Xerces blue. Associazione O.n.l.u.s. Generazione eolica in quota Il Rotokite

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1 Xerces blue Associazione O.n.l.u.s. Generazione eolica in quota Il Rotokite

2 Xerces Blue e rotokite? Il brevetto del Rotokite nasce da un idea di Gianni Vergnano amministratore della Soc Sequoia.it. presso la cui società è registrato il brevetto. La necessità di privilegiare la rapidità dello sviluppo delle tecnologie proposte rispetto ad ogni altra variabile ci ha fatto identificare nella associazione no profit lo strumento più adatto e pertanto alla Xerces blue è stato trasferito ogni diritto relativo al suddetto brevetto. Riteniamo che esistano moltissime associazioni, enti, persone, interessate a promuovere lo sviluppo di tecnologie di produzione di energia da fonti rinnovabili che volentieri offriranno il loro contributo per lo sviluppo di un progetto che può essere di grande utilità sociale. Xerces blue è il nome di una piccola farfalla che aveva il suo habitat nella baia di S Francisco, lo sviluppo degli insediamenti umani dell area ha portato all estinzione della specie.

3 La generazione eolica in quota con l utilizzo di Kites L idea di utilizzare dei profili alari ultraleggeri per generare energia è stata proposta in varie forme ed è coperta da numerosi brevetti. Le proposte presentate sino ad oggi si sono basate sull aumento di dimensione dei profili alari e sull allungamento dei cavi di controllo. Le problematiche di controllo automatico del volo e le implicazioni aerodinamiche legate all allungamento dei cavi non hanno permesso al momento significativi sviluppi di questi progetti. Quanto proposto, pur utilizzando profili ultraleggeri simili ai kites, è profondamente innovativo poiché fa ricorso ad una inedita forma di profilo aerodinamico che ruota su se stesso e semplifica radicalmente la difficile problematica del controllo volo.

4 L importanza dell energia Si stima che nel vento esista un potenziale energetico pari a 270 volte l intero fabbisogno energetico umano. Le asperità del suolo terrestre rallentano il flusso del vento alle basse quote. I venti in quota spirano più forti, in modo quasi costante e la loro energia aumenta con il cubo dell aumento di velocità. La visione dal satellite dei fronti nuvolosi evidenzia bene le differenze di velocità tra il vento in quota e quello a terra, spesso assente sopratutto nella pianura padana. eolica in quota

5 Il vento in quota I generatori eolici tradizionali funzionano con venti di velocità compresa fra i 5 e i 20 m/s. La velocità media del vento a terra in Europa è inferiore a detti limiti. (Rif. grafico) Già a quote comprese fra 400 e 800 mt. si hanno velocità del vento che permettono uno sfruttamento completo e continuo dell energia eolica. (Rif. grafico)

6 Vento in quota: lo stato dell arte Sono stati presentati molti progetti per la generazione di energia sfruttando i venti i quota ma l unica realtà che ha superato la fase di studio è quella relativa alla trazione di grandi navi con i kite. Nelle cinque pagine che seguono viene presentato il progetto tedesco Skysails che ha sviluppato questa tecnologia. La visualizzazione delle immagini relative al traino delle navi reperibili in modo più completo sul sito internet evidenzia oltre ogni dubbio l interesse e la fattibilità della captazione di energia in quota. Il progetto Rotokite ha molti elementi in comune con la trazione delle navi ma si differenzia per l utilizzo di una innovativa figura aerodinamica composta da due o più kites rotanti.

7 Il traino di grandi navi con l uso di un kite pilotato I kites possono sembrare giocattoli ma in realtà sono oggetti di raffinatissima tecnologia aerodinamica e rappresentano il più facile approccio alla generazione eolica in quota. L evoluzione della tecnologia, con l aumento delle dimensioni delle vele ed il controllo automatico in volo, è alla base del progetto Skysails di trazione di navi con grandi kites.

8 Il kite pilotato Le foto evidenziano come per ottenere grandi energie sia necessario pilotare il kite di in modo da far compiere grandi e veloci evoluzioni nel vento. In questo modo la superficie di vento intercettata non è più legata alla dimensione del kite ma all area in cui compie le sue evoluzioni.

9 Lo Skysails ed il kite pilotato Per ottenere prestazioni analoghe a quelle della nave vista nelle immagini che è trainata da un kite di soli 500 mq. un veliero della stessa lunghezza necessitava di 3000 mq di superfice velica. Con questa tecnica con una vela di soli 500 mq si può ottenere energia di trazione per oltre 500 kw. Dal punto di vista aerodinamico il kite si comporta in modo simile alla pala di un generatore eolico che sia svincolata dal suo centro di rotazione. Vedasi il sito

10 Generare energia con il kite pilotato La possibilità di generare energia elettrica con la stessa tecnica usata per il traino delle navi è un ipotesi studiata e sperimentata, coperta da numerosi brevetti ma che non ha avuto al momento significativi sviluppi. Le principali difficoltà sono legate alla lunghezza dei cavi di vincolo che creano problemi di controllo e che limitano lo sfruttamento dei venti in quota. Come evidenziato nella figura la forza di trazione A sviluppata dal kite viene ridotta dalla resistenza alla traslazione del cavo B, traslazione necessaria per pilotare le evoluzioni richieste.

11 L innovazione del Rotokite Per superare le difficoltà evidenziate il Rotokite propone un diverso approccio. Non l ingigantimento del kite e dei relativi cavi di controllo ma una nuova inedita figura aerodinamica che sfrutta le prestazioni del kite con un principio di controllo del volo completamente diverso. E possibile utilizzando due kites contrapposti che modificano il loro profilo durante la rotazione, realizzare una figura aerodinamica che in presenza di vento ruota generando portanza e trazione. L area di captazione dell energia sarà quella in cui i kites completeranno la loro evoluzione rotativa.

12 Il progetto Rotokite Il principio di funzionamento è facilmente intuibile, il Rotokite messo in rotazione dal vento esercita sul cavo di collegamento al generatore una trazione. La puleggia su cui è avvolto il cavo trasforma la trazione lineare in moto rotatorio. Raggiunta la quota programmata, alle fasi di trazione, rappresentate nella prima e nella terza immagine, viene alternata una veloce fase di recupero alla quota iniziale con profili alari richiusi per offrire la minima resistenza aerodinamica.

13 Il Rotokite L aggiunta di un piccolo pallone aerostatico permette di portare in quota il sistema in fase di lancio e di mantenerlo in posizione anche in caso di vento insufficiente. Questo accorgimento riduce l occupazione al suolo e rende possibile il posizionamento del sistema anche in mare, in acque profonde, dove è molto difficile l utilizzo dei generatori eolici tradizionali.

14 Il Rotokite Due kites di 10 mt. di apertura, come quelli usati nella pratica sportiva, posti in rotazione sul proprio asse intercettano un area di vento pari a 314 mq. I moderni generatori eolici con pale di 60 metri durante la rotazione coprono una superficie di circa mq. ma il Rotokite opera in quota, dove i venti sono più forti e costanti. Rispetto al disegno presentato sono possibili configurazioni diverse che possono incrementare le potenze ottenute, come ad esempio con la soluzione rappresentata nel disegno a lato o semplicemente distanziando i kites dal loro centro di rotazione. Possibili incrementi di potenza con più Rotokite operanti sullo stesso cavo

15 Le principali differenze tra il Rotokite e il generatore eolico. Il generatore eolico tradizionale è un sofisticato, costoso prodotto di altissima tecnologia. La complessità di tale struttura è legata alla necessità di posizionare un generatore elettrico che si orienta in funzione della direzione del vento su di una torre che oggi può raggiungere i cento metri di altezza. Le spinte sulla struttura sono enormi e per venti superiori ai 20 ms è necessario l arresto del funzionamento modificando l angolo di impatto delle pale rispetto al vento segue

16 Le principali differenze tra il Rotokite e i generatori eolici. Un generatore eolico tradizionale da un megawatt del costo di un milione di euro è considerato ben posizionato quando operi in media per sei ore al giorno e produca due milioni di Kw h in un anno. Il costo dell energia prodotta viene stimato in 0,06 euro per kwh. La struttura in tela del Rotokite, il posizionamento a terra del generatore, nonchè l estrema semplicità dei meccanismi di controllo portano ad una valutazione di costo impianto di dieci volte inferiore a quella dei generatori tradizionali. I costi di produzione dell energia sono valutabili come inferiori a euro per kwh. Per essere competitivo con i costi della generazione eolica in quota, il petrolio dovrebbe avere un prezzo di 13 dollari a barile, senza considerare i costi di trasformazione e l emissione di Co2 che è stimata in 725 gr per kwh prodotto da una centrale termoelettrica.

17 Il Rotokite Vantaggi Produzione di energia rinnovabile senza emissione di CO2 Utilizzo di tecnologie semplici e già note Bassi costi dell impianto e dell energia prodotta Sfruttamento dei venti in quota maggiormente costanti e più forti Possibilità di posizionamento in mare anche in acque profonde Svantaggi Necessità di segnalare le installazioni sulle mappe G P S di volo.

18 L urgenza di sviluppare i progetti di generazione in quota Per risolvere il problema del conflitto fra energia ed alimenti Per limitare l emissione di CO2 Per compensare l esaurimento delle fonti fossili Per calmierare il prezzo del petrolio

19 Rotokite, alcune considerazioni Il progetto ha avuto numerose validazioni da parte di docenti universitari ed esperti del settore nonché da un importante societa aerospaziale europea che opera nel settore dei profili aeroelastici disponibile alla realizzazione di un prototipo. Tra le moltissime ricerche relative alla produzione di energia da fonti rinnovabili riteniamo che il progetto Rotokite sia in assoluto quello di più veloce attuazione, poiché utilizza, con un diverso approccio, tecnologie molto semplici e già note. Via Einaudi 25 Moncalieri (TO) Italia tel

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