ITTV20100068A1 - Impianto idroelettrico con basculante a bilanciere ad immersione parziale del modulo rotore cilindrico ad asse orizzontale e convogliatore integrato per la produzione di energia elettrica da corsi d'acqua fluente e con basso impatto ambientale. - Google Patents

Description

IMPIANTO IDROELETTRICO CON STRUTTURA BASCULANTE

AD IMMERSIONE PARZIALE DI UN MODULO ROTORE

CILINDRICO AD ASSE ORIZZONTALE CON CONVOGLIATORE INTEGRATO PER LA PRODUZIONE DI ENERGIA ELETTRICA DA

CORSI D'ACQUA FLUENTE E CON BASSO IMPATTO

AMBIENTALE

[0001 ] Il presente trovato ha per oggetto un impianto idroelettrico mobile ad immersione parziale con modulo rotore cilindrico ad asse orizzontale disposto ortogonalmente alla direzione del fluido in movimento con convogliatore integrato per la produzione di energia elettrica da corsi d'acqua fluente e con basso impatto ambientale.

Campo d’applicazione

[0002] Sono ben note fin dall'antichità macchine motrici basate sulla ruota idraulica ad asse orizzontale che convertono in energia meccanica l’energia cinetica di un fluido in movimento; alcune applicazioni su corso d'acqua canalizzato riguardano, ad esempio, i mulini idraulici per la macinazione dei cereali o altri dispositivi atti a trasformare il moto rotatorio dell'albero della ruota in forma utile per specifiche lavorazioni meccaniche. Un tipo di ruota idraulica adatta a corsi d'acqua privi di salto geodetico o lieve pendenza à ̈ la ruota “a paletta†altrimenti detta “per di sotto†, dove l'acqua spinge le pale parzialmente immerse nella corrente. Esistono applicazioni di questa tecnica anche in mulini natanti installati su imbarcazioni o su chiatte galleggianti ancorate a riva.

[0003] In i inea di principio, le moderne turbine idrauliche si possono considerare sistemi evoluti ad alta efficienza della ruota idraulica, essendo basati sul moto rotatorio di una girante, altrimenti detto rotore, per il tramite di un fluido canalizzato o forzato. Sotto il profilo strutturale, si può affermare come l’elemento essenziale della turbina sia il detto rotore, che può essere costituito da un’elica oppure da una ruota con alette o pale variamente profilate. L’energia meccanica che viene acquisita da detto rotore viene poi trasmessa ad un albero motore il quale viene utilizzato per azionare un generatore elettrico. Turbine del tipo Francis, Kaplan o Pelton, sono note da decenni ed ormai largamente impiegate nel settore delle risorse alternative. Esse come noto, possono disporre d'un rotore il quale à ̈ ad asse verticale, come ad esempio nelle turbine Kaplan con pale elicoidali, come pure ad asse orizzontale come nel caso delle turbine ad azione, la convenzionale turbina Pelton.

[0004] Una caratteristica che accomuna le convenzionali turbine à ̈ data dal fatto che, sostanzialmente, sfruttano dei salti d’acqua, la cui dimensione e quantità determina la scelta d’una turbina piuttosto che d’un'aitra. Altri sistemi ancora, innovativi rispetto alle soluzioni precedenti, sfruttano il movimento delle onde, delle correnti del mare e/o ciclicamente delle maree, ma si tratta di sistemi poco diffusi ed in ogni caso ancora apparentemente non convenienti sotto il profilo della quantità d’energia prodotta in relazione ai costi e all’impatto ambientale,

[0005] Si può dunque ragionevolmente concludere come di fatto apparecchiature od impianti per produrre energia elettrica tramite lo sfruttamento dell’energia cinetica derivante dal movimento d’una massa d’acqua, siano certamente ben noti e da tempo impiegati. Per altri versi alle nostre latitudini, dei pari note sono le convenzionali canalizzazioni di flussi d’acqua, sia per consentire un razionale e capillare sistema d’irrigazione delle campagne, sia per coadiuvare o sfruttare gli innumerevoli corsi d’acqua; à ̈ quindi nota l'elevata potenzialità di dette canalizzazioni al fine di produrre energia elettrica.

Stato delTarte

[0006] In generale, sono ben noti diversi dispositivi ed impianti atti a produrre energia elettrica tramite lo sfruttamento dell'energia cinetica derivante dal movimento di una massa d'acqua. In particolare, tra le turbine idrauliche, sono note apparecchiature sostanzialmente semplici, costituite nella loro parte principale da una ruota idraulica, detta anche modulo rotore o girante, connessa ad un generatore elettrico, e da un distributore del flusso, detto anche convogliatore, adatte a piccole o medie potenze, in grado di sfruttare salti geodetici limitati od anche la sola azione spingente effettuata dalla massa d'acqua convogliata. Queste macchine motrici possono lavorare totalmente o parzialmente immerse in un corso di acqua fluente. Al fine di determinare lo stato dell'arte di questa soluzione, Ã ̈ stata condotta una ricerca la quale ha individuato i seguenti documenti anteriori:

DI : W020070091 55 (Sundermann)

D2: CN1 180140 (Chen)

D3: CN2G1 1 5541 5 (Xiaochen)

D4: US20061 08264 (Petrounevitch)

D5: US6472768 (Darwin)

D6: W0200707251 3 (Rossi e al.)

[0007] DI suggerisce una soluzione per generare elettricità da un flusso d’acqua in movimento come la marea, un fiume o simile. L’apparecchiatura si compone d’un imboccatura essenzialmente conica d’ingresso del flusso d’acqua con dal lato opposto una via d’uscita del flusso d’acqua con una conformazione contrapposta a quella d’ingresso. In una posizione intermedia tra l’imboccatura conica d’ingresso e la via d’uscita, sono posizionati due rotori affiancati e paralleli, ciascuno composto essenzialmente da un albero ad asse orizzontale al quale albero sono uniti solidalmente quattro braccia orizzontali e radiali con all’estremità fulcrate delle pale orientabili, di modo tale che l’angolo di ciascuna pala rispetto alla direzione del flusso d’acqua sia in modo tale da offrire la più ampia superficie dal lato d’ingresso del flusso d’acqua e la più bassa superficie rispetto al flusso d’acqua in uscita dalla detta apparecchiatura.

[0008] D2 descrive una turbina su asse orizzontale ad immersione delie pale, il rotore comprende un albero principale al quale sono calettate le braccia di supporto delle pale, ove l’angolo di ciascuna pala rispetto alla direzione del flusso d’acqua sia in modo tale da offrire la più ampia superficie dal lato d’ingresso del flusso d’acqua e la più bassa superficie rispetto al flusso d’acqua in uscita dalla detta turbina. Il movimento sincrono delle pale à ̈ ottenuto per il tramite di due pignoni calettati all’albero principale e connessi mediante delle cinghie o catene a delle relative corone che movimentano l’albero di supporto di ciascuna pala.

[0009] D3 descrive una ruota idraulica a pale, con asse orizzontale disposto ortogonalmente rispetto al flusso d'acqua, del tipo sospeso ad immersione parziale dall'alto, con struttura di supporto e organi di trasmissione esterni al corso d'acqua. E' previsto un sistema di trasmissione dotato di moltiplicatore dei giri ed anche un eventuale convogliatore del flusso sulla ruota.

[001 0] D4 propone un sistema modulare integrato per la produzione di energia elettrica da acqua canalizzata, a totale immersione e con efficienza migliorata. Il sistema prevede una carenatura scatolare protettiva che funge da convogliatore e che incorpora internamente un deflettore per deviare il flusso dalle pale controcorrente del rotore. Detto rotore presenta asse verticale e pale parzialmente snodate in modo tale da posizionarsi orizzontalmente in fase di rotazione controcorrente, minimizzando la resistenza, e ritornare in posizione verticale in fase di lavoro.

[001 1 ] D5 propone un dispositivo modulare per la produzione di energia elettrica da acqua fluente che integra internamente tutti i componenti, a totale immersione, completamente carenato, compatto, liscio e affusolato, cavo internamente e rastremato a guisa di imbuto in modo tale da convogliare il fluido all'interno attraverso un'ampia imboccatura, protetta da una griglia, verso il condotto di uscita forzata del flusso. Detto condotto forzato presenta una conformazione sostanzialmente cilindrica, dimensioni ridotte e contiene all'interno la girante ad elica con asse disposto longitudinalmente. Il dispositivo può essere collocato in modo non permanente sul fondo di un corso d'acqua per il tramite di un apposito supporto zavorrante e costituisce un'unità di produzione autonoma a basso impatto ambientale,

[001 2] D6 propone un impianto idroelettrico galleggiante comprendente una ruota idraulica a parziale immersione delle pale e con convogliatore regolabile integrato. Sono presenti all'entrata del convogliatore elementi atti a prevenire il danneggiamento del rotore da corpi estranei e all'estremità in uscita elementi atti ai bilanciamento dinamico, come ad esempio una zavorra mobile su vite senza fine disposta orizzontalmente. L’intero sistema à ̈ galleggiante ma ancorato ad un punto fisso nello spazio, esterno al corso d'acqua. Il generatore à ̈ di tipo sincrono, à ̈ connesso ad un sistema eli trasmissione con moltiplicatore ed à ̈ gestito da un’unità di controllo elettronico.

[00T 3] Da tutto quanto sopra esposto à ̈ pertanto ragionevole ritenere noto un dispositivo complesso atto a convertire l’energia cinetica dell’acqua in movimento in energia meccanica, ove l’energia meccanica cosi prodotta alimenta un generatore elettrico, composto sostanzialmente da:

• una struttura di supporto esterna al corso d'acqua, anche con elementi verticali, orizzontali e con un sistema a scorrimento atto a calare il rotore dall'alto con immersione parziale e controllata; • un modulo rotore ad immersione parziale, con asse orizzontale e ortogonale al flusso, a pale fisse, che integra il generatore e gli organi di trasmissione;

• un sistema dì trasmissione con moltiplicatore;

• un’unità dì controllo con sensori;

• una carenatura di protezione;

• un insieme di deflettori atti a convogliare con maggiore efficienza il flusso verso il rotore;

• un insieme di elementi atti ad impedire l'entrata di animali o corpi estranei all'interno del sistema;

• un sistema di galleggiamento per l'intero sistema, con pale parzialmente immerse.

Inconvenienti

[001 4] In generale, gli impianti idroelettrici di carattere stabile ad aita efficienza comportano opere fisse costose ed altamente impattanti sull’ambiente, come ad esempio sbarramenti, modifiche degli alvei e condotte forzate; le soluzioni di carattere non stabile, invece, sono solitamente meno impattanti ma di scarsa potenza e poco efficienti. In particolare, le soluzioni sopra descritte a limitato impatto ambientale e con ruote idrauliche ad efficienza migliorata presentano, a parere del richiedente, alcuni inconvenienti. Nelle soluzioni DI e D2, ad esempio, si rileva che il sistema di movimentazione delie pale nella turbina a doppia rotazione, sia essa ad asse verticale oppure orizzontale, al fine di conseguire la massima esposizione della loro superficie rispetto alla direzione del flusso d’acqua, prevede un sistema di trasmissione del moto estremamente complesso e costoso il quale, trattandosi d’organi di movimentazione esposti all’azione dell’acqua, si rivela ancor di più soggetto ad usura e malfunzionamenti. In D2, inoltre, non sono previsti deflettori o convogliatori e nemmeno sistemi per incrementare la portata del flusso, quali ad esempio sbarramenti. Si possono quindi considerare sistemi stabili ad efficienza incrementata del rotore ma complessi e migliorabili per quanto concerne i dispositivi di controllo del flusso ed anche le strutture di supporto ed installazione.

[001 5] D3 suggerisce un sistema stabile ad altezza regolabile dove il rotore à ̈ ad asse orizzontale e di tipo sospeso, viene calato dall’alto e posizionato all'altezza più favorevole secondo il flusso reale, prevedendo strutture di supporto a sviluppo verticale, ad esempio pilastro singolo con braccio a sbalzo o pilastri multipli e travi di tipo carroponte, particolarmente ingombranti e impattanti dal punto di vista ambientale, dove anche gli organi di trasmissione non sono integrati. Nonostante il carattere stabile dell’impianto, inoltre, non sono previsti particolari dispositivi o interventi per incrementare la potenza ma solo un eventuale convogliatore.

[001 6] D4 e D5 descrivono due diversi sistemi integrati e modulari ad immersione totale, a basso impatto ambientale e carattere non stabile, con rotore verticale a pale snodate ad efficienza migliorata oppure orizzontale ad elica su condotto forzato, connessi ad un generatore tramite un organo di trasmissione del moto, i quali possono raggiungere singoiarmente potenze limitate.

[001 7] Il sistema galleggiante D6 Ã ̈ utilizzabile solamente in corsi d'acqua di dimensioni considerevoli. In generale le soluzioni descritte non migliorano il problema della mancanza di salto geodetico, restando quindi all'interno di sistemi idroelettrici per acqua fluente, non conformati secondo la morfologia dell'alveo e non operanti incrementi di dislivello tra la massa d'acqua entrante ed uscente.

[001 8] Tutto ciò considerato à ̈ ragionevole la necessità delle imprese del settore d’individuare delle soluzioni innovative ed in grado di superare almeno i problemi poc’anzi rilevati.

del

[001 9] Questi ed altri scopi, sono raggiunti con la presente innovazione secondo le caratteristiche di cui alle annesse rivendicazioni, risolvendo i problemi esposti mediante un impianto idroelettrico mobile a basso impatto ambientale (10) per corsi d’acqua fluente (1 10), costituito da una struttura di sostegno (101 , 401 ) fissata sulle rive opposte del corso d acqua e da una struttura basculante a bilanciere (400) che supporta un modulo rotore (200) costituito da una ruota idraulica di conformazione cilindrica ad asse orizzontale (201 ) con relativi generatore (203), organi di trasmissione (204) e controllo, e che integra un convogliatore opportunamente sagomato (300). In fase operativa di funzionamento dell’impianto, il convogliatore ed il modulo rotore vengono immersi nell’alveo del corso d’acqua, realizzando uno sbarramento atto a formare un salto geodetico in grado di incrementare la forza di azionamento sulla ruota idraulica. In fase non operativa il sistema viene sollevato completamente.

Scopi

[0020] In tal modo, attraverso il notevole apporto creativo il cui effetto costituisce un immediato e non trascurabile progresso tecnico, sono conseguiti diversi e ragguardevoli scopi.

[0021 ] In linea di principio, la soluzione oggetto del presente trovato prevede la realizzazione di un vero e proprio impianto idroelettrico ad alta efficienza, senza i costi, gli interventi sull'alveo, gli sbarramenti fissi e l'alto impatto ambientale che tipicamente queste opere comportano. Le opere fisse previste sono estremamente contenute, esterne a! corso d’acqua e limitate praticamente ad un plinto di appoggio e fissaggio su ciascuna delle due sponde opposte. L’installazione à ̈ quindi semplice e veloce. Con specifico riferimento alla salvaguardia ambientale, la soluzione oggetto del presente trovato consente lo sfruttamento intensivo di corsi d’acqua naturali o artificiali senza ricorrere ad alcuna modifica della morfologia esistente. In particolare, il sistema ben si adatta a canali artificiali di irrigazione e/o dì scolo, ai fiumi con modeste pendenze ed ai torrenti di montagna.

[0022] La soluzione oggetto del presente trovato permette di aumentare l’energia cinetica delle masse d’acqua che fluiscono naturalmente attraverso canali naturali o artificiali che usualmente vengono lasciati a cielo aperto e che sono caratterizzati da pendenze contenute. Lo sbarramento integrato al convogliatore permette di creare temporaneamente un salto geodetico superiore.

[0023] Con riferimento alla salvaguardia ambientale, la soluzione oggetto del presente trovato consente di liberare completamente e velocemente il corso d’acqua in caso di necessità o convenienza, come nei caso di eventi eccezionali, malfunzionamenti o atti vandalici, oppure ad intervalli temporali stabiliti consentendo il passaggio della fauna acquatica in entrambi i sensi di direzione.

[0024] Con riferimento alla salvaguardia ambientale, la soluzione oggetto del presente trovato consente il deflusso naturale dei detriti evitando la necessità di complessi e poco affidabili sistemi di rimozione e smaltimento; in particolare, nel caso di installazione in corsi a carattere torrentizio, consente la possibilità di lasciar passare detriti pericolosi quali sassi, tronchi, terriccio.

[0025] Con riferimento alla salvaguardia ambientale, la soluzione oggetto del presente trovato consente l’uso di una ruota idraulica che, per le specifiche caratteristiche, raggiunge un buon rendimento con un basso regime di rotazione.

[0026] In conclusione, questi vantaggi, hanno il pregio non trascurabile, di conseguire un impianto idroelettrico mobile a basso impatto ambientale, a basso costo e di semplice realizzazione, con un buon contenuto tecnologico.

[0027] Questi ed altri vantaggi appariranno dalla successiva particolareggiata descrizione d’alcune soluzioni preferenziali di realizzazione con l'aiuto dei disegni schematici allegati i cui particolari d’esecuzione non sono da intendersi limitativi ma solo ed esclusivamente esemplificativi.

Contenuto dei disegni

1 La Figura 1 Ã ̈ una vista assonometrica del sistema sollevato, in fase di riposo, con scocca parziale e ruota visibile.

2 La Figura 2 Ã ̈ una vista assonometrica del sistema abbassato, in fase di lavoro, con scocca parziale e ruota visibile.

3 La Figura 3 Ã ̈ una vista in sezione assonometrica trasversale del sistema sollevato, in fase di riposo.

4 La Figura 4 Ã ̈ una vista in sezione assonometrica trasversale dei sistema abbassato, in fase di lavoro.

5 La Figura 5 Ã ̈ una vista in sezione trasversale del sistema sollevato, in fase di riposo.

6 La Figura 6 Ã ̈ una vista in sezione trasversale del sistema abbassato, in fase di lavoro.

7 La Figura 7 Ã ̈ una vista frontale del sistema sollevato, in fase di riposo, con scocca parziale e ruota visibile.

8 La Figura 8 Ã ̈ una vista frontale del sistema abbassato, in fase di lavoro, con scocca parziale e ruota visibile.

9 La Figura 9 à ̈ una vista assonometrica del rotore a più sezioni, con pale tra loro sfalsate.

10 La Figura 10 Ã ̈ una vista particolareggiata in sezione trasversale di un sistema otturatore a lame.

1 1 La Figura 1 1 Ã ̈ una vista particolareggiata in sezione trasversale di un sistema otturatore a cuscino.

Pratica esecuzione del trovato

[0028] La presente innovazione, si riferisce ad un impianto idroelettrico mobile a basso impatto ambientale (10) per corsi d’acqua fluente (1 10), costituito principalmente da una struttura di sostegno basculante con movimento a bilanciere (400), fissata sulle due rive opposte (1 01 , 1 14), unita ad un modulo rotore integrato (200) con ruota idraulica cilindrica ad asse orizzontale (201 ) e con relativo convogliatore (300). In fase operativa, il convogliatore (300) ed il modulo rotore (200) vengono parzialmente immersi nell’alveo (1 1 3) del corso d’acqua fluente ( 1 10) (Figg. 2 e 4), realizzando uno sbarramento provvisorio atto a formare un salto geodetico tra il livello dell'acqua a monte ( 1 1 2a) ed il livello a valle ( 1 1 2 b ) ; detto salto consente di incrementare la potenza idraulica e, di conseguenza, la potenza elettrica del generatore (203). Nei periodi programmati di inattività per consentire il deflusso dei detriti ed il naturale passaggio della fauna acquatica, ed anche nei casi di emergenza per avaria, pulizia o manutenzione, l'insieme costituito dal convogliatore (300) e dal modulo rotore (200) viene sollevato ad una distanza di sicurezza al di sopra del livello superficiale dell'acqua (1 1 2), liberando completamente l'alveo (1 1 3) (Figg. 1 e 3).

[0029] La struttura che sostiene l'intero sistema à ̈ formata da un supporto trasversale fisso (401 ), disposto orizzontalmente in posizione pressoché ortogonale ài corso d’acqua fluente (1 1 0) e fissato rigidamente a due basamenti ( 101 ) ricavati sulle rive opposte (1 14) in modo tale da non ingombrare l'alveo di scorrimento ( 1 1 3) (Figg. 3, 4 e 7). Detto supporto trasversale (401 ) presenta conformazione sostanzialmente allungata a guisa di trave e può indifferentemente avere struttura monolitica o scomposta; é realizzato in materiale adatto a resistere alle sollecitazioni, all'usura ed alla corrosione come, a titolo di esempio non limitativo, in acciaio. I detti basamenti (101 ) sono sostanzialmente dei plinti di ancoraggio di tipo convenzionale, di dimensioni contenute, e possono essere realizzati, a titolo di esempio non limitativo, in calcestruzzo armato o acciaio. In una configurazione alternativa, il supporto trasversale fisso (401 ) può essere sostituito da due elementi orizzontali di sostegno e connessione, non uniti tra loro e a sbalzo, i quali vincolano a cerniera separatamente la struttura basculante (400) ai due basamenti (101 ) sulle rive opposte (1 14); questa soluzione consente di occupare meno spazio nella parte centrale dell'impianto ed, eventualmente, collocarvi altri elementi quali, ad esempio, dei contrappesi.

[0030] il modulo rotore (200) à ̈ montato, in corrispondenza dell’asse di rotazione della ruota idraulica (201 ), sull’estremità di due bracci oscillanti (403), per il tramite degli organi di trasmissione (204); detti elementi (200, 403) uniti tra loro formano una sorta di struttura basculante a bilanciere (400) (Figg. 1 e 5) la quale à ̈, a sua volta, incernierata attorno al medesimo asse di rotazione del convogliatore (300) sulla struttura fissa formata dal supporto trasversale (401 ) ancorato ai basamenti a riva (101 ) (Fig. 1 e 2).

[0031 ] Alla estremità opposta rispetto al modulo rotore (200), al bilanciere (400, 403) à ̈ fissato un contrappeso (402). Detto contrappeso ha la funzione di garantire il naturale sollevamento dell'insieme costituito dal modulo rotore (200) e dal convogliatore (300). Un sistema idraulico di movimentazione, per il tramite di martinetti (206), consente di sollevare e di abbassare il sistema a comando (Figg. 5 e 6). Per garantire l’innalzamento del convogliatore (300) e del modulo rotore (200), à ̈ previsto un dispositivo di sicurezza che, in caso di interruzione dell’alimentazione dei sistemi di comando e di controllo provoca l’esclusione dei martinetti (206) e quindi l’azione diretta del contrappeso (402). In un’alternativa configurazione realizzativa il contrappeso (402) può non essere integrato al bilanciere (400, 403) ma, a titolo di esempio non limitativo, unito indirettamente per il tramite di funi e carrucole.

[0032] It modulo rotore (200) costituisce un'unità operativa di conversione dell'energia cinetica del fluido in movimento (1 10) in energia meccanica, per il tramite del moto rotatorio della ruota idraulica (201 ), ed anche, contestualmente, in energia elettrica per il tramite degli organi di trasmissione del moto (204) connessi al generatore elettrico (203). I dispositivi sopra descritti (201 , 203, 204) sono integrati in un modulo di conformazione compatta a sviluppo longitudinale, di forma sostanzialmente cilindrica e con asse orizzontale, dove l'elemento principale à ̈ costituito dalla detta ruota idraulica (201 ) (Figg. 1 , 2 e 8); gli organi di trasmissione (204) sono connessi lateralmente all'asse di rotazione delia ruota (201 ); il generatore elettrico (203) à ̈ direttamente connesso ai detti organi di trasmissione (204) e posizionato in adiacenza. Detto modulo rotore (200) à ̈ protetto nella parte superiore da una scocca rigida (205) ad esso integrata.

[0033 ] La ruota idraulica (201 ) à ̈ costituita da un cilindro dal quale escono a sbalzo delle pale fisse (202) che si sviluppano continue lungo tutta la sua lunghezza. In una configurazione alternativa del trovato, per migliorare la continuità di movimento e la sìlenziosità della ruota idraulica (201 ), le pale (202) anziché svilupparsi in direzione parallela all’asse di rotazione, possono svilupparsi in direzione inclinata od anche a spirale; un’alternativa particolarmente favorevole, dai costi contenuti, à ̈ costituita dallo sviluppo parallelo e discontinuo delle pale (202), a più sezioni fra loro sfalsate (Fig. 9). Compito essenziale della ruota (201 ) e delle pale (202) à ̈ quello di creare, insieme alla sede concava del convogliatore (305), delle cavità chiuse entro cui l’acqua che attraversa l’impianto deve per forza passare. In questo modo, la pressione esercitata dall’acqua fluente ( 1 10) sulle pale (202) a causa del salto creato dal convogliatore (300, 304, 1 1 2a, 1 1 2b) determina una efficace rotazione delia ruota (201 ) e di conseguenza l’azionamento del generatore (203) (Fig. 4 e 6).

[0034] Il generatore elettrico (203), ad esempio un alternatore, può essere vantaggiosamente collegato alla ruota idraulica (201 ) per il tramite di convenzionali organi di trasmissione (204) con anche eventuali dispositivi ausiliari alla rotazione ed al controllo della velocità quale, a titolo di esempio non limitativo, un moltiplicatore di giri ad ingranaggi. Il moto rotatorio della ruota idraulica (201 ) viene così trasmesso al generatore elettrico (203) con un regime di rotazione ottimale.

[003 5] Attorno alla ruota idraulica (201 ) viene posizionata una scocca rigida (205) con la funzione di copertura, isolamento e protezione dagli spruzzi (Figg. 2, 5 e 6). In particolare, la trasmissione del rumore può ulteriormente essere limitata rivestendo detta scocca (205) con un materiale acusticamente isolante. Detta scocca rigida di protezione (205) à ̈ integrata al modulo rotore (200) ed à ̈ sollevabile per ispezione o manutenzione essendo incernierata alla medesima struttura basculante a bilanciere (400) che supporta il detto modulo rotore (200).

[0036] Il convogliatore (300) à ̈ costituito sostanzialmente da un corpo di forma complessa, sagomato in modo tale da ostruire l’alveo (1 1 3) a monte, e da raccogliere e forzare il flusso d’acqua attraverso l’apertura (302) verso la ruota idraulica (201 ) inviluppata a valle dentro la relativa concavità (305), Detto convogliatore (300) à ̈ vincolato per i tramite di bracci laterali al supporto trasversale fisso (401 ), il quale funge da perno di rotazione, ed anche alla struttura basculante (400), e conseguentemente al modulo rotore (200), alla quale si accoppia in modo non fisso (Figg. 1 e 2).

[0037] Detto convogliatore (300), quando à ̈ immerso entro l'alveo (1 1 3) in posizione di lavoro, cioà ̈ quando la struttura basculante (400) à ̈ abbassata (Figg. 2, 4, 6 e 8), realizza uno sbarramento tale da ridurre la sezione utile al passaggio del fluido in movimento ( 1 10); tale riduzione provoca un innalzamento del livello dell’acqua a monte del convogliatore (1 12a) ed una accelerazione della corrente d’acqua che lo attraversa nell'apposita imboccatura (302) (Fig. 6). A valle di detta imboccatura (302), attraverso la quale il flusso d’acqua ( 1 10) viene costretto, il convogliatore (300) presenta una concavità (305) totalmente immersa e conformata a guisa di guscio entro cui gira la ruota idraulica. In corrispondenza di detta concavità (305) la luce libera fra la sua superficie interna e la punta delle pale (202) à ̈ minima; altrettanto minima à ̈ la luce libera tra i fianchi della ruota idraulica (201 ) ed i bracci del convogliatore (300).

[003 8] In corrispondenza dell’imboccatura (302) à ̈ collocata una griglia (303) con la funzione di intercettare e trattenere eventuali detriti o corpi ingombranti trasportati dall'acqua fluente (1 10). Detta griglia (303) à ̈ costituita, in una configurazione realizzativa preferenziale, da una serie di lame o di tubi disposti a pettine; lo spazio fra le lame o i tubi à ̈ sufficientemente limitato da impedire il passaggio di corpi con dimensioni tali da causare il blocco della ruota idraulica (201 ) qualora vadano ad interporsi fra il convogliatore (300, 305) e le pale (202). In fase operativa, detta griglia (303) à ̈ disposta in posizione inclinata sotto la superficie dell’acqua (1 1 2) in modo tale da favorire l’accumulo di eventuali corpi sospesi nella parte bassa dell’alveo davanti al convogliatore (300). Per effetto di questa disposizione della griglia (303), il peso dei corpi sospesi e la pressione dell’acqua in movimento ( 1 10) favoriscono la spontanea pulizia della griglia (303) durante l’innalzamento del convogliatore (300) (Fig. 6).

[0039] Il convogliatore (300), parimenti alla struttura basculante (400), à ̈ incernierato al supporto trasversale fisso (401 ) in modo tale da ruotare su di un asse orizzontale e sostanzialmente ortogonale al corso d’acqua fluente ( 1 10) in modo tale da raggiungere la posizione operativa quando à ̈ abbassato e parzialmente immerso, oppure la posizione non operativa quando à ̈ totalmente sollevato al di sopra della superficie dell'acqua (1 12) (Figg. 5 e 6).

[0040] Sotto al convogliatore (300), all’opposto rispetto la concavità (305), à ̈ integrato un sistema otturatore (304) atto a completare lo sbarramento dell'alveo (1 1 3), cioà ̈ ad ostruire lo scorrimento dell'acqua (1 10) anche nella porzione di alveo (1 1 3) non occupata dalla ruota idraulica (201 ) e dal convogliatore (300) parzialmente immersi, in posizione di lavoro (Figg. 4, 6, 8). In Lina preferenziale configurazione realizzativa detto sistema otturatore à ̈ di tipo a lamelle (304a), dove due o più lame complanari e radenti scendono all'interno di apposite guide fino ad occupare tutto lo spazio libero al di sotto del convogliatore (Fig. 10). In una configurazione alternativa lo stesso scopo può essere ottenuto per il tramite di un cuscino d’acqua (304b) che viene riempito o vuotato a seconda delle necessità (Fig. 1 1 ); questa seconda soluzione risulta adatta soprattutto nel caso in cui la superficie dell'alveo ( 1 13) à ̈ irregolare, come ad esempio in presenza di ciottoli.

[0041 ] L’estremità del convogliatore (300) al di sopra dell’imboccatura (302) forma un elemento protettivo a guisa di paraurti (301 ) con la funzione di impedimento ad eventuali corpi galleggianti, quali ad esempio rami spezzati o tronchi, di danneggiare l'impianto stesso (10) (Fig. 6). Esternamente a detto elemento paraurti (301 ), in prossimità della superficie dell’acqua (1 12), à ̈ collocato un sensore di collisione che attiva l’innalzamento automatico del sistema (200, 300).

[0042] Il corpo del convogliatore (300, 301 ) viene costruito cavo con camere d’aria interne atte a ridurne il peso ed a favorire il parziale galleggiamento. Questa caratteristica risulta coadiuvante nelle operazioni di movimentazione del sistema (200. 300, 400, 206, 402) ed anche nel mantenimento della migliore posizione di lavoro.

[0043] Durante l’innalzamento del modulo rotore (200), il bilanciere (400), per il tramite di appositi agganci (404) vincolati ai bracci oscillanti (403), trascina nel suo movimento anche il convogliatore (300) (Figg. 1 , 2 e 5). Viceversa, durante l’abbassamento del sistema, una volta che il convogliatore (300) ha raggiunto la sua posizione operativa, cioà ̈ parzialmente sommerso, il bilanciere (400) continua la sua rotazione fino a portare la ruota idraulica (201 ) in posizione di lavoro all’interno della concavità (305) (Fig. 6). L'allontanamento della ruota idraulica (201 ) dalla concavità (305) all’interno del convogliatore (300), durante la fase di innalzamento, favorisce l’evacuazione di eventuali corpi estranei che, oltrepassata la griglia (303), si interpongono fra le pale (202) e la concavità stessa (305). Ulteriore scopo del movimento relativo di avvicinamento e di distacco della ruota (201 ) dal convogliatore (300, 305) à ̈ quello di consentire, in fase di sollevamento, un veloce livellamento dell’acqua davanti e dietro al convogliatore (1 1 2a, 1 1 2b) in quanto viene a mancare l’ostruzione determinata dalle pale (202) mentre, in fase di discesa, la graduale messa in presa della ruota idraulica (201 ) evita l’eccessiva sollecitazione dei componenti.

[0044] L’impianto à ̈ dotato di un sistema elettronico di controllo con sensore di livello per mantenere il modulo rotore (200) ed il convogliatore (300) ad una altezza ottimale; detto sistema elettronico gestisce, inoltre, le diverse informazioni relative al funzionamento dell’impianto quali, ad esempio, il numero di giri della ruota idraulica (201 ) e l’energia prodotta. Per garantire il regolare passaggio della fauna acquatica in entrambe le direzioni del corso d’acqua, vengono programmati dei sollevamenti ad intervalli prestabiliti.

[0045] Il sistema può prevedere una passerella posta fra le rive (1 1 4) preferibilmente a monte del sistema ed in prossimità. Da questa passerella sono accessibili, per controllo e manutenzione, la ruota idraulica (201 ), il convogliatore (300) e la griglia (303).

[0046] Nel caso l’alveo (1 1 3) presenti superfici esposte alla corrente eccessivamente erodibili per tipologia, conformazione o compattezza dei materiali ed anche per i vortici creati dall’immersione e dall'emersione del convogliatore, à ̈ possibile prevedere il rivestimento del fondo e degli argini (1 1 5) in corrispondenza de! tratto coinvolto dal convogliatore (300) utilizzando, a titolo di esempio non limitativo, calcestruzzo armato con rete elettrosaldata. Questo intervento comporta un minimo impatto ambientale, limita le manutenzioni, preserva la sezione utile dell’alveo (1 1 3) ed il corretto funzionamento del convogliatore (300) e del relativo sistema otturatore (304).

Legenda

(10) impianto idroelettrico mobile a basso impatto ambientale (101 ) basamento di ancoraggio a riva

(1 1 0) acqua fluente, fluido in movimento

(1 1 1 ) direzione del flusso

(1 1 2) livello superficiale dell'acqua fluente

( 1 1 2a) livello a monte

(1 1 2b) livello a valle

(1 1 3) alveo, sede dello scorrimento dell'acqua

( 1 14) riva

(1 1 5) argine

(200) modulo rotore integrato

(201 ) ruota idraulica cilindrica ad asse orizzontale

(202) pala

(203) generatore elettrico

(204) organi dì trasmissione

(205) scocca rigida protettiva

(206) martinetto, sistema idraulico di movimentazione (300) convogliatore

(301 ) elemento paraurti

(302) imboccatura di entrata dell’acqua

(303) griglia protettiva

(304) sistema otturatore, dispositivo di “sbarramento†(304a) sistema otturatore a lamelle

(304b) sistema otturatore a cuscino d’acqua

(305) concavità, sede concava di alloggiamento della ruota idraulica (400) struttura di sostegno basculante con movimento a bilanciere, altrimenti detto “bilanciereâ€

(401 ) supporto trasversale fisso

(402) contrappeso

(403) braccio oscillante del bilanciere

(404) elemento di aggancio tra convogliatore e braccio oscillante

Claims (7)

1. RIVENDICAZIONI Ί . Sistema di impianto idroelettrico mobile (10) con modulo rotore ad asse orizzontale (200) disposto ortogonalmente alia direzione di un fluido in movimento e con convogliatore integrato (300), per la produzione d’energia elettrica mediante lo sfruttamento dell’energia cinetica di un fluido in un alveo e con basso impatto ambientale, caratterizzato dal fatto che l'insieme formato dal modulo rotore (200) e del convogliatore (300) à ̈ ad immersione parziale in fase operativa e ad emersione totale in fase non operativa; e dove il detto modulo rotore (200) integra una ruota idraulica cilindrica ad asse orizzontale (201 ) con pale fisse (202) ed anche gli organi di trasmissione del moto (203) ed anche il generatore elettrico (204) ed anche una scocca rigida protettiva (205) che inviluppa la parte superiore di detta ruota idraulica (201 ); e dove il detto convogliatore (300) presenta, a monte, un'imboccatura (302) dotata di griglia protettiva (303) ed anche un elemento paraurti (301 ); e dove il detto convogliatore (300) replica la morfologia dell’alveo (1 1 3) ed integra un sistema otturatore di sbarramento (304) atto ad innalzare il livello del fluido a monte (1 1 2a); e dove detto modulo rotore (200) e detto convogliatore (300) sono connessi tra loro.
2. 2. Sistema di impianto idroelettrico mobile (10) secondo la rivendicazione 1 , caratterizzato dai fatto che il detto modulo rotore (200) à ̈ unito ad una struttura basculante a bilanciere (400) formata da due bracci oscillanti (403); e dove detti bracci oscillanti (403) sono uniti con vincolo a cerniera ai basamenti (100) sulle rive opposte ( 1 14); e dove il detto modulo rotore (200) costituisce l'elemento trasversale di unione dei detti bracci oscillanti (403) in corrispondenza dell'estremità verso monte.
3. 3. Sistema di impianto idroelettrico mobile (I O) secondo le rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che la detta struttura basculante a bilanciere (400) ha un contrappeso (402).
4. 4. Sistema di impianto idroelettrico mobile (10) secondo le rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che la detta struttura basculante a bilanciere (400) Ã ̈ movimentata per il tramite di martinetti idraulici (206).
5. 5. Sistema dì impianto idroelettrico mobile (10) secondo le rivendicazioni da 1 a 4, caratterizzato dal fatto che, in caso di emergenza, il detto contrappeso (402) permette il sollevamento automatico del modulo rotore (200) e de! convogliatore (300).
6. 6. Sistema di impianto idroelettrico mobile (10) secondo le rivendicazioni da 1 a 3, caratterizzato dal fatto che il corpo del convogliatore (300) integra camere d'aria che favoriscono il galleggiamento.
7. 7. Sistema di impianto idroelettrico mobile ( 10) secondo le rivendicazioni da 1 a 3, caratterizzato dal fatto che la struttura basculante a bilanciere (400) ed il convogliatore (300) ruotano attorno al medesimo asse e sono uniti tra loro per il tramite di elementi dì aggancio (404) che consentono un parziale allontanamento reciproco durante la fase di emersione.