ITPO20080013A1 - Sistema per la produzione di energia da fonti rinnovabili - Google Patents

Description

Domanda di brevetto per Invenzione Industriale dal titolo:

"Sistema per la produzione di energia da fonti rinnovabili."

CAMPO DELL'INVENZIONE

La presente invenzione si riferisce al campo della produzione di energia da fonti rinnovabili..

STATO DELLA TECNICA

E’ molto sentita l’esigenza di messa a punto di sistemi per la produzione di energia da fonti rinnovabili e la produzione di energia sfruttando moti di masse di aria rappresenta una parte importante nel panorama della ricerca e dello sviluppo di tali tecniche. D'altro canto la realizzazioni di tali sistemi implica la costruzione di manufatti di grandi dimensioni che hanno sempre un grande impatto sull’ambiente. , E’ tecnica nota o sfruttamento dell’energia eolica per mezzo di rotori di vari tipi istallati su torri di adeguate dimensioni, un altro metodo per lo sfruttamento dell’energia dovuto allo spostamento di masse d’aria à ̈ descritto in una serie di brevetti ( esempio GB2081390, DE3006702, US4275309, US20080211234): si induce la formazione di correnti ascensionali scaldando con diversi metodi l’aria nella parte bassa di alte torri. Ciò che tali trovati hanno in comune à ̈ la necessità di realizzare un manufatto edile molto alto a forma di tubo e produrre un riscaldamento dell’aria alla base di detto tubo per mezzo di un effetto serra o recuperando del calore da altri processi. La differenza di temperatura tra la parte bassa e la parte alta del tubo provoca un “effetto camino†che muove l’aria all'interno del tubo: tale flusso viene trasformato in energia da un rotore a pale situato in un qualsiasi punto del tubo stesso.

Entrambe le tecniche sopra descritte permettono di realizzare buone produzioni di energia, ma necessitano di strutture di dimensioni notevoli. La realizzazione di tali strutture comporta l’impiego di grandi quantità di materiali, di tecniche costruttive piuttosto sofisticate e comunque un grosso impatto sull’ambiente circostante.

Sarebbe conveniente avere dei sistemi che permettessero lo sfruttamento di tali fonti rinnovabili di energia senza la necessità di costruire manufatti di grande altezza consentendo così il risparmio di materiali, l’uso di tecniche di costruzione semplici e soprattutto evitando impatti ambientali in maniera da permetterne la realizzazione in qualsiasi luogo indipendentemente dall’importanza del patrimonio naturale circostante.

SOMMARIO DELL’I NVENZIONE

La presente invenzione risponde all’esigenza di rendere disponibile una corrente d’aria per l’azionamento di un rotore dal quale ricavare energia elettrica o meccanica indipendentemente dalla presenza di condizioni atmosferiche ventose e senza la necessità di costruire manufatti di grande altezza in modo da non modificare l’aspetto del paesaggio. Il principio su cui si basa il trovato sfrutta la possibilità di generare un movimento ascendente deH'aria in un condotto ove vi sia differenza di temperatura tra le due estremità. Per ottenere tale condizioni si sfrutta il gradiente termico verticale dell’atmosfera che à ̈ in normalmente à ̈ di 1,5° C ogni 100 metri di dislivello. Si posa una condotta di diametro appropriato lungo un terreno che sia di conveniente pendenza ad esempio il fianco di una montagna. A seconda delle condizioni paesaggistiche la condotta può essere posata ed ancorata sul terreno oppure dovendo avere un impatto ambientale minore può essere deposta in uno scavo che viene successivamente riempito. Si otterrà così una differenza di quota e quindi di temperatura tra le due estremità del condotto, tale differenza provocherà un movimento ascensionale dell’aria a prescindere da quali siano le condizioni di vento sul luogo stesso. Uno o più rotori a pale posizionati lungo il condotto trasformeranno il moto ascensionale dell aria in energia. Il gradiente termico verticale à ̈ presente durante tutte le ventiquattro ore e quindi si avrà una produzione continua di energia.

DETTAGLIATA DELL’INVENZIONE

La tecnica descritta nella presente invenzione può essere applicata in ogni luogo ove esista una conformazione del territorio con dislivello da un minimo di 50 metri a un massimo di 7000 metri preferibilmente 1000 metri. Senza la necessità di costruire manufatti di altezza elevata si realizza una conduttura con qualsiasi tecnica conosciuta. La conduttura avrà una sezione di superficie da 0,2 metri quadri a 700 metri quadri. La conduttura potrà avere qualsiasi sezione, anche variabile, a seconda della miglior convenienza in base alla tecnica edile usata. Solamente nel punto o nei punti dove verranno istallati il rotore a pale o i rotori a pale essa dovrà avere la sezione circolare per alloggiare il detto o i detti meccanismi. La differenza di temperatura tra l’imbocco del condotto a quota bassa e l imbocco del condotto a quota alta provocherà uno spostamento dell’aria dalla parte bassa calda alla parte alta fredda. La velocità dell’ aria varia in base alla differenza di temperatura e alla differenza di quota tra le estremità della conduttura. Esprimendo la velocità in metri al secondo, la differenza di quote in metri e le temperature in gradi Kelvin il quadrato della velocità à ̈ dato dalla differenza delle temperatura diviso la temperatura della quota bassa moltiplicato per la differenza di quota e per l’accelerazione di gravità.

In condizioni normali la differenza di temperatura à ̈ di 1,5°C ogni 100 metri di dislivello e, semplificando, senza considerare le perdite di carico la velocità per un dislivello di 100 metri di circa 2,2 metri al secondo , un dislivello di 500 metri dà una velocità teorica di 11,4 metri al secondo, 1000 metri di dislivello danno una velocità teorica di 23 metri al secondo. Considerando condotte di grande diametro la perdita di carico continua à ̈ di pochi millimetri di colonna d’acqua quindi si otterranno comunque velocità della massa d’aria in grado di generare notevoli quantità di energia. A titolo esemplificativo ma non limitativo possiamo considerare i seguenti esempi:

ESEMPIO 1: una condotta del diametro di quattro metri con un dislivello di 500 metri si avrà una velocità deH’aria di circa 10 metri al secondo. A tale velocità un generatore eolico di 4 metri di diametro produce un energia di 4 Kw .

ESEMPIO 2: Una condotta da 8 metri di diametro con un dislivello di 600 metri produce una corrente d’aria a circa 12 metri al secondo che su un rotore di tale diametro produce una energia di 20 Kw

Sono noti generatori di energia che hanno il miglior rendimento con correnti d’aria veloci ed altri che hanno il miglior rendimento con grandi portate d’aria a bassa velocità. Nel caso di impiego di rotori ad alta velocità la sezione del condotto sarà ridotta nel punto di posizionamento del rotore o dei rotori per ottenere un aumento della velocità del flusso d’aria. Nel caso di impiego di rotori a bassa velocità la sezione del condotto non sarà ridotta nel punto di posizionamento del rotore o dei rotori. Sono note le tecniche per la realizzazione di condotti di piccolo o grande diametro, ma si preferiranno tecniche con condotta interrata nei luoghi dove si vorrà preservare il patrimonio paesaggistico. Si potrà ricorrere a condotte fuori terra ove sia possibile in modo da economizzare i costi della realizzazione. La presente invenzione può essere applicata anche in aere geografiche a bassa tecnologia senza la necessità di trasportare grandi quantità di materiale, ma usando tecniche di costruzione conosciute in loco.

RIVENDICAZIONI

Claims (1)

1- Condotto realizzato su un terreno in pendenza con differenti quote tra le due estremità in modo che la differente temperatura dell’aria alle suddette quote generi un flusso della suddetta aria. 2- Condotto realizzato secondo la rivendicazione 1 avente sezione di qualsiasi forma 3- Condotto realizzato secondo la rivendicazione 1 avente sezione variabile. 4- Condotto realizzato secondo la rivendicazione 1 ove la differenza di quota tra le estremità del condotto stesso sia compresa tra 50 e 7000 metri 5- Condotto realizzato secondo la rivendicazione 1 ove la superficie della sezione del condotto stesso sia compresa tra 0,2 e 700 metri quadri. 6- Condotto realizzato secondo la rivendicazione 1 avente riduzioni della sezione per aumentare la velocità del flusso d’aria. 7- Condotto realizzato secondo la rivendicazione 1 ove il flusso dell’aria generato viene trasformato in energìa meccanica tramite un rotore a pale di qualsiasi tipo. 8- Condotto realizzato secondo la rivendicazione 1 ove il flusso dell’aria generato viene trasformato in energia meccanica tramite più rotori a pale di qualsiasi tipo. 9- Condotto realizzato secondo la rivendicazione 1 ove il flusso dell’aria generato viene trasformato in energia elettrica per mezzo di un generatore a pale di qualsiasi tipo.