Motore esotermico a gas caldo a ciclo chiuso
Motore esotermico a gas caldo a ciclo chiuso
Il motore esotermico a gas caldo a ciclo chiuso presentato in questo brevetto rappresenta un'innovativa evoluzione del classico motore Stirling. Il motore Stirling è un motore a combustione esterna che converte energia termica in energia meccanica attraverso cicli di compressione ed espansione di un gas, ma ha limitazioni in termini di flessibilità di potenza. Questa nuova invenzione introduce un sofisticato sistema di iniezione calibrata di gas addizionale, che permette di aumentare dinamicamente la pressione interna e quindi la potenza erogata quando necessario. Combinato con un'unità termica per la rigenerazione e il raffreddamento del gas di lavoro, questo sistema consente una flessibilità operativa e un'efficienza energetica superiori rispetto ai motori Stirling convenzionali.
L'innovativa macchina è composta da almeno quattro gruppi cilindro-pistone mutevolmente abbinati a coppie, con un funzionamento sinergico che ottimizza lo scambio di energia tra le fasi del ciclo. Questo design, unito al sistema di iniezione calibrata e all'unità termica, crea una zona isolata per l'iniezione del gas senza interferire con gli altri cilindri. Il sistema integra inoltre avanzati mezzi di rilevamento della pressione, bilanciamento del volume e controllo elettronico, che lavorano in armonia per massimizzare le prestazioni e l'efficienza della macchina in varie condizioni operative, superando così le limitazioni dei motori Stirling tradizionali.
Denominazione dell'invenzione
Motore esotermico a gas caldo a ciclo chiuso
Numero di brevetto o numero di domanda di brevetto
102018000004040
Status giuridico del brevetto
Concesso. Data di concessione: 27/05/2020
Descrizione tecnica dettagliata dell'invenzione
L'invenzione riguarda una macchina termomeccanica progettata per convertire energia termica in energia meccanica utilizzando un gas di lavoro in un circuito chiuso. Il sistema è basato su un motore Stirling, composto da quattro gruppi cilindro-pistone che operano in fasi di aspirazione, compressione, espansione e scarico, ed è pensato per superare le limitazioni tecniche del motore Stirling. Tra queste, la principale è la sua difficoltà nel variare rapidamente la potenza erogata in risposta a cambiamenti della domanda. Inoltre, il motore Stirling richiede generalmente tempi di avviamento più lunghi rispetto ai motori a combustione interna e può avere dimensioni e peso maggiori a parità di potenza erogata. Per questo, un'innovazione chiave è l'iniezione controllata di gas addizionale per aumentare la pressione e la potenza. Il sistema include un'unità termica per rigenerare e raffreddare il gas e un sistema di iniezione calibrata che utilizza sensori di pressione e attuatori volumetrici per ottimizzare le prestazioni. È bene precisare che quando si parla di evoluzione di macchina di Stirling non si intendesse un semplice rifacimento della stessa ma che la macchina quì presentata è una macchina nuova basata sullo stesso principio
Potenziali applicazioni industriali e mercati target
Questo innovativo motore esotermico a gas caldo a ciclo chiuso presenta un ampio spettro di applicazioni potenziali, in particolare nei settori automobilistico ed energetico. Nel campo automotive, si propone come una valida alternativa ai tradizionali motori a combustione interna, offrendo significativi vantaggi in termini di efficienza energetica e riduzione delle emissioni inquinanti. La sua capacità di modulare con precisione la potenza erogata lo rende particolarmente adatto per rispondere alle esigenze variabili di propulsione dei veicoli moderni. Nel settore energetico, questa tecnologia si dimostra estremamente promettente per lo sfruttamento di fonti di calore a bassa entalpia, come l'energia geotermica o il calore di scarto industriale, consentendo una conversione efficiente in energia elettrica. Le sue caratteristiche lo rendono ideale per applicazioni di cogenerazione, permettendo la produzione combinata di energia elettrica e termica con elevata efficienza. Inoltre, la flessibilità operativa e il controllo preciso della potenza in uscita rendono questo motore particolarmente adatto per impieghi industriali dove è richiesta una gestione accurata dell'energia, come nei processi produttivi che necessitano di variazioni controllate di potenza o in sistemi di generazione distribuita.
Analisi comparativa dei vantaggi rispetto alle tecnologie state-of-the-art
Questa tecnologia innovativa offre molteplici vantaggi rispetto ai motori tradizionali. Operando in un ciclo chiuso, il motore non rilascia emissioni nell'ambiente, mentre la sua elevata efficienza, prossima al ciclo di Carnot, consente di convertire una percentuale molto alta del calore in energia meccanica utile. L'assenza di combustione interna e di parti in rapido movimento riduce l'usura meccanica, aumentando la durata dei componenti, mentre il funzionamento silenzioso è garantito dalla mancanza di esplosioni e valvole in movimento. L'alta densità di potenza, paragonabile a quella delle turbine a gas, permette elevate prestazioni in spazi contenuti.
La maggiore sicurezza deriva dall'assenza di combustibili infiammabili e alte temperature localizzate, riducendo i rischi di incendio o esplosione. La semplicità meccanica e l'assenza di sistemi di iniezione o scarico complessi si traducono in minori esigenze di manutenzione rispetto ai motori a combustione. Infine, la flessibilità operativa è assicurata dal sistema di controllo della pressione, che consente di variare facilmente la potenza erogata in base alle necessità, adattandosi a richieste variabili. Questi vantaggi rendono questa tecnologia particolarmente promettente per diverse applicazioni, offrendo un'alternativa efficiente e sostenibile ai motori convenzionali.
Dati identificativi del titolare del brevetto
Titolare: Ing. Rocco Di Brina titolare della startup Motori Termici High Tech Srls
Eventuali risultati di prove sperimentali o prototipi realizzati
Il prototipo sperimentale prevede una cilindrata complessiva di 2000 cm³ con una potenza massima di uscita di 50 kW. Il numero di giri varia da 1000 a 3000 giri/min. La temperatura massima sulle testate dei cilindri può raggiungere i 400/450 °C. Il prototipo serve sia per dimostrare l'efficacia del brevetto sia per ulteriori studi e ottimizzazioni.
Tipologia di accordo auspicato (cessione, licenza, partnership strategica)
Si auspica una partnership strategica per lo sviluppo commerciale del prodotto nei mercati target, con possibilità di cessione o licenza a partner industriali interessati all'implementazione della tecnologia nei loro processi produttivi.
