Brevetto per generare energia dal moto delle onde

Spiegazione completa del brevetto.

Il brevetto Rubino

E' un progetto che è stato proposto da un certo Rubino di Parma per perfezionare il concetto della colonna d'acqua oscillante, che arriva dal mare, la quale si trova in un contenitore chiuso da un pistone. All'interno di questo contenitore l'acqua cede parte della sua energia cinetica, e questa energia può essere "catturata" con dei dispositivi appositi che dirigono l'aria compressa del contenitore presso una turbina, che messa in rotazione genera l'energia elettrica. Questi impianti vengono chiamati OWC (Oscillating Water Column) e rappresentano ora come ora i modo più economico per convertire il moto ondoso in energia.

Le centrali elettriche

Un'altra tipologia di centrale molto importante e che vede proprio i suoi sviluppi grazie alle scoperte in campo elettrico nel corso dell'Ottocento, è la centrale elettrica. Esistono diversi modi per produrre energia elettrica, che ormai si sa è alla base della società odierna, ma tutte sono accomunate da due aspetti principali: la potenza, cioè l'energia per unità di tempo che viene erogata, e il tipo di combustibile che viene sfruttato per produrre energia. Una prima tipologia è la centrale termoelettrica: combustibili quali i derivati del petrolio, carbone, gas, rifiuti vengono bruciati per sviluppare calore, che trasmesso ad una caldaia contenente dell'acqua, fa produrre del vapore che raggiunte le turbine, crea energia meccanica. Questa energia viene poi convertita in energie elettrica.
Le centrali idroelettriche sono tra le prime ad essersi sviluppate a fine Ottocento ( da ricordare le Acciaierie di Terni che basarono la loro fortuna su questa centrale) e sfruttano l'energia cinetica idraulica per produrre energia elettrica.
Seguono le centrali a fissione nucleare, di cui tratterò più approfonditamente in un post successivo, le quali funzionano come le centrali termoelettriche.
Importanti soprattutto in questi ultimi tempi sono le centrali eoliche che sfruttano la velocità del vento per produrre energia, attraverso delle eliche collegate con un albero al generatore eolico.
Le centrali solari termiche sono centrali che utilizzano l'energia solare per scaldare l'acqua all'interno delle caldaie e, attraverso il vapore, produrre energia elettrica. Queste centrali non hanno nulla a che vedere con i pannelli fotovoltaici, che a livello di rendimento e di costi non possono rientrare tra le centrali, anche se si stanno nascendo diverse centrali che sfruttano un grande numero di pannelli fotovoltaici per produrre energia elettrica a partire da quella solare.
Inoltre tra queste tipologie di centrali elettriche rientrano anche quelle geotermiche, di cui ho già parlato.
Ora propongo una carrellata di immagini che rappresentano queste centrali:

Centrale a fissione nucleare

Centrale idroelettrica

Centrale termoelettrica

Centrale solare termica

Centrale eolica

Energia idraulica e tecnologia tessile

Power loom

L'acqua, come si è potuto osservare nel corso del blog, è stata una delle prime fonti di energia ad essere sfruttata, e nonostante con gli anni si siano scoperte nuove forme di energia (il carbone ne è un esempio), essa rimane ancora sovrana in molte tecnologie del Settecento. Infatti nel campo tessile, che è stato alla base della Rivoluzione Industriale in Inghilterra, ci sono state importanti scoperte che hanno legato l'energia idraulica ai telai ed alle filatrici. La prima importante innovazione che sfrutta l'acqua è la water frame di Richard Arkwright (1769), che era una filatrice mossa da forza idraulica; segue la spinning mule di Samuel Crompton (1779), una macchina automatica per filare che presentava 30 fusi ed era una forma ibrida tra la water frame e la spinning jenny di James Hargreaves (brevettata nel 1770); nel 1784 Edmund Cartwright inventa il power loom, un telaio mosso da energia idraulica; per arrivare al 1787 quando per la prima volta venne utilizzato il motore a vapore per azionare un telaio, sotto le direttive dello stesso Cartwright. Bisogna aspettare il 1909 per vedere il primo telaio azionato da un motore elettrico, invenzione di George Westinghouse.
Il perché di questa corsa a rendere le macchine più veloci ed efficienti, sfruttando perciò sempre meglio l'energia e sempre meno la manodopera, è dovuto alla Rivoluzione Industriale che stava cambiando totalmente il mondo della produzione suddividendo il lavoro in tante operazioni svolte da persone diverse, rendendo automatiche le macchine, investendo grandi capitali nelle risorse e in nuove macchine, istruendo gli operai alla conoscenza di materie tecniche e tante altre novità che appunto "rivoluzioneranno" il mondo.

Il carbone ed il vapore

Nel corso del Medioevo e poi anche del Rinascimento ci fu una grande richiesta di legname, per costruire navi, per cucinare, per riscaldarsi e per le fonderie. Soprattutto in Inghilterra questa risorsa iniziò a scarseggiare e vaste aree vennero disboscate, perché c'era una una crescente richiesta di energia e di materiali da parte delle prime industrie e in più, la popolazione continuava ad aumentare e ad espandersi in territori prima disabitati. Così si ebbe la prima grande crisi energetica e si trovò una nuova fonte di energia nel carbone.

Proprio dall'esigenza di estrarre sempre nuovo carbon fossile e altre risorse minerarie, nacquero le prime macchine atte a prosciugare le miniere che spesso venivano allagate. Queste macchine sfruttavano proprio il vapore per produrre energia motrice; la prima fu inventata da un ingegnere, Thomas Savery, e funzionava grazie alla depressione del vapore. Tutto ciò aprì la strada a nuove invenzioni che, attraverso Thomas Newcomen e la sua macchina "atmosferica", porteranno alla macchina a vapore di James Watt. Ancora prima bisogna ricordare che Denis Papin inventò una specie di pentola a pressione, utilizzando appunto il carbone come fonte di calore, e da qui partiranno poi gli studi dei grandi personaggi prima citati.
Per saperne di più: le macchine a vapore, la storia della macchina a vapore. Nell'immagine viene rappresentato il classico meccanismo di funzionamento di una macchina a vapore.

Il mulino ad acqua ad asse orizzontale

Ecco un'altra invenzione dei Romani che risale all'incirca al I secolo d.C. (i Greci prima utilizzavano il mulino ad asse verticale, meno efficiente) . Questa macchina sfruttava l'energia idraulica dei corsi dei fiumi nel seguente modo: la ruota, verticale rispetto all'asse di rotazione, veniva messa in moto dal passaggio dell'acqua da sotto, trasmettendole anche parte della sua energia cinetica. Solo dopo si inizierà a sfruttare anche la forza peso costruendo ruote idrauliche alimentate dall'alto.
Questa prima forma di mulino serviva principalmente per macinare il grano e poi più tardi, anche per tagliare e levigare il marmo. Un esemplare di questa macchina venne trovato a Venafro, in provincia di Isernia,  e poteva macinare circa 3600 kg di grano al giorno e aveva una potenza di 2 kW. Questi mulini successivamente verranno migliorati ed utilizzati in modo sempre più ampio, venendo in parte sostituiti da quelli che sfrutteranno l'energia eolica.
I mulini ad acqua

Il mondo romano

Bisogna dire che ai tempi dell'antica Roma le tecniche per produrre energia si basavano principalmente su leve, carrucole, strumenti meccanici che potessero in qualche modo potenziare la forza muscolare degli schiavi e degli animali. Nonostante ciò gli ingegneri imperiali iniziarono ad avvicinarsi all'uso del vapore per riscaldare gli ambienti delle ville più lussuose, per le terme e costruirono veri e propri macchinari in grado di sfruttare la pressione del vapore e l'energia da esso prodotta. Qualche esempio: la pompa a stantuffo, ereditata dal mondo ellenistico ed inventata da Ctesibio, essa veniva utilizzata per sollevare l'acqua nelle miniere; un cannone azionato dal vapore ( rimase solo un'idea mai realizzata) proposto da Ctesibio e da Archimede; e addirittura un Anonimo del De Rebus Bellicis del IV secolo d.C. intuì che si potevano trasformare le pale di un mulino ad acqua in un motore per una nave. Quindi dai costruttori dei grandi acquedotti ci sono state diverse scoperte innovative, anche se poi non sono state portate pienamente a termine ( la macchina a vapore nascerà solo nel XVII secolo).