionale.

Nella configurazione di regata a vela infine l’elica 26 ha le pale abbattute verso l’asse di rotazione (si veda figura 4.c) ed à ̈ meccanicamente scollegata da qualsiasi altro organo in modo da limitarne il più possibile la resistenza idrodinamica.

L’impianto 20 secondo l’invenzione, incorpora un elettrolizzatore 32 per la produzione dell’idrogeno gassoso, un apposito serbatoio centrale 34 per il suo stoccaggio a bassa pressione e almeno una cella a combustibile 36 per la combustione. Tale impianto à ̈ dunque in grado di fornire in maniera continuativa e rinnovabile l’energia elettrica necessaria al funzionamento del motore di navigazione 22 e di tutti gli altri dispositivi dedicati alla navigazione e al comfort dell’equipaggio a bordo della barca 18.

L’alternatore 24 à ̈ dedicato alla produzione di energia elettrica per il funzionamento dell’elettrolizzatore 32.

il motore elettrico 22 per la navigazione a motore della barca 18, in caso di manovre in porto, navigazione in caso di bonaccia di vento, ausilio alla navigazione a vela.

Il demineralizzatore elettrico 30 à ̈ dedicato alla desalinizzazione dell’acqua marina che alimenta l’elettrolizzatore 32. L’elettrolizzatore 32 à ̈ un dispositivo in sé ben noto che sfrutta l’energia elettrica per produrre idrogeno gassoso dall’acqua demineralizzata.

Un serbatoio centrale 34 à ̈ impiegato per lo stoccaggio dell’idrogeno gassoso prodotto dall’elettrolizzatore 32 con l’acqua demineralizzata, l’idrogeno essendo necessario all’alimentazione della cella a combustibile 36.

Una cisterna 40 à ̈ preferibilmente predisposta per lo stoccaggio dell’acqua demineralizzata necessaria all’alimentazione dell’elettrolizzatore 32.

La cella a combustibile 36 à ̈ un dispositivo in sé noto in grado di convertire per combustione chimica l’idrogeno gassoso in energia elettrica. Le celle a combustibile 36 possono essere presenti di numero variabile a seconda delle dimensioni e dei consumi energetici della barca 18 (si veda figura 11). Preferibilmente l’impianto 20 comprende anche un inverter 42 collegato alla rete elettrica della barca 18. L’inverter 42 à ̈ un dispositivo elettrico, in sé noto, in grado di convertire la corrente elettrica continua prodotta dalle celle a combustibile 36 in corrente elettrica alternata alla tensione e alla frequenza desiderate, ad esempio quelle corrette per alimentare le utenze elettriche della barca 18 e in particolare per alimentare il motore 22 e l’elettrolizzatore 32.

I mezzi di trasmissione 28 dell’elica 26 comprendono preferibilmente due scatole di trasmissione dedicate ad ottimizzare la rotazione dell’asse collegato all’elica della barca nelle diverse configurazioni d’impiego.

In particolare, una prima scatola di trasmissione 44 à ̈ dedicata ad ottimizzare le prestazioni dell’elica 26 nella configurazione di ricarica in navigazione a vela, quindi per imprimere all’albero la velocità di rotazione e la coppia ottimali per il funzionamento dell’alternatore 24 a cui à ̈ collegato. Come sarà chiaro alla persona esperta, in questa configurazione la potenza fluisce sotto forma meccanica dall’elica 26 all’alternatore 24 e quindi sotto forma elettrica verso l’impianto 20.

Una seconda scatola di trasmissione 46 à ̈ dedicata ad ottimizzare le prestazioni dell’elica 26 nella configurazione di navigazione a motore, quindi per imprimere all’albero la velocità di rotazione e la coppia ottimali per il funzionamento del motore elettrico 22. Come sarà chiaro alla persona esperta, in questa configurazione la potenza fluisce sotto forma elettrica dall’impianto 20 al motore 22 e quindi sotto forma meccanica verso l’elica 26.

Come già accennato, l’asse di rotazione dell’elica 26 comprende al suo interno anche i dispositivi dedicati alla variazione del passo delle pale dell’elica e all’abbattimento delle stesse durante la navigazione a vela per migliorare le prestazioni velistiche della barca durante le regate.

L’impianto 20 secondo l’invenzione comprende anche un circuito per la distribuzione e lo stoccaggio dell’idrogeno a bassa pressione destinato a convogliare l’idrogeno gassoso prodotto dall’azione dell’elettrolizzatore 32 verso il serbatoio centrale 34, e successivamente dal serbatoio centrale 34 all’almeno una cella a combustibile 36 destinata alla produzione di energia elettrica. Il circuito di distribuzione dell’idrogeno comprende preferibilmente delle elettrovalvole 48 per il controllo del flusso dell’idrogeno.

Preferibilmente l’impianto 20 secondo l’invenzione comprende anche un circuito per la distribuzione dell’acqua. Tale circuito comprende una pompa standard di aspirazione dell’acqua marina con la quale si provvede all’alimentazione del desalinizzatore 30. Il circuito dell’acqua à ̈ inoltre in grado di convogliare l’acqua demineralizzata dal desalinizzatore 30 alla cisterna di stoccaggio 40 e quindi dalla cisterna di stoccaggio 40 all’elettrolizzatore 32.

L’elettrolizzatore 32 dispone preferibilmente di un circuito elettrico ausiliario in grado di garantirne il funzionamento anche durante le soste in porto attraverso i mezzi 38 per il collegamento elettrico dell’impianto alla rete elettrica del porto (si veda figura 7).

Preferibilmente le celle a combustibile 36 dispongono a loro volta di circuiti elettrici dedicati: un circuito per il collegamento di almeno una cella 36 ad una rete elettrica esterna che rende disponibile l’energia necessaria per l’avviamento della cella; un circuito che collega le celle 36 già accese alle celle ancora spente, in modo da poter fornire a queste ultime l’energia elettrica necessaria all’avviamento; un circuito che convoglia l’energia elettrica prodotta dalle celle a combustibile 36 ai dispositivi presenti sulla barca 18.

Preferibilmente l’impianto 20 secondo l’invenzione comprende anche un circuito dedicato allo smaltimento del vapore acqueo prodotto dall’attività delle celle a combustibile 36. Ad esempio il circuito di smaltimento del vapore acque può comprendere canalizzazioni adatte a convogliare il vapore al tubo di scarico che à ̈ normalmente previsto nello scafo per lo smaltimento dei gas di scarico del motore a combustione interna della barca a vela.

L’impianto 20 secondo l’invenzione consente dunque di usare l’idrogeno gassoso, ricavato per elettrolisi dell’acqua di mare demineralizzata, per accumulare una parte dell’energia derivata dal vento durante la navigazione a vela.

L’energia cinetica del flusso dell’acqua attorno allo scafo, che sta alla base del funzionamento dell’impianto 20 secondo l’invenzione, viene sfruttata dall’impiego dell’elica 26. L’elica, essendo del tipo a passo variabile, à ̈ in grado di assumere la configurazione ottimale per sfruttare al meglio il moto dell’acqua sullo scafo della barca durante la navigazione a vela. In questa condizione l’elica 26 adotta dunque una geometria delle pale riconducibile a quello di una turbina, preferibilmente di una turbina Kaplan. Questa à ̈ infatti una turbina con alimentazione a flusso assiale usata soprattutto nella produzione di energia idroelettrica.

L’energia meccanica prodotta dall’elica 26 viene opportunamente modulata nei valori di coppia e velocità attraverso la prima scatola di trasmissione 44 e quindi trasmessa all’alternatore 24 destinato ad alimentare l’elettrolizzatore 32 dell’impianto 20.

Inoltre,possibilità di variare meccanicamente il passo dell’elica 26 consente di ottimizzare la resa dell’elica stessa anche nelle fasi di navigazione a motore, conferendole la configurazione idonea per sfruttare le caratteristiche del motore 22 in termini di velocità, coppia e potenza.

Infine, la possibilità di abbattere completamente le pale dell’elica 26 consente di migliorare la navigazione a vela riducendo drasticamente la resistenza idrodinamica dovuta alla presenza dell’elica stessa.

L’idrogeno viene prodotto da uno o più elettrolizzatori 32 che possono essere alimentati dall’elettricità prodotta durante la navigazione a vela dall’alternatore 24 collegato meccanicamente all’elica 26 della barca 18. Alternativamente, quando la barca à ̈ ormeggiata in porto, gli elettrolizzatori 32 possono essere alimentati, tramite i mezzi 38, direttamente alla rete elettrica del molo o del cantiere in cui la barca 18 à ̈ ricoverata.

L’acqua demineralizzata necessaria al processo di elettrolisi attuato dagli elettrolizzatori 32 viene fornita da uno o più desalinizzatori 30. Una volta demineralizzata, l’acqua viene stoccata in una cisterna 40 che alimenta preferibilmente anche tutti gli altri dispositivi di bordo che necessitano di acqua demineralizzata.

L’idrogeno prodotto dall’elettrolizzatore 32 viene stoccato in un serbatoio centrale 34 di raccolta a bassa pressione. Con l’espressione “bassa pressione†si intende qui una pressione compresa nell’intervallo 20-40 bar, preferibilmente 25-35 bar, ancor più preferibilmente circa 30 bar. Preferibilmente il serbatoio centrale 34 à ̈ a sua volta collegato a serbatoi periferici 50 disposti nei pressi delle celle a combustibile 36 e ad esse connessi. Le celle a combustibile 36 alimentate dall’idrogeno producono l’energia elettrica necessaria alla navigazione e ai dispositivi elettrici ed elettromeccanici della barca 18.

Ogni serbatoio periferico 50 à ̈ in grado di alimentare la cella a combustibile 36 ad esso collegata per 8 ore. In accordo con una forma di realizzazione preferita dell’impianto 20 secondo l’invenzione, quando in uno dei serbatoi periferici 50 l’idrogeno contenuto arriva ad un predeterminato livello, ad esempio alla metà della capacità del serbatoio periferico 50, altro idrogeno viene automaticamente attinto dal serbatoio centrale 34 a bassa pressione. Analogamente, quando anche nel serbatoio centrale 34 l’idrogeno contenuto arriva ad un predeterminato livello, ad esempio a metà della capacità, si può attivare il sistema di ricarica dell’idrogeno attivando gli elettrolizzatori 32. È comunque evidente alla persona esperta che la ricarica di idrogeno con gli elettrolizzatori 32 può avvenire in ogni momento, purché ci sia un minimo di spazio libero nel serbatoio centrale 34 e/o nei serbatoi periferici 50.

L’energia elettrica di bordo viene prodotta direttamente dall’almeno una cella a combustibile 36. Nel caso in cui l’impianto comprenda più di una cella a combustibile 36, la quantità di energia elettrica prodotta può essere modulata, a seconda delle esigenze del momento, scegliendo il numero di celle a combustibile 36 attivate contemporaneamente. Si veda a questo proposito la rappresentazione schematica di figua 9. L’elettricità prodotta viene preferibilmente trasformata dall’inverter 42 e convogliata alla rete elettrica di bordo per essere distribuita a tutte le utenze della barca 18.

Per il controllo del consumo dell’idrogeno stoccato, l’impianto prevede preferibilmente una gestione capillare delle celle a combustibile 36 presenti. Tale gestione consente l’accensione o lo spegnimento delle singole celle a combustibile 36 in modo da produrre solo l’energia elettrica realmente necessaria all’impianto a secondo del momento.

Preferibilmente l’impianto 20 mantiene sempre, anche in situazioni di stand by, almeno una cella a combustibile 36 in funzione, in modo da permettere all’impianto di tornare operativo in ogni momento.

I dispositivi per il controllo delle singole celle a combustibile 36 e degli altri elementi di gestione dell’idrogeno sono preferibilmente inseriti in un quadro comandi dedicato 52, rappresentato schematicamente in figura 10. Il quadro comandi 52 può ad esempio comprendere:

- comandi 54 per l’accendimento o lo spegnimento selettivo delle singole celle a combustibile 36;

- un selettore 56, ad esempio elettromeccanico, per l’impostazione delle differenti configurazioni descritte sopra (ricarica in navigazione a vela, regata a vela, navigazione a motore);

- un manometro 58 per il controllo della pressione e quindi della quantità di idrogeno stoccato nel serbatoio centrale 34;

- un contatore 60 per misurare il consumo elettrico effettivo della barca 18; e

- un comando 62 per attivare o disattivare la modalità di ricarica da rete fissa.

Grazie al ridotto peso complessivo dei componenti e dei dispositivi che compongono l’impianto 20 secondo l’invenzione, la barca a vela 18 equipaggiata con esso risulta sensibilmente più leggera rispetto ad una uguale equipaggiata con un impianto tradizionale con motore ausiliario a ciclo Diesel o anche elettrico. La leggerezza della barca 18 consente di ottenere migliori prestazioni durante le regate a vela.

Inoltre l’impianto 20 e la barca a vela 18 secondo l’invenzione consentono, a differenza delle barche tradizionali, di ridurre a zero le emissioni inquinanti e di limitarsi all’emissione del solo vapore acqueo prodotto dalle celle a combustibile 36.

Inoltre, l’impianto 20 e la barca 18 secondo l’invenzione consentono una drastica riduzione dei costi di gestione, poiché consentono di non dover più acquistare carburante fossile, ma solo di acquistare energia elettrica dalla rete fissa dell’ormeggio.

L’impianto 20 e la barca 18 secondo l’invenzione combinano il vantaggio di ricaricarsi a costo zero navigando a vela, con la comodità di ricaricarsi a costi modesti mentre la barca à ̈ ormeggiata in porto attaccando la spina della corrente al molo. Questo inoltre consente di eliminare completamente i tempi morti e le soste obbligate normalmente necessari per il rifornimento di carburante.

La possibilità di produrre energia sfruttando il moto della barca in navigazione a vela, come illustrato dai test effettuati dai richiedenti in collaborazione con il Politecnico di Milano, consente di ottenere una grande autonomia. Ad esempio si à ̈ verificato che per una barca di 10 metri l’impianto à ̈ in grado di erogare 6 Kw/h per 32 ore consecutive senza ricarica in porto.

L’accumulo dell’energia sotto forma di idrogeno a bassa pressione consente di abbandonare completamente l’uso delle batterie 182 di bordo, eliminando alla radice i problemi connessi alla sostituzione periodica e allo smaltimento delle batterie stesse. Inoltre questa forma di accumulo dell’energia assicura all’impianto 20 dimensioni contenute e al tempo stesso un’autonomia sensibilmente maggiore rispetto a quelle che si ottengono con qualsiasi tipo di batteria in commercio.

L’impianto 20 secondo l’invenzione può essere facilmente alloggiato in barche a vela 18 già esistenti, sostituendo in esse gli impianti tradizionali, tanto in fase di progetto quanto in fase di riconversione post vendita. In particolare, gli elementi che compongono l’impianto 20 secondo l’invenzione possono essere alloggiati negli spazi della barca 18 normalmente dedicati allo stivaggio del motore a combustione interna 180, delle batterie 182 e dei serbatoi di carburante 184, senza modificare la forma e le dimensioni dello scafo e dei suoi compartimenti. Si confrontino a questo riguardo le figure 2.a e 2.b. Ciò determina notevoli vantaggi economici nella conversione delle linee di produzione industriale, sia per un prototipo sia per una serie di barche secondo l’invenzione.

Si noti inoltre come l’impianto 20 secondo l’invenzione sia facilmente modulabile in termini di capacità, così da poter essere facilmente dimensionato per l’installazione su barche 18 di differenti dimensioni (si veda figura 11).

La barca a vela 18 dotata dell’impianto 20 secondo l’invenzione offre dunque una totale similitudine estetica e funzionale rispetto alle barche a vela tradizionali, aspetto questo molto importante. La barca 18 secondo l’invenzione à ̈ inoltre in grado di offrire prestazioni e impieghi esattamente uguali a quelli caratteristici delle barche a vela da diporto di tipo tradizionale.

Inoltre, poiché la maggior parte dei componenti dell’impianto 20 secondo l’invenzione sono singolarmente reperibili sul mercato, ancorché destinati ad altri usi, le certificazioni e la sicurezza dell’impianto 20 possono facilmente essere messi in linea con le normative vigenti, come per i natanti tradizionali.

Come la persona esperta può ben comprendere, l’elica 26 con pale a passo variabile e abbattibili (necessaria nell’impianto 20 secondo l’invenzione per poter passare dall’una all’altra delle diverse configurazioni) permette di ottimizzare le prestazioni della barca come avviene per le migliori barche a vela di tipo tradizionale.

Si noti che normalmente la quantità di energia elettrica ottenuta durante la navigazione a vela à ̈ limitata e non sufficiente alla ricarica completa del sistema in tempi ragionevoli. Si impone così l’integrazione di tale ricarica con quella ottenuta dalla rete elettrica fissa con le soste in porto. In ciò la barca a vela 18 secondo l’invenzione à ̈ completamente diversa dagli altri natanti che sfruttano il moto della vela per la produzione di energia elettrica. Questi ultimi infatti, dovendo raggiungere livelli di produzione di energia superiori al proprio fabbisogno totale, sono natanti totalmente inadatti alla normale navigazione turistica a vela da diporto e sono da considerarsi semplici piattaforme galleggianti per la produzione di energia off-shore.

Ovviamente, all’impianto e alla barca secondo la presente invenzione, un tecnico del ramo, allo scopo di soddisfare esigenze contingenti e specifiche, potrà apportare ulteriori modifiche e varianti, tutte peraltro contenute nell’ambito di protezione dell’invenzione, quale definito dalle seguenti rivendicazioni.

Claims (8)

1. RIVENDICAZIONI 1 Impianto ausiliario (20) ad idrogeno per la propulsione di una barca a vela (18), comprendente: - un motore elettrico di navigazione (22); - un alternatore (24); - un’elica (26) con pale a passo variabile e abbattibili; - mezzi di trasmissione (28) dell’elica; - un desalinizzatore (30) adatto a ricevere in ingresso acqua di mare e a produrre acqua demineralizzata; - un elettrolizzatore (32) adatto a ricevere in ingresso acqua demineralizzata e a produrre idrogeno e ossigeno in forma gassosa; - un serbatoio centrale (34) per lo stoccaggio dell’idrogeno a bassa pressione; - un circuito per la distribuzione dell’idrogeno; - almeno una cella a combustibile (36) adatta alla trasformazione dell’idrogeno in energia elettrica; e - mezzi (38) per il collegamento elettrico dell’impianto ad una rete elettrica fissa in porto; in cui le pale dell’elica (26) sono adatte ad assumere tre differenti configurazioni: - una configurazione di ricarica dell’impianto in navigazione a vela in cui le pale dell’elica (26) assumono una configurazione a turbina; - una configurazione di regata a vela in cui le pale dell’elica (26) assumono una configurazione abbattuta; e - una configurazione di navigazione a motore in cui le pale dell’elica (26) assumono una configurazione propulsiva; e in cui i mezzi di trasmissione (28) dell’elica (26) sono adatti alternativamente a: - collegare l’elica (26) all’alternatore (24), definendo così la configurazione di ricarica in navigazione a vela; - collegare l’elica (26) al motore di navigazione (22), definendo così la configurazione di navigazione a motore; o - mantenere l’elica (26) meccanicamente scollegata, definendo così la configurazione di regata a vela.
2. 2 Impianto (20) in accordo con la rivendicazione 1 comprendente inoltre un inverter (42) adatto a convertire la corrente elettrica continua prodotta dalla cella a combustibile (36) in corrente elettrica alternata alla tensione e alla frequenza desiderate.
3. 3 Impianto (20) in accordo con la rivendicazione 1 o 2, in cui i mezzi di trasmissione (28) dell’elica (26) comprendono una prima scatola di trasmissione (44) à ̈ dedicata ad ottimizzare le prestazioni dell’elica nella configurazione di ricarica in navigazione a vela, imprimendo all’albero la velocità di rotazione e la coppia ottimali per il funzionamento dell’alternatore (24).
4. 4 Impianto (20) in accordo con una qualsiasi delle rivendicazione precedenti, in cui i mezzi di trasmissione (28) dell’elica (26) comprendono una seconda scatola di trasmissione (46) à ̈ dedicata ad ottimizzare le prestazioni dell’elica nella configurazione di navigazione a motore, imprimendo all’albero la velocità di rotazione e la coppia ottimali per il funzionamento del motore elettrico (22).
5. 5 Impianto (20) in accordo con una qualsiasi delle rivendicazione precedenti, in cui il circuito di distribuzione dell’idrogeno comprende elettrovalvole (48) per il controllo del flusso dell’idrogeno.
6. 6 Impianto (20) in accordo con una qualsiasi delle rivendicazione precedenti, comprendente inoltre un circuito per la distribuzione dell’acqua comprendente una pompa per l’aspirazione dell’acqua marina, mezzi per convogliare l’acqua marina al desalinizzatore (30), mezzi per convogliare l’acqua demineralizzata dal desalinizzatore (30) ad una cisterna di stoccaggio (40), e mezzi per convogliare l’acqua demineralizzata dalla cisterna di stoccaggio (40) all’elettrolizzatore (32).
7. 7 Impianto (20) in accordo con una qualsiasi delle rivendicazione precedenti, in cui il serbatoio centrale (34) à ̈ adatto allo stoccaggio dell’idrogeno ad una pressione compresa nell’intervallo 20-40 bar, preferibilmente 25-35 bar, ancor più preferibilmente circa 30 bar.
8. 8 Barca a vela (18) comprendente un impianto ausiliario (20) in accordo con una qualsiasi delle rivendicazione precedenti.