IT201900000136A1

IT201900000136A1 - Wind turbine integrated into a bridge and storage of potential energy.

Info

Publication number: IT201900000136A1
Application number: IT102019000000136A
Authority: IT
Inventors: Enrico Rosetta
Original assignee: Enrico Rosetta
Priority date: 2019-01-07
Filing date: 2019-01-07
Publication date: 2020-07-07

Description

Descrizione Description

Il generatore elettro-eolico rivendicato con la rivendicazione principale è integrato in un ponte ed il ponte od almeno una parte di esso è integrata nel generatore. The electro-wind generator claimed in the main claim is integrated in a bridge and the bridge or at least a part of it is integrated in the generator.

La seconda affermazione sembra paradossale, ma effettivamente è rivendicato che il ponte vincoli il rotore. The second statement seems paradoxical, but it is actually claimed that the bridge constrains the rotor.

Attualmente non mi è noto un generatore i cui rotori sono vincolati direttamente da un ponte. Esistono ponti con caratteristiche diverse, funzioni diverse, ubicazioni diverse ed altezze dal suolo diverse. I am currently not aware of a generator whose rotors are directly constrained by a bridge. There are bridges with different characteristics, different functions, different locations and different heights from the ground.

Una caratteristica precipua delle turbine eoliche è che siano in siti con adeguata ventilazione ed abbiano i rotori esposti al vento ad altezze adeguate. A main feature of wind turbines is that they are in sites with adequate ventilation and have the rotors exposed to the wind at adequate heights.

Ponti di ogni genere, anche ferroviari o stradali, che attraversano valli con buona ventilazione, ad altezze adeguate sono ideali per integrare il generatore elettro-eolico. Bridges of all kinds, including railways or roads, which cross valleys with good ventilation, at suitable heights are ideal for integrating the electro-wind generator.

Il vento, in alcuni siti ed in particolare nelle valli, frequentemente spira in un senso e nel senso opposto grossomodo con una usuale direzione. The wind, in some sites and in particular in the valleys, frequently blows in one direction and in the opposite direction roughly with a usual direction.

Il rotore è vincolato al ponte e stabilmente orientato in posizione nella quale è spinto in rotazione in entrambi i sensi dal vento che spira grossomodo nella direzione usuale in entrambi i sensi. The rotor is tied to the bridge and stably oriented in a position in which it is pushed into rotation in both directions by the wind which blows roughly in the usual direction in both directions.

I convogliatori (4) hanno forma, e sono disposti in posizione tale che, quando il vento investe il ponte da un lato, essi convogliano l'aria, che spinta dal vento li investe, su una zona del rotore in modo che l'aria spinga in rotazione il rotore in un senso. The conveyors (4) have a shape and are arranged in such a position that, when the wind hits the bridge on one side, they convey the air, which, pushed by the wind, hits them, on an area of the rotor so that the air push the rotor into rotation in one direction.

Quando il vento investe il ponte dal lato opposto, altri convogliatori convogliano l'aria con direzione opposta sulla stessa zona del rotore spingendolo in rotazione nel senso opposto. When the wind hits the bridge from the opposite side, other conveyors convey the air in the opposite direction to the same area of the rotor, pushing it into rotation in the opposite direction.

La cassa protettiva (9) impedisce che l'aria investa il rotore anche nella zona opposta, rispetto all'asse di rotazione, poiché, se cosi avvenisse, l'aria frenerebbe la rotazione del rotore. The protective casing (9) prevents the air from invading the rotor also in the opposite area, with respect to the rotation axis, since, if this were the case, the air would slow down the rotation of the rotor.

I convogliatori che convogliano l'aria da un lato e quelli che la convogliano dal lato opposto ed anche la cassa protettiva possono essere saldamente connessi fra loro formando un corpo connesso (12), il quale può avere anche una forma di condotto, Fig.. The conveyors that convey the air on one side and those that convey it from the opposite side and also the protective casing can be firmly connected to each other forming a connected body (12), which can also have a duct shape, Fig.

I convogliatori, in particolare quando i rotori sono disposti accostati fra di loro, hanno forma tale che convogliano aria sui rotori in quantità adeguata anche quando la direzione del vento diverge, entro certi limiti, dalla direzione usuale. The conveyors, in particular when the rotors are arranged side by side, have a shape that conveys air onto the rotors in an adequate quantity even when the wind direction diverges, within certain limits, from the usual direction.

Quando gli assi di rotazione dei rotori non sono verticali, essi possono essere stabilmente orientati in modo da essere grossomodo trasversali alla usuale direzione del vento, assumendo una disposizione a denti di sega. Fig. , tavole When the rotation axes of the rotors are not vertical, they can be stably oriented so as to be roughly transverse to the usual wind direction, assuming a saw tooth arrangement. Fig., Tables

Il ponte è integrato nel generatore, oltre che per il fatto che vincola i rotori ed i convogliatori, anche per il fatto che è esso stesso un rilevante convogliatore. Fig. tavole The bridge is integrated in the generator, as well as for the fact that it binds the rotors and the conveyors, also for the fact that it is itself a relevant conveyor. Fig. Tables

I rotori possono essere disposti con gli assi di rotazione allineati (fig. ), sfasati a dente di sega (Fig. ), paralleli (Fig. ). The rotors can be arranged with the rotation axes aligned (fig.), Out of phase with a sawtooth (fig.), Parallel (fig.).

I rotori possono sporgere sopra il ponte ( fig. ), sotto il ponte ( fig.), sopra ed anche sotto il ponte ( fig. ), possono essere disposti su uno o più piani ( fig. ), possono essere simmetricamente accostati con gli assi di rotazione paralleli fra loro ( fig. ). The rotors can protrude above the bridge (fig.), Under the bridge (fig.), Above and also under the bridge (fig.), They can be arranged on one or more planes (fig.), They can be symmetrically juxtaposed with the rotation axes parallel to each other (fig.).

Per le sue caratteristiche strutturali e funzionali, per la possibile molteplicità di rotori e convogliatori, per le diverse loro collocazioni e disposizioni il generatore rivendicato è nuovo. Due to its structural and functional characteristics, to the possible multiplicity of rotors and conveyors, to their different locations and arrangements, the claimed generator is new.

Con riferimento alla rivendicazione 2, il flusso d'aria ha direzione parallela all'asse di rotazione dei rotori simili a ventole ad elica. ( fig. ) With reference to claim 2, the air flow has a direction parallel to the axis of rotation of the rotors similar to propeller fans. (fig.)

Con riferimento alla rivendicazione 3, poiché l'aria nella cassa protettiva (9), spingendo in rotazione le pale, cede energia e rallenta la propria velocità, lo sfogo (5) ha l'importante funzione di aumentare la somma delle aree delle sezioni di uscita dell'aria dal rotore in modo da non rallentarne la rotazione. Questa funzione è svolta simmetricamente in misura identica sia quando il vento investe il ponte da un lato sia quando lo investe dal lato opposto. ( fig. ) With reference to claim 3, since the air in the protective casing (9), by pushing the blades into rotation, releases energy and slows down its speed, the vent (5) has the important function of increasing the sum of the areas of the air outlet from the rotor so as not to slow down its rotation. This function is performed symmetrically to an identical extent both when the wind hits the bridge on one side and when it hits it from the opposite side. (fig.)

Con riferimento alla rivendicazione 4, la protezione a forma di palpebra (6) è una salvaguardia che preserva il rotore dall'esposizione ad eccessivi flussi d'aria con eccessiva velocità. Referring to claim 4, the eyelid-shaped shield (6) is a safeguard that protects the rotor from exposure to excessive airflows with excessive speed.

Con riferimento alla rivendicazione 5, la protezione è connessa con un pendolo (8) il cui peso, in assenza di vento, mantiene la protezione in una posizione nella quale essa non limita il flusso d'aria verso il rotore. With reference to claim 5, the protection is connected to a pendulum (8) whose weight, in the absence of wind, keeps the protection in a position in which it does not limit the flow of air towards the rotor.

Quando la velocità del vento gradualmente aumenta, il vento gradualmente spinge il pendolo sottovento, il quale a sua volta gradualmente spinge la protezione in posizioni nelle quali essa gradualmente limita il flusso d'aria che spinge in rotazione il rotore. As the wind speed gradually increases, the wind gradually pushes the downwind pendulum, which in turn gradually pushes the guard into positions where it gradually limits the flow of air that pushes the rotor into rotation.

Il meccanismo è robusto, automatico e senza costi energetici. The mechanism is robust, automatic and without energy costs.

La protezione, rivendicata nelle rivendicazioni 4 e 5, preserva il rotore da venti forti che lo danneggerebbero, come purtroppo spesso avviene per le turbine eoliche tre pale ad asse orizzontale montate su torri. The protection, claimed in claims 4 and 5, protects the rotor from strong winds that would damage it, as unfortunately often happens for three-blade horizontal axis wind turbines mounted on towers.

Per evitare i danni del vento forte, i rotori delle attuali turbine eoliche sono progettati e costruiti in modo che, almeno fino ad un certo punto, resistano a venti forti, ciò implica però conseguenze economiche non di poco conto, poiché, oltre agli elevati loro costi di produzione trasporto ed installazione, tali rotori non funzionano quando la velocità del vento e contenuta. To avoid the damage of strong winds, the rotors of current wind turbines are designed and built in such a way that, at least to a certain extent, they withstand strong winds, this however implies not insignificant economic consequences, since, in addition to their high production costs, transport and installation, these rotors do not work when the wind speed is low.

La protezione automatica e graduale (6) dei rotori permette di progettare e costruire rotori sensibili anche a venti deboli, i quali producono energia quando la velocità del vento è ridotta e continuano a produrre alla massima potenza anche quando la velocità diventa molto elevata. The automatic and gradual protection (6) of the rotors allows the design and construction of rotors sensitive even to light winds, which produce energy when the wind speed is reduced and continue to produce at maximum power even when the speed becomes very high.

Ciò permette, in un anno solare, di aumentare in modo significativo il numero dei giorni e delle ore in cui il generatore eolico produce elettricità e di conseguenza la quantità complessiva di energia prodotta. This allows, in a calendar year, to significantly increase the number of days and hours in which the wind generator produces electricity and consequently the overall quantity of energy produced.

Un generatore elettro-eolico, che ha un tempo maggiore di attività in un anno solare rispetto agli attuali, è strategicamente più utile e duttile anche in relazione all'interazione con la rete di trasporto e distribuzione dell'energia elettrica. An electro-wind generator, which has a longer activity time in one calendar year than the current ones, is strategically more useful and flexible also in relation to the interaction with the electricity transport and distribution network.

Con riferimento alla rivendicazione 6, il corpo connesso (12), che vincola i rotori, in ogni momento è orientato rispetto al vento in modo che i rotori producano la massima potenza possibile. With reference to claim 6, the connected body (12), which constrains the rotors, is at all times oriented with respect to the wind so that the rotors produce the maximum possible power.

Con riferimento alla rivendicazione 7, quando la velocità del vento gradualmente aumenta, il vento gradualmente spinge sottovento il timone (11) ed orienta il corpo connesso sia quando il vento spira da un lato del ponte sia quando spira dal lato opposto. With reference to claim 7, when the wind speed gradually increases, the wind gradually pushes the rudder (11) downwind and orients the connected body both when the wind blows from one side of the deck and when it blows from the opposite side.

Con riferimento alla rivendicazione 8, la massa elevata all'interno o all'esterno di pilastri costituisce una riserva di energia meccanica potenziale stoccata a costi relativamente modesti, poiché sono utilizzate strutture esistenti ( ponte, pilastri ). With reference to claim 8, the high mass inside or outside pillars constitutes a reserve of potential mechanical energy stored at relatively modest costs, since existing structures (bridge, pillars) are used.

Quando il vento è insufficiente per la produzione di elettricità, la massa scendendo produce energia elettrica, tramite organi di trasmissione e variazione del moto e generatori elettrici. When the wind is insufficient for the production of electricity, the mass as it descends produces electrical energy, through transmission and variation organs of motion and electric generators.

Con riferimento alla rivendicazione 9, l'acqua, scendendo dai serbatoi alle cisterne, aziona le turbine idrauliche (17) le quali, tramite generatori elettrici, producono elettricità. With reference to claim 9, the water, flowing from the reservoirs to the cisterns, drives the hydraulic turbines (17) which, by means of electric generators, produce electricity.

Con riferimento alla rivendicazione 10, l'acqua piovana che scende dai versanti della montagna viene canalizzata e condotta nei serbatoi (16) tramite il sistema di drenaggio e conduzione (18). With reference to claim 10, the rainwater that descends from the mountain slopes is channeled and conducted into the reservoirs (16) by means of the drainage and conduction system (18).

In certe condizioni e situazioni ambientali ed in presenza di grandi serbatoi, la quantità di energia idroelettrica prodotta può prevalere su quella eolico elettrica. In certain environmental conditions and situations and in the presence of large reservoirs, the quantity of hydroelectric energy produced can prevail over the electric one.

Il ponte è costruito per una sua funzione specifica, per esempio per il collegamento stradale o ferroviario fra due fianchi di una valle. The bridge is built for a specific function, for example for the road or rail link between two sides of a valley.

Integrare il ponte con i rotori eolici comporta un costo aggiuntivo di gran lunga ridotto rispetto al costo di portare in quota i medesimi rotori per mezzo strutture autonome. Integrating the bridge with the wind rotors involves an additional cost that is much reduced compared to the cost of bringing the same rotors to height by means of autonomous structures.

Considerazioni analoghe riguardano l'impianto idraulico. Similar considerations concern the plumbing.

La solidità del ponte è senz'altro maggiore che non le usuali torri che elevano i rotori. The solidity of the bridge is certainly greater than the usual towers that raise the rotors.

Oltre ai vantaggi già considerati ve ne sono almeno altri tre, a prima vista secondari, che invece possono avere una importanza decisiva per la soluzione ponte-eolico. In addition to the advantages already considered, there are at least three others, at first sight secondary, which, on the other hand, can have a decisive importance for the wind-bridge solution.

E' rispettata la attuale diffusa sensibilità, riguardo alla deturpazione anche paesaggistica dei luoghi di installazione di impianti eolici, poiché nel territorio non vengono installate strutture eoliche, le quali sono invece integrate nel ponte. The current widespread sensitivity is respected, with regard to the disfigurement, including the landscape, of the places where wind power plants are installed, since wind structures are not installed in the area, which are instead integrated into the bridge.

Esistono dei ponti di una arditezza mozzafiato, ad altezze elevate sopra territori impervi ed irraggiungibili con mezzi di trasporto. There are bridges of breathtaking daring, high above inaccessible and unreachable territories by means of transport.

I costi per impianti eolici tradizionali in questi posti sono impensabili e proibitivi. The costs for traditional wind farms in these places are unthinkable and prohibitive.

Non di rado sono posti con ventilazione eccellente ed il generatore eolico può essere collocato ad altezza perfetta per la produzione di energia eolica. Not infrequently they are placed with excellent ventilation and the wind generator can be placed at the perfect height for the production of wind energy.

Come ultimo esempio, ma non di minore importanza, è da considerare la sicurezza e facilità di manutenzione dell'impianto eolico, integrato nel ponte. Le parti in rotazione del generatore eolico sono avvolte dalla cassa e non possono uscire da essa. As a last but not least important example, the safety and ease of maintenance of the wind power plant integrated into the bridge should be considered. The rotating parts of the wind generator are wrapped around the case and cannot get out of it.

I rotori sono disposti in modo tale che non interferiscono con la normale funzionalità del ponte, essi sono segregati e non raggiungibili se non da manutentori. The rotors are arranged in such a way that they do not interfere with the normal functioning of the bridge, they are segregated and cannot be reached except by maintenance technicians.

Nelle figure sono rappresentati, con realistiche proporzioni, i passaggi ed i luoghi, a disposizione dei manutentori, in un grande generatore integrato per esempio in un ponte di una autostrada. The figures show, with realistic proportions, the passages and places, available to maintenance workers, in a large generator integrated for example in a bridge of a motorway.

Un generatore elettro-eolico che abbia economicità e facilità di manutenzione non solo è meno costoso, ma può anche essere progettato più potente ed efficiente proprio in relazione alla sua buona manutenibilità. An electro-wind generator that has economy and ease of maintenance is not only less expensive, but can also be designed more powerful and efficient precisely in relation to its good maintainability.

Il sistema di trasporto di energia elettrica è agevole ed economico poiché viene installato ed attivato tramite la via del ponte, di qualunque tipo essa sia. The electrical energy transport system is easy and economical since it is installed and activated via the bridge route, of whatever type it is.

In conclusione, un generatore elettro-eolico, integrato in un ponte esistente o meglio ancora un generatore progettato insieme col ponte, è sicuro, solido, affidabile ed a costi di produzione, installazione e manutenzione notevolmente contenuti. In conclusion, an electro-wind generator, integrated into an existing bridge or better still a generator designed together with the bridge, is safe, solid, reliable and with considerably low production, installation and maintenance costs.

1 rotore 1 rotor

2 pala 2 shovel

3 asse di rotazione del rotore 3 axis of rotation of the rotor

4 convogliatore 4 conveyor

5 sfogo 5 vent

6 protezione a forma di palpebra 6 eyelid shaped protection

7 albero del rotore 7 rotor shaft

8 pendolo 8 pendulum

9 cassa protettiva del rotore 9 protective rotor case

10 asse verticale di orientamento 10 vertical axis of orientation

11 timone direzionale 11 directional rudder

12 corpo connesso 12 connected body

13 asse orizzontale di oscillazione 13 horizontal axis of oscillation

14 pilastro cavo 14 hollow pillar

15 cisterna 15 tank

16 serbatoio 16 tank

17 turbina idraulica 17 hydraulic turbine

18 sistema di drenaggio e conduzione dell'acqua 19 trasformatore di energia 18 water drainage and conduction system 19 energy transformer

Claims

Claims 1 Electro-wind generator characterized in that it comprises a bridge which binds at least one rotor (1), which has a central shaft (7) surrounded by at least one crown of blades (2) elongated in the direction parallel to the rotation axis of the rotor (3), so that the rotor can rotate with respect to the bridge around its own axis of rotation (3); includes at least one conveyor (4) of such shape and fixed to the bridge in such a position that, when the wind hits the bridge on one side, it conveys the air, which hits it, on the blades (2) in a specific area of the rotor (1), with an air direction roughly tangential to the rotor (1) and transverse to the rotation axis (3), so that the rotor (1) is pushed into rotation in one direction; includes at least another conveyor (4), which can also be connected and form a single body with the first conveyor (4), which has such a shape and is fixed to the bridge in such a position that, when the wind hits the bridge from the side opposite, it conveys the air on the blades (2) in the same area of the rotor (1), but with the direction of the air opposite to that of the air conveyed by the first conveyor (4), so that the rotor (1) is pushed into rotation in the opposite direction; finally it comprises at least one protective case of the rotor (9), which can also be connected and form a single body with at least one conveyor (4), which has such a shape and is arranged in such a position that it covers and protects the rotor from the wind ( 1) except in the area where the conveyors (4) convey air to the blades (2).

2 Generator according to claim 1, characterized by the fact that the conveyors (4) convey the air onto the blades (2) with a direction roughly parallel to the rotation axis of the rotor (3) and that the blades (2) are similar to those of a fan.

3 Generator according to claim 1, characterized in that the conveyors (4) convey the air onto the blades (2) in the lower area of the rotor (1) and which comprises at least one vent (5) through which, from the inside of the lower part of the protective box (9), a part of the air, which passes inside the box (9), can vent under the bridge.

4 Generator according to claim 1, characterized in that it comprises at least one protection with a shape similar to an eyelid (6) which can be moved by a device; that, when the wind speed is contained below a certain threshold, the device moves the protection (6) in such a position that it does not limit the flow of air to the blades (2); finally that, when the wind speed gradually exceeds the threshold, the device gradually moves the protection (6) to positions in which the protection (6) gradually limits the flow of air to the blades (2).

5 Generator according to claims 1 and 4, characterized in that the guard (6) is constrained in such a way that, within a limited angle, it can rotate in one direction and in the opposite direction around the horizontal axis of rotation of the rotor (3 ) and is rigidly connected to a pendulum (8) which protrudes under the bridge; the protection (6) has such a shape and the pendulum (8) has such a weight that, due to the weight force and the force of the wind on the pendulum (8), when the wind speed, in absolute value, is contained below a certain threshold, the protection (6) turns to positions in which it does not limit the flow of air on the blades (2) and, when the threshold is exceeded, the wind speed in absolute value gradually increases, the protection (6) gradually turns to positions in which it gradually limits the flow of air to the blades (2).

6 Generator according to claim 1, characterized in that the conveyors (4) and the protective case (9), relating to at least one rotor (1), are firmly connected to each other forming a connected body (12) which constrains the rotor ( 1) in such a way that the rotor (1) can rotate with respect to it around its own rotation axis (3); the connected body (12) is constrained to the bridge in such a way that, within a limited angle, it can turn, in one direction and in the opposite direction, around a vertical orientation axis (10), which can also coincide with the rotation axis of the rotor (3); a device at any time orients the connected body (12) in the direction in which the connected body (12) conveys the air onto the blades (2), with a direction roughly tangential to the rotor (1) and transversal to the rotation axis (3 ).

7 Generator according to claims 1 and 6, characterized in that a directional rudder (11) is constrained to a part of the connected body (12), protruding under the bridge, so that, with respect to the connected body (12), the rudder (11) can rotate around a horizontal axis of oscillation (13) in one direction and in the opposite direction within a limited angle; the rudder (11) is constrained to the part of the connected body (12) in such a position and has such a shape that, when the wind blows from either side of the deck, the wind pushes the rudder (11) downwind towards the opposite side , making it rotate around the horizontal axis of oscillation (13), and orient the connected body (12) by making it rotate around the vertical orientation axis (10).

8 Generator according to claim 1, characterized in that at least part of the energy produced by at least one rotor (1) can be used to raise at least one mass, which can also be contained within at least one hollow pillar (14) , and which comprises at least one device which, when the mass is allowed to descend from above, as a result of the descent of the mass, operates at least one energy transformer (19) from mechanical to electrical.

9 Generator according to claim 1, characterized in that at least part of the energy produced by at least one rotor (1) can be used to raise water from at least one tank (15) to at least one raised tank (16) and that, when the The water is allowed to flow down from the tank (16) to the tank (15), the water can drive at least one hydraulic turbine (17).

10 Generator according to claim 1, 9, characterized in that at least a part of the bridge is close to at least one mountain slope and that at least a part of the rainwater, which rains on the slope, can be collected and conducted in at least one reservoir ( 16), through a drainage and conduction system (18).