IT201900003611A1 - Apparato scambiatore per la generazione di corrente elettrica e calore. - Google Patents

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Description

DESCRIZIONE
Annessa a domanda di brevetto per INVENZIONE INDUSTRIALE avente per titolo
“Apparato scambiatore per la generazione di corrente elettrica e calore”
La presente invenzione ha per oggetto un apparato scambiatore che è in grado di generare contestualmente corrente elettrica e calore.
Ancora più in dettaglio, l’invenzione si riferisce a un apparato specialmente destinato a fornire elettricità e acqua calda per utenze di vario genere, ad esempio industriali o domestiche.
Sono noti impianti di cogenerazione che sono composti da un motore primo, ad esempio un motore a combustione interna oppure una turbina, un generatore elettrico pilotato dal motore primo e scambiatori di calore per recuperare il calore dissipato dall’impianto.
Grazie a questa configurazione, l’impianto noto è in grado di fornire sia calore che corrente elettrica a un’utenza.
Tuttavia, poiché gli impianti di cogenerazione noti utilizzano componenti di tipo meccanico, soffrono di limiti intrinseci per ciò che concerne il rendimento e inoltre sono soggetti a un’usura che incide sui costi di mantenimento, oltre ad avere sovente un impatto negativo sull’ambiente.
Il compito tecnico alla base della presente invenzione è quindi proporre un apparato scambiatore in grado di produrre calore ed energia elettrica superando al contempo i limiti della tecnica nota.
Tale compito è svolto dall’apparato realizzato in accordo con la rivendicazione 1.
Ulteriori caratteristiche e vantaggi della presente invenzione appariranno maggiormente chiari dalla descrizione indicativa, e pertanto non limitativa, di una forma di realizzazione preferita ma non esclusiva di un apparato scambiatore secondo l’invenzione, come illustrato negli uniti disegni in cui: - la figura 1 rappresenta uno schema di funzionamento dell’apparato dell’invenzione;
- la figura 2 è una rappresentazione stilizzata di un modulo essenziale dell’apparato proposto; e
- la figura 3 è una rappresentazione stilizzata di una particolare forma realizzativa l’invenzione.
Con riferimento alle figure allegate, si è indicato con 1 un apparato scambiatore secondo l’invenzione.
L’apparato 1 proposto è congegnato per fornire a un’utenza sia corrente elettrica sia calore, senza l’impiego di alcun componente di natura meccanica.
L’apparato 1 dell’invenzione include innanzitutto almeno un elemento radiatore 2 che, in termini generali, è in grado di irradiare all’esterno energia, in funzione di una sua temperatura di funzionamento.
Ad esempio, l’elemento radiatore 2 può essere uno scambiatore percorso da un fluido di lavoro caldo, che preferibilmente è costituito da olio diatermico o glicole etilenico oppure acqua.
A causa della temperatura assunta dal passaggio del fluido caldo, l’elemento radiatore 2 emette radiazione elettromagnetica nel campo dell’infrarosso e calore.
Un altro componente importante dell’invenzione è un dispositivo elettronico 3 che produce una corrente elettrica di uscita a partire dall’energia irradiata ricevuta, con ciò dissipando calore.
Ad esempio, il dispositivo elettronico 3 in questione può essere un pannello fotovoltaico che riceve la radiazione infrarossa e la trasforma in corrente.
Il panello fotovoltaico 3 può essere provvisto di un inverter per fornire in uscita corrente di rete.
In alternativa o in aggiunta, Il dispositivo elettronico 3 può includere almeno una cella di Peltier per trasformare il calore ricevuto dall’elemento radiatore 2 in corrente.
Inoltre, l’apparato 1 proposto include almeno uno scambiatore di calore 4 che è atto ad assorbire il calore dissipato dal dispositivo elettronico 3 nel produrre corrente, con ciò incrementando la temperatura di un fluido d’uscita, che può essere acqua, che quindi è fornita calda all’utenza di destinazione.
Il principio di funzionamento è mostrato schematicamente nella figura 1. L’apparato 1 riceve in ingresso un’energia X, dalla quale preleva una quotaparte Δ1 trasformandola in energia elettrica, con ciò producendo la
corrente i e trasferendo un’energia termica pari a Δ2 (minore di Δ1)
all’uscita provvista inizialmente dell’energia Y.
Sebbene il modulo essenziale che attua l’invenzione sia quello a tre strati, mostrato in figura 2, in cui il dispositivo di generazione elettrica 3 è interposto “a panino” tra l’elemento radiatore 2 e lo scambiatore 4 che alimenta in uscita l’acqua calda, l’invenzione può anche configurarsi come una pila costituita da uno o più moduli formati dai seguenti componenti disposti adiacenti e in successione: un primo scambiatore 4, un primo dispositivo elettronico 3 per produrre corrente, un elemento radiatore 2, un secondo dispositivo elettronico 3 e un secondo scambiatore 4 (si veda la figura 3).
Nel caso in cui la pila continui, il secondo scambiatore 4 di un modulo costituisce il primo scambiatore 4 del modulo successivo, e così via; in altre parole due moduli hanno in comune un medesimo scambiatore 4 che riceve calore da una coppia di pannelli fotovoltaici 3 (o altri dispositivi di generazione di corrente), la quale a sua volta assorbe energia da un relativo elemento radiatore 2.
In questo modo, si riduce al minimo la dispersione termica.
Dalla spiegazione sopra esposta si comprende come l’invenzione superi tutti i limiti della tecnica nota, rendendo disponibile un apparato 1 che genera sia corrente elettrica che acqua calda senza l’impiego di parti mobili o alcun componete meccanico.

Claims (8)

  1. RIVENDICAZIONI 1. Apparato scambiatore (1) per la fornitura di corrente elettrica e calore, comprendente: almeno un elemento radiatore (2) in grado di irradiare energia in funzione di una sua temperatura di funzionamento; almeno un dispositivo elettronico (3) atto a produrre corrente elettrica di uscita a partire dall’energia irradiata dall’elemento, con ciò dissipando calore; e almeno uno scambiatore di calore (4) atto ad assorbire il calore dissipato da detto dispositivo elettronico (3), con ciò incrementando la temperatura di un fluido d’uscita.
  2. 2. Apparato (1) secondo la rivendicazione precedente, in cui l’elemento radiatore (2) è uno scambiatore di calore (4) percorso da un fluido di lavoro.
  3. 3. Apparato (1) secondo la rivendicazione precedente in cui detto fluido di lavoro è scelto tra: olio diatermico, glicole etilenico o acqua.
  4. 4. Apparato (1) secondo almeno una delle rivendicazioni precedenti, in cui detto fluido d’uscita è acqua riscaldata.
  5. 5. Apparato (1) secondo almeno una delle rivendicazioni precedenti, in cui detto dispositivo elettronico (3) è di tipo fotovoltaico ed è atto ad assorbire una radiazione elettromagnetica nel campo dell’infrarosso.
  6. 6. Apparato (1) secondo la rivendicazione precedente, in cui detto dispositivo elettrico è un pannello fotovoltaico provvisto di un inverter per fornire in uscita corrente di rete.
  7. 7. Apparato (1) secondo almeno una delle rivendicazioni precedenti, in cui il dispositivo elettronico (3) include almeno una cella di Peltier.
  8. 8. Apparato (1) secondo almeno una delle rivendicazioni precedenti, comprendente almeno una pila formata dai seguenti componenti disposti adiacenti e in successione: un primo scambiatore (4) per assorbire calore, un primo dispositivo elettronico (3) per produrre corrente, un elemento radiatore (2), un secondo dispositivo elettronico (3) e un secondo scambiatore (4).
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