Si.Mo.G.E.P.  – Sistema Modulare per la Generazione di Energia Pulita

Era l’anno 2007, quando mi venne l’idea di generare energia attraverso elementi piezo modulari, che sfruttassero i movimenti del vento o dell’acqua corrente, senza però avere un impatto sgradevole con l’ambiente naturale. Fu così che preparai questa bozza per poter presentare un brevetto di invenzione. Cosa che però mi venne sconsigliata da un esperto perchè la possibile generazione di corrente che ne risulterebbe non sarebbe tale da giustificarne la costruzione. Così, visto che in un cassetto non serve proprio a nessuno, ho pensato di rilasciare l’idea in forma “Open” in modo che se qualcuno volesse divertirsi a costruirla lo può fare (ed oggi, ben dieci anni dopo – 2017 – con una stampante 3D ed una plastica flessibile, la realizzazione non sarebbe poi così difficile 😉 ) .

Ecco il testo e le figure preparati al tempo:

L’invenzione riguarda un Sistema Modulare per la Generazione di Energia Pulita (d’ora in avanti indicato con l’acronimo SIMOGEP) che sfrutta la proprietà degli elementi piezoelettrici di produrre energia elettrica quando sollecitati. A tal fine, ogni elemento piezoelettrico, componente di una matrice, è inglobato in elementi capaci di trasmettere all’elemento piezoelettrico vibrazioni, che possono avere frequenza ed intensità variabile, sfruttando la forza naturale di elementi quali, ad esempio: vento, corsi d’acqua, laghi, mari e oceani.

La continua ricerca nello sfruttamento dell’energia naturale di fonti rinnovabili, quali il vento o le correnti d’acqua, è oggi proiettata verso impianti d’imponenti dimensioni che presentano sempre più spesso seri problemi d’impatto ambientale. Questo perchè, nonostante non inquinino e non richiedano fonti d’alimentazione che modifichino l’ambiente nel quale si collocano, tali soluzioni si presentano sempre in modo innaturale e spesso deturpante rispetto all’ambiente nel quale riescono ad ottenere la massima efficienza.
Altro aspetto non meno importante è il costo e le dimensioni delle attuali soluzioni, che non ne permettono lo sfruttamento a chiunque lo desideri, o ne abbia necessità, anche solo a scopo personale, in quanto la tecnologia adottata prevede dispositivi di un certo costo, che necessitano di particolare attenzione e assistenza, e per i quali occorrono anche precisi spazi per l’installazione.

Con questo metodo invece, essendo prodotta l’energia attraverso moduli di piccole dimensioni e con caratteristiche estetiche, nella forma e nel colore, che ricalcano gli aspetti naturali del mondo vegetale, l’impatto ambientale è praticamente nullo, ed anche la potenziale diffusione è notevolmente migliorata, in quanto la modularità permette la costruzione di piccoli generatori che possono essere ingranditi in momenti successivi e quindi adattati alle esigenze del momento, fermo restando la caratteristica di impatto ambientale nullo, in quanto indipendentemente dalla dimensione, l’aspetto resta estremamente naturale. Sempre la caratteristica di modularità, che garantisce un approccio economico veramente modesto, consente anche una facile manutenzione senza la necessità di personale particolarmente preparato. Altro vantaggio della modularità, è la possibilità di ottenere una corrente elettrica in tensione o in corrente, senza ulteriore necessità di trasformazioni, in quanto il semplice collegamento nella matrice degli elementi, in serie o  in parallelo, consente di ottenere subito la soluzione desiderata.Ulteriore particolare caratteristica di questo metodo, è che un generatore SIMOGEP a forma di albero, con tutte le sue foglie, è in grado di produrre energia, oltre che dal vento, anche dalla pioggia.
Al fine di ottenere il miglior risultato in funzione della realtà nella quale viene installato, il SIMOGEP prevede di adottare forme diverse e diverse caratteristiche per ciascun modulo-generatore, fermo restando il principio sul quale basa il suo funzionamento e il metodo di trasmissione dell’energia elettrica prodotta. Questo al fine di ottimizzare la frequenza di oscillazione applicata all’elemento piezoelettrico, in rapporto al suo grado di flessibilità o rigidezza, in quanto maggiore è la dimensione dell’elemento piezoelettrico (e quindi minore è la flessibilità) e maggiore è la capacità produttiva di energia ad ogni singola sollecitazione. Così in applicazioni dove è disponibile abbondante forza motrice (flusso d’aria, di gas o di liquido) è possibile adottare forme rigide e resistenti, mentre dove la forza è minima ma costante (brezze e venti leggeri, correnti d’acqua di piccoli canali o piccole cascate, ecc), la forma dei moduli-generatore avrà una flessibilità, una dimensione, una forma e un’aerodinamica tali da ottenere la massima frequenza in vibrazioni.

La figura 1 mostra un esempio di progetto di realizzazione secondo la presente invenzione di un modulo-generatore a forma di foglia (vista di fronte e di lato), in cui figura l’elemento che riproduce la forma naturale di una foglia sfruttandone la forma e le caratteristiche, ovvero: la nervatura principale (N); la nervatura secondaria (n) e il lobo (L) che è la parte a membrana sottile della foglia. All’interno della nervatura
principale è posizionato l’elemento piezoelettrico (P) e il ponte di diodi (D), e alla base della nervatura è presente l’innesto (I) con i contatti (+ e -) per la trasmissione dell’energia prodotta (innesto con contatti che sottoposti al movimento sono naturalmente autopulenti).
Lo stesso concetto di generazione elettrica ottenuta dalla deformazione di un elemento piezoelettrico, è applicato anche ai vari rami che compongono l’albero e che congiungono ogni “nodo” della matrice di moduli-generatori. In questo modo, oltre ad ottenere la giusta flessibilità della struttura, è in grado di resistere anche a forti venti o altri fenomeni meteorologici.
L’esempio della Fig. 3 dimostra una possibile applicazione del modulo-generatore con funzioni di collegamento dei moduli a foglia che si collegano nei relativi innesti (Fig. 1-I con Fig. 2-i). Come è evidenziato dal disegno anche all’interno del “tronco” è presente un elemento piezoelettrico che si attiva con le flessioni possibili tramite le pieghe previste nel corpo del modulo. Lo stesso modulo, oltre a permettere la connessione dei moduli secondo il collegamento in serie o parallelo, si connette a sua volta con altri moduli simili attraverso le giunzioni (R e r). Chiaramente, oltre al tipo di modulo lineare, sono previsti moduli a forma di rami o tronchi con forme particolari come gli innesti a forcella, in modo da poter replicare la struttura naturale di una pianta.

Tali moduli permettono anche un generale movimento armonioso, che fornisce al SIMOGEP un aspetto ancora più simile a quello naturale, come ad esempio quello di un albero, ottenendo energia anche dai grandi movimenti della struttura portante.

Ogni modulo-generatore (sia che si tratti di foglia, di ramo o di tronco) oltre all’elemento piezoelettrico, contiene un ponte di diodi (Fig. 2) capace di raddrizzare la corrente alternata così che sia possibile collegare tra loro (a seconda della necessità: per aumento di corrente in parallelo e/o in serie per l’aumento di tensione, così come mostrato in Fig. 4) più moduli-generatori per ottenere generatori SIMOTEP più potenti e versatili.

Applicazione analoga del generatore in oggetto, è quella di applicare uno “scheletro”, con funzioni analoghe a quelle della pianta sopra descritto, fissato su di una pianta vera. Nascondendo così tra i rami e le foglie l’intero generatore di energia SIMOGEP in grado di mimetizzarsi perfettamente.

Allo stesso modo dell’utilizzo del modulo-generatore per produrre energia dallo spostamento di aria o gas, possiamo utilizzare moduli per formare “alghe” capaci di convertire il moto ondoso in energia, sia nel mare ma anche per sfruttare il movimento della corrente di corsi d’acqua e piccole cascate.
Sempre applicando il concetto di “foglia” generatrice o ramo generatore, un artista scultore potrà realizzare sculture che, oltre ad avere l’estetica ricercata, potranno produrre energia riutilizzabile, permettendo così l’utilizzo del sistema SIMOGEP anche nei centri abitati e lungo le strade.
Essendo ogni modulo un generatore a se stante, è possibile creare fonti energetiche delle dimensioni volute e in grado di essere facilmente ampliate, ridotte, divise e riutilizzate. Il tutto in totale assenza di effetti negativi secondari, quindi senza alcun inquinamento:atmosferico; del terreno; delle falde acquifere; acustico; luminoso.

 

© Luca Mori – http://creativecommons.org/licenses/by-nc/2.5/it/legalcode

 

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