ITRM20000614A1 - Generatore eolico con pale a profilo modificato terminalmente per la produzione di energia, e una sua applicazione a mezzi navali con idrodinamicita' avanzata, e veicolo nautico utilizzante tale generatore eolico ad energia eolica. - Google Patents
Generatore eolico con pale a profilo modificato terminalmente per la produzione di energia, e una sua applicazione a mezzi navali con idrodinamicita' avanzata, e veicolo nautico utilizzante tale generatore eolico ad energia eolica. Download PDFInfo
- Publication number
- ITRM20000614A1 ITRM20000614A1 IT000614A ITRM20000614A ITRM20000614A1 IT RM20000614 A1 ITRM20000614 A1 IT RM20000614A1 IT 000614 A IT000614 A IT 000614A IT RM20000614 A ITRM20000614 A IT RM20000614A IT RM20000614 A1 ITRM20000614 A1 IT RM20000614A1
- Authority
- IT
- Italy
- Prior art keywords
- profile
- blade
- wind
- cylindrical
- wind generator
- Prior art date
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 12
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 claims description 8
- 230000008878 coupling Effects 0.000 claims description 4
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims description 4
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims description 4
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 7
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 3
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 3
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 2
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 2
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000005021 gait Effects 0.000 description 1
- 239000005431 greenhouse gas Substances 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 1
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 1
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 1
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 1
- 230000002459 sustained effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
- B63H—MARINE PROPULSION OR STEERING
- B63H13/00—Marine propulsion by wind motors driving water-engaging propulsive elements
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03D—WIND MOTORS
- F03D1/00—Wind motors with rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor
- F03D1/06—Rotors
- F03D1/0601—Rotors using the Magnus effect
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/70—Wind energy
- Y02E10/72—Wind turbines with rotation axis in wind direction
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T70/00—Maritime or waterways transport
- Y02T70/50—Measures to reduce greenhouse gas emissions related to the propulsion system
- Y02T70/5218—Less carbon-intensive fuels, e.g. natural gas, biofuels
- Y02T70/5236—Renewable or hybrid-electric solutions
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Ocean & Marine Engineering (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Wind Motors (AREA)
Description
DESCRIZIONE
a corredo di una domanda di brevetto per invenzione industriale avente per titolo:
"Generatore eolico con pale a profilo modificato terminalmente per la produzione di energia, e una sua applicazione a mezzi navali con idrodinamicità avanzata, e veicolo nautico utilizzante tale generatore eolico ad energia eolica"
La presente invenzione riguarda un generatore eolico con pale a profilo modificato terminalmente per la produzione di energia, in particolare per la propulsione di veicoli nautici, e veicolo nautico utilizzante tale generatore eolico ad energia eolica.
Più in particolare, ..l'invenzione riguarda un generatore eolico con pale a profilo modificato terminalmente per la produzione di energia detto in grado di convertire energia cinetica prelevata dalla corrente fluida in energia in uno spettro di velocità del vento reale anche molto bassa e sostenerla per un arco di tempo illimitato, ovverosia una macchina operativa con rendimenti sostenuti anche nell'intervallo di velocità del vento che va da 1,5 - 2 m/s a 4,5, dove gli attuali generatori eolici non vengono attivati, o dove i rendimenti sono molto bassi.
E' ben noto a tutti come l'attuale quadro di crescita dei prezzi del petrolio, e le previsioni di durata nel tempo di tale fonte, ai fini della produzione di energia, rendono sempre più attuale la ricerca di fonti alternative.
E' altresì noto come, tra di esse, quella su cui si sta concentrando l'attenzione dei ricercatori, anche in virtù della sua maggior efficienza, sia quella eolica.
Scopo principale della presente invenzione è quello di fornire una soluzione che consente uno sfruttamento ottimale dell'energia eolica, fonte di energia al giorno d'oggi poco sfruttata.
Gli impegni sottoscritti nel protocollo di Kyoto, prevedono una riduzione·del 6,5% delle emissioni di gas-serra nell'atmosfera imponendo di puntare con decisione sullo sviluppo delle fonti rinnovabili. Il raddoppio della produzione da fonti rinnovabili darebbe infatti un contributo quantificabile nella misura del 15-20%.
Ad esempio, in Italia, attualmente, le fonti rinnovabili forniscono un contributo di circa 12,73 milioni di tonnellate equivalenti di petrolio (Mtep), corrispondente al 7,37% del fabbisogno energetico nazionale .
Tra le energie alternative pulite, la produzione di energia elettrica mediante aereogeneratori ha raggiunto caratteristiche tecniche sufficientemente avanzate, per una maggiore diffusione.
Alla luce di quanto sopra, il Richiedente ha specificamente studiato una soluzione per la realizzazione di un generatore eolico con pale (aventi forma di tipo cilindrico-conica) a profilo modificato terminalmente per la produzione di energia, pale a profilo modificato sulla sua porzione terminale, per la produzione di energia e per l'applicazione del generatore eolico ai mezzi navali con idrodinamicità avanzata .
In particolare, secondo l'invenzione, viene proposta una soluzione che, rispetto alle soluzioni note, consente di ottenere una apprezzabile quantità di energia anche in condizioni di vento reale debole (1,5 : 5 mt/s; 3-10 nodi) con ampio sfruttamento dell'energia prodotta per la generazione di una spinta di circa 6-18 volte superiore a quella degli attuali aereogeneratori, o alla spinta delle attuali armature delle vele moderne.
Un altro scopo della presente invenzione è quello di fornire una soluzione tecnica che consente di abbattere i costi di produzione del generatore eolico secondo l'invenzione.
La soluzione secondo la presente invenzione si basa su principio tecnico che l'energia viene generata da un generatore posto nel flusso del vento, e trasmessa in vari modi, che non costituiscono oggetto specifico dell'invenzione, ad una elica o opportuno elemento propulsore, basandosi sullo sfruttamento dell'effetto Magnus.
I principi alla base dell'effetto Magnus sono noti, sperimentalmente, sin dal 1852, e sono ben noti a tutti gli esperti nel ramo, per cui non si ritiene necessario riportarli in maggiore dettaglio.
In breve, l'effetto Magnus consiste nel fatto che un corpo cilindrico immerso ortogonalmente in una corrente fluida uniforme, posto in rotazione attorno al proprio asse è soggetto ad una azione portante normale alla direzione del vettore velocità della corrente. Analogamente, un cilindro stazionario che ruoti intorno al proprio asse in un vento proveniente da una direzione trasversale viene sollecitato da una portanza .
La dipendenza della portanza dal quadrato del raggio della sezione cilindrica è rilevante per le prestazioni del sistema fisico.
Forma pertanto oggetto specifico della presente invenzione un generatore eolico per ricavare energia meccanica, e in particolare anche il suo impiego per la propulsione di veicoli nautici, caratterizzato dal fatto di prevedere almeno due pale (di forma particolare di tipo cilindrico-conica con profilo modificato terminalmente) , rotanti attorno ad un asse di rotazione perpendicolare rispetto al loro asse, e dotate anche di rotazione attorno al proprio asse, ciascuna di dette pale (cilindriche) prevedendo, su una parte sostanzialmente terminale, una pluralità di alette sporgenti, con profilo ed inclinazione opportuni in funzione della specifica utilizzazione.
Secondo l'invenzione, detta parte di ciascuna pala (di forma particolare -di tipo cilindrico-conica con profilo modificato terminalmente) (cilindrico rotante) portante detta pluralità di alette può essere realizzata integralmente con la pala (di forma particolare di tipo cilindrico-conica con profilo modificato terminalmente) stessa o essere realizzata separatamente dalla stessa, in questo caso potendo ruotare indipendentemente e/o solidalmente con detta pala (di forma particolare di tipo cilindrico-conica con profilo modificato terminalmente).
In particolare, secondo l'invenzione, detta parte della pala (di forma particolare di tipo cilindrico-conica con profilo modificato terminalmente) portante detta pluralità di alette prevede mezzi di accoppiamento che, quando il moto relativo rispetto alla pala (di foia particolare di tipo cilindricoconica con profilo modificato terminalmente) supera un determinato valore, rende la stessa parte solidale alla pala (di forma particolare di tipo cilindricoconica con profilo modificato terminalmente), ponendole in rotazione solidale attorno all'asse della pala (di forma particolare di tipo cilindrico-conica con profilo modificato terminalmente) stessa.
Preferibilmente, secondo l'invenzione, detti mezzi di accoppiamento possono essere costituiti da una serie di settori con profilo ad arpionismo, previsti su detta parte della pala (di forma particolare di tipo cilindrico-conica con profilo modificato terminalmente) portante la pluralità di alette, mantenuti a corona dalla tensione di opportuni supporti elastici, che si espandono e si innestano nel profilo della pala (di forma particolare di tipo cilindricoconica con profilo modificato terminalmente), quando la forza apparente ha superato un determinato valore.
Sempre secondo l'invenzione, detta pala (di forma particolare di tipo cilindrico-conica con profilo modificato terminalmente) presenta preferibilmente un profilo rastremato al mozzo, scegliendo tra quelli che le prove in galleria del vento dimostreranno più efficienti.
Ulteriormente, secondo l'invenzione, detta pluralità di alette può essere regolabile, variandone l'orientamento in funzione della specifica utilizzazione .
Inoltre, secondo l'invenzione, dette alette possono prevedere una sporgenza terminale, eventualmente regolabile indipendentemente dalle alette stesse.
Secondo l'invenzione, detto generatore eolico può prevedere tre, quattro,.·o un numero superiore di pale .
L'invenzione riguarda inoltre un veicolo nautico che prevede un generatore eolico secondo l'invenzione, l'energia prodotta da detto generatore venendo sfruttata direttamente o indirettamente.
La presente invenzione verrà ora descritta, a titolo illustrativo, ma non limitativo, secondo sue forme preferite di realizzazione, con particolare riferimento alle figure dei disegni allegati, in cui: la figura 1 è una vista schematica di una prima forma di realizzazione di un generatore eolico secondo 1'invenzione;
la figura 2 è una vista schematica di una seconda forma di realizzazione di un generatore eolico secondo l'invenzione;
la figura 3 è una vista schematica di una terza forma di realizzazione di un generatore eolico secondo l'invenzione;
la figura 4 è una prima vista prospettica di una prima forma di realizzazione di una parte di una pala, in particolare delle alette verticali e alette orizzontali .(per il taglio del flusso) di un generatore eolico secondo l'invenzione;
la figura 5 è una seconda vista prospettica di una prima forma di realizzazione di una parte di una pala (di forma particolare di tipo cilindrico-conica con profilo modificato terminalmente)(cilindrico-conica) di un generatore secondo l'invenzione;
la figura 6 è una prima vista prospettica di una seconda forma di realizzazione di una parte di una pala (di forma particolare di tipo cilindricoconica con profilo modificato terminalmente) (di forma tipo cilindrico-conica) di un generatore eolico secondo l'invenzione;
la figura 7 è una seconda vista prospettica di una seconda forma di realizzazione di una parte di una pala (di forma particolare di tipo cilindricoconica con profilo modificato terminalmente) ( di un generatore eolico secondo l'invenzione;
la figura 8 è una vista dall'alto della parte di pala (di forma particolare di tipo cilindricoconica con profilo modificato terminalmente) delle figure 6 e 7; e
le figure 9a, 9b, 9c e 9d sono viste, rispettivamente, laterale, frontale, prospettica e dall'alto di una possibile applicazione del generatore eolico secondo l'invenzione su di un veicolo nautico.
Nelle figure 1, 2 e 3 sono mostrate diverse forme di realizzazione del generatore eolico secondo l'invenzione, basate tutte e tre sullo stesso principio funzionale, differenziandosi una dall'altra unicamente per il numero di pale previsto.
Riferendosi a tutte e tre le figure 1 - 3, nonché alle figure 4 - 8, si può notare come la pala (di forma particolare di tipo cilindrico-conica con profilo modificato terminalmente) 2 del generatore eolico 1 secondo l'invenzione ha una forma cilindroconica, con una parte 3, più o meno ampia, a seconda delle specifiche esigenze, munita di alette 4, la cui struttura è riportata a titolo illustrativo, ma non limitativo, nelle figure 4 - 8.
La parte 2 del generatore eolico 1 munita di alette 4 può essere ricavata integralmente dalla pala (di forma particolare di tipo cilindrico-conica con profilo modificato terminalmente) 2, oppure può essere una parte 3 effettivamente separata rispetto al resto della pala (di forma particolare di tipo cilindrico-conica con profilo modificato terminalmente) 2.
In questo caso, come verrà descritto in maggiore dettaglio nel seguito, la continuità della pala (di forma particolare di tipo cilindrico-conica con profilo modificato terminalmente) 2 viene ricostituita a seguito delle condizioni dinamiche da essa raggiunte durante il funzionamento.
In particolare, nelle-figure sono mostrate soluzioni che prevedono questa seconda soluzione (parte 3 separata dalla pala (di forma particolare di tipo cilindrico-conica con profilo modificato terminalmente) 2).Inizialmente la parte 3 della pala (di forma particolare di tipo cilindrico-conica con profilo modificato terminalmente) 2 sulla cui sezione sono realizzate le microalette 4, viene posta in rotazione attorno all'asse della pala (di forma particolare di tipo cilindrico-conica con profilo modificato terminalmente) 2 stessa, per effetto del vento, la cui velocità reale è diretta perpendicolarmente al piano del generatore eolico 1, ed inclinata rispetto alle microalette 4.
Si avrà quindi un effetto Magnus sulla parte 3 della pala (di forma particolare di tipo cilindricoconica con profilo modificato terminalmente) 2, perché il flusso dell'aria viene tagliato e conseguentemente si genera una forza portante perpendicolare all'asse della pala (di forma particolare di tipo cilindrico-conica con profilo modificato terminalmente) 2 e giacente nel piano del generatore eolico 1.
Il valore della forza portante generata è legata ad una velocità reale del vento, inferiore a quella necessaria a porre in rotazione l'intera pala (di forma particolare di tipo cilindrico-conica con profilo modificato terminalmente) 2 attorno al proprio asse.
Ad un valore opportuno della velocità di rotazione, la parte 3 rotante si aggancerà, mediante mezzi di tipo noto, alla parte rimanente della pala (di forma particolare di tipo cilindrico-conica con profilo modificato terminalmente) 2, ponendola in rotazione secondo le leggi della dinamica dei corpi rigidi, e l'effetto Magnus genererà una portanza su tutta la pala (di forma particolare di tipo cilindricoconica con profilo modificato terminalmente) 2, che andrà moltiplicata per il numero delle pale 2 di cui il generatore eolico 1 è costituito.
Nelle soluzioni mostrate nelle figure, la pala (di forma particolare di tipo cilindrico-conica con profilo modificato terminalmente) 2 presenta una parte di pala (di forma particolare di tipo cilindricoconica con profilo modificato terminalmente) 2 vera e propria, che costituisce anche la parte terminale della pala (di forma particolare di tipo cilindricoconica con profilo modificato terminalmente), con una particolare sezione sferico-cilìndrica con un opportuno risalto per il tagli dei filetti fluidi.
Per ottenere la rotazione della pala (di forma particolare di tipo cilindrico-conica con profilo modificato terminalmente) 2 quando si è raggiunta una certa velocità della parte 3 con le microalette 4, detta parte 2 porta incernierati una serie di settori con profilo ad arpionismo (non mostrati), tenuti disposti a corona dalla tensione di opportuni supporti elastici (anch'essi non mostrati).
Quando la forza apparente del moto relativo (centrifuga) supera un valore di tensione dei supporti elastici, i settori si espandono e si innestano con il profilo, nelle sedi ricavate sul primo elemento.
In tal modo anche la parte 2 della pala {di forma particolare di tipo cilindrico-conica con profilo modificato terminalmente) viene posto in rotazione, e per le leggi della dinamica, la velocità angolare diminuirà in maniera proporzionale al rapporto delle masse in rotazione, e ovviamente aumenterà il flusso tagliato, in quanto il cilindro posto in rotazione sarà più lungo.
La soluzione di pala (di forma particolare di tipo cilindrico-conica con profilo modificato terminalmente) 2 descritta è vantaggiosa in quanto si può mettere in moto il generatore eolico 1 sfruttando lo spin fornito da una parte 3 limitata della pala (di forma particolare di tipo cilindrico-conica con profilo modificato terminalmente) 2, e quindi con minori masse in gioco. Essa risulta particolarmente adatta nel caso di grossi rotori 1 con elevate forze d'inerzia .
Come già detto, anche se non è illustrato nelle figure, la pala (di forma particolare di tipo cilindrico-conica con profilo modificato terminalmente) 2 può anche essere costituita da un solo elemento, ovverosia con la parte 3 integrale con la pala (di forma particolare di tipo cilindrico-conica con profilo modificato terminalmente) 2 stessa. Detta pala (di forma particolare di tipo cilindrico-conica con profilo modificato terminalmente) 2 ruota in folle su di un asse imperniato sul mozzo.
Anche per questa soluzione, per la forma della pala (di forma particolare di tipo cilindrico-conica con profilo modificato terminalmente) 2 e la disposizione delle alette 4, valgono le stesse considerazioni fatte per la pala (di forma particolare di tipo cilindrico-conica con profilo modificato terminalmente) 2 a due settori (2, 3).
In questo caso, l'estensione dell'alettatura dipende dal calcolo aerodinamico e dall'inerzia opposta dalla globalità della pala (di forma particolare di tipo cilindrico-conica con profilo modificato terminalmente) 2, in quanto non esiste l'effetto di spin iniziale.
La pala (di forma particolare di tipo cilindrico-conica con profilo-modificato terminalmente) 2 in un pezzo unico è vantaggiosa nel caso in cui le strutture in rotazione siano di piccole dimensioni per generatori di energia asserviti, per esempio a piccoli scafi, o comunque siano realizzate con materiali che permettano un elevato rapporto efficienza/peso.
Invece, la pala (di forma particolare di tipo cilindrico-conica con profilo modificato terminalmente) 2 strutturata in due parti con il suo particolare metodo di innesco ha un campo di impiego laddove le aree in rotazione siano considerevoli, e quindi le strutture siano proporzionalmente pesanti. In tal caso le forze di inerzia da vincere per mettere in rotazione la struttura sarebbero troppo elevate.
Come si vede nelle figure 4 - 8, le microalette 4 possono essere orientate a seconda dell'intensità del vento, più o meno inclinate, più o meno a profilo grasso o magro, più o meno grandi di superficie, più o meno numerose e/o con possibilità di traslare radialmente rispetto all'asse della pala, realizzando una maggior sezione di passaggio per il flusso, e un aumento della coppia portante a seguito dell'allungamento del profilo di supporto.
Inoltre, nelle figure 6 - 8, è mostrata sulle microalette una ulteriore sporgenza 5, anch'essa eventualmente regolabile.
Nelle figure 9a - 9d è mostrata una applicazione del generatore eolico secondo l'invenzione in un veicolo nautico 6.
Si deve notare come il tipo di veicolo nautico 6 non può essere in alcun modo considerato limitativo della presente invenzione, così come non lo deve essere il numero di pale che prevede il generatore eolico 1 montato sul veicolo nautico 6, tali scelte variando ovviamente in funzione del caso specifico.
L'applicazione del generatore eolico secondo l'invenzione ad un veicolo nautico può validamente essere proposto nelle condizioni di navigazione marittima, in cui si può paragonare il profilo alare velico con il profilo alare cilindrico.
Infatti, il generatore eolico 1 secondo l'invenzione è stato studiato appositamente per ottenere allo stesso tempo una elevata solidità di tipo velico, e un elevato coefficiente di pressione a tutti i regimi dinamici, una buona velocità periferica e di conseguenza un buon vento apparente.
Il generatore eolico 1 secondo l'invenzione può essere attivo con una velocità del vento reale di 1,5 m/s (3 nodi), acquisendo nel contempo un vento apparente non inferiore a 3-4 m/s e di conseguenza una buona portanza e potenza all'asse con modesta spesa energetica di spin.
Tenuto conto che le tecnologie attuali permettono un controllo molto ampio sulla rotazione di spin delle pale rotanti, ne risulta una macchina che riesce ad ottenere la portanza massima in qualsiasi condizione meteorologica, anche in quelle estreme.
Questa variabilità della rotazione unita alla rotazione del proprio asse, con stabilizzazione attraverso la pinna dorsale sottovento o con albero portante a profilo alare autodirezionale a basso coefficiente di resistenza ed alta penetrazione aerodinamica, consente una utilizzazione del generatore eolico 1 secondo l'invenzione alle minime condizioni di ventosità, condizioni con cui un qualunque generatore eolico o una moderna imbarcazione a vela risulterebbe quasi ferma o con risultati talmente bassi da dover necessariamente attivare la propulsione tradizionale con motori a combustione (motori ausiliari nel diporto).
Eseguendo un confronto su di un parametro di tipo geometrico, ad esempio il diametro, si evidenzia che tale macchina con un diametro complessivo delle pale di circa 16 metri e con 220 mq di superficie e paragonabile ad una macchina a profilo alare tradizionale da 4.400 mq con 80 mt. di diametro.
Tale proiezione non differisce sostanzialmente da quella verificabile nella fisica delle vele tra una pari superficie velica tradizionale e il generatore eolico delle motonavi misurate al tunnel.
A titolo esemplificativo, si forniscono alcune caratteristiche che deve avere un veicolo nautico 6 per il migliore sfruttamento del generatore eolico 1 secondo l'invenzione.
In particolare, il veicolo nautico 6 dovrebbe preferibilmente :
• essere di tipo planante, ma senza evidenti limitazioni dell'opera viva per consentire un ottimo scivolamento idrodinamico nell'acqua e contestualmente una tenuta al moto ondoso maggiore;
• permettere un elevato carico dell'imbarcazione senza penalizzare le caratteristiche di velocità e tenuta del mare;
• godere di pinne stabilizzatrici anche per il traverso (con apposite derive a baionetta di profilo alare e con scarso pescaggio);
• avere pinne stabilizzatrici orizzontali per coadiuvare e limitare gli spostamenti del moto ondoso in funzione del carico e della velocità (come avviene nei normali flap delle recenti imbarcazioni a motore che ne controllano l'assetto e la galleggiabilità diminuendo con l'incremento della velocità una diminuzione dell'opera viva, consentendo successivamente di incrementare le velocità;
• non avere la chiglia interpretata come momento raddrizzante e di conseguenza al pari di una imbarcazione di 10 mt è più leggera di circa 1500 kg = 35% di peso in meno corrispondente alla capacità di carico incrementabile dell'imbarcazione;
• essere dotato di batterie per l'accumulo dell'energia quando la propulsione velica è scollegata all'asse dell'elica. La loro potenza è di 120 amp. N 6 per esempio sono in grado di far effettuare le manovre in porto per mezzo dì motori elettrici come quelli in commercio usati per le eliche di prua delle grosse imbarcazioni. Il peso è distribuito in basso e al centro dell'imbarcazione costituendo un ottimo momento raddrizzante. Il peso è di circa 180 kg;
• essere dotato di pannelli solari di tipo Solax, cadauno fornente 30 watt x 12 h che soddisfano le utenze di bordo e tutta la strumentazione, radio, gps, ecc.;
• avere le ali dello scafo laterali ripiegabili (a compasso o a baionetta idraulica per grosse imbarcazioni) o telescopiche su binari, per consentire prima dell'ormeggio la riduzione dell'ingombro con facilità di manovra pur mantenendo la galleggiabilità. Sono utilizzabili per stivaggio di oggetti necessariamente leggeri;
• avere l'elica di tipo j-prop di adeguate dimensioni (circa 1,5 volte più grande di quelle normalmente usate) a passo variabile, consentendo la regolazione della velocità dello scafo e di modulare la potenza in funzione anche del carico e dello stato del mare;
• impiegare una trasmissione di tipo s-drive idraulica che consente un ottimo rendimento di trasmissione e senza manutenzione;
• avere sezioni di prua tali da garantire il massimo della lunghezza di galleggiamento e contemporaneamente un appropriato taglio dell'onda con mare formato;
• avere sezioni del timone chiaramente piccole con una risultante simile ad una via di mezzo tra il timone ellittico da regata ed il moderno motoscafo con appendici ad alto aspet radio consentendo ridotte resistenze idrodinamiche e mantenendo elevata portanza in manovra;
• avere una struttura del tutto simile a quella di questi trimarani e la sede della propulsione velica spostata al centro imbarcazione rispetto agli scafi tradizionali anche per ottenere una centratura di peso (visto un baglio arretrato planante) e per consentire una andatura controvento stabile senza far sollevare troppo la prua, in modo da fendere il moto ondoso mantenendo un assetto costante consentendo elevata velocità con ottimo mantenimento di abbrivio.
Infine, vengono fornite alcune considerazioni economiche in merito alla realizzazione e alla utilizzazione di un generatore eolico secondo la presente invenzione.
Attualmente per la realizzazione di una centrale eolica il costo è di 2 milioni di lire per KW installato che varia tra 1,57 a 1,83 M/Lit.
Ε' da prevedere che una riduzione del costo della produzione si avrà all'aumentare del numero di tale macchine prodotte, anche in funzione delle loro grandezze. Infatti in Germania si è passati dai 2,4 MilLit./KW per macchine da 150 kW a 1,8 M/Lit per macchine da 300 KW fino a 1,7 MilLit./KW per macchine da 600 KW.
Con l'ottimizzazione della resa del generatore eolico 1 secondo l'invenzione, tali costi, in vista delle sue caratteristiche di rendimento di almeno 6-7 volte superiori ad un generatore di pari dimensioni, saranno molto invitanti.
Infatti, mentre attualmente gli impianti eolici per essere sfruttabili devono essere collocati in zone dove la ventosità minima non è inferiore a 4m/s e per almeno un centinaio di giorni all'anno, nel futuro con l'impiego del generatore eolico secondo l'invenzione, le zone d'applicazione saranno notevolmente estese, anche per le particolari caratteristiche di avvio a 1,5-2 m/s.
La presente invenzione è stata descritta a titolo illustrativo, ma non limitativo, secondo sue forme preferite di realizzazione, ma è da intendersi che variazioni e/o modifiche potranno essere apportate dagli esperti nel ramo senza per questo uscire dal relativo ambito di protezione, come definito dalle rivendicazioni allegate.
Claims (8)
- RIVENDICAZIONI 1. Generatore eolico per la produzione di energia, e in particolare un esempio del suo impiego per la propulsione di veicoli nautici, caratterizzato dal fatto di prevedere almeno due pale, rotanti attorno ad un asse di rotazione perpendicolare rispetto al loro asse, e dotate anche di rotazione attorno al proprio asse, ciascuna di dette pale prevedendo, su una parte sostanzialmente terminale, una pluralità di alette sporgenti, con profilo ed inclinazione opportuni in funzione della specifica utilizzazione.
- 2. Generatore eolico perfezionato ad energia eolica secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detta parte di ciascuna pala (di forma particolare di tipo cilindrico-conica con profilo modificato terminalmente) portante detta pluralità di alette è realizzata integralmente con la pala (di forma particolare di tipo cilindrico-conica con profilo modificato terminalmente) stessa.
- 3. Generatore eolico perfezionato ad energia eolica secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detta parte di ciascuna pala (di forma particolare di tipo cilindrico-conica con profilo modificato terminalmente) portante detta pluralità di alette è realizzata separatamente dalla stessa, in questo caso potendo ruotare indipendentemente e/o solidalmente con detta pala (di forma particolare di tipo cilindrico-conica con profilo modificato terminalmente) .
- 4. Generatore eolico perfezionato ad energia eolica secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detta parte della pala (di forma particolare di tipo cilindrico-conica con profilo modificato terminalmente) portante detta pluralità di alette prevede mezzi di accoppiamento che, quando il moto relativo rispetto alla pala (di forma particolare di tipo cilindrico-conica con profilo modificato terminalmente) supera un determinato valore, rende la stessa parte solidale alla pala (di forma particolare di tipo cilindrico-conica con profilo modificato terminalmente), ponendole in rotazione solidale attorno all'asse della pala (di forma particolare di tipo cilindrico-conica con profilo modificato terminalmente) stessa.
- 5. Generatore eolico perfezionato ad energia eolica secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detti mezzi di accoppiamento sono costituiti da una serie di settori con profilo ad arpionismo, previsti su detta parte della pala (di forma particolare di tipo cilindrico-conica 9. Generatore eolico perfezionato ad energia eolica secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto generatore eolico può prevede due, tre, quattro, o un numero superiore di pale. 10. Veicolo nautico caratterizzato dal fatto di prevedere un generatore eolico secondo una delle rivendicazioni 1 - 9, l'energia prodotta da detto generatore eolico venendo sfruttata direttamente o indirettamente . 11. Generatore eolico perfezionato ad energia eolica, in particolare per la propulsione di veicoli nautici, secondo ognuna delle rivendicazioni precedenti, sostanzialmente come illustrato e descritto. con profilo modificato terminalmente) portante la pluralità di alette, mantenuti a corona dalla tensione di opportuni supporti elastici, che si espandono e si innestano nel profilo della pala (di forma particolare di tipo cilindrico-conica con profilo modificato terminalmente), quando la forza apparente ha superato un determinato valore.
- 6. Generatore eolico perfezionato ad energia eolica secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detta pala (di forma particolare di tipo cilindrico-conica con profilo modificato terminalmente) presenta un profilo rastremato al mozzo, scegliendo tra quelli che le prove in galleria del vento dimostreranno più efficienti.
- 7. Generatore eolico perfezionato ad energia eolica secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detta pluralità di alette è regolabile, variandone ·l'orientamento in funzione della specifica utilizzazione.
- 8 . Generatore eolico perfezionato ad energia eolica secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che dette alette prevedono una sporgenza terminale, eventualmente regolabile indipendentemente dalle alette stesse.
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
IT2000RM000614A IT1316016B1 (it) | 2000-11-22 | 2000-11-22 | Generatore eolico con pale a profilo modificato terminalmente per laproduzione di energia, e una sua applicazione a mezzi navali con |
PCT/IT2001/000570 WO2002042640A1 (en) | 2000-11-22 | 2001-11-13 | Wind generator using magnus-effects |
AU2002222518A AU2002222518A1 (en) | 2000-11-22 | 2001-11-13 | Wind generator using magnus-effects |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
IT2000RM000614A IT1316016B1 (it) | 2000-11-22 | 2000-11-22 | Generatore eolico con pale a profilo modificato terminalmente per laproduzione di energia, e una sua applicazione a mezzi navali con |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
ITRM20000614A0 ITRM20000614A0 (it) | 2000-11-22 |
ITRM20000614A1 true ITRM20000614A1 (it) | 2002-05-22 |
IT1316016B1 IT1316016B1 (it) | 2003-03-26 |
Family
ID=11455014
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
IT2000RM000614A IT1316016B1 (it) | 2000-11-22 | 2000-11-22 | Generatore eolico con pale a profilo modificato terminalmente per laproduzione di energia, e una sua applicazione a mezzi navali con |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
AU (1) | AU2002222518A1 (it) |
IT (1) | IT1316016B1 (it) |
WO (1) | WO2002042640A1 (it) |
Families Citing this family (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CA2552297C (en) * | 2004-02-09 | 2010-08-10 | Mekaro Akita Co., Ltd. | Magnus type wind power generator |
ES2274708B1 (es) * | 2005-09-14 | 2008-05-01 | Pedro M. Marrero O'Shanahan | Rotor de aerogenerador que barre una zona de seccion en forma de corona circular. |
DE102007059285A1 (de) | 2007-12-08 | 2009-06-10 | Nordex Energy Gmbh | Rotorblatt für Windenergieanlagen |
FR2966889B1 (fr) * | 2010-10-28 | 2014-08-08 | IFP Energies Nouvelles | Installation comportant des rotors a effet magnus a energie d'entrainement optimisee. |
EP2713045A1 (en) | 2012-09-26 | 2014-04-02 | E.R. Energie Rinnovabili S.R.L. | Rotating blade body for turbines using the magnus effect with rotation axis of the turbine parallel to the direction of the fluid |
Family Cites Families (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US1697574A (en) * | 1924-12-12 | 1929-01-01 | Savonius Sigurd Johannes | Rotor adapted to be driven by wind or flowing water |
US1744924A (en) * | 1925-04-13 | 1930-01-28 | Charles E Sargent | Wind motor |
DE2734938A1 (de) * | 1977-08-03 | 1979-02-22 | Rudolf Cammann | Windkraftmaschine |
GB2006885B (en) * | 1977-08-12 | 1982-03-31 | Gray R | Apparatus for generating power from fluid ie air flow |
US4366386A (en) * | 1981-05-11 | 1982-12-28 | Hanson Thomas F | Magnus air turbine system |
DE3246694A1 (de) * | 1982-12-16 | 1984-06-20 | Erich Dipl.-Ing. 3000 Hannover Krebs | Windkraftanlage |
US4446379A (en) * | 1983-02-17 | 1984-05-01 | Borg John L | Magnus effect power generator |
BR9707979A (pt) * | 1996-03-13 | 1999-07-27 | Sile Srl | Turbina de vento de eixo horizontal de efeito magnus |
-
2000
- 2000-11-22 IT IT2000RM000614A patent/IT1316016B1/it active
-
2001
- 2001-11-13 WO PCT/IT2001/000570 patent/WO2002042640A1/en not_active Application Discontinuation
- 2001-11-13 AU AU2002222518A patent/AU2002222518A1/en not_active Abandoned
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
IT1316016B1 (it) | 2003-03-26 |
ITRM20000614A0 (it) | 2000-11-22 |
AU2002222518A1 (en) | 2002-06-03 |
WO2002042640A1 (en) | 2002-05-30 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7750491B2 (en) | Fluid-dynamic renewable energy harvesting system | |
Bøckmann et al. | Experiments with actively pitch-controlled and spring-loaded oscillating foils | |
Olinger et al. | Hydrokinetic energy harvesting using tethered undersea kites | |
US20140339832A1 (en) | Wind energy conversion system over water | |
KR20190006986A (ko) | 복수의 전력 변환 장치를 가지는 부유식 풍력 발전 장치 | |
Bøckmann et al. | Wind turbine propulsion of ships | |
Gilloteaux et al. | Preliminary design of a wind driven vessel dedicated to hydrogen production | |
Clodic et al. | Wind propulsion options for energy ships | |
US20230349352A1 (en) | Floating vessel for energy harvesting | |
ITRM20000614A1 (it) | Generatore eolico con pale a profilo modificato terminalmente per la produzione di energia, e una sua applicazione a mezzi navali con idrodinamicita' avanzata, e veicolo nautico utilizzante tale generatore eolico ad energia eolica. | |
JP2019108046A (ja) | 空中翼を有する船舶 | |
JP2013002399A (ja) | 風力の一部を風上への推進力に利用することで、海底に係留しなくても風に流されない洋上風力発電用風車。 | |
CN114876713B (zh) | 气动式波力发电装置以及双体气动式波力发电船 | |
KR101840705B1 (ko) | 다중 수직축 조류발전장치 및 이를 이용한 복합발전시스템 | |
US20240101237A1 (en) | Rotor sail system | |
Kukner et al. | Renewable energy options and an assessment of wind-based propulsion systems for small crafts | |
US20240328327A1 (en) | Rotary-Wing Vehicle, and Rotary-Wing Turbine | |
WO2022214704A1 (en) | Energy recovery system for marine vessels | |
JPH06159224A (ja) | 風力発電航行船 | |
WO2022223452A1 (en) | Wind-powered energy generation system for multi-hull marine vessels | |
Khodabux et al. | A review of offshore wind turbines and their various classifications | |
US20240318621A1 (en) | Submersible power plant | |
Juin-Gauthier et al. | Waves filtering in heading controllers: impact on the power production of an energy ship | |
JP2010031706A (ja) | 起動装置 | |
De Winter et al. | Kiteships: Sailing Vessels Pulled and Powered with a Kite |