ITRM20110302A1 - Sistemi e mezzi atti alla produzione di energia meccanica e/o elettrica attraverso la rotazione di sistemi immersi in qualsiasi liquido, movimentati da dispositivi ad essi applicati capaci di modificare il proprio volume attraverso il passaggio di st - Google Patents

Description

Descrizione:

I sistemi e mezzi di cui alla presente domanda di brevetto, sono costituiti da dispositivi messi in sequenza e immersi in un liquido. Tali apparati sono capaci di modificare il proprio volume grazie al passaggio di stato da liquido a gas di un liquido in essi contenuto avente caratteristiche basso bollenti o altro liquido, quest’ultimo in condizioni di bassa pressione.

La modifica di volume dei suddetti dispositivi comporterà una differente spinta di Archimede su di essi finalizzata all’ottenimento di un momento motore sfruttabile in ogni modalità conosciuta ma preferibilmente per l’ottenimento di energia meccanica e/o elettrica, senza rilasciare emissioni di alcun tipo in sistemi non pericolosi in caso di incidente, rottura o calamità naturale.

Stato della tecnica:

Esistono allo stato attuale vari sistemi e metodi che si ripropongono di trasformare forze presenti in natura in momento motore utilizzabile a fini di approvvigionamento energetico, intervenendo sulla possibilità di sbilanciare l’equilibrio di sistemi ruotanti immersi in un liquido mediante vari artifici.

La novità dei sistemi e mezzi di cui alla presente domanda di brevetto, consiste principalmente nella diversa metodologia e spinta idrostatica e/o di Archimede ottenibile in uno dei due emisferi immersi cui vengono montati i suddetti dispositivi, quando essi sono soggetti ad espansione grazie al passaggio di stato liquido - vapore, prelevando il calore necessario preferibilmente da fonti rinnovabili, come la geotermia, la tecnologia afferente al solare termico o anche da energia prelevata da qualsiasi processo esotermico o prodotta in modo convenzionale (caldaie, bruciatori, altro). Questo sistema consente di ottenere energia meccanica e/o elettrica trasformando calore anche modesto (bassa entalpia).

Nella fig. 1 viene raffigurato in T 1 , un tubo munito al suo interno, di rulli, cuscinetti o altri meccanismi, capaci di consentire lo scorrimento di una catena o altro elemento di forma circolare C, che per una parte scorrerà all’interno del tubo come raffigurato e la cui parte superiore, all’esterno.

Allo stesso modo, in fig. 2 è raffigurato un elemento di forma ellittica C, capace di scorrere su rulli, cuscinetti o altri meccanismi, il tutto posto parzialmente all’interno di un tubo o del manufatto di contenimento T1, la cui parte superiore fuoriesce come in fig. 2.

I tubi della fig. 1 e della fig. 2 vengono riempiti d’acqua in modo da annegare parzialmente i due sistemi ruotanti.

L’elemento ruotante, che può essere costituito da una catena o altro, viene attrezzato con dispositivi dilatabili posti in posizione tale da non interferire coi meccanismi di rotazione e a distanza minima tra essi ma sempre calcolata in modo da non interferire gli uni con gli altri quando sono dilatati.

All’interno degli dispositivi espandibili viene introdotto un liquido basso bollente o qualsiasi altro liquido a condizioni di bassa pressione. Nelle figure 1, 2, 3 e 7, viene raffigurato il sistema in cui nella parte destra è presente un liquido caldo L1 e nella parte sinistra un liquido più freddo L2. Il liquido caldo dovrà avere una temperatura maggiore della temperatura di ebollizione del liquido basso bollente utilizzato o qualsiasi altro liquido a condizioni di bassa pressione, in modo che quest’ultimo viene riscaldato e si trasforma in vapore, gonfiando gli elementi espandibili che lo contengono.

A questo punto, la forza di Archimede agirà sugli elementi gonfiati dal gas mettendo in movimento il sistema.

I due liquidi caldo e freddo, non si miscelano tra loro, perché il liquido caldo si sposterà verso l’alto nel proprio semitubo, e non riuscirà a raggiungere l’altro semitubo la cui acqua rimarrà fredda.

I dispositivi espandibili immersi nel liquido caldo, si gonfieranno di vapore prodotto dal passaggio di stato del liquido basso bollente o qualsiasi altro liquido a condizioni di bassa pressione,. I dispositivi espandibili si troveranno sottoposti alla spinta di Archimede, permettendo al sistema ruotante C di muoversi generando energia. Quando gli stessi dispositivi espandibili usciranno dall’acqua calda cominceranno a raffreddarsi, riducendo il proprio volume, perché alla temperatura esterna, il vapore in essi contenuto ridiventerà liquido ed in tale stato rimarrà durante tutto il percorso nel liquido meno caldo contenuto nel semitubo non riscaldato o riscaldato ad una temperatura inferiore a quella necessaria al passaggio di stato, dopodiché raggiungerà nuovamente l’acqua calda, iniziando un nuovo ciclo. Per l’utilizzo del sistema sopra descritto presso un bacino d’acqua, lago, mare, fiume o anche una comune vasca, è anche possibile abolire il tubo contenitore come in fig. 4, naturalmente a questo punto occorre un ausilio per differenziare e nel contempo evitare la dispersione del calore tra la parte ascendente e quella discendente del sistema, pertanto, per ottenere tale risultato, sarà sufficiente predisporre due tubi coibentati di contenimento (vedi fig. 3) sia del tratto ascendente che di quello discendente del sistema, la cui parte superiore dovrà necessariamente sporgere dal pelo libero dell’acqua al fine di non disperdere quella a temperatura differenziata in essi raccolta.

Risultano noti numerosi liquidi basso bollenti che ben si prestano all’utilizzo descritto, di cui si riportano alcuni esempi:

Et20 dietiletere o etere dietilico o etossietano, C2H5OC2H5, che bolle a 34,6 °C; CH2CI2 diclorometano o Cloruro di metilene (MDC) che bolle a 40°C;

etere di petrolio 40-60 che bolle a 34°C;

pentano, T di ebollizione di 36.3 °C) (Esplosivo);

Cloroeptafluorociclobutano bolle a 25°C Non corrosivo, non infiammabile;

Trifluoro 2-2 dicloroetano bolle a 28,5°C Non corrosivo, non infiammabile;

Diclorodifuorometano bolle a 29,8 Non corrosivo, non infiammabile;

E’ noto inoltre, che anche l’acqua come qualsiasi altro liquido, se sottoposto a pressione inferiore a quella atmosferica, bollirà ad una temperatura proporzionalmente inferiore.

In fase di progetto si sceglieranno i liquidi basso bollenti più adatti al clima, alle condizioni ed alle necessità. Per esempio, se si deve installare il predetto sistema in una zona ove in estate si raggiungono temperature di 40°C, sarà opportuno evitare l'utilizzo di liquidi basso bollenti tipo etere dietilico, che bolle a 34,6°C, per evitare che questo in uscita dal settore caldo non riesca a condensare nuovamente, opponendosi alla rotazione del sistema.

I sistemi descritti sono replicabili in decine di varianti capaci di diversificare l’offerta di potenza ai generatori o ai sistemi da movimentare cui saranno applicati, ma il metodo propulsore dei suddetti sistemi rimane basato sul principio del passaggio di stato di un liquido basso bollente, o anche di un gas che a determinate condizioni viene liquefatto, mentre la somministrazione del calore necessario può avvenire in altri modi:

A tal proposito, In fig. 4 viene illustrato un sistema che consente di ottenere la rotazione dell’elemento raffigurato, basato sullo stesso fenomeno sin qui descritto che funziona anche senza i tubi di contenimento del calore precedentemente descritti.

Il metodo rende possibile l’utilizzo del sistema in mare, lago, fiume, in una vasca o altro manufatto appositamente costruito e che vuole essere ancora più parsimonioso nel dosare la quantità di calore necessaria al passaggio di stato del liquido basso bollente, onde ottenere maggiore rendimento rapportato alla potenza prodotta.

In questo caso, gli elementi gonfiabili contenente il liquido basso bollente, contengono al loro interno un piccolo serbatoio capace contenere un fluido caldo appositamente iniettato in quantità tali da consentire il passaggio di stato del liquido basso bollente. Tutti gli elementi così costituiti saranno applicati in sequenza alla catena o altro elemento ruotante intorno ai due rulli DC e G di cui il primo, munito di iniettori, sarà collegato ad una caldaia e/o a pannelli solari termici e/o a qualsiasi altro sistema riscaldante se in assenza di calore geotermico e/o di recupero, avendo cura di far combaciare, all’avanzare della catena, ogni iniettore al serbatoio preposto ad accogliere il liquido caldo in sostituzione di quello freddo al suo interno che verrà espulso. Naturalmente in fase di progetto, occorrerà dimensionare la capacità dei serbatoi, la quantità e qualità di liquido basso bollente da inserire negli elementi dilatabili, percorso, temperatura del liquido caldo fornito e di quella costituente il bacino ecc. affinché il passaggio di stato gas - liquido, venga completato dopo l’uscita dell’elemento gonfiabile dal lato della spinta e prima del suo rientro in acqua, dal lato opposto.

La fig. 5 mostra un ulteriore dispositivo basato sul principio sin qui descritto, ove nell’elemento gonfiabile contenente il liquido basso bollente, è inserito un filamento, una resistenza o altro elemento capace di generare calore se attraversato dalla corrente R, provocando il passaggio di stato del predetto liquido basso bollente. L’alimentazione elettrica, ovviamente, sarà preferenzialmente di natura rinnovabile. Il vantaggio del dispositivo consiste nella sua semplicità costruttiva che rende altrettanto semplici le operazioni di manutenzione e riparazione. I riscaldatori potranno essere comandati mediante un sistema centralizzato anche automatizzato, ove un software dedicato, valutando le temperature esterne mediante appositi sensori, sia in grado di riscaldare alla giusta temperatura e per il tempo necessario, tutti gli elementi gonfiabili, ottimizzando il sistema per la sua migliore resa al variare delle temperature diurne e notturne nelle varie stagioni. La figura n. 6, mostra un ulteriore sistema utilizzatore del principio avanti descritto ove i dispositivi espandibili D1 e D2 affondano sotto il loro peso. Quando in uno di essi viene somministrato calore al liquido basso bollente, si ottiene la sua evaporazione e la conseguente dilatazione del dispositivo espandibile. Questo dispositivo aumentando il suo volume, sarà sottoposto ad una spinta di Archimede maggiore, che ne causerà la risalita. L’andamento di risalita e discesa dei dispositivi descritti produrrà energia meccanica sull’asse G.

E’ possibile inoltre, utilizzare il metodo per fornire energia ad ogni tipo di macchine ed apparati partendo dalla sola acqua calda, talvolta considerata un esubero di processo ed eliminata.

Nulla osta, accoppiare un certo numero di sistemi come quelli descritti, per sommare la potenza prodotta da ognuno, ove un albero comune trasmette la spinta ricevuta dall’insieme dei sistemi energetici per alimentare centrali di maggiore potenza o dispositivi locomotori (vedi fig. 7). Per consentire la momentanea interruzione di uno dei componenti la batteria energetica di fig. 7, occorrerà predisporre una frizione nel punto F ove il moto del singolo sistema si trasmette all’albero comune, in modo che disattivando quest’ultima, sia possibile fermare solo l’elemento mobile interessato.

Il metodo rende possibile la costruzione di centrali grandi e piccole caratterizzate da grande semplicità costruttiva che rende possibile altresì, le operazioni di manutenzione e riparazione, da realizzare in mari, laghi ed altri corsi d’acqua o anche piccole realizzazioni per case private, condomini o piccole baite anche in posti isolati non serviti dalle reti convenzionali.

Il metodo descritto, facilita l’attuazione di reti cosiddetti intelligenti (Smart Grid) per la distribuzione di energia elettrica mediante un sistema fortemente ottimizzato per il trasporto locale e diffusione della stessa evitando sprechi energetici anche derivanti da lunghi trasporti, in attuazione di quanto auspicato dai governi dei paesi industrializzati che stanno spingendo verso sistemi capaci di consentire l'indipendenza energetica e la lotta al riscaldamento globale.

Claims (2)

1. Rivendicazioni: 1) “Sistemi e mezzi atti alla produzione di energia meccanica e/o elettrica costituiti da sistemi ruotanti immersi in qualsiasi liquido, sospinti da dispositivi espandibili a seguito di somministrazione di calore che provoca il passaggio di stato di un liquido in esso contenuto, avente caratteristiche basso bollenti o qualsiasi altro liquido, quest’ultimo in condizioni di bassa pressione, e fornire loro una spinta in un solo lato, proporzionale sia al peso del liquido spostato che al loro numero, ottenendo la rotazione del sistema con produzione di energia meccanica e/o elettrica, rendendo possibile la costruzione di centrali grandi e piccole anche abbinabili tra loro per ottenere maggiore potenza da realizzare in mari, laghi, altri corsi d’acqua o piccoli manufatti per condomini, case private, o piccole baite anche in posti isolati non serviti dalle reti convenzionali, senza inquinare, utilizzando materiali non pericolosi e senza rilascio di Co2 nell’ambiente.
2. 2) Sistemi e mezzi come alla rivendicazione 1 caratterizzati da contenitori espandibili a seguito del passaggio di stato liquido vapore di un liquido basso bollente in essi contenuto; 3) Sistemi e mezzi come alla rivendicazione 1, caratterizzati da un tubo a U avente funzione di contenimento del liquido necessario ad ottenere la differente spinta di Archimede sui due lati, e quindi la movimentazione del sistema ruotante in esso parzialmente immerso. 4) Sistemi e mezzi come alla rivendicazione 1 caratterizzati da tubi coibentati esterni alla sezione discendente nonché a quella ascendente del sistema ruotante immerso, aventi funzione di contenimento del liquido a temperatura differenziata intorno alle predette sezioni, posizionati con la parte superiore sporgente dal pelo libero dell’acqua e la parte inferiore prossima al rullo di conversione moto. 5) Sistemi e mezzi come alla rivendicazione 1 e 2, caratterizzati da serbatoi, inseriti nei dispositivi espandibili, atti a ricevere fluido caldo in sostituzione del freddo presente al loro interno, alimentati mediante iniettori posizionati sul Distributore di Calore presso il rullo di rotazione inferiore del sistema ruotante, in modo somministrare il calore necessario al passaggio di stato del liquido basso bollente contenuto nei predetti dispositivi espandibili; 6) Sistemi e mezzi come alle rivendicazioni 1 e 6 caratterizzato da iniettori di fluido caldo collegati a qualsivoglia sorgente utilizzata per il passaggio di stato del liquido basso bollente, in grado di accoppiarsi ai serbatoi di cui alla precedente rivendicazione, al fine di provocare il passaggio di stato del liquido basso bollente contenuto nei dispositivi espandibili. 7) Sistemi e mezzi come alla rivendicazione 1 caratterizzati da resistenze, filamenti o altri dispositivi riscaldatori, inseriti nei dispositivi espandibili contenente il liquido basso bollente, attivabili elettricamente fino a provocare il passaggio di stato liquido - vapore -liquido e governabili anche mediante software dedicato in base a rilevamenti effettuati da apposite sonde. 8) Sistemi e mezzi come a rivendicazione 1, caratterizzati da dispositivi espandibili D1 e D2 che affondano sotto il loro peso. Quando viene loro somministrato calore alternativamente, si ottiene l’evaporazione del liquido basso bollente e la dilatazione del dispositivo espandibile riscaldato, provocandone l’aumento di volume e la conseguente spinta di Archimede, che ne causerà la risalita. L’andamento di risalita e discesa dei dispositivi descritti produrrà energia meccanica; 9) Sistemi e mezzi come alle rivendicazioni da 1 a 7, accoppiabili in parallelo, al fine di potenziare gli effetti della singola cellula, onde ottenere centrali energetiche di maggiore potenza o dispositivi locomotori più potenti. 10) Sistemi e mezzi come alle rivendicazioni da 1 a 9, caratterizzati, quando accoppiati, da una frizione intorno all’albero comune di trasmissione del movimento, al fine di attivare o disattivare uno o più singoli sistemi energetici, anche per fini manutentivi.