IT201700004695A1 - Sistema di generazione e immagazzinamento di energia per la casa (NEST-house) - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

Campo di Invenzione

La presente invenzione descrive un sistema energetico completo per una casa, comprendente ima serie di dispositivi interconnessi tra loro per consentire la trasformazione economica tra diverse forme di energia, tra cui anche energia elettrica, utilizzando fonti rinnovabili, ed il suo immagazzinamento minimizzando le perdite.

La presente invenzione fa riferimento ad un consumo giornaliero medio di un edificio abitabile di 110 m<2>, con un volume interno di 300 m<3>.

Background dell'invenzione

Negli ultimi anni sono state lanciate numerose iniziative con l'obiettivo di aumentare la percentuale energetica ricavata da fonti rinnovabili, utilizzata non solo a livello industriale ma anche a livello domestico.

Soluzioni attualmente presentate utilizzando tale ottica energetica prevedono l’utilizzo di sottosistemi separati per l’ottenimento di calore ed energia elettrica, prevedendo solo in limitati casi e per limitati utilizzi uno scambio funzionale reciproco, cioè, una trasformazione del calore in energia elettrica, data l’efficienza bassa ottenuta finora utilizzando una soluzione di questo tipo.

Per poter aumentare tale limite di efficienza è necessario un adeguato immagazzinamento di calore ad alta temperatura, con un livello di entalpia sufficiente per la sua trasformazione in qualsiasi momento in energia elettrica oltre che per il condizionamento degli

j ambienti così come per l’ottenimento di acqua calda.

Per ottenere una quantità di calore sufficiente per ottenere una adeguata quantità di energia elettrica, senza adottare combustibili fossili, esistono varie possibilità.

Una di queste prevede l’utilizzo di sistemi a concentrazione solare (anche detti CSP). Concentrazione solare significa che la radiazione solare incidente su una superfìcie è concentrata su un'area significativamente minore, con un aumento quasi proporzionale della sua temperatura. Si ottiene, dunque, una concentrazione e quindi un aumento di densità della radiazione naturale, al fine di raggiungere temperature ottimali per la generazione di energia elettrica. Per esempio, per la produzione di vapore, con una successiva turbina a vapore, la temperatura minima da raggiungere per un corretto funzionamento è di circa 180<0>C. Un motore Stirling, invece, presenta una buona efficienza con una differenza di temperatura tra le estremità calda e fredda superiore ai 150<D>C.

Per applicazioni su larga scala di CSP sono state raggiunte temperature molto superiori. Ad esempio il progetto Archimede di Priolo Gargallo, nei pressi di Siracusa, in Sicilia, prevede temperature in uscita di oltre 500 °C utilizzando concentratori solari accoppiati alla tecnologia dei sali fusi, mentre il forno solare Odeillo, sui Pirenei francesi, consente di raggiungere temperature di oltre 3000 °C.

È tuttavia chiaro che maggiore è la temperatura, maggiore è il calore perso per conduzione e, sempre più rilevante al crescere della temperatura, irraggiamento.

La trasformazione dell’energia termica in elettrica propone, tra le soluzioni esistenti, l’utilizzo di un motore di tipo Stirling. Il ciclo su cui si basa questo motore è stato sviluppato nella prima metà dell’800 da Robert Stirling e proponeva indiscutibili vantaggi per la sicurezza, date le basse pressioni in gioco, in contrapposizione con le alte pressioni presenti nei motori a vapore diffusi durante la prima fase della rivoluzione industriale. A questo si somma una flessibilità di utilizzo che ha reso questo ciclo di attualità nuovamente nel Ventunesimo Secolo, stante la non comune caratteristica di funzionare con combustibili anche molto diversi tra loro. Nel 1964 William Beale, docente di meccanica dell'Università dell’Ohio, ne introdusse una rivoluzionaria interpretazione, denominata “free piston”. Tale soluzione non prevedeva alcun cinematismo legato al movimento del pistone, e soprattutto alcun problema legato alle guarnizioni, ma la conversione diretta del moto alternativo del pistone in potenza elettrica attraverso l’uso di un alternatore non più rotante ma lineare.

La diffusione di impianti di cogenerazione a livello domestico è stata però ostacolata da ulteriori problematiche.

L’iniziativa europea “Thermie” ha individuato in particolare come l’attuale utilizzo di calore degradato a bassa entalpia per la conversione in energia elettrica tramite motori Stirling è altamente inefficiente, con i migliori risultati in termini di efficienza che non superano il 30-40%.

Così come si necessita di un accumulatore di energia termica nel caso in cui questa sia in eccesso, spesso si ha anche un surplus di energia elettrica, che può essere sfruttata per l’attivazione di ulteriori sistemi che ne consentono, alla fine uno stoccaggio efficiente.

Tra questi, già a partire dagli anni 60, si è puntato molto sull’uso dell’idrogeno come vettore energetico. Tale elemento garantisce prestazioni energetiche molto elevate, accoppiate a notevoli vantaggi ecologici, essendo acqua il suo prodotto di combustione, ma presenta altrettanto numerose controindicazioni, dovute in particolare alle difficoltà di stoccaggio, dato che bisogna garantire una temperatura criogenica. L’approccio finora adottato nella ricerca energetica legata all’idrogeno è stato sempre sviluppato top-down, ossia prevedendo una produzione centralizzata di energia, e una successiva distribuzione agli utenti. Tale soluzione risulta però molto sconveniente, essendo difficile prevedere che un qualsiasi investitore possa al momento accettare una spesa per centrali molto grandi e un sistema di distribuzione altrettanto complesso e costoso.

Di conseguenza risulta preferibile una ricerca con una visione opposta, e dunque con una produzione domestica, il che richiede l’utilizzo di dispositivi, certamente complessi, ma di non impossibile messa in atto, sia a livello di fattibilità che a livello economico.

Alcuni sistemi a idrogeno ne prevedono una compressione e un suo successivo stoccaggio. In un ambiente domestico, la quantità di idrogeno da comprimere è piuttosto limitata. La tecnologia utilizzata per la produzione può essere l’elettrolisi dell'acqua, che utilizza energia elettrica per rompere il legame tra idrogeno e ossigeno.

Lo stoccaggio può essere previsto in forma liquida, in forma gassosa, per assorbimento su materiali spugnosi o tramite strutture di nano tubi, di recente sviluppo, a varie temperature e pressioni.

Sommario dell'invenzione

La presente invenzione si propone di superare gli inconvenienti dei vari sistemi, proponendo un sistema integrato che utilizza dispositivi migliorati rispetto a quanto finora sviluppato dall’arte nota che cooperano per la dismissione dei combustibili fossili da fonte principale di generazione energetica {termica ed elettrica) domestica.

La presente invenzione è costituita da una pluralità di generatori primari, che possono essere generatori di energia elettrica o generatori di calore. Durante alcuni periodi della giornata e dell'anno, il sistema potrebbe essere in una condizione di produrre più energia elettrica di quella necessaria per il consumo. In tale condizione è, quindi, possibile produrre idrogeno per elettrolisi dell'acqua.

I dispositivi essenziali che compongono un sistema NEST-house funzionale sono:

1. Dispositivo di accumulo di calore ad alta entalpia, con una capacità di circa 2 giorni considerando un fabbisogno energetico domestico medio;

2. Sistema CSP (Concentrated Solar Power), in grado di raccogliere il calore ad alta entalpia dal sole nelle ore centrali della giornata, in parte utilizzabile per i bisogni immediati della casa, e in parte immagazzinato.

3. Generatore elettrico basato sul principio del motore Stirling, installato in una pluralità di unità di circa 1 kW di potenza, utilizzabile reversibilmente sia secondo un ciclo frigorifero sia come pompa di calore;

4. Impianto ad idrogeno, composto da un hydrolyzer, un compressore ad alta pressione di piccole dimensioni e da un sistema di stoccaggio per idrogeno compresso, un mezzo per immagazzinare parte dell'energia disponibile sotto forma di idrogeno in batterie costituite da piccoli contenitori cilindrici;

5. Caldaia a gas del tipo a condensazione, con capacità di circa 20 MJ/h, azionata solo quando necessario, per integrare esigenze supplementari .

E’ altresì possibile aggiungere ulteriori componenti non essenziali ma che contribuiscano ad una migliore prestazione del sistema, utilizzanti forme di energia quelli quella fotovoltaica, eolica, idrica, o simili, a seconda della posizione e delle caratteristiche della casa e del luogo in cui essa è sita.

Il dispositivo di stoccaggio di calore consente una risposta istantanea alle richieste energetiche.

Il problema di immagazzinare energia è oggetto di varie iniziative di ricerca, ma al momento l'unica via praticabile per accumulare una quantità rilevante di energia in ambienti domestici è immagazzinarla sotto forma di calore, a condizione che vi sia un modo economicamente conveniente di trasformazione reversibile in altre forme di energia, come energia elettrica.

Per tale ragione la presente invenzione prevede un mezzo di accumulo del calore proveniente da diverse fonti in tempi diversi, rendendolo poi disponibile a seconda delle differenti esigenze specifiche della gestione energetica della casa. La capacità energetica deirinvenzione deve essere sufficiente per le esigenze medie di un’abitazione per due giorni, statisticamente circa 400 MJ. Utilizzando il dispositivo ad ima temperatura media di 280 °C, l’energia termica utilizzabile è circa 360 MJ, ma il calore residuo, ad un livello di entalpia inferiore al minimo richiesto per la produzione economica di energia elettrica (circa 180 °C), è ancora utilizzabile per le esigenze termiche della casa, il che consente un riscaldamento domestico per due giorni aggiuntivi. Naturalmente più di un dispositivo può essere installato, a seconda delle esigenze di energia elettrica e/o calore. Ciò rende il sistema meno vulnerabile ad interruzioni di energia elettrica e gas.

L’accumulo del calore si ottiene tramite un accumulo con una doppia struttura metallica, una interna ed una esterna, separate da un sistema di aste in materiale a bassa conducibilità termica. All’interno della struttura più interna si utilizzano materiali granulari, quali ad esempio la sabbia, attraversati da un sistema di tubature a doppia spirale, portante il fluido termoconvettore proveniente dai dispositivi di raccolta dell’energia termica.

I componenti necessari per la realizzazione del dispositivo di accumulo di calore previsto nella presente invenzione sono costituiti da materiali convenzionali, consentendo un impatto economico molto ridotto, con un incremento rispetto ad un sistema di riscaldamento tradizionale di non più del 15%, incremento facilmente ammortizzabile dato il risparmio ottenuto grazie alla presente invenzione. Anche i costi di manutenzione risultano molto convenienti, prevedendo unicamente la sostituzione periodica del fluido termoconvettore. Inoltre tale dispositivo non necessita della preesistente presenza di una rete elettrica o di gas.

Il calore stoccato proviene da un impianto a concentrazione solare (detto impianto CSP), che riscalda il suddetto fluido termoconvettore. Le lenti di tipo Fresnel consentono un ingombro contenuto del sistema. Queste concentrano i raggi solari su un apposito ricevitore, a contatto con un sistema di tubi contenente il fluido termoconvettore. Ciò consente un continuo prelievo termico da parte del fluido, diretto o ai dispositivi per l’utilizzo immediato di tale calore, direttamente sotto forma di energia termica o previa trasformazione in energia elettrica, oppure verso il su descritto sistema di stoccaggio.

Il sistema CSP proposto, fatta eccezione per le lenti Fresnel e per il fluido termico, risulta realizzabile con un costo contenuto. Il fluido termico deve soddisfare caratteristiche di sicurezza e chimiche, ma la quantità necessaria per il funzionamento del dispositivo è di circa 100 kg, non inficiando eccessivamente il costo globale.

Tramite il miglioramento di dispositivi ricevitore sarà possibile aumentare il rendimento del sistema CSP su descritto ed il suo contributo al bilancio energetico di una abitazione soprattutto durante le stagioni calde o a latitudini favorevoli.

Il calore viene dunque trasformato in energia elettrica tramite un generatore basato sulla tecnologia Stirling, ideale per questo tipo di dispositivo, data la polivalenza di utilizzo, garantendo quindi la fondamentale caratteristica di soddisfare esigenze variabili di quantità di energia elettrica, sempre con efficienza massima. Preferibilmente la presente invenzione prevede un’unità in grado di soddisfare le esigenze domestiche base tramite la generazioni di 1 kWh di energia elettrica, e una serie di unità ausiliari attivabili a richiesta. Tale configurazione consente una buona gestione dei motori, estendendone l’aspettativa di vita operativa di 60.000 ore.

Ulteriormente il motore Stirling previsto è del tipo cosiddetto “sigillato”, il che garantisce elevati standard di sicurezza e elimina quasi del tutto, al contempo, la necessità di esigenze manutentive.

II dispositivo utilizzato prevede, in particolare, un pistone toroidale, oscillante all’interno di un dispiacer anch’esso toroidale, tra le estremità calda e fredda. Sulla superficie interna del dispiacer sono disposti secondo precisa relazione distanziate una serie di magneti. Il fluido utilizzato all’intemo del dispiacer come fluido termodinamico è preferibilmente elio. Il movimento del pistone a causa del movimento dell’elio tra le due estremità fredda e calda, fa sì che il motore Stirling agisca come alternatore lineare. Si ha, quindi, un flusso magnetico alternato dei magneti a causa del moto alternato del dispiacer, con conseguente generazione di corrente.

E’ stato selezionato come fluido preferenziale l'elio compresso, date le prestazioni di scambio termico assimilabili a quelle dell’idrogeno, eliminando al contempo le problematiche di infiammabilità e di danneggiamento sui metalli di quest’ultimo.

Utilizzando l’intera quantità di energia termica immagazzinabile all’interno del suddetto accumulatore termico, con una capacità di circa 400 MJ è possibile ottenere il funzionamento del motore Stirling per circa 7 ore, senza alcun altro contributo, con una produzione di energia elettrica pari a circa 28 kWh, equivalenti al consumo elettrico medio per 3-4 giorni.

E’ altresì possibile invertire le estremità del motore Stirling, invertendo dunque estremità calda e fredda, ottenendo un funzionamento di alcune unità come pompe di calore, invece che come generatori. La reversibilità dei dispositivi suggerisce di avere preferibilmente più unità, nei casi di contemporanea esigenza di energia elettrica e di raffreddamento.

Il calore non utilizzato dal motore Stirling, che lavora con un differenziale di temperatura impostato tra estremità calde e fredde di 150 °C, può essere proficuamente utilizzato per le esigenze termiche della casa, evitando di sprecare la quantità di energia termica non convertibile in energia elettrica.

Come detto, si può rendere necessario un dispositivo per lo stoccaggio dell’energia elettrica, nel caso in cui se ne sia prodotta una quantità maggiore rispetto alle esigenze immediate dell’abitazione .

Per tale motivo la presente invenzione prevede un sistema per utilizzare l’energia elettrica in surplus per la produzione di idrogeno, e un successivo sistema di stoccaggio di tale idrogeno compresso. In tal modo si ha una riserva di idrogeno compresso. Tale riserva può essere riconvertita in energia elettrica tramite pile a combustibile, oppure utilizzata per l’alimentazione di piccoli dispositivi a motore, o altro. In tal modo non si ha mai una dispersione di energia, aumentando, dunque, refficienza globale del sistema secondo l’invenzione.

Il dispositivo di compressione dell'idrogeno secondo l’invenzione può essere azionato da energia elettrica, o in caso di emergenza anche manualmente. L'impianto di produzione e stoccaggio dell'idrogeno comprende un hydrolyzer, dispositivo per effettuare l’elettrolisi dell’acqua, con il quale si ottiene circa 1 g di idrogeno per 70 Wh di energia elettrica. L’idrogeno così ottenuto passa ad un compressore di piccola dimensione ad alta pressione, utile per comprimere il gas proveniente dall’ hydrolyzer da una pressione compresa tra 1,5 e 3,0 MPa ad una pressione massima di 60 MPa.

L’idrogeno così compresso viene stoccato tramite un apposito dispositivo posto in serie al compressore, in cartucce ad alta pressione.

Tutte le operazioni sono effettuate rispettando elevati standard di sicurezza, data la movimentazione di combustibile gassoso, utilizzando materiali che non provochino problematiche di attriti indesiderati, scintille o formazione di punti caldi.

Il compressore descritto consente di comprimere una quantità limitata di gas, al netto di una spesa limitata di energia e prevedendo costi moderati. Inoltre, data la ridotta velocità alla quale la compressione avviene, non si hanno problematiche di accumulo di calore a livello locale, dando alla struttura metallica del compressore tempo sufficiente per dissipare il calore.

Nei casi in cui si abbia, invece, una quantità di energia non sufficiente, è possibile prevedere una caldaia a gas ausiliaria, per la quale comunque non si necessita mai di un funzionamento a carico parziale, con minore efficienza. Non vi è nemmeno la necessità di frequente avvio e arresto, evitando dunque emissioni nocive nel corso dei transitori. Essa, infatti, è dimensionata su una frazione del carico di picco ed è, quindi, azionabile per un tempo costante, con in ingresso solo un sensore proveniente dall’accumulatore termico. In queste condizioni si ottengono le migliori prestazioni in termini di efficienza e durata, oltre che garantire minori emissioni.

La caratteristica più caratterizzante del sistema NEST-house è in poche parole la libertà di decidere quale forma di energia produrre e quando, con una pluralità di contributi da fonti diverse, che possono essere diretti generatori EE o generatori di calore, con priorità data alle fonti rinnovabili.

Questa libertà è essenziale per adattare il sistema alle necessità variabili delle abitazioni, rendendo così così il sistema adottabile universalmente.

Le caratteristiche ed i vantaggi della presente invenzione risulteranno maggiormente chiariti dalla descrizione, fatta qui di seguito, di un suo esempio di realizzazione dato a titolo indicativo e non limitativo con riferimento ai disegni allegati.

Breve descrizione delle figure

• Figura 1 mostra una vista schematica deH’accumulatore di calore secondo la presente invenzione;

• Figura 2 mostra una vista in semitrasparenza dell’accumulatore di calore secondo la presente invenzione;

· Figura 3 mostra una schematizzazione del ricevitore del dispositivo a concentrazione solare secondo la presente invenzione;

• Figura 3a mostra una ulteriore schematizzazione del ricevitore del dispositivo a concentrazione solare della figura 3;

• Figura 3b mostra una vista in esploso del dispositivo a concentrazione solare della figura 3;

• Figura 4 mostra una vista schematica del dispiacer del motore Stirling secondo la presente invenzione;

• Figura 5 mostra un'assonometria del motore Stirling secondo la presente invenzione;

· Figura 6 mostra una vista schematica del pistone del compressore di idrogeno secondo la presente invenzione;

• Figura 7 mostra una ulteriore vista schematica meccanismo di azionamento manuale del compressore di idrogeno secondo la presente invenzione;

· Figura 8 mostra una vista schematica del sistema di stoccaggio di idrogeno compresso secondo la presente invenzione;

• Figura 9 mostra una vista particolare delle cartucce del sistema di stoccaggio di idrogeno della figura 8.

Descrizione dettagliata

Con riferimento alle figure, con 1 viene indicato un accumulatore di calore secondo la presente invenzione.

L’accumulatore 1 si compone di un contenitore interno 2 e di un contenitore esterno 3, preferibilmente di forma cilindrica, con una delle estremità 4 aperta. In corrispondenza dell’estremità aperta 4 viene posto un coperchio 5, attraverso il quale passano le tubazioni di fluido 6.

Il contenitore interno 2 è riempito con sabbia asciutta o altri mezzi granulari solidi incoerenti (non mostrati in figura), tali da garantire una capacità termica pari almeno a 0,18 Kcal / Kg °C e una temperatura di lavoro compresa tra -50 ° C e 500<0>C. Deve inoltre essere garantito che la dimensione e la distribuzione delle particelle sia tale da massimizzare il contatto con il sistema di tubazioni 6.

Tale sistema di tubazioni 6 è realizzato in un materiale metallico tale da massimizzare lo scambio termico all’interno dell’accumulatore 1 .

In una forma di realizzazione preferita deH'invenzione vengono utilizzate tubazioni in acciaio conformate in doppia spirale, una interna 6a e l'altra esterna 6b, in modo da occupare la maggior parte del volume interno del contenitore interno 2. Il sistema di tubazioni 6 è completamente immerso nei mezzi granulari incoerenti passando attraverso il coperchio 5.

Il contenitore interno 2 è completamente incapsulato in un contenitore esterno 3. Tale contenitore esterno 3 è dotato di aste di supporto 7 distanzianti in modo tale da sopportare il peso del contenitore interno 2 e del suo contenuto, minimizzando al contempo la superficie di contatto per evitare dispersioni indesiderate di calore. Il contenitore esterno 3 può essere realizzato con qualsiasi materiale adatto allo scopo.

In una forma di realizzazione preferita dell'invenzione, il contenitore interno 2 è in posizione verticale ed è supportato da una pluralità aste di supporto 7, con una superficie di contatto totale massima di 80 mm<2>. Le aste di supporto 7 sono realizzate con materiali con bassissima conducibilità termica.

In una seconda forma di realizzazione l’aria presente nello spazio tra il contenitore esterno 3 ed il contenitore interno 2 viene aspirata attraverso un'apertura nel coperchio 5, al fine di minimizzare la dispersione di calore tramite la conducibilità dell aria. Inoltre, la superficie esterna 8 del contenitore interno 2 viene verniciata nera opaca, per ridurre al minimo la dispersione di calore tramite irraggiamento .

In una terza forma di realizzazione lo spazio presente tra il contenitore esterno 3 ed il contenitore interno 2 è riempito con materiale isolante, quale lana di roccia simili.

È chiaramente possibile adottare forme diverse dal cilindro sopra de scritto .

Il calore immagazzinato viene ottenuto tramite un sistema a concentrazione solare 9, nel seguito indicato come sistema CSP.

Il sistema CSP 9 è composto da una pluralità di lenti di Fresnel 10. Tali lenti Fresnel 10 nella presente forma di realizzazione sono realizzate con resina acrilica. E’ chiaramente possibile adottare differenti materiali otticamente attivi.

Le lenti Fresnel 10 sono protette in corrispondenza della faccia liscia da pannelli di vetro temperato 1 1.

Lenti Fresnel 10 e pannelli 11 sono assemblati in fasce 12 lungo una struttura di supporto metallica 13 sagomata ad U, imbullonata, a sua volta, ad un morsetto di sostegno 14. Lenti Fresnel 10 e pannelli 11 sono mantenuti in posizione tramite perni in gomma 15. Struttura di supporto 13 e morsetto 14 possono essere realizzati indifferentemente con materiale metallico o plastico, purché essi garantiscano la tenuta dell’intera fascia 12.

Le lenti Fresnel 10 convogliano la luce solare su un apposito ricevitore 16. Tale ricevitore 16 può essere sagomato come ima superficie piatta, normale alla direzione di luce concentrata. Tuttavia, nella presente forma di realizzazione è stata preferita una conformazione a quarto di cerchio, con un sistema di serraggio posteriore. Tale conformazione consente, infatti, una maggiore praticità per la predisposizione di tubazioni di servizio e/o cablaggio. Ulteriormente sulla parete posteriore del ricevitore viene imbullonata una superficie isolante 17, conformata ad L, per evitare dispersioni per irraggiamento. Il materiale utilizzato per tale superficie isolante 17 deve poter resistere a temperature pari anche a 400 °C. Ad esempio può essere utilizzata lana di roccia.

Ricevitore 16 e superficie isolante 17 vengono connesse ad un profilato metallico portante 18 conformato C, interponendo rondelle isolanti per evitare dispersioni indesiderate.

A contatto con il ricevitore 16 viene posta ima doppia tubazione 19, alFintemo della quale scorre un fluido termoconvettore, con lo scopo di rimuovere in continuo il calore accumulato. La tubazione 19 è realizzata con un materiale metallico, resistente alle alte temperature e che non altera, tramite azione catalitica, la stabilità del fluido termico. La tubazione 19 è alimentata tramite una pompa a velocità variabile (non mostrata in figura), la cui portata è regolata da sensori di temperatura in ingresso ed uscita.

Chiaramente il sistema CSP 9 deve essere montato su una superficie con opportuno isolamento per evitare l'accumulo di calore.

I pannelli 11 di vetro temperato formano una parete continua verticale davanti alle lenti Fresnel 10, proteggendole e riducendo la dispersione del calore.

Le forme di realizzazione descritte non sono vincolanti, e possono essere composte in modo diverso a seconda del numero di unità, di superficie delle lenti Fresnel 10 e di materiali adottati. Poiché il sistema 9 è altamente modulare, a seconda degli spazi disponibili, può essere assemblato in modo diverso.

Le caratteristiche essenziali caratterizzanti sono le lenti di Fresnel 10 per la concentrazione solare, il ricevitore 16 e il sistema di tubazioni 19 per il fluido termoconvettore.

II calore ottenuto direttamente dal sistema a concentrazione solare 9 o prelevato dall'accumulatore di calore 1, e trasportato dal fluido termoconvettore, attiva un motore Stirling 20 di tipo sigillato a magneti permanenti, per la produzione di energia elettrica.

Tale sistema di generazione a motore Stirling 20 prevede la struttura di un generatore lineare, e dunque una cassa statorica, o dispiacer 21, ricoperta sulla sua superficie interna da magneti 22 disposti in fasce, all’intemo della quale si muove un pistone 23 oscillante tra le due estremità 24 e 25, secondo il principio del motore Stirling. Un sistema di ammortizzatori contribuisce a recuperare parte dell'energia cinetica rilasciata ad ogni estremità della corsa. L'estensione della corsa DI corrisponde alla lunghezza dei magneti 22 permanenti lungo l'asse polare 26, permettendo così una completa inversione del flusso magnetico e l'inversione della polarità corrispondente nella corrente generata in bobine.

Come gas termico è stato utilizzato Lelio, offrendo prestazioni similari a quelle dell’idrogeno, senza però incorrere in problematiche di esplosione, legate all’uso, appunto, dell’idrogeno.

Per minimizzare il peso del dispiacer 21, i magneti 22 devono essere quanto più piccoli e potenti possibile, e la struttura del dispiacer 21 deve essere cava e leggera.

Nella presente forma di realizzazione il dispiacer 21 è realizzato in alluminio, con un peso di circa 400 gr e la serie di magneti permanenti 22 ha un peso pressoché analogo, ottenendo un peso totale di circa 800 gr, con un volume spostato di 810 cm<3>, con un peso specifico di circa 1 gr / cm<3>.

Chiaramente si tratta solo di una versione esemplificativa realizzata per ottimizzare un caso specifico, ma tali valori possono essere variati senza uscire dall’ambito di protezione definito dalle rivendicazioni allegate.

La scelta di incorporare i magneti 22 nel dispiacer 2 1 è dovuta alla necessità di ottenere un'unità completamente sigillata, per ragioni di sicurezza e durata. Il peso relativamente elevato del dispiacer 21 consente di non avere altre parti mobili e, dunque, una minimizzazione dell’attrito in corrispondenza di guarnizioni e giunti.

La frequenza di oscillazione risulta di circa 50 Hz , il che indica una velocità del dispiacer 21 di circa 1500 mm/ s. Le variazioni di velocità e frequenza sono regolate, poi, tramite un inverter elettronico (non mostrato in figura).

Il dispiacer 21 ha una forma toroidale con una superficie interna cilindrica, ponendo i magneti 22 di ciascuna fascia distanziati tra loro, nella presente forma di realizzazione, di circa 15°. Ogni fascia è separata dalla successiva da un anello di alluminio 27 di spessore 2,5 mm.

La struttura cava in alluminio del dispiacer 21 può essere ottenuta in due parti tramite stampaggio a caldo di fogli di alluminio. Il dispiacer 21 deve resistere alla pressione del gas elio, e di essere strutturalmente abbastanza resistente per garantire almeno 60.000 ore di funzionamento (circa 10.8e9 cicli). Il movimento lineare del dispiacer 21 è assicurato, inoltre, dalla presenza di 4 perni anti-rotazione 28.

Per ridurre lo stress meccanico causato dal movimento di inversione, il pistone 23, quando vicino alla fine di ogni corsa, occlude parzialmente i passaggi del gas nel nucleo dello statore 21, frenando di conseguenza delicatamente il pistone 23. La presenza di due gruppi di ammortizzatori, con molle che assorbono l'energia cinetica residua del pistone 23 contribuisce ad una alternanza dolce del movimento, senza eccessivo stress strutturale e con una riduzione di vibrazioni e rumore.

Il pistone 23 si muove tra le due estremità 24 e 25, spostando un corrispondente volume di elio, che sarà obbligato a passare attraverso il nucleo 29. Nel centro cavo del dispiacer 21 è contenuta una particolare struttura modulare in alluminio, chiamato rigeneratore 29, che ha la funzione di accelerare il processo dì variazione di temperatura della massa del gas che passa in entrambe le direzioni, e che si troverà, quindi, alla temperatura di equilibrio tra quelle delle estremità calda 24 e fredda 25. Il rigeneratore 29 consente una elevata frequenza di ciclo, consentendo di avere dimensioni ragionevoli per quanto concerne le superfici di scambio di entrambe le estremità 24 e 25. Il rigeneratore 29 è montato in modo da costringere il flusso di elio a scambiare calore, ruotando ciascun modulo del rigeneratore 29 rispetto al modulo contiguo. Il pacchetto è mantenuto in posizione da una corpo passante per il centro, e da un dado, isolati tramite appositi distanziatori ceramici 30.

Lo statore 21 è una struttura di alluminio costituita da due metà, che può essere prodotta tramite presso-fusione. Le bobine 31 sono montate sulla parte centrale dello statore, con distanziatori a spira 32, interposti, con lo stesso interasse come le fasce di magneti 22. Un anello di ferro 33 è posizionato direttamente dietro le bobine 31, per regolare la forma del campo magnetico.

Tra le due metà dello statore 21, un distanziatore anulare 34 di isolamento assicura che sia minimizzata la trasmissione del calore dovuta alla conduzione tra le estremità calda 24 e fredda 25 della struttura statorica. Tutti i componenti dello statore 2 1 sono imbullonati insieme.

Sono presenti inoltre, nella presente forma di realizzazione, tre set di magneti permanenti 22 e bobine corrispondenti 31, quando si generano correnti monofase in corrente alternata. Le bobine 31 possono essere collegate in parallelo, poiché la corrente alternata generata è perfettamente in fase. Al contrario, quando è richiesto un trifase in corrente alternata, utilizzando tre set {o multipli), sarebbe possibile anche ottenere tre distinte correnti alternate, che possono essere sincronizzate elettronicamente tramite uno spostamento di fase di 120°.

Questa soluzione non è indispensabile per il funzionamento globale del sistema di generazione ed immagazzinamento di energia e quindi è eliminabile in differenti forme di realizzazione.

Il rivestimento esterno 35 che racchiude il dispositivo è, anch'esso, realizzato in due metà 36 e 37, separate da un elemento anulare 38 di isolamento ermetico, che ha la duplice funzione di tenuta del volume in cui è racchiuso l'elio e di minimizzare la trasmissione di calore tra le estremità calda 24 e fredda 25. Questo elemento anulare 38 può essere realizzato in gomma siliconica, in grado di sopportare elevate differenze di temperatura, mantenendo le proprietà sigillanti. Possono essere utilizzati, ovviamente, differenti materiali con proprietà similari. I componenti sono assemblati tramite aste e dadi lungo le flange esterne, garantendo una stabilità di tenuta uniforme.

In corrispondenza dell’estremità calda 24 del dispiacer 21 è posizionato lo scambiatore di calore (non mostrato in figura) per introdurre energia, fissato anch’esso tramite la serie di aste suddetta. Lo scambiatore di calore, utilizzato nella presente forma di realizzazione, è realizzato in alluminio per stampaggio a fusione. Dovendo essere accoppiato con una camera, è prevista per una tenuta di fluido un set di flange supplementare.

Per quanto concerne lo scambiatore di calore da adottare in corrispondenza dell’estremità fredda (non mostrato in figura) del dispiacer 21, questo deve essere adatto a dissipare il calore in aria, che può essere quindi riutilizzata, ad esempio per il condizionamento termico di un edificio. E’, tuttavia, possibile avere un secondo scambiatore di calore a fluido, come quello adottato suH’estremità calda, per utilizzare il calore recuperato per la produzione di acqua calda sanitaria.

Ulteriormente, quindi, il funzionamento del motore Stirling 20 può essere invertito per agire come motore, alimentato da energia elettrica, ottenendo un effetto di raffreddamento, utile per il condizionamento .

Per ottenere questa azione inversa, deve essere introdotta una corrente alternata nelle bobine 31, per generare il campo magnetico necessario a tale movimento del dispiacer.

Ciò richiede un orientamento particolare della polarità delle fasce di magneti permanenti 22 o la presenza di una bobina aggiuntiva, specifica per questo scopo, sullo statore. Nella presente forma di realizzazione viene alternata la polarità dei magneti in ogni fascia dei magneti permanenti 22, e la polarità inferiore di ogni magnete 22 della prima fascia è analoga alla polarità superiore del magnete 22 direttamente al di sotto di essa.

Nel caso in cui vi sia una sovra-produzione di energia elettrica rispetto a quella richiesta dalle utenze, è possibile, come detto, utilizzare l’energia elettrica in eccesso per la generazione e immagazzinamento di idrogeno compresso, utile in numerose applicazioni di stampo energetico alternativo.

II compressore di idrogeno 39 è composto da un corpo del rivestimento 40, realizzato preferibilmente in alluminio, per lavorazione o presso-fusione, con una camera cilindrica 41 nel centro, dotato di una pluralità di alette di dispersione del calore 42, per garantire un efficiente scambio di calore generato utilizzando l’effetto Joule - Thompson.

II corpo è sormontato da una testa 43, fissata ad esso tramite collegamento a vite. La testa 43 presenta due piccoli canali di passaggio 44 che si collegano a valvole unidirezionali 45a e 45b, montate una rivolta verso linterno e l'altra verso esterno, che agiscono, rispettivamente, come aspirazione e scarico da e verso la camera 41. Le valvole 45a e 45b presentano una molla precaricata di chiusura 46 per assicurare che la valvola 45a si apra alla pressione richiesta. Alle valvole unidirezionali 45a e 45b sono collegati, rispettivamente, la linea proveniente dal hydrolizer (non mostrato in figura) e quella che conduce ad una batteria di cartucce ad alta pressione (non mostrato in figura). E’ possibile, anche, prevedere un contenitore intermedio, interposto tra l3⁄4ydrolizer e il compressore, in modo da disaccoppiare le operazioni.

La parte inferiore del corpo è chiusa con un otturatore 47, fissato tramite collegamento a vite. L’otturatore 47 presenta una scanalatura passante 48 per un pistone 49, e due guide di scorrimento 50, preferibilmente realizzate in bronzo.

Il pistone 49 ha una testa cilindrica con un minimo di tre cave, dove sono posizionate opportune guarnizioni 5 1. Dette guarnizioni 51 sono spinte contro la parete della camera 41 con un incremento di pressione proporzionale all'entità della corsa di compressione: piccole aperture 52 nella faccia superiore del pistone consentono all’idrogeno compresso di spingere contro la superficie interna delle guarnizioni 51, garantendo un'azione di tenuta che aumenta all’aumentare della pressione, senza attrito indesiderato, che usurerebbe le guarnizioni 51 e la superficie della camera 4 1.

Una volta che la corsa verso l'alto è nella condizione massima impostata e che il gas compresso è fuoriuscito dalla camera, il movimento verso il basso chiuderà la valvola di non ritorno di mandata 45a e aprirà il primo ingresso, consentendo il riempimento della camera 41 per un nuovo ciclo e riducendo, allo stesso tempo, la pressione sulle guarnizioni 5 1.

L’ingresso e la valvola di non ritorno 45a sono stati dimensionati, nella presente forma di realizzazione, analogamente all’uscita, dato che la frequenza è molto bassa (circa 1 Hz). E’ chiaramente possibile dimensionarli diversamente, a seconda delle condizioni specifiche.

La parte superiore del pistone 49 presenta due facce contrapposte piane scorrevoli su dette guide di scorrimento 50 in bronzo, che hanno la duplice funzione di guidare il pistone 49 e di evitare la rotazione lungo l'asse longitudinale.

II corpo della parte inferiore del pistone 49 presenta una cavità 53 per impegnare un corrispondente albero 54 a vite, preferibilmente in bronzo. Tale albero 54 è, poi, collegato ad un motore 55 passo-passo elettrico in corrente continua di potenza adeguata, avvitato all’otturatore da due piastre di fissaggio. Il motore 55 passopasso richiede una potenza di 0,25 kW e utilizzerà circa il 10% dell'eccesso di energia elettrica.

In caso di assenza di energia elettrica disponibile il compressore 39 può essere azionato manualmente, anche se con minore efficienza, attraverso l'uso di una manovella mobile 56. L'albero motore 54 è azionato a mano e richiede una forza applicata di circa 15 kg su maniglie. Questo assicura un mezzo di emergenza di compressione dell’idrogeno, per l'uso in un sistema a celle di combustibile domestico. Quando si ha un azionamento manuale, il motore 55 passo-passo può essere utilizzato come un piccolo generatore per produrre direttamente una modesta quantità di energia elettrica.

Il sistema può essere messo in funzione utilizzando energia elettrica prodotta tramite la trasformazione del calore proveniente dal sistema CSP 9 o del calore proveniente dall’accumulatore di calore 1. E’ chiaro che per ottenere la possibilità di un funzionamento in continuo del sistema di produzione dell’idrogeno, è necessaria la presenza delTaccumulatore di calore 1, non essendo disponibile in maniera continuativa calore prelevato dal sistema CSP 9.

Tuttavia, in caso di necessità è possibile sfruttare per periodi limitati il forno a gas, su menzionato come fonte di energia d’emergenza, il che conferisce una minore vulnerabilità alle interruzioni di energia elettrica.

Una volta compresso l’idrogeno, questo viene stoccato in un apposito sistema 57, realizzato per il mantenimento in pressione fino all’utilizzo.

II volume di stoccaggio ad alta pressione è suddiviso in piccole unità discrete 58, di modo che sia possibile una gestione semplice e sicura.

La capacità di ciascuna unità discreta 58, denominata nel seguito cartuccia 58, è compresa tra 1 e 2 litri. La pressione operativa è compresa tra 30 e 60 MPa. Ciascuna cartuccia 58 è munita chiaramente di una valvola di carico.

Le cartucce 58 sono inserite all’interno di una cartucciera componibile 59, che può contenere un numero variabile di cartucce 58 assemblate.

Ciascuna cartuccia 58 è ottenuta con un tubo metallico 59 di adeguato spessore, in relazione alla pressione operativa. Nella presente forma di realizzazione è stato adottato un tubo di alluminio con uno spessore di 3 mm, una lunghezza di circa 1000 mm, e un diametro interno di 40 mm, il che significa che la capacità è di circa 1,25 1. Tale soluzione è presentata a scopo puramente esemplificativo e non limitativo dell’invenzione.

Il tubo 59, una volta posizionato correttamente, è avvolto in una guaina 60 in plastica rinforzata con resina, che funge da protezione contro forature e aumenta ulteriormente la resistenza alla pressione. La valvola di carico 61 è costituita da due componenti disposti rispettivamente sulla cartuccia 58 e sul tubo di carico: un componente valvolare maschio 62 e un componente valvolare femmina 63 . Il componente valvolare maschio 62 comprendente una molla 64 che agisce su un corrispondente ago otturatore 65. Nella presente forma di realizzazione in corrispondenza del componente valvolare maschio 62 è posta una guarnizione O-ring 66, che sigilla efficacemente la cartuccia 58.

Durante il carico e lo scarico, il componente valvolare femmina 63 è accoppiato con il componente valvolare maschio 62, ed è mantenuto in posizione da molle di bloccaggio 67. Il carico di tali molle di bloccaggio 67 è variato da corrispondenti viti di carico 68, e cilindri mobili di bloccaggio 69, che impegnano corrispondenti scanalature nel componente valvolare maschio 62. Una volta che le due componenti valvolari maschio 62 e femmina 63 sono connesse, l'ago otturatore 65 viene mantenuto aperto, permettendo così il passaggio di idrogeno compresso nella cartuccia 58. L’estremità della cartuccia 58 opposta la valvola è chiusa tramite un tappo 70.

Come detto, quindi, sul tubo di uscita ad alta pressione dal compressore sono poste uno o una pluralità di componenti valvolari femmina 63 da collegare a ciascun componente valvolare maschio 62 corrispondente, presente sulle cartucce 58.

La cartuccia 58 adottata nella presente forma di realizzazione presenta una pressione operativa di 30 MPa, ma può reggere una pressione fino a 60 MPa senza incorrere in rotture, garantendo una adeguata sicurezza di utilizzo. In condizione di pressione nominale di 30 MPa è possibile uno stoccaggio in ciascuna cartuccia di 31 g di idrogeno, che in termini energetici equivale a circa 4,4 MJ.

Il peso totale della cartuccia 58 adottata nella presente forma di realizzazione è di circa 1,7 kg.

Variando la tecnologia di compressione, e quindi ottenendo idrogeno compresso a pressioni maggiori, è possibile realizzare tubi di maggiore spessore, ma con lo stesso diametro esterno e con le stesse caratteristiche sopra esposte, evitando una sostituzione globale dell’impianto.

Ad esempio, secondo una seconda forma di realizzazione, con spessore del tubo 59 (realizzato sempre in alluminio) pari a 5 mm, stesso volume interno, stesse caratteristiche delle valvole 63 e 64, spessore ridotto della guaina protettiva 60, ed una pressione operativa di 60 MPa, si ottiene una cartuccia 58 con peso di 2,2 kg e con una capacità di circa 62 g di idrogeno, equivalente, in termini energetici, a circa a 8,8 MJ, pari al 3,5% in peso del contenitore.

La cartucciera 59 della presente forma di realizzazione consente di stoccare fino a 40 cartucce, disposte in 6 file nella cartucciera 59. Le varie file della cartucciera 59 sono ricavate tramite taglio laser o taglio a idrogetto, e successivamente assemblati. Chiaramente è possibile adottare un numero diverso di cartucce 58, o file rispetto a tale cartucciera 59, che è stata qui presentata solo a scopo esemplificativo e non limitativo.

Viene di seguito descritto il funzionamento del sistema di generazione e immagazzinamento di energia secondo la presente invenzione.

Il sistema CSP 9 tramite il sistema a lenti Fresnel 10 convoglia i raggi solari sul ricevitore 16. Tale ricevitore 16, trovandosi a contatto con le tubazioni 19 contenenti il fluido termoconvettore, riscalda tale fluido.

Il sistema di tubazioni 19 conduce il fluido termoconvettore o afl’accumulatore termico 1 affinché si abbia lo stoccaggio dell’energia termica, oppure direttamente verso il motore Stirling a magneti permanenti 20.

Nefl’accumulatore termico:

• durante il ciclo attivo, cioè quando l'energia termica disponibile è più del necessario, il fluido termoconvettore passando attraverso la tubazione 19 raccoglie dapprima il calore per poi passare attraverso il sistema di tubazione interno 6 all’accumulatore di calore, nel quale cede il calore accumulato ai mezzi granulari incoerenti;

• durante il ciclo passivo, cioè quando la domanda di energia è superiore a quella disponibile dai generatori, il fluido termoconvettore porta l’energia immagazzinata alle utenze, per il riscaldamento, il condizionamento, o la generazione di energia elettrica. La perdita di calore per dispersione del dispositivo di accumulo di calore 1 è inferiore al 5% al giorno. Si ha dunque un’ottimizzazione in tutte le fasi della giornata e della produzione dei generatori.

Dall’accumulatore termico 1, oppure direttamente dal sistema CSP 9, il calore viene trasferito o direttamente ad utenze che necessitano di energia termica, oppure in corrispondenza dell’estremità calda 24 del motore Stirling a magneti permanenti 20, fungendo da fonte esterna di calore. Viene dunque azionato il motore Stirling 20 che funge da generatore lineare, trasformando l’energia meccanica prodotta dal calore, in energia elettrica.

L’energia elettrica prodotta viene utilizzata dalle varie utenze. Nel caso di una sovra- produzione di energia elettrica, questa viene parzialmente utilizzata per la produzione di idrogeno tramite il compressore 39, che viene, appunto, compresso e quindi stoccato in unità discrete, dette cartucce 58, poste in una unica cartucciera 59. Tali cartucce 58 di idrogeno compresso possono essere utilizzate in un sistema a celle combustibili per la trasformazione inversa in energia elettrica. Possono essere utilizzate anche per differenti scopi.

Vantaggiosamente la possibilità di immagazzinare calore in eccesso, di trasformarne parte in energia elettrica, di sua nobilitazione, tramite pompa di calore, ad entalpia più elevata, di integrare completamente il contributo del sole nel bilancio energetico della casa, permette di gestire l'energia interna in nuovi modi, aprendo nuove possibilità di utilizzo, diminuendo drasticamente la dipendenza di una casa da fonti esterne di energia.

Ulteriore vantaggio è dato dal sistema di compressione e stoccaggio dell’idrogeno. Infatti l’efficienza totale pari a circa il 40%, consente di recuperare, seppur parzialmente, l'energia elettrica in eccesso, che altrimenti sarebbe inutilizzata e sprecata. Inoltre è vantaggioso lo scarto di un sistema a combustione di idrogeno, che consiste in acqua pulita, utilizzabile ulteriormente all’interno di un edificio o ambiente domestico, risultando in un ulteriore recupero.

I materiali adottati per ciascuna cartuccia 58 e per la valvola di carico 62 e 63 sono comuni e la tecnologia impiegata nella fabbricazione è semplice, il che permette di minimizzare il costo nella fase di produzione in serie.

Le cartucce 58 di idrogeno compresso, se desiderato, possono essere utilizzate anche in diverse applicazioni rispetto al sistema a celle combustibili, come, ad esempio, un piccolo veicolo ad idrogeno. Tale soluzione, data emissione di acqua pulita come scarico di un simile veicolo, consente anche di avere una soluzione ad impatto inquinante nullo.

Problemi di sicurezza relativi allo stoccaggio di idrogeno compresso non differiscono da quelli di altri tipi di gas combustibili compressi. L'idrogeno non ha odore, brucia rapidamente con fiamma invisibile, è molto leggero e si disperde immediatamente nell' atmosfera una volta fuoriuscito. L'unica precauzione è quindi di posizionare l'impianto di compressione all'esterno, in un ambiente aperto. Lo spazio richiesto è comunque limitato. Il frazionamento della disposizione di idrogeno in un gran numero di unità discrete riduce comunque i rischi in caso di guasto.

Ancora vantaggiosamente da un confronto del bilancio energetico di una casa tradizionale e di una casa provvista del sistema di generazione ed immagazzinamento proposto, le spese di energia elettrica e le emissioni sono notevolmente ridotti.

Considerando anche un sistema di mobilità che utilizza le cartucce ad idrogeno infatti è possibile stimare un risparmio notevole. Considerando una city-car con motore a combustione interna a metano per la mobilità locale (10000 km), si spendono circa € 500, emettendo ogni anno 500 kg di CH4, che si traducono in circa 1375 kg di C02. Una casa tradizionale media per il riscaldamento, cottura e acqua calda sanitaria, 71200 MJ, corrispondenti a 1865 kg di CH4, che emettono 5130 kg di C02 e quantità consistenti di NOx. La spesa corrisponde a circa € 1450. Il consumo di energia elettrica è stimabile attorno ai 4000 kWh / anno, con un'efficienza stimata di 0,3, corrispondente a 48000 MJ all’anno, pari a 960 kg di CH4 e, quindi a delle emissioni di 2640 kg di C02. La spesa è di circa € 800. In sintesi, la produzione di energia in una casa tradizionale, con un sistema di mobilità tradizionale, causa l’emissione 9145 kg di C02 e di quantità consistenti di NOx, con spese annuali correnti di € 2750.

Una casa provvista del sistema di generazione ed immagazzinamento proposto, per gli stessi servizi, richiederebbe solo da fonti esterne 2140 kg di CH4, bruciando in modo più efficiente ed emettendo 5886 kg di C02, con limitate quantità di NOx. Le spese annuali sarebbero di circa 1640 €.

Ciò si traduce in un risparmio netto annuo di € 1110 (quasi -40%) e un risparmio netto di impatto ambientale con -35% di C02 e -50% NOx.

A latitudini più favorevoli (<40°N e <40S), la convenienza del sistema diviene proporzionalmente maggiore, specie se si considera che nei Paesi della fascia tropicale ed equatoriale non esiste in genere un network di distribuzione capillare di energia

Claims (9)

1. RIVENDICAZIONI 1. Sistema di generazione e immagazzinamento di energia comprendente : • un sistema a concentrazione solare (CSP) (9) a specchi lineari a lente Fresnel (10) per riscaldare un fluido termoconvettore; • un circuito termo -convettivo per il trasporto di detto fluido termoconvettore; • un accumulatore termico (1) previsto su detto circuito termo-convettivo e utilizzante un materiale ad elevato calore specifico; · almeno una unità motore Stirling (20); caratterizzato dal fatto che • detto motore Stirling (20) essendo utilizzato come alternatore lineare, ricevendo energia termica ricavata da detto accumulatore termico (1) o direttamente da detto sistema a concentrazione solare (9), e producendo energia elettrica tramite il movimento di un pistone (23) di detto motore (20) airintemo di una spira magnetica.
2. 2. Sistema di generazione e immagazzinamento di energia, in accordo con la rivendicazione 1, ulteriormente comprendente un sistema di produzione, un sistema di compressione (39) e un sistema di stoccaggio (57) di idrogeno, alimentati da energia elettrica residua di detta almeno una unità motore Stirling.
3. 3. Sistema di generazione e immagazzinamento di energia, in accordo con la rivendicazione 1 , comprendente una o più unità per la produzione di energia elettrica connessi a detto accumulatore termico.
4. 4. Sistema di generazione ed immagazzinamento di energia, come alla rivendicazione 1, in cui in detto motore Stirling (20) viene adottato elio ad una pressione di circa 0,5 MPa come fluido termoconvettivo.
5. 5. Sistema di generazione ed immagazzinamento di energia, come alla rivendicazione 1, in cui detto motore Stirling (20) è reversibile, se alimentato con energia elettrica, ed agisce, dunque, come pompa di calore, raffreddando una estremità.
6. 6. Sistema di generazione ed immagazzinamento di energia, come alla rivendicazione 3, caratterizzato dal fatto che detto sistema di stoccaggio di idrogeno (57) comprende cartucce (58) metalliche rivestite di una guaina resinica (60) e comprendenti valvole (62) e (63) di ricarica/ scarica di dette cartucce (58).
7. 7. Sistema di generazione ed immagazzinamento di energia, come alla rivendicazione 3, caratterizzato dal fatto che detto sistema di compressione di idrogeno (39) è un sistema a pistoni (49), che alimenta direttamente dette cartucce (58) di detto sistema di stoccaggio (57) di idrogeno.
8. 8. Sistema di generazione e immagazzinamento di energia, in accordo alla rivendicazione 1, in cui detto accumulatore termico (1) comprende due contenitori (2) e (3) separati da una intercapedine, nella cui intercapedine si genera il vuoto per aumentare le caratteristiche isolanti di detto accumulatore termico (1).
9. 9. Sistema di generazione e immagazzinamento di energia, in accordo alla rivendicazione 1, in cui la portata del flusso di detto circuito termo-convettivo viene regolato da un sistema di pompa a velocità variabile connesso ad un sistema di sensori di temperatura di ingresso e uscita.