ITUD20100044A1 - CLOSED CYCLE ENERGY PRODUCTION PLANT - Google Patents
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Description
Descrizione del trovato avente per titolo: Description of the invention having as title:
"IMPIANTO DI PRODUZIONE DI ENERGIA A CICLO CHIUSO" "CLOSED-CYCLE ENERGY PRODUCTION PLANT"
CAMPO DI APPLICAZIONE FIELD OF APPLICATION
Il presente trovato si riferisce ad un impianto per la produzione di energia a ciclo chiuso. The present invention relates to a closed-cycle energy production plant.
Più precisamente, forma oggetto del presente trovato un impianto a ciclo chiuso in grado di produrre energia, in particolare energia elettrica, detto impianto essendo in grado di funzionare con l'ausilio di energia termica, ad esempio di energia solare . More precisely, the present invention relates to a closed-cycle plant capable of producing energy, in particular electrical energy, said plant being able to operate with the aid of thermal energy, for example solar energy.
STATO DELLA TECNICA STATE OF THE TECHNIQUE
È noto dalla tecnica che in campo termodinamico, per la produzione di energia, sia essa meccanica, elettrica o termica, si ricorre all 'utilizzo di cicli termodinamici di tipo noto, che innalzano la pressione di un fluido o vapore riscaldandolo in un'apposita camera, o con scambiatori di calore e, sfruttando la pressione che si genera, lo fanno espandere in una turbina ottenendo da essa energia da convertire in energia elettrica (allo scopo di consentirne il trasferimento) o semplicemente per sfruttarla direttamente in loco come energia meccanica. It is known from the art that in the thermodynamic field, for the production of energy, be it mechanical, electrical or thermal, we resort to the use of thermodynamic cycles of a known type, which raise the pressure of a fluid or vapor by heating it in a special chamber , or with heat exchangers and, by exploiting the pressure that is generated, they make it expand in a turbine, obtaining energy from it to be converted into electrical energy (in order to allow its transfer) or simply to exploit it directly on site as mechanical energy.
Tali dispositivi però, nel caso in cui si utilizzi la combustione per il riscaldamento di gas o vapore, non sono in grado di produrre energia pulita, infatti comportano l'emissione di inquinanti . However, if combustion is used to heat gas or steam, these devices are unable to produce clean energy, in fact they cause the emission of pollutants.
È pure noto che, a causa della crescente necessità di limitare le emissioni inquinanti, si fa sempre più ricorso a fonti rinnovabili di energia, come ad esempio energia solare, eolica, e simili. It is also known that, due to the growing need to limit polluting emissions, more and more use is made of renewable energy sources, such as solar energy, wind power, and the like.
In tempi recenti, infatti, per la produzione di energia elettrica con l'utilizzo di fonti d'energia alternative, si fa sempre più spesso ricorso a pannelli di tipo fotovoltaico che consentono la trasformazione di energia solare in energia elettrica. In recent times, in fact, for the production of electricity with the use of alternative energy sources, more and more frequent use is made of photovoltaic panels that allow the transformation of solar energy into electricity.
È pure noto che, per riscaldare un fluido (di solito acqua) che verrà in seguito utilizzato da utenze, vengono utilizzati pannelli solari o concentratori solari. It is also known that solar panels or solar concentrators are used to heat a fluid (usually water) which will later be used by users.
È pure noto che esistono centrali termoelettriche che, con appositi collettori solari, consentono lo sfruttamento di energia solare per la produzione di vapore il quale fa muovere turbine per la produzione di energia. It is also known that there are thermoelectric power plants which, with suitable solar collectors, allow the exploitation of solar energy for the production of steam which makes turbines move for the production of energy.
Un inconveniente di questi impianti è l'elevato costo di messa in opera dell'impianto nonché delle apparecchiature che vengono utilizzate. A drawback of these systems is the high cost of setting up the system as well as the equipment that is used.
Un ulteriore inconveniente è che di solito gli impianti sopra descritti utilizzano acqua come fluido termovettore la quale necessita di un notevole innalzamento della temperatura per ottenere una pressione utile e necessaria per la successiva espansione in turbina; a tale inconveniente si aggiunge anche il notevole spreco di acqua necessaria oltre che nel circuito anche per la condensazione. A further drawback is that usually the systems described above use water as a heat transfer fluid which requires a considerable increase in temperature to obtain a useful and necessary pressure for subsequent expansion in the turbine; to this drawback there is also the considerable waste of water necessary not only in the circuit but also for condensation.
Uno scopo del presente trovato è quello di realizzare un impianto per la produzione di energia che sia in grado di funzionare con l'ausilio di energia termica, ad esempio di energia solare. An object of the present invention is to provide an energy production plant which is capable of operating with the aid of thermal energy, for example solar energy.
Un ulteriore scopo è quello di mettere a punto un impianto in cui i rendimenti di funzionamento e le prestazioni siano sufficientemente elevati. A further object is to provide a plant in which the operating efficiency and performance are sufficiently high.
Un ulteriore scopo è inoltre quello di prevedere che l'impianto funzioni autonomamente senza l'ausilio di fonti energetiche addizionali. A further object is also that of providing that the plant operates autonomously without the aid of additional energy sources.
Per ovviare agli inconvenienti della tecnica nota e per ottenere questi ed ulteriori scopi e vantaggi, la Richiedente ha studiato, sperimentato e realizzato il presente trovato. In order to obviate the drawbacks of the known art and to obtain these and further objects and advantages, the Applicant has studied, tested and implemented the present invention.
ESPOSIZIONE DEL TROVATO EXPOSURE OF THE FOUND
Il presente trovato è espresso e caratterizzato nella rivendicazione indipendente. The present invention is expressed and characterized in the independent claim.
Le rivendicazioni dipendenti espongono altre caratteristiche del presente trovato, o varianti dell'idea di soluzione principale. The dependent claims disclose other characteristics of the present invention, or variants of the main solution idea.
Secondo il trovato l'impianto di produzione di energia, in particolare di energia elettrica, secondo il trovato, comprende almeno un dispositivo di pompaggio, un collettore termico, una turbina ed un mezzo condensante. According to the invention, the energy production plant, in particular of electric energy, according to the invention, comprises at least a pumping device, a thermal collector, a turbine and a condensing medium.
Il dispositivo di pompaggio comprende mezzi di assorbimento atti a ricavare energia termica fornita dall'ambiente ed a cedere detta energia termica di energia termica ad un fluido termovettore attraverso un ciclo per la produzione di energia, che collega detti collettore termico, turbina e mezzo condensante. The pumping device comprises absorption means suitable for obtaining thermal energy supplied by the environment and for transferring said thermal energy of thermal energy to a heat-carrying fluid through a cycle for the production of energy, which connects said thermal collector, turbine and condensing medium.
Il dispositivo di pompaggio comprende inoltre almeno due camere rispettivamente di aspirazione/compressione, separate da un mezzo di separazione, e da mezzi di assorbimento di energia termica. The pumping device also comprises at least two suction / compression chambers, respectively, separated by a separation means and by means of absorbing thermal energy.
I suddetti mezzi di assorbimento di energia termica sono disposti in prossimità delle camere di aspirazione/compressione, per ricavare energia termica fornita dall'ambiente. The aforesaid thermal energy absorption means are arranged in proximity to the suction / compression chambers, to obtain thermal energy supplied by the environment.
Dette camere di aspirazione/compressione comprendono valvole di aspirazione e valvole di mandata che sono selettivamente azionabili per chiudere od aprire selettivamente una camera. Said intake / compression chambers comprise intake valves and delivery valves which are selectively operable to selectively close or open a chamber.
In accordo con una variante del presente trovato, il fluido termovettore è un fluido azeotropico. In accordance with a variant of the present invention, the heat transfer fluid is an azeotropic fluid.
Secondo un'altra variante tale fluido azeotropico ha una temperatura di condensazione compresa fra 5 e 40 °C al di sopra della temperatura ambiente. According to another variant, this azeotropic fluid has a condensation temperature of between 5 and 40 ° C above the ambient temperature.
In particolare la temperatura di trasformazione è dipendente dalla fonte di calore utilizzata e dalla temperatura ambiente dove si installerà e lavorerà 1'impianto. In particular, the transformation temperature depends on the heat source used and the ambient temperature where the system will be installed and operated.
L'utilizzo di un fluido di tipo azeotropico risulta vantaggioso dato il relativamente elevato punto di condensazione dello stesso. Ciò permette di ottenere vapore e/o gas con una somministrazione di energia termica relativamente bassa. The use of a fluid of the azeotropic type is advantageous given its relatively high condensation point. This allows to obtain steam and / or gas with a relatively low thermal energy administration.
Secondo un'altra variante, il fluido di lavoro, a temperatura ambiente, è allo stato liquido. According to another variant, the working fluid, at room temperature, is in the liquid state.
È pure variante del trovato il prevedere che il collettore termico sia un collettore solare di assorbimento dell'energia solare. It is also a variant of the invention to provide that the thermal collector is a solar collector for absorbing solar energy.
Questo tipo di soluzione consente di rendere l'impianto di produzione di energia secondo il trovato quasi, o del tutto, autonomo da altre forme di energie quali ad esempio di tipo elettrico o simili . This type of solution makes it possible to make the energy production plant according to the invention almost, or completely, independent from other forms of energy such as for example of the electrical type or the like.
Un ulteriore vantaggio di tale soluzione è il prevedere un impianto a zero emissioni inquinanti e quindi del tutto pulito. A further advantage of this solution is the provision of a system with zero polluting emissions and therefore completely clean.
È variante del trovato, il prevedere che le valvole di aspirazione e di mandata del dispositivo di pompaggio sono di tipo meccanico. It is a variant of the invention to provide that the suction and delivery valves of the pumping device are of the mechanical type.
Secondo una variante le valvole di aspirazione e di mandata sono di tipo servocomandate, e comandate da una centralina controllata da un elaboratore. According to a variant, the suction and delivery valves are of the servo-controlled type, and controlled by a control unit controlled by a computer.
Secondo un'altra variante è previsto almeno un sensore di pressione, e/o di temperatura e/o estensimentrico, o simili, collegato alla centralina per la rilevazione della tensione a cui è sottoposto il mezzo di separazione del dispositivo di pompaggio. Tale sensore coopera con una centralina per il comando delle valvole di aspirazione e mandata del dispositivo di pompaggio. Il mezzo di separazione del dispositivo di pompaggio può comprendere mezzi temporanei di accumulo energia, ad esempio a molla. According to another variant, at least one pressure and / or temperature and / or strain gauge sensor, or the like, is provided, connected to the control unit for detecting the voltage to which the separation means of the pumping device is subjected. This sensor cooperates with a control unit to control the suction and delivery valves of the pumping device. The separation means of the pumping device can comprise temporary energy storage means, for example with a spring.
È anche variante del trovato il prevedere che a monte ed a valle di ogni componente dell'impianto di produzione di energia, secondo il trovato, siano previste delle valvole di intercettazione per facilitare operazioni, ad esempio, di manutenzione dei singoli componenti dell'impianto. It is also a variant of the invention to provide that upstream and downstream of each component of the energy production plant, according to the invention, interception valves are provided to facilitate operations, for example, of maintenance of the individual components of the plant.
Tali valvole, secondo un'ulteriore aspetto del trovato, possono essere del tipo servocomandate, sono collegate alla centralina e comandate dall'elaboratore . According to a further aspect of the invention, these valves can be of the servo-controlled type, are connected to the control unit and controlled by the computer.
È una variante il prevedere che il tutto sia controllato e gestito dall'elaboratore. It is a variant to provide that everything is controlled and managed by the computer.
Secondo una variante, il dispositivo di pompaggio è dotato di mezzi di pompaggio manuali o automatici per la prima immissione del fluido termovettore durante la fase di avviamento del ciclo. According to a variant, the pumping device is equipped with manual or automatic pumping means for the first introduction of the heat-carrying fluid during the cycle start-up phase.
Secondo un'ulteriore variante, l'impianto è dotato di un serbatoio di accumulo del fluido termovettore allo stato liquido. According to a further variant, the plant is equipped with a storage tank for the heat-carrying fluid in the liquid state.
Secondo una variante il collettore solare è provvisto di un servocomando che lo orienta in modo da consentire il più ottimale assorbimento di energia solare. According to a variant, the solar collector is provided with a servo control which orients it in such a way as to allow the most optimal absorption of solar energy.
Secondo una variante, il collettore solare del dispositivo di pompaggio è provvisto di un servocomando che lo orienta in modo da consentire il più ottimale assorbimento di energia solare. According to a variant, the solar collector of the pumping device is provided with a servo control which orients it in such a way as to allow the most optimal absorption of solar energy.
ILLUSTRAZIONE DEI DISEGNI ILLUSTRATION OF DRAWINGS
Queste ed altre caratteristiche del presente trovato appariranno chiare dalla seguente descrizione di una forma preferenziale di realizzazione, fornita a titolo esemplificativo, non limitativo, con riferimento agli annessi disegni in cui: These and other characteristics of the present invention will become clear from the following description of a preferential embodiment, given by way of non-limiting example, with reference to the attached drawings in which:
- la fig. 1 è una rappresentazione schematica simbolica di una semplice forma di realizzazione dell'impianto di produzione di energia. - fig. 1 is a symbolic schematic representation of a simple embodiment of the energy production plant.
- la fig. 2 è una rappresentazione schematica dettagliata del dispositivo di pompaggio in una sua forma di realizzazione. - fig. 2 is a detailed schematic representation of the pumping device in one embodiment thereof.
- la fig. 3 è una rappresentazione schematica dettagliata di una variante del dispositivo di pompaggio di fig. 2. - la fig. 4 è una rappresentazione schematica simbolica di una forma di realizzazione preferibile secondo una variante di fig. 1. - fig. 3 is a detailed schematic representation of a variant of the pumping device of fig. 2. - fig. 4 is a symbolic schematic representation of a preferable embodiment according to a variant of fig. 1.
DESCRIZIONE DI UNA FORMA PREFERENZIALE DI DESCRIPTION OF A PREFERENTIAL FORM OF
REALIZZAZIONE REALIZATION
Nelle figure a cui si fa riferimento per la descrizione di alcune forme di realizzazione le parti funzionali che assolvono funzioni uguali riportano riferimenti uguali. In the figures to which reference is made for the description of some embodiments, the functional parts that perform the same functions have identical references.
Con riferimento a fig. 1 viene presentato uno schema d'impianto che, nel caso di specie, fa riferimento allo sfruttamento di energia solare anche se rientra nell'ambito del trovato utilizzare, al posto dell'energia solare, anche altre forme di energia termica o comunque in grado di fornire calore. With reference to fig. 1 a system diagram is presented which, in the present case, refers to the exploitation of solar energy even if it falls within the scope of the invention to use, instead of solar energy, other forms of thermal energy or in any case capable of provide heat.
L'impianto di produzione di energia è a ciclo chiuso e comprende un dispositivo di pompaggio 10 che pompa un fluido termovettore, nel caso di specie un fluido azeotropico, vantaggiosamente allo stato liquido in un collettore termico che, nel caso di specie, è un primo collettore solare 11. Resta inteso che la descrizione che segue si applica anche ad altri fluidi termovettori aventi caratteristiche diverse dal fluido azeotropico. The energy production plant is closed-cycle and comprises a pumping device 10 which pumps a heat-carrying fluid, in this case an azeotropic fluid, advantageously in a liquid state into a thermal collector which, in this case, is a first solar collector 11. It is understood that the following description also applies to other heat transfer fluids having characteristics different from the azeotropic fluid.
Il fluido azeotropico è fatto circolare a ciclo chiuso nell'impianto e viene quindi riutilizzato costantemente senza sprechi o dispersioni. The azeotropic fluid is circulated in a closed cycle in the plant and is therefore constantly reused without waste or dispersion.
La temperatura di condensazione del fluido azeotropico è, nel caso di specie, compresa nell'intervallo da 5 a 40°C con riferimento alla temperatura atmosferica e comunque variabile secondo le condizioni di lavoro e climatiche. Inoltre il fluido azeotropico presenta un basso punto di congelamento ed un elevato calore latente di vaporizzazione. The condensation temperature of the azeotropic fluid is, in this case, in the range from 5 to 40 ° C with reference to the atmospheric temperature and in any case variable according to the working and climatic conditions. Furthermore, the azeotropic fluid has a low freezing point and a high latent heat of vaporization.
Nel primo collettore solare 11, il fluido azeotropico si riscalda e, data l'elevata temperatura che può raggiungere, passa allo stato gassoso. Con l'aumento della temperatura del gas avviene anche un innalzamento della pressione di esercizio e il fluido azeotropico all'uscita dal primo collettore solare 11 si trova allo stato gassoso, ad elevata temperatura ed elevata pressione. Il fluido azeotropico a questo punto passa in una turbina 12 che porta in rotazione un alternatore 13 per la produzione di energia elettrica. Il fluido azeotropico, passando in turbina 12, subisce un'espansione e quindi un abbassamento della pressione con contestuale abbassamento della temperatura. All'uscita dalla turbina 12 il fluido azeotropico viene fatto passare in un apposito mezzo condensante 14 allo scopo di abbassarne la temperatura e farlo condensare . In the first solar collector 11, the azeotropic fluid heats up and, given the high temperature it can reach, passes into the gaseous state. As the gas temperature increases, the operating pressure also increases and the azeotropic fluid at the outlet from the first solar collector 11 is in a gaseous state, at a high temperature and high pressure. At this point the azeotropic fluid passes into a turbine 12 which rotates an alternator 13 for the production of electrical energy. The azeotropic fluid, passing into the turbine 12, undergoes an expansion and therefore a lowering of the pressure with simultaneous lowering of the temperature. At the outlet from the turbine 12 the azeotropic fluid is made to pass into a suitable condensing medium 14 in order to lower its temperature and make it condense.
All'uscita dal mezzo condensante 14 il fluido azeotropico è allo stato liquido e si colloca in un serbatoio di accumulo 17 da cui il dispositivo di pompaggio 10 lo preleva. At the outlet from the condensing medium 14 the azeotropic fluid is in the liquid state and is placed in an accumulation tank 17 from which the pumping device 10 takes it.
Un apposito elaboratore 15 comanda una centralina 16 per il controllo delle condizioni dell'impianto nonché dei singoli componenti. A suitable processor 15 controls a control unit 16 for controlling the conditions of the system as well as the individual components.
Con riferimento a fig. 2 il dispositivo di pompaggio 10 comprende una prima ed una seconda camera 18, 19 di aspirazione/compressione separate da una membrana elastica 20, con memoria di forma intermedia e di materiale elastico. With reference to fig. 2 the pumping device 10 comprises a first and a second suction / compression chamber 18, 19 separated by an elastic membrane 20, with an intermediate shape memory and made of elastic material.
Un secondo collettore solare 21 coopera con la prima e la seconda camera 18, 19 di aspirazione/compressione, assorbe i raggi solari e riscalda il fluido azeotropico presente in dette prima e seconda camera 18, 19 di aspirazione/compressione. A second solar collector 21 cooperates with the first and second suction / compression chambers 18, 19, absorbs the sun's rays and heats the azeotropic fluid present in said first and second suction / compression chambers 18, 19.
In prossimità della membrana elastica 20 è disposto un sensore 26, ad esempio di pressione, e/o di temperatura, e/o un estensimetro, o simili, che rilevano le condizioni delle camere 18, 19, o la deformazione della membrana elastica 20 stessa. La prima camera 18 comprende rispettivamente una prima valvola di aspirazione 22 ed una prima valvola di mandata 24. Proximity to the elastic membrane 20 is a sensor 26, for example for pressure and / or temperature, and / or an extensometer, or the like, which detect the conditions of the chambers 18, 19, or the deformation of the elastic membrane 20 itself. . The first chamber 18 comprises a first intake valve 22 and a first delivery valve 24 respectively.
Allo stesso modo la seconda camera 19 comprende rispettivamente una seconda valvola di aspirazione 23 ed una seconda valvola di mandata 25. Likewise, the second chamber 19 comprises a second intake valve 23 and a second delivery valve 25 respectively.
Il processo di pompaggio del dispositivo di pompaggio 10 si divide in due fasi che si ripetono ciclicamente ed alternativamente. The pumping process of the pumping device 10 is divided into two phases which are repeated cyclically and alternately.
Partendo esemplificativamente dalla condizione in cui sia la prima che la seconda camera 18, 19 di aspirazione/compressione sono riempite con il fluido azeotropico, la prima e la seconda valvola di aspirazione 22, 23 e la prima valvola di mandata 24 sono chiuse, la seconda valvola di mandata 25 è aperta. L'energia solare riscalda il fluido azeotropico contenuto nella prima camera 18 per mezzo del secondo collettore solare 21 cooperante con la prima camera 18. Poiché la prima camera 18 è chiusa avviene un aumento del volume del fluido azeotropico. La membrana elastica 20 si deforma comprimendo il fluido azeotropico della seconda camera 19 e causando la fuoriuscita del fluido azeotropico dalla seconda valvola di mandata 25. Starting by way of example from the condition in which both the first and the second suction / compression chambers 18, 19 are filled with the azeotropic fluid, the first and second suction valves 22, 23 and the first delivery valve 24 are closed, the second delivery valve 25 is open. Solar energy heats the azeotropic fluid contained in the first chamber 18 by means of the second solar collector 21 cooperating with the first chamber 18. Since the first chamber 18 is closed, an increase in the volume of the azeotropic fluid occurs. The elastic membrane 20 is deformed by compressing the azeotropic fluid of the second chamber 19 and causing the azeotropic fluid to escape from the second delivery valve 25.
In una condizione di tensione voluta della membrana elastica 20 il sensore 26 comanda la chiusura della seconda valvola di mandata 25, l'apertura della prima valvola di mandata 24 e della seconda valvola di aspirazione 23. Il fluido azeotropico nella prima camera 18, per azione prima della pressione del fluido azeotropico stesso, poi della membrana elastica 20 che tende a riprendere la condizione di quiete, viene espulso dalla prima valvola di mandata 24. Nella seconda camera 19 si produce una condizione di depressione che aspira il fluido azeotropico dalla seconda valvola di aspirazione 23. In a condition of desired tension of the elastic diaphragm 20, the sensor 26 commands the closing of the second delivery valve 25, the opening of the first delivery valve 24 and the second suction valve 23. The azeotropic fluid in the first chamber 18, by action before the pressure of the azeotropic fluid itself, then of the elastic membrane 20 which tends to resume the condition of rest, it is expelled by the first delivery valve 24. In the second chamber 19 a depression condition is produced which sucks the azeotropic fluid from the second discharge valve suction 23.
La seconda fase ha inizio con la chiusura della prima e seconda valvola di aspirazione 22, 23, e della seconda valvola di mandata 25 e con l'apertura della prima valvola di mandata 24. The second phase begins with the closing of the first and second suction valves 22, 23, and of the second delivery valve 25 and with the opening of the first delivery valve 24.
L'energia solare riscalda il fluido azeotropico contenuto nella seconda camera 19 per mezzo del secondo collettore solare 21 cooperante con la seconda camera 19. Poiché la prima camera 18 è chiusa avviene un aumento del volume del fluido azeotropico. La membrana elastica 20 si deforma comprimendo il fluido azeotropico della prima camera 18 e causandone la fuoriuscita dalla prima valvola di mandata 24. In una condizione di tensione voluta della membrana elastica 20 il sensore 26 comanda la chiusura della prima valvola di mandata 24, l'apertura della prima valvola di aspirazione 22 e della seconda valvola di mandata 25. Il fluido azeotropico nella seconda camera 19, per azione della membrana elastica 20 che tende a riprendere la condizione di quiete, viene espulso dalla seconda valvola di mandata 25. Nella prima camera 18 si produce una condizione di depressione che aspira il fluido azeotropico dalla prima valvola di aspirazione 22. A questo punto il ciclo ricomincia. The solar energy heats the azeotropic fluid contained in the second chamber 19 by means of the second solar collector 21 cooperating with the second chamber 19. Since the first chamber 18 is closed, an increase in the volume of the azeotropic fluid occurs. The elastic diaphragm 20 is deformed by compressing the azeotropic fluid of the first chamber 18 and causing it to escape from the first delivery valve 24. In a condition of desired tension of the elastic diaphragm 20, the sensor 26 commands the closure of the first delivery valve 24. opening of the first intake valve 22 and of the second delivery valve 25. The azeotropic fluid in the second chamber 19, due to the action of the elastic membrane 20 which tends to return to the condition of rest, is expelled by the second delivery valve 25. In the first chamber 18 a depression condition is produced which sucks the azeotropic fluid from the first suction valve 22. At this point the cycle starts again.
Nella fig. 3 viene presentata una delle possibili varianti della forma di realizzazione del dispositivo di pompaggio 10 di fig. 2 in cui il principio di funzionamento rimane invariato mentre la membrana elastica 20 viene sostituita con uno stantuffo 27 collegato a due molle 28 di trazione/compressione che sostanzialmente assolvono la stessa funzione della membrana elastica 20. Il cilindro 29 e lo stantuffo 27 sono essenzialmente di forma cilindrica, ovvero di una qualsiasi forma geometrica, e sulla parete esterna del cilindro 29 è applicato un secondo collettore solare 21 a contatto con la prima e la seconda camera 18, 19. In fig. 3 shows one of the possible variants of the embodiment of the pumping device 10 of fig. 2 in which the operating principle remains unchanged while the elastic membrane 20 is replaced with a piston 27 connected to two traction / compression springs 28 which substantially perform the same function as the elastic membrane 20. The cylinder 29 and the piston 27 are essentially of cylindrical shape, i.e. of any geometric shape, and on the outer wall of the cylinder 29 a second solar collector 21 is applied in contact with the first and second chambers 18, 19.
In fig. 4 viene presentata una variante all'impianto di fig. 1. In fig. 4 shows a variant of the system of fig. 1.
Sostanzialmente i componenti d'impianto esposti con riferimento a fig. 1 anche in questa forma di realizzazione assolvono le stesse funzioni; a questi componenti essenziali di impianto si aggiungono dei componenti accessori. Basically the system components exposed with reference to fig. 1 also in this embodiment perform the same functions; additional components are added to these essential system components.
Vengono aggiunte infatti valvole servocomandate 30 a monte ed a valle di ogni componente che consentono la chiusura parziale o totale delle connessioni necessarie ad esempio durante operazioni di manutenzione o per effettuare una laminazione della portata del fluido di lavoro. È anche aggiunto un ramo di by-pass con relative valvole servocomandate 31 in prossimità della turbina 12 che esclude il passaggio del fluido azeotropico in turbina 12 ad esempio durante operazioni di manutenzione o quando la pressione del gas non è sufficientemente elevata per azionare la turbina 12. Per consentire l'utilizzo dell'energia prodotta, l'alternatore 13 può essere connesso direttamente alle utenze 32. Actually, servo-controlled valves 30 are added upstream and downstream of each component which allow the partial or total closure of the necessary connections, for example during maintenance operations or to carry out a lamination of the flow rate of the working fluid. A by-pass branch with relative servo-controlled valves 31 is also added near the turbine 12 which excludes the passage of the azeotropic fluid in the turbine 12, for example during maintenance operations or when the gas pressure is not high enough to operate the turbine 12. To allow the use of the energy produced, the alternator 13 can be connected directly to the users 32.
In condizioni in cui le utenze non assorbono energia, è connesso ad un inverter 33 per la conversione della corrente da alternata a continua, a cui segue un accumulatore a batteria 34 e un ulteriore inverter 35 che provvede ad una nuova conversione della corrente da continua ad alternata adatta per essere utilizzata dalle utenze finali 32. In conditions in which the users do not absorb energy, it is connected to an inverter 33 for the conversion of the current from alternating to direct, followed by a battery accumulator 34 and a further inverter 35 which provides for a new conversion of the current from direct to direct alternating circuit suitable for use by end users 32.
A valle del mezzo condensante 14 è previsto un serbatoio di accumulo 17 del fluido azeotropico che consente uno stoccaggio della stessa nonché un suo ulteriore raffreddamento. Downstream of the condensing means 14 there is an accumulation tank 17 for the azeotropic fluid which allows its storage as well as its further cooling.
Tutte le valvole servocomandate 30 e 31, nonché la prima e la seconda valvola di aspirazione 22, 23 e la prima e la seconda valvola di mandata 24 e 25 del dispositivo di pompaggio 10, sono collegate ad una centralina 16 che è comandata da un elaboratore 15. All the servo-controlled valves 30 and 31, as well as the first and second suction valves 22, 23 and the first and second delivery valves 24 and 25 of the pumping device 10, are connected to a control unit 16 which is controlled by a computer 15.
Al primo collettore solare 11 nonché al secondo collettore solare 21 del dispositivo di pompaggio 10 sono aggiunti primi e secondi mezzi di orientazione 36 e 38 che consentono il massimo assorbimento dei raggi solari. First and second orientation means 36 and 38 are added to the first solar collector 11 as well as to the second solar collector 21 of the pumping device 10, which allow maximum absorption of the sun's rays.
Un apposito secondo mezzo di pompaggio 37 manuale o automatico consente un primo pompaggio del fluido di lavoro nel dispositivo di pompaggio 10 durante la fase iniziale di avvio del ciclo. A suitable second manual or automatic pumping means 37 allows a first pumping of the working fluid into the pumping device 10 during the initial phase of starting the cycle.
È chiaro che all'impianto di produzione di energia fin qui descritto possono essere apportate modifiche e/o aggiunte parti, senza per questo uscire dall'ambito del presente trovato. It is clear that modifications and / or parts can be added to the energy production plant described up to now, without thereby departing from the scope of the present invention.
Ad esempio è possibile prevedere che la prima, la seconda valvola di aspirazione 22, 23, e la prima e la seconda valvola di mandata 24, 25, anziché essere del tipo servocomandate, sono di tipo meccanico, ovvero a seconda dei valori di pressione e/o temperatura del fluido azeotropico, commutano da una condizione chiusa ad una condizione aperta o viceversa. For example, it is possible to provide that the first, the second suction valve 22, 23, and the first and second delivery valves 24, 25, instead of being of the servo-controlled type, are of the mechanical type, that is, depending on the pressure values and / or temperature of the azeotropic fluid, switch from a closed condition to an open condition or vice versa.
È anche possibile prevedere che il fluido anziché essere un fluido azeotropico è un fluido che a temperatura ambiente si trova allo stato di vapore. È anche chiaro che, sebbene il presente trovato sia stato descritto con riferimento ad alcuni esempi specifici, una persona esperta del ramo potrà senz'altro realizzare molte altre forme equivalenti di varianti all'impianto di produzione di energia nonché del dispositivo di pompaggio descritto, aventi le caratteristiche espresse nelle rivendicazioni quindi tutte rientranti nell'ambito di protezione da esse definito. It is also possible to foresee that the fluid, instead of being an azeotropic fluid, is a fluid that is in the vapor state at room temperature. It is also clear that, although the present invention has been described with reference to some specific examples, a person skilled in the art will certainly be able to realize many other equivalent forms of variants to the energy production plant as well as to the pumping device described, having the characteristics expressed in the claims therefore all fall within the scope of protection defined by them.
Claims (10)
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| IT000044A ITUD20100044A1 (en) | 2010-03-09 | 2010-03-09 | CLOSED CYCLE ENERGY PRODUCTION PLANT |
Applications Claiming Priority (1)
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| IT000044A ITUD20100044A1 (en) | 2010-03-09 | 2010-03-09 | CLOSED CYCLE ENERGY PRODUCTION PLANT |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| ITUD20100044A1 true ITUD20100044A1 (en) | 2011-09-10 |
Family
ID=43302070
Family Applications (1)
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| IT000044A ITUD20100044A1 (en) | 2010-03-09 | 2010-03-09 | CLOSED CYCLE ENERGY PRODUCTION PLANT |
Country Status (1)
| Country | Link |
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| IT (1) | ITUD20100044A1 (en) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3420293A1 (en) * | 1983-05-31 | 1985-02-21 | Ormat Turbines (1965) Ltd., Yavne | Rankine cycle power station with an improved organic working fluid or liquid |
| WO1996021106A1 (en) * | 1994-12-30 | 1996-07-11 | Spetsializirovannoe Konstruktorsko-Tekhnologicheskoe Bj Ro 'nord' | Vapour-liquid power unit |
| EP1174590A2 (en) * | 2000-07-17 | 2002-01-23 | Ormat Industries, Ltd. | Method of and apparatus for producing power from a heat source |
| WO2005017353A1 (en) * | 2003-07-07 | 2005-02-24 | Mereg Gmbh | Method and device for converting heat into mechanical or electrical power |
-
2010
- 2010-03-09 IT IT000044A patent/ITUD20100044A1/en unknown
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3420293A1 (en) * | 1983-05-31 | 1985-02-21 | Ormat Turbines (1965) Ltd., Yavne | Rankine cycle power station with an improved organic working fluid or liquid |
| WO1996021106A1 (en) * | 1994-12-30 | 1996-07-11 | Spetsializirovannoe Konstruktorsko-Tekhnologicheskoe Bj Ro 'nord' | Vapour-liquid power unit |
| EP1174590A2 (en) * | 2000-07-17 | 2002-01-23 | Ormat Industries, Ltd. | Method of and apparatus for producing power from a heat source |
| WO2005017353A1 (en) * | 2003-07-07 | 2005-02-24 | Mereg Gmbh | Method and device for converting heat into mechanical or electrical power |
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