ITPN20080084A1 - "impianto a moto ondoso utilizzante mezzi galleggianti per produrre energia" - Google Patents

Description

Descrizione del brevetto per invenzione industriale avente per titolo:

IMPIANTO A MOTO ONDOSO UTILIZZANTE MEZZI GALLEGGIANTI PER

PRODURRE ENERGIA"

DESCRIZIONE

Campo dell’invenzione

[001] La presente invenzione si riferisce ad un impianto a moto ondoso utilizzante mezzi galleggianti per produrre energia, in cui è azionata una turbina destinata ad essere associata ad un generatore di energia elettrica o ad un compressore.

Descrizione dell’arte nota

[002] Tale impianto a moto ondoso trova applicazione nel settore delle energie rinnovabili a ridotto impatto ambientale, in cui è sfruttato un moto ondoso dell’acqua, per esempio, marina, oceanica, di lago. Il moto ondoso deriva da un avvicendarsi di onde, per esempio, generate da un’interazione del vento con gli strati superficiali dell’acqua, oppure da correnti che nascono da un gradiente di salinità o di temperatura dell’acqua stessa.

[003] Le onde possiedono un’energia cinetica intrinseca, che può essere trasferita ad un mezzo galleggiante dell'impianto a moto ondoso. Tale mezzo galleggiante può, infatti, fluttuare in modo conforme alle escursioni delle onde e ciò consente di produrre energia.

[004] Più precisamente, l’energia delle onde trasferita al mezzo galleggiante è indotta in dispositivi atti a trasmettere energia alla turbina in modo da poterla mettere in rotazione. Tali dispositivi atti a trasmettere energia possono, per esempio, convertire il movimento fluttuante dei mezzo galleggiante, che è di tipo traslatorio alternato, in un movimento rotatorio, oppure possono servirsi di fluidi circolanti aH’intemo di circuit aperti o chiusi. La turbina così azionata può essere associata al generatore elettrico per una fornitura di energia elettrica, oppure al compressore di un circuito a pompa calore (frigorifero) per una climatizzazione di un utilizzatore caldo (freddo).

[005] Allo stato attuale della tecnica, l'approccio convenzionale adottato per realizzare l'impianto a moto ondoso utilizzante mezzi galleggianti per produrre energia è quello di fissare elementi strutturali dell'impianto a moto ondoso stesso al fondale del o ad una zona di terraferma prospiciente al mare, oceano o lago, in modo da rendere tali elementi strutturali sostanzialmente stazionari con riferimento al moto ondoso. Ciascuno di tali elementi strutturali, altresì definito stazionario in seguito, è associato ad un rispettivo mezzo galleggiante che fluttua in moto relativo rispetto all'elemento stazionario stesso.

[006] A tal proposito, nella domanda di brevetto statunitense N<°>5179837 è divulgato un metodo e un impianto per produrre energia dal moto delle onde con l'ausilio di mezzi galleggianti, in cui gli elementi stazionari dell’impianto a moto ondoso sono fissati al fondale tramite una intelaiatura di fondazione.

[007] Il principio di funzionamento di tale impianto a moto ondoso, si basa sulla circolazione di un fluido, che aumenta di pressione mentre attraversa una serie di unità di pressurizzazione. Ciascuna di tali unità di pressurizzazione include un mezzo galleggiante e un elemento stazionario associati scorrevolmente tra loro ed è disposta a reticolo nell’inteiaiatura di fondazione, collegando l’elemento stazionario all<’>intelaiatura di fondazione tramite un cavo e cime di ormeggio. L'intelaiatura di fondazione è sommersa d'acqua ed è fissata al fondale con cavi di fissaggio in modo da risultare sostanzialmente stazionaria con riferimento al moto ondoso e così pure ciascun elemento stazionario ad essa collegato, mentre ciascun mezzo galleggiante affiora sulla superficie dell’acqua, libero di fluttuare sotto l'azione del moto ondoso.

[008] il fluido viene pressurizzato in ciascuna unità di pressurizzazione conseguentemente ad un movimento relativo di scorrimento tra il mezzo galleggiante e l elemento stazionario, in modo da accumulare una energia sufficiente per fluire in un circuito comprendente una turbina. Tale turbina è associata ad un generatore di energia elettrica o ad altri dispositivi di conversione dell'energia ed è azionata come conseguenza della spinta ricevuta dal fluido.

[009] Ulteriori esempi di impianti a moto ondoso secondo l'approccio convenzionale sono rappresentati dalla domanda di brevetto statunitense N<°>6269636, in cui elementi stazionari di tale impianto a moto ondoso sono fissati alla zona di terraferma e dalla domanda di brevetto statunitense N” 4754157, in cui gli elementi stazionari fìssati direttamente al fondale, senza l'ausilio di una struttura di supporto sommersa, quale l'intelaiatura di fondazione.

[0010] Tuttavia, svantaggiosamente, l'impianto a moto ondoso utilizzante mezzi galleggianti per produrre energia realizzato secondo tale approccio convenzionale è poco incline ad essere spostato in prossimità di canali, baie o altri punti prescelti, laddove la situazione climatica, geografica, o il profilo della costa, appare in quel momento maggiormente favorevole per lo sfruttamento del moto ondoso.

[0011] L'elemento stazionario è, infatti, fissato ai fondale o alla zona di terraferma tramite la costruzione nell<’>ambiente di opere di muratura, o di metallo, o similari. Di conseguenza, l'impianto a moto ondoso convenzionale deve essere smantellato dall'ambiente affinché sia consentito il suo trasferimento in prossimità di un altro punto prescelto.

[0012] Oltre a ciò, è riscontrabile un ulteriore inconveniente dell'impianto a moto ondoso convenzionale che deriva da una sua inattitudine alla navigazione e, di conseguenza, all’impossibilità di essere trainato in acqua con una pilotina o similare. Prefazione dell’invenzione

[0013] Compito di quanto forma oggetto della presente invenzione è di realizzare un impianto a moto ondoso utilizzante mezzi galleggianti per produrre energia, in grado di superare gli inconvenienti della tecnica nota.

[0014] Nell'ambito del compito suesposto, uno scopo di quanto forma oggetto della presente invenzione è di ottenere un impianto a moto ondoso utilizzante mezzi galleggianti per produrre energia, che garantisca un funzionamento a prescindere dal fissaggio degli elementi stazionari al fondale o alla zona di terraferma e, quindi, senza richiedere necessariamente la costruzione di opere di muratura, o di metallo, o similari nell’ambiente.

[0015] Ancora uno scopo è di fornire un impianto a moto ondoso utilizzante mezzi galleggianti per produrre energia atto alla navigazione, per consentire di essere spostato, trainato, o dislocato in altro punto prescelto più agevolmente di quanto insegnato dalla tecnica nota.

[0016] Non ultimo scopo è di realizzare un impianto a moto ondoso utilizzante mezzi 5 galleggianti per produrre energia che sia ottenibile con gli usuali e noti mezzi di si o produzione.

[0017] Le rivendicazioni allegate al presente documento evidenziano alcuni svilu vantaggiosi, in particolare è importante notare che non essendo richiesta czione di opere di muratura, o di metallo, o similari, rimpianto a moto ondoso utilizzante mezzi galleggianti per produrre energia secondo la presente invenzione ben si presta ad essere installato in o rimosso da un punto prescelto.

[0018] Vantaggiosamente per la stessa ragione, inoltre, tale impianto secondo la presente invenzione non deturpa il fondale o la zona di terraferma, curando un aspetto naturalistico del l'ambiente.

[0019] Ancora vantaggiosamente, tale impianto secondo la presente invenzione abbisogna di manutenzione inferiore rispetto ad un impianto convenzionale, poiché realizzato con meccanica semplice.

[0020] Il compito e le caratteristiche, nonché gli scopi e i vantaggi sopra indicati e altri che meglio appariranno in seguito, sono raggiunti dall’impianto a moto ondoso utilizzante mezzi galleggianti per produrre energia come definito nelle rivendicazioni indipendenti e in quelle dipendenti.

Lista delle figure

[0021] L’invenzione è spiegata nel dettaglio nella descrizione che segue, tramite un esempio di realizzazione non esclusivo, avente solo titolo esemplificativo e non limitativo, con riferimento alle tavole di disegno allegate, in cui:

- Figura 1 rappresenta una vista schematica laterale di un impianto a moto ondoso utilizzante mezzi galleggianti per produrre energia secondo la realizzazione della presente invenzione;

- Figura 2 rappresenta una vista schematica frontale deirimpianto a moto ondoso utilizzante mezzi galleggianti per produrre energia di Figura 1 ;

- Figura 3 rappresenta una vista in sezione schematica di una unità di azionamento secondo la realizzazione della presente invenzione in uno stato di retrusione; e la

- Figura 4 rappresenta una vista in sezione schematica dell'unità di azionamento in uno stato di protrusione.

Descrizione dettagliata della realizzazione preferita

[0022] Con riferimento alle Figure allegate e in particolare alle Figure 1 e 2, un impianto 10 a moto ondoso utilizzante mezzi galleggianti per produrre energia secondo una realizzazione della presente invenzione comprende una piattaforma natante 60, una pluralità di unità 20 di azionamento, barre di torsione 96, un circuito 70 idraulico, una turbina 80, un riduttore 82, un generatore di energia elettrica 90, un autoclave 94, e cavi di distribuzione 92 dell’energia elettrica.

La piattaforma natante 60 è un'imbarcazione inaffondabile provvista di un primo scafo 62 e di un secondo scafo 64 disposti sostanzialmente paralleli tra loro e collegati tramite un pontone 66, con una conformazione ad U che richiama quella tipica di un catamarano. Nella parte concava della piattaforma natante 60, il primo scafo 62 e il secondo scafo 64 sono provvisti di rispettivi mezzi di impegno scorrevoli complementari, quali guide 48, 48 laterali, mentre il pontone 66 è provvisto di attacchi 49 per il collegamento di barre di torsione.

[0024] La piattaforma natante 60 si estende longitudinalmente in misura almeno doppia rispetto ad una distanza che intercorre tra due creste d’onda consecutive tipiche di un mare, un oceano, o un lago, ed è preferibilmente tripla. Di conseguenza, la dimensione della piattaforma natante 60 è funzione del tipo di mare, oceano, o lago dove l’imbarcazione trova applicazione.

[0025] La piattaforma natante 60 è, inoltre, costruita zavorrata a prua e a poppa in modo da impedire o ostacolare un suo movimento di beccheggio, per esempio, ricavando due serbatoi nella piattaforma natante 60 stessa riempiti dì acqua. La piattaforma natante 60 è, inoltre, dotata di alcuni punti di presa 100 dislocati, per esempio, a prua e a poppa, per consentire di essere ormeggiata. L'ormeggio è effettuato tramite l'ausilio di cavi o aste 98 di attracco che possono coadiuvare l<’>azione anti-beccheggio offerta dalle zavorre di prua e poppa.

[0026] Con particolare riferimento alle Figure 3 e 4, ciascuna delle unità 20 di azionamento comprende un primo elemento 22, mezzi di impegno scorrevoli quali ruote 46, una prima valvola di ritegno 32, un membro a flangia 36, un pescante 40, un secondo elemento 24, una seconda valvola di ritegno 34, e un membro di raccordo 44.

[0027] Il primo elemento 22 è costituito da un cassero stagno 21 riempito di materiale dotato di grande galleggiabilità, al cui interno è ricavata una camera 26. Esternamente, il cassero stagno 21 è fornito di ruote 46, 46 fissate a rispettivi lati perimetrali del cassero stagno 21 con una tecnica nota di per sé, mentre ad una sommità del cassero stagno 21 sono predisposti attacchi 56 per il collegamento di barre di torsione.

[0028] La camera 26 è formata alla maniera di un vano allungato ed è delimita lateralmente da pareti interne del cassero stagno 21 e alle sue due estremità longitudinali e opposte rispettivamente dal membro a flangia 36 e dalla valvola d ritegno 32.

0029] Il membro a flangia 36 è provvisto di un foro centrale passante ed è assicurato al cassero stagno 21 avendo cura di posizionare il suo foro centrale passante centrato con l'estremità della camera 26 opposta alla valvola di ritegno 32. Il fissaggio può essere realizzato utilizzando elementi di fissaggio 38, quali bulloni, o adottando un'altra tecnica nota di per sé.

[0030] La valvola di ritegno 32 funge da elemento separatore della camera 26 con il pescante 40, ed è atta a governare un passaggio di un fluido, come l’acqua del mare, dell’oceano, o del lago, dal pescante 40 alla camera 26, come altresì indicato dalle frecce nelle Figure 3 e 4, in cui l’acqua è obbligata a fluire seguendo solo questo senso di percorrenza.

[0031] Il pescante 40 ha una struttura cava, per esempio tubolare, aperta ad una sua estremità 41 opposta alla valvola di ritegno 32 per consentire all'acqua di essere aspirata ed è atto ad impedire la formazione di cavitazioni nell'acqua quando perturbata.

[0032] Il secondo elemento 24 comprende uno stelo 25 conformato cavo per tutta una sua lunghezza e passante, alla maniera di un tubo, in modo che possa essere percorso e attraversato dall’acqua, e un organo 30 a tenuta idraulica provvisto di un foro centrale passante e dotato circonferenzialmente di fasce elastiche di tenuta.

[0033] Lo stelo 25 cavo si accoppia solidalmente all'organo 30 a tenuta idraulica, previo inserimento di una prima estremità dello stelo 25 cavo nel foro centrale passante dell’organo 30 a tenuta idraulica, che si estende radialmente oltre un perìmetro dello stelo 25 cavo.

[0034] Lo stelo 25 cavo è inserito scorrevolmente nel foro centrale passante del membro a flangia 36, che svolge quindi un’azione di guida delio stelo 25 cavo, mentre l’organo 30 a tenuta idraulica è alloggiato all’interno della camera 26, con la garanzia di realizzare un accoppiamento cinematico scorrevole a tenuta idraulica tra le pareti laterali della camera 26 e l’organo 30 a tenuta idraulica, a cui è impedito di uscire dalla camera 26, poiché di estensione radiale maggiore del foro passante del membro a flangia 36.

[0035] L’organo 30 a tenuta idraulica può, quindi, compiere una corsa tra un primo punto inferiore della camera 26 e un secondo punto superiore della camera 26, entrambi determinati da una escursione di un’onda, con lo stelo 25 cavo che si * muove scorrendo dentro la e fuori dalla camera 26.

0036] In tal modo, il primo elemento 22 e il secondo elemento 24 si muovono in moto relativo tra toro garantendo la tenuta stagna della porzione della camera 26 compresa tra la valvola di ritegno 32 e l’organo 30 a tenuta idraulica. Tale porzione della camera 26 è in comunicazione di fluido con lo stelo 25 cavo, in modo che l'acqua contenuta in tale porzione della camera 26 possa fluire all'interno deilo stelo 25 cavo.

[0037] Una seconda estremità dello stelo 25 cavo è collegata alla seconda valvola di ritegno 34 tramite un raccordo 44, con una tecnica nota di per sé. La seconda valvola di ritegno 34 è atta a governare un passaggio del fluido, come acqua, proveniente dallo stelo 25 cavo verso la turbina 80, come altresì indicato dalle frecce nelle Figure 3 e 4, in cui l’acqua è obbligata a fluire seguendo solo questo senso di percorrenza.

[0038] Con riferimento nuovamente alla Figura 2, ciascuna unità 20 di azionamento è collegata alla piattaforma natante 60, assicurando solidalmente il secondo elemento 24 alla piattaforma natante 60 e associando scorrevolmente il primo elemento 22 alla piattaforma natante 60.

[0039] Infatti, la seconda estremità dello stelo 25 cavo del secondo elemento 24 è fissata solidalmente al pontone 66, con una tecnica nota di per sé, mentre le ruote 46, 46 del primo elemento 22 sono inserite scorrevolmente nelle rispettive guide 48, 48 dei rispettivi primo e secondo scafo 62, 64.

[0040] Inoltre, una rispettiva barra di torsione 96 dell'unità 20 di azionamento è assicurata al cassero stagno 21 collegandola agli attacchi 56 e al pontone 66 collegandola all’attacco 49, con una tecnica nota di per sé.

[0041] In tal modo, il primo elemento 22 si può muovere in moto relativo rispetto ad una struttura dell'impianto sostanzialmente stazionaria formata dal collegamento rigido del secondo elemento 24 con il pontone 66 della piattaforma natante 60, potendo compiere solo un movimento di tipo traslatorio alternato, indipendentemente da una sollecitazione impressa da un fronte d’onda che potrebbe investire trasversalmente la prua o la poppa della piattaforma natante 60.

[0042] Secondo una tecnica nota di per sé, ciascuna unità 20 di azionamento è, inoltre, allacciata al circuito 70 idraulico, che costituisce un tipo di dispositivo atto a trasmettere energia alla turbina 80 preferito, collegando la valvola di ritegno 34 ad rispettivo condotto del circuito 70 idraulico. Il circuito 70 idraulico è provvisto di uno scarico 99 per consentire di scaricare l’acqua circolante nel circuito 70 idraulico in , nell’oceano, o nel lago e di un autoclave 94 che agisce da ammortizzatore e da volano per tale acqua circolante.

[0043] Pertanto, la turbina 80 può essere azionata come conseguenza della spinta fornita dall'acqua circolante ed è collegata ad un riduttore 82 atto a fornire in uscita un numero di giri della turbina 80 idoneo al funzionamento del generatore 90 di energia elettrica associato alla turbina 80 che, In una variante di realizzazione, può essere sostituito da un compressore (non mostrato).

[0044] li generatore 90 di energia elettrica alimenta una rete elettrica tramite i cavi di distribuzione 92 dell’energia elettrica.

[0045] Il funzionamento dell'impianto 10 a moto ondoso utilizzante mezzi galleggianti per produrre energia secondo la presente invenzione, si basa sul movimento relativo che viene a stabilirsi tra la struttura sostanzialmente stazionaria deirimpianto a moto ondoso e il primo elemento 22 che è sottoposto al moto ondoso galleggiando sulla superficie dell’acqua con il pescante sempre immerso nell'acqua.

[0046] Con riferimento nuovamente alla Figura 3, in una condizione di esercizio ordinaria, in seguito ad una fase di elevazione dell’onda, l’unità di azionamento 20 è in uno stato di retrusione e, quindi, il primo elemento 22 si trova in prossimità del pontone 66 con lo stelo 25 cavo interamente, o quasi a seconda dall’escursione dell'onda, contenuto nella camera 26.

[0047] Nel momento in cui l'onda è passata, il primo elemento 22 non è più spinto e sorretto dall’acqua e, di conseguenza, tende a scendere in una direzione verticale per effetto della forza di gravità. Durante questa fase di discesa, la valvola di ritegno 32 si apre consentendo all’acqua di essere aspirata dal pescante 40, mentre la valvola di ritegno 34 impedisce il ritorno d’acqua dall’autoclave 94. Pertanto, l'acqua riempire gradualmente la camera 26 fin quando sopraggiunge un’onda successiva, che spinge II primo elemento 22 in una direzione verticale opposta alla forza di gravità.

[0048] Un istante prima di tale evento, come mostrato nella Figura 4, l’unità di azionamento 20 è in uno stato di protrusione e, quindi, il primo elemento 22 si trova lontano dal pontone 66 con lo stelo 25 cavo interamente, o quasi a seconda del moto ondoso, estratto dalla camera 26. Nel momento in cui l’onda sopraggiunta spinge il primo elemento 22 verso il pontone 66, la valvola di ritegno 32 si chiude e l’acqua contenuta nella camera 26 aumenta di pressione e, quindi, è obbligata a fluire attraverso lo stelo 25 cavo e verso la turbina 80.

0049] Da quanto precede risulta quindi evidente come rimpianto a moto ondoso utilizzante mezzi galleggianti secondo la presente invenzione raggiunga il compito e gli scopi inizialmente proposti.

[0050] E' ottenuto, infatti, un impianto a moto ondoso utilizzante mezzi galleggianti per produrre energia, il cui funzionamento è garantito a prescindere dal fissaggio degli elementi stazionari al fondale o alla zona di terraferma e, quindi, senza richiedere necessariamente la costruzione di opere di muratura, o di metallo, o similari neH'ambiente.

[0051] Inoltre, tale impianto è atto alla navigazione e, di conseguenza, può essere spostato, trainato, o dislocato in un altro punto prescelto più agevolmente di quanto insegnato dalla tecnica nota.

[0052] Naturalmente la presente invenzione è suscettibile di numerose applicazioni, modifiche, ulteriori realizzazioni o varianti, senza con ciò uscire dall’ambito di protezione della presente domanda; per esempio, la turbina 80 può essere messa in rotazione tramite un albero a gomiti collegato a ciascuna unità 20 di azionamento.

[0053] Inoltre, tutte le applicazioni, modifiche o ulteriori realizzazioni o varianti contenute nel presente documento comprese quelle deducibili possono essere combinate tra loro.

Claims (9)

1. Rivendicazioni del breveto per invenzione industriale avente per titolo: “IMPIANTO A MOTO ONDOSO UTILIZZANTE MEZZI GALLEGGIANTI PER PRODURRE ENERGIA" RIVENDICAZIONI 1. Impianto a moto ondoso utilizzante mezzi galleggianti per produrre energia comprendente una pluralità di unità (20) di azionamento, ciascuna di dette unità (20) di azionamento comprendendo un primo elemento (22) e un secondo elemento (24) associati scorrevolmente tra loro, caratterizzato dal fatto che deto secondo elemento (24) è fissato solidalmente ad una piattaforma natante (60) inaffondabile e detto primo elemento (22) è libero di muoversi relativamente ad essi.
2. 2. Impianto a moto ondoso come definito nella rivendicazione 1, in cui il primo elemento (22) è dotato di galleggiabilità ed è atto a muoversi in modo traslatorio alternato rispetto al secondo elemento (24) quando detto primo elemento (22) è azionato da un moto ondoso.
3. 3. Impianto a moto ondoso come definito nella rivendicazione 1, in cui il primo elemento (22) comprende una camera (26) e il secondo elemento (24) comprende uno stelo (25) cavo passante ad una cui estremità è collegato solidalmente un organo (30) a tenuta idraulica, essendo detto organo (30) a tenuta idraulica alloggiato scorrevolmente a tenuta idraulica in detta camera (26) con detto stelo (25) cavo passante in comunicazione di fluido con almeno una porzione volumetrica di detta camera (26).
4. Impianto a moto ondoso come definito in almeno una rivendicazione precedente, in cui l’unità (20) di azionamento comprende un pescante (40) atto a far entrare acqua e impedire ia formazione di cavitazioni.
5. 5. Impianto a moto ondoso come definito in almeno una rivendicazione precedente, in cui la piattaforma natante (60) è atta alla navigazione.
6. 6. Impianto a moto ondoso come definito nella rivendicazione 5, in cui la piattaforma natante (60) comprende un primo scafo (62), un secondo scafo (64) e un pontone (66), essendo detto primo e detto secondo scafo (62, 64) sostanzialmente paralleli e distanziati tra loro, e collegati tramite il pontone (66).
7. 7. Impianto a moto ondoso come definito in almeno una rivendicazione precedente, in cui il primo elemento (22) comprende mezzi di impegno scorrevoli (46) e il primo scafo (60) e il secondo scafo (64) comprendono rispettivi mezzi di impegno scorrevoli complementari (48, 48), essendo detti mezzi di impegno scorrevoli (46) e detti mezzi di impegno scorrevoli complementari (48) impegnati scorrevolmente tra loro e assistiti da una barra di torsione collegata al pontone (66) e al primo elemento (22).
8. 8. Impianto a moto ondoso come definito in almeno una rivendicazione precedente, comprendente un dispositivo atto a trasmettere energia ad una . turbina (80) per metterla in rotazione, detto dispositivo comprendendo un circuito (70) idraulico atto allo scorrimento di un fluido a cui ciascuna unità (20) di azionamento è collegata, essendo lo stelo (25) cavo in comunicazione di fluido con una tubatura del circuito idraulico (70).
9. 9. Impianto a moto ondoso come definito in almeno una rivendicazione dalla 1 alla 7, comprendente un dispositivo atto a trasmettere energia ad una turbina (80) per metterla in rotazione, detto dispositivo comprendendo un albero a gomiti. Impianto a moto ondoso come definito in almeno una rivendicazione precedente, in cui la turbina (80) è associata ad un generatore (90) di energia elettrica o ad un compressore.