ITNO20090003A1

ITNO20090003A1 - Tecnologia di pompa alimentata con energia di onda e di marea

Info

Publication number: ITNO20090003A1
Application number: IT000003A
Authority: IT
Inventors: Antonio Faccin
Original assignee: Antonio Faccin
Priority date: 2009-03-20
Filing date: 2009-03-20
Publication date: 2010-09-21

Description

DESCRIZIONE

TITOLO: Tecnologia di pompa alimentata con energia di onda e di marea.

DESCRIZIONE

CAMPO TECNICO:

L'impianto proposto è in grado di effettuare l'amplificazione della variazione di livello dell'acqua di mare prodotta dall'effetto di marea o dalle onde del mare. Tale amplificazione consente di inviare l'acqua ad un serbatoio di accumulo posto ad un'altezza superiore al livello del mare. L'acqua così accumulata sarà disponibile per essere utilizzata da un impianto idroelettrico durante le ore di maggiore richiesta di energia della rete elettrica ottenendo così<un sistema di accumulazione d'energia con immediata disponibilità.>

Allo stato dell'arte non risulta essere costruito alcun impianto tecnologico per l'amplificazione delle variazioni del livello di mare e/o per l'immagazzinamento dell'energia prodotta dalle stesse. Non sono nemmeno a conoscenza di proposte fatte in passato per la costruzione di un tale tipo d'impianto.

ESPOSIZIONE DELL'INVENZIONE E BREVE DESCRIZIONE DEL DISEGNO ALLEGATO 1:

Nel sistema il cambiamento di stato del livello dell'acqua di mare viene rilevato da una membrana (particolare (1) del disegno 1). Essa è sensibile alla variazione di livello dell'acqua in quanto la pressione esercitata sulla membrana è proporzionale all'altezza della colonna d'acqua che la sovrasta. Quando la pressione dell'acqua sulla membrana (1) supera la forza meccanica contraria esercitata dalla molla (8), ne provoca la deformazione in discesa e trasmette il proprio movimento alla membrana (2) tramite il collegamento meccanico (3).

La camera pneumatica stagna compresa tra le due membrane viene mantenuta a pressione costante per tutta l'escursione di marea. Si ottiene tale effetto collegando con il tubo (4) la camera stagna all'atmosfera esterna fissando così a pressione atmosferica l'interno della camera stessa.

Al serbatoio ad alta pressione (5), che ha come superficie superiore la membrana (2), sono collegati due tubi con valvole di non ritorno e di direzione di flusso opposte: il tubo (6) consente il passaggio dell'acqua solo in direzione verso il serbatoio mentre il tubo (7) permette il passaggio dell'acqua solo nel senso in uscita dallo stesso serbatoio.

Supponendo di essere in una fase di passaggio dalla bassa all'alta marea, la pressione esercitata sulla membrana (1) aumenta con l'aumentare del livello di marea: l'entità della forza esercitata sulla membrana è proporzionale alla colonna d'acqua ed alla superficie della membrana stessa. Quando la pressione esercitata sulla membrana vince la forza contraria della molla (8), la membrana si deforma e si sposta verso il basso trasmettendo il movimento alla membrana (2) tramite il collegamento rigido (3). La membrana (2), anch'essa deformandosi, tende a far aumentare la pressione nella camera (5).

Tenendo presente che la membrana (2) è di suPerficie inferiore alla membrana (1) e che sulle due membrane viene esercitata la stessa forza, risulta che la pressione per unità di superficie agente sulla membrana (2) è superiore a quella agente sulla membrana (1) proporzionalmente alla differenza di superficie. Tale maggiore pressione per unità di superficie provoca nel serbatoio (5) un importante aumento di pressione rispetto alla pressione agente sulla membrana (1).

Questa tendenza all'aumento di pressione nel serbatoio (5) si traduce in un passaggio di acqua attraverso il tubo (7) con relativo aumento di livello dell' acqua nel tubo stesso fino a raggiungere il bilanciamento delle pressioni.

Quando l'acqua del tubo (7) raggiunge l'altezza del bacino di accumulo, la pressione non può più aumentare e quindi la tendenza all'aumento di pressione nel serbatoio (5) si traduce in un travaso d'acqua nel bacino di accumulo.

In fase di passaggio dall'alta alla bassa marea si riduce gradualmente la pressione sulla membrana (1). Quando la pressione esercitata dall'acqua sulla membrana (1) diventa inferiore alla forza meccanica opposta esercitata sulla membrana dalla molla (8), la membrana si defonna spostandosi verticalmente verso l'alto. Lo spostamento della membrana (1) provoca lo spostamento in alto anche della membrana (2) attraverso il collegamento rigido (3). Questo movimento causa una riduzione di pressione all'interno della camera (5). La valvola del tubo (7) non consente il ritorno dell'acqua precedentemente spinta in questo tubo; La deformazione verso l'alto delle membrane provoca la tendenza alla diminuzione della pressione nella camera (5). Quando la pressione nella camera (5) diventa inferiore alla colonna d'acqua sovrastante la parte tenninale del tubo (6), la valvola di non ritorno del tubo consente l'aspirazione di nuova acqua nella camera (5).

La descrizione sopra fatta consente di capire il principio di funzionamento dell'apparecchiatura proposta. Ora vedremo di tradurre con numeri gli effetti sopra descritti:

<L'area di sezione della membrana (1)>=<100 cm2;>

<L'area di sezione della membrana (2)>=<lO cm2;>

Sappiamo che la pressione di lKglcm2 corrisponde ad una colonna d'acqua di circa IOmetri.

La variazione di pressione sulla membrana (1) di 1 metro di colonna d'acqua corrisponde ad una variazione di pressione di O,l Kglcm2; Con la superficie di 100cm2 si raggiunge, con il livello massimo di marea di l metro, una spinta massima sulla membrana di 10Kg.

La forza di 10 Kg, trasmessa alla membrana (2) con area di 10 cm2, si traduce in una pressione di lKglcm2 e quindi in un'altezza di 10 metri di colonna d'acqua.

Questa è l'altezza massima a cui è possibile spingere l'acqua con un sistema che abbia le caratteristiche tecniche sopra dette.

Dai dati risulta quindi che con un rapporto di superficie tra le membrane di 1 a 10, si ottiene un aumento massimo di livello dell'acqua nel tubo (7) pari a 10 volte la variazione del livello di marea.

Modifichiamo ora il rapporto delle superfici in 1 a 100 aumentando a 1000 cm2 la superficie della membrana (1) e mantenendo inalterata a 10cm2 l'area della membrana (2). La spinta di 0,1Kglcm2 corrispondente a 1m di marea provoca una spinta di 100 Kg sulla membrana (1). Tale forza esercitata sulla membrana (2) con superficie di 10 cm2 si traduce in una pressione di lO Kglcm2; Si può quindi spingere l'acqua fino ad un'altezza massima di 100 metri. Questa verifica dimostra che il rapporto tra le superfici delle due membrane è direttamente proporzionale al rapporto di amplificazione del livello di marea.

MODO MIGLIORE PER ATTUARE L'INVENZIONE:

Per garantire un immagazzinamento di acqua nel bacino o per consentire il funzionamento continuo dell'impianto idroelettrico, il sistema deve essere realizzato con dimensioni di gran lunga superiori a quelle descritte negli esempi sopra detti. Va evidenziato che, con il solo effetto di marea, il rifornimento d'acqua al bacino non è continuativo, che si compone di soli due cicli giornalieri completi e che l'invio di acqua al bacino è attivo per il solo semi ciclo compreso tra la bassa e l'alta marea.

Nello schema di principio e nella descrizione di funzionamento si fa riferimento a membrane flessibili ma, per ottenere un maggior spostamento di massa d'acqua, è conveniente utilizzare sistemi più efficienti quali soffietti metallici o paratoie mobili. La tipologia di attrezzatura più conveniente va decisa in base alla potenza dell'impianto che si vuole realizzare, alle esigenze paesaggistiche, alle variazioni medie di marea del sito e alla disponibilità sul territorio di un bacino di accumulo naturale o, in alternativa, alla costruzione di un serbatoio di accumulo.

Bisogna anche ricordare che in caso di mare mosso o molto mosso, le onde provocano una variazione di pressione sull'apparecchiatura corrispondente all'alta marea nel momento di copertura con l'onda e di bassa marea nel momento di riflusso.

In questi casi il ciclo si ripete con alta frequenza ed è quindi possibile immagazzinare una grande quantità di energia in brevi periodi di tempo.

APPLICABILITA' INDUSTRIALE E IMPATIO AMBIENTALE:

Per superare eventuali problemi di impatto ambientale, è bene ricordare che l'impianto può essere sensibile alla variazioni di marea anche in alto mare e che può essere posto in fondati profondi: È sufficiente agire sulla pressione della molla (8) per contrastare il battente fisso del fondate.

Nello schema di principio si rappresenta il tubo (7) in verticale ma può essere posto anche in posizione obliqua seguendo l'inclinazione del terreno consentendo l'interramento per tutto il suo percorso.

Un'ultima considerazione può essere riferita al fatto che l'impianto proposto è un sistema ad impatto zero che utilizza un'energia rinnovabile e inesauribile, sempre disponibile e non soggetta a stagionalità o a condizioni atmosferiche favorevoli quali insolazione, ventilazione, gradiente tennico, ecc.

Claims

RIVENDICAZIONI TITOLO: Tecnologia di pompa aUmentata con energia di onda e di marea. RIVENDICAZIONI l. L'apparecchiatura proposta è caratterizzata dall'utilizzo dell'energia prodotta dalle variazioni del livello del mare per far funzionare una particolare pompa, oggetto del brevetto d'invenzione, che manda l'acqua ad un livello superiore, la rende disponibile per produrre energia elettrica e svolge la funzione di grande accumulatore di energia; 2. Con l'impianto tecnologico proposto si rivendica la caratteristica di un sistema sensibile anche a minime variazioni di livello del mare e di sistema amplificatore delle variazi~ni di livello del mare; 3. Utilizzo dell'effetto descritto nelle precedenti rivendicazioni per alimentare un serbatoio / bacino di raccolta dell'acqua di mare sito a livello superiore per produrre energia elettrica con impianto idroelettrico tradizionale; 4. Reali7.7.a7.iondeegli effetti indicati nelle precedenti rivendicazioni sfruttando come energia rinnovabile la sola variazione del livello di mare e quindi senza alcun costo energetico esterno; 5. UtiliZzo di una forma di energia inesauribile, continua e rinnovabile, non soggetta a stagionalità e a condizioni ambientali favorevoli, disponibile in ogni parte del globo, con assoluta mancanza di impatto ambientale, senza emissioni atmosferiche, senza inquinamento termico/acustico e con totale rispetto dell'ambiente; 6. Uso degli effetti indicati nelle precedenti rivendicazioni per l'accumulo di energia, senza limite, da rendere disponibile nei periodi di maggior richiesta energetica; 7. Assoluta assenza di impatto paesaggistico con posa dell'apparecchiatura sul fondo del mare, eventuale utilizzo di un bacino naturale già esistente per l'invaso con interramento della tubazione di collegamento tra l'impianto e il bacino di raccolta; 8. Le soluzioni tecniche esecutive prospettate possono variare senza uscire dall'ambito del trovato e quindi dal dominio del brevetto d'invenzione.