ITRE20090077A1 - Generatore eolico - Google Patents

Description

GENERATORE EOLICO

La presente invenzione inerisce ad un generatore di tipo eolico atto a trasformare in energia meccanica l’energia del vento.

E’ noto l’impiego di generatori atti a trasformare l’energia del vento in energia meccanica, i quali sono generalmente sistemati in parchi comprendenti un elevato numero di generatori, collocati nelle zone particolarmente ventose. I generatori noti comprendono generalmente una intelaiatura atta a sostenere in modo girevole dei mezzi fluidodinamici atti a captare il vento, mezzi che sono collegati mediante una trasmissione meccanica ad un dispositivo utilizzatore, come un generatore di corrente elettrica.

L'energia cinetica posseduta dall'aria viene generalmente convertita in energia meccanica e quindi elettrica, attraverso l'utilizzo degli aerogeneratori.

Si va dagli impianti mini e micro eolici, che erogano potenze da poche centinaia di Watt ad una decina di kW, agli impianti medi, fino ad un centinaio di kW, fino a quelli di grossa taglia, che possono dare diversi MW.

Sono note macchine ad asse orizzontale che hanno l'asse del rotore parallelo alla direzione del vento e la girante che ruota in un piano perpendicolare alla direzione stessa.

Queste possono a loro volta suddividersi in diverse tipologie secondo le caratteristiche del rotore.

Benché esistano numerose varianti, il rotore tipico à ̈ caratterizzato dall'elica.

Le caratteristiche peculiari della macchina sono l'alta velocità di rotazione e l'elevata potenza dovuta all'elevato coefficiente di portanza.

Sono note pure macchine ad asse verticale che hanno l'asse dei rotore perpendicolare alla direzione del vento.

Anche in questo caso esistono di diverse tipologie secondo il rotore adottato.

In questa particolare configurazione il generatore presenta il notevole vantaggio di non doversi orientare secondo la direzione del vento, che può così essere sfruttato simultaneamente sui 360° senza movimenti ausiliari, come invece capita nelle macchine ad asse orizzontale dove il rotore à ̈ guidato nella direzione del vento da un timone.

Le macchine ad asse verticale sono di dimensioni ridotte e più adatte a regimi di vento cittadini che, solitamente, sono turbolenti, estremamente variabili in direzione e portata, e quindi poco adatti alle macchine ad asse orizzontale.

Le macchine ad asse verticale sono inoltre idonee al funzionamento in zone remote e caratterizzate da condizioni climatiche estreme con ghiaccio, ventosità intensa ed irregolare.

I generatori di tipo noto presentano una serie di inconvenienti cui sinora non à ̈ stato possibile porre rimedio.

Un primo inconveniente à ̈ di natura estetica, poiché i generatori per rendere disponibile una quantità di energia ragionevole debbono essere sistemati in parchi di generatori che comprendono un numero considerevole di generatori.

Poiché i parchi di generatori debbono essere posti in zone ventose che generalmente hanno un rilevante valore ambientale, essi irrimediabilmente deturpano il paesaggio e la loro costruzione viene comprensibilmente osteggiata dalle autorità locali.

La cosa à ̈ aggravata da fatto che le correnti d’aria atte a muovere i mezzi fluidodinamici dei generatori sono generalmente rilevabili a notevole distanza dal suolo, il che obbliga a costruire generatori di una certa altezza a discapito dell’impatto ambientale.

Si considera efficace una distanza dal suolo di almeno 6 metri per avere un ragionevole risultato.

Un secondo inconveniente à ̈ di natura tecnica, e risiede nel limitato rendimento dei mezzi fluidodinamici noti che sono efficienti solo se la velocità del vento à ̈ superiore a circa 6 m/sec., difficilmente riscontrabile in prossimità delle zone urbane, e quindi l’energia elettrica prodotta richiede rilevanti costi di trasporto.

E’ quindi molto sentita l’esigenza di disporre un generatore di tipo eolico che abbia un ingombro limitato sia in pianta che in altezza, sia in grado di funzionare con vento a velocità comparativamente inferiore a quella necessaria per azionare i generatori noti, ed abbia un rendimento comparativamente più elevato.

Lo scopo della presente invenzione à ̈ di rendere disponibile un generatore eolico che nel rispetto di detta esigenza abbia una conformazione semplice, dimensioni ridotte ed elevato rendimento fluidodinamico.

Detto scopo à ̈ conseguito da un generatore che possieda le caratteristiche recitate nella rivendicazione indipendente. Le rivendicazioni dipendenti recitano caratteristiche atte a migliorare i risultati del trovato.

I pregi e le caratteristiche costruttive e funzionali del trovato appariranno evidenti dalla particolareggiata descrizione che segue che, con l’aiuto delle allegate tavole disegni, ne illustra una particolare preferita forma di attuazione data a titolo di esempio non imitativo.

La Fig.1 mostra il trovato in vista frontale, dal lato controvento.

La Fig.e mostra la vista laterale del dispositivo di Fig.1; La Fig.3 mostra il dispositivo visto in pianta;

La Fig.4 mostra la sezione IV-IV di Fig.3;

La Fig.5 mostra la sezione V-V di Fig.4;

La Fig.6 Ã ̈ il particolare VI di Fig.4 ingrandito;

La Fig.7 Ã ̈ il particolare VII di Fig.4 ingrandito.

Dalle Figure si rileva un basamento a traliccio 1 che porta superiormente una piastra 10 dalla quale si innalza una serie di mensole periferiche 11.

Le mensole 11 portano un anello 12 circolare, sul quale scorrono coppie di rotelle 13 folli portate da mensole 14 derivantesi dal bordo circolare inferiore di una incarteratura cilindrica 15, che risulta così libera di ruotare intorno al proprio asse.

Alla base della incarteratura à ̈ posta una cremagliera circolare 16 a dentatura interna ingranante nel pignone 17 di un motore elettrico 18 solidale alla piastra 10.

Le rotazioni della incarteratura 15 sono così comandate dal motore 18 nel modo che verrà specificato nel seguito.

La piastra 10 porta al centro un mozzo 19 (Figg.4 e 6) che sostiene, mediante adatti cuscinetti 20 e 21, un albero 22. L’albero 22 sostiene, al di sopra della piastra 10, una gabbia 23 irrobustita da piatti 230, dalla quale si derivano tre pale sagomate 24 aventi le concavità concordi.

In particolare ogni pala 24 Ã ̈ sostenuta da tre mensole ricurve 25 facenti capo alla gabbia 23.

La estremità inferiore dell’albero 22 porta calettato il rotore, non illustrato, di un generatore elettrico 26, che può essere di tipo sincrono o asincrono.

La incatenatura cilindrica 15 la quale à ̈ dotata di due aperture 151 e 152 (Figg.3 e 5) poste sullo stesso lato della gabbia 23.

La apertura 151 Ã ̈ posta in comunicazione con un condotto divergente 153, mentre la incarteratura 152 Ã ̈ posta in comunicazione con un condotto divergente 154.

Entrambi i condotti sono divergenti nella direzione che si allontana dalla incarteratura 15.

Lo spazio tra le due aperture 151 e 152 à ̈ completamente occupato da almeno una delle pale 24, la cui concavità à ̈ rivolta verso la apertura 151.

Alla sommità della incarteratura à ̈ sostenuta, libera di ruotare intorno ad un asse verticale, un’ala piana 27 a giacitura verticale, che di dispone automaticamente nella direzione del vento.

L’ala 27 ruota liberamente su un perno 28 solidale alla incarteratura 15.

L’ala 27 e l’incarteratura 15 sono collegate alle parti reciprocamente mobili di un dispositivo encoder 29 il cui punto di riferimento, o di zero, coincide con l’allineamento dell’asse del condotto divergente 153 alla direzione parallela al piano dell’ala 27.

Il dispositivo encoder à ̈ atto a comandare il motore 18 in guisa da portare sempre la reciproca posizione dell’ala 27 e del condotto 153 nella posizione di riferimento.

In tal modo la bocca di ingresso del condotto 153 Ã ̈ sempre sostanzialmente ortogonale alla direzione del vento.

Secondo il trovato il rotore costituito dalle pale 24 ha preferibilmente una dimensione assiale compresa tra 2.000 mm e 3.000 mm, ed un diametro compreso tra 2.000 e 2.600 mm; la incarteratura ha un diametro ed una altezza tali da contenere a misura il rotore senza interferenze; il condotto 153 di ingresso ha una dimensione in corrispondenza della incarteratura che sottende un angolo circa di 90°, ed una bocca piana distante dalla incarteratura di altezza pari a quella della incarteratura, di larghezza compresa tra 1.500 e 2.300 mm e di lunghezza misurata sino al piano diametrale parallelo alla bocca di entrata compresa tra1.500 e 2.300 mm; il condotto 154 di uscita ha una dimensione in corrispondenza della incarteratura che sottende un angolo circa di 90°, ed una bocca piana distante dalla incarteratura di altezza pari a quella della incarteratura, di larghezza compresa tra 1.000 e 1.500 mm e di lunghezza misurata sino al piano diametrale parallelo alla bocca di entrata compresa tra1.500 e 2.000 mm.

Il trovato ha mostrato di poter funzionare con velocità del vento rilevata prossima a 4 m/sec.

Il funzionamento del trovato à ̈ il seguente.

L’encoder posto tra l’ala 27 e la incarteratura 15 aziona il motore 18 per mantenere la bocca di entrata del condotto 153 sempre ortogonale alla direzione del vento.

Il vento raccolto dalla bocca del condotto 153 viene convogliato da quest’ultimo in guisa che tutto il flusso viene raccolto dalla pala 24 che al momento si trova davanti alla bocca, ponendo il rotore in rotazione e con esso il generatore ad esso associato.

Si intende che l’invenzione non à ̈ limitata all’esempio sopra descritto e che varianti e perfezionamenti potranno esservi apportati senza uscire dall’ambito delle seguenti rivendicazioni

Claims (7)

1. RIVENDICAZIONI 1. Dispositivo generatore eolico comprendente un traliccio di base che sostiene un rotore ad asse verticale e pale radiali concave al cui asse à ̈ associato un dispositivo utilizzatore caratterizzato dal fatto che detto rotore à ̈ contenuto a misura in una incarteratura cilindrica avente due aperture rispettivamente di ingresso e di uscita allineate in direzione ortogonale all’asse del rotore e poste a lato del detto asse, detta incarteratura essendo comandata a ruotare intorno al proprio asse da mezzi sensibili alla direzione del vento, in guisa che la apertura di ingresso sia sempre disposta controvento.
2. 2. Dispositivo generatore secondo la riv.1 caratterizzato dal fatto che la apertura di ingresso à ̈ dotata di un condotto convergente verso la apertura.
3. 3. Dispositivo generatore secondo la riv.1 caratterizzato dal fatto che la apertura di uscita à ̈ dotata di un condotto divergente a partire dalla apertura.
4. 4. Dispositivo generatore secondo la riv.1 caratterizzato dal fatto che i mezzi sensibili alla direzione del vento sono una ala piana libera di ruotare intorno ad un asse verticale solidale alla incarteratura.
5. 5 Dispositivo generatore secondo le riv.1 e riv.4 caratterizzato dal fatto che i mezzi che comandano la rotazione della incarteratura sono un motore elettrico comandato da un dispositivo encoder le cui parti reciprocamente mobili sono rispettivamente associate alla ala piana ed alla incarteratura.
6. 6. Dispositivo generatore secondo la rivendicazione 1 caratterizzato dal fatto che le pale sono pale ricurve con la concavità rivolta in direzione del vento e le generatrici parallele all’asse di rotazione del rotore.
7. 7. Dispositivo generatore secondo la rivendicazione 1 caratterizzato dal fatto che il dispositivo utilizzatore à ̈ un generatore elettrico