Sistema di trasporto aerospaziale idroelettrico pressurizzato con turboventola e iniezione di aria compressa

   Brevetto italiano n. 102017000059993 del 01/06/2017

Sistema di trasporto aerospaziale idroelettrico pressurizzato con turboventola e iniezione di aria compressa

ASTRATTO

Lo stato attuale dell’arte del trasporto terrestre e spaziale è condizionato dall’assenza di un sistema energetico sostenibile, rinnovabile, efficiente e di piccole dimensioni, che possa essere installato su tali mezzi come alternativa all’energia termica. Un sistema di questo tipo non esiste. Tuttavia, virtualmente, esiste l’energia idroelettrica pressurizzata, inventata dal sottoscritto e non ancora realizzata in nessuna parte del mondo. Per dare maggiore rilevanza a questo tipo di energia, lo stesso inventore ha ideato questo sistema di volo che, oltre ai motori termici, elimina serbatoi di carburante, turbine e alberi di trasmissione. Se domani verranno sviluppati altri sistemi più efficienti per produrre energia rinnovabile mobile per il trasporto aereo, rispetto al sistema idroelettrico pressurizzato, il sistema di volo descritto sarà altrettanto valido, in quanto certamente efficiente, ecologicamente, economicamente e in termini di sicurezza. Infatti, il carburante, oltre ad essere inquinante e costoso, è anche un peso e una fonte di pericolo, potendo incendiarsi e persino esplodere in volo. Nell’aereo idroelettrico-pneumatico, possiamo anche permetterci uno spreco di energia perché l’energia prodotta con acqua e aria ha un costo pari solo all’usura delle macchine che la producono. Ma l’intero sistema apporta benefici anche alla sicurezza, alla capacità di trasporto e all’autonomia di volo, che, all’interno di tale sistema, non avrebbero limiti. Si tratta, in sostanza, di suddividere internamente il mezzo di trasporto in tre aree: passeggeri, produzione di energia e stoccaggio di aria compressa. All’esterno, su tutti i lati dell’aereo, a forma di parallelepipedo, sono incorporati condotti di spinta orizzontali e verticali, che integrano turboventole elettriche multistadio, disposte in serie e distanziate da sezioni di prolungamento che aumentano la spinta dell’aria per il sollevamento orizzontale o la traslazione, secondo il terzo principio di Newton. In questi condotti, a seconda delle necessità, è possibile immettere aria atmosferica, aria compressa o entrambe. Sembra che solo in questo modo sia possibile navigare nell’atmosfera e nello spazio con la massima sicurezza, andando e tornando con lo stesso aereo di partenza. Ovviamente, per navigare nello spazio dobbiamo sapere come somministrare aria compressa o addirittura produrla in grandi astronavi e satelliti artificiali. Se è vero che l’accumulo di aria aumenta il peso del velivolo, è anche vero che una volta lasciata l’atmosfera, il peso si annulla. Ciò che conta è che, con l’aria compressa, immessa a bassa pressione nei condotti di spinta al posto dell’aria atmosferica, possiamo cambiare la direzione di marcia e rallentare la velocità di rientro nell’atmosfera durante il viaggio di ritorno. Mentre nei voli terrestri può essere utilizzata per aumentare la spinta verticale al decollo, per compensare i vuoti d’aria. Con il sistema energetico proposto saranno

  È molto improbabile che oggi si verifichino incidenti aerei che non lascino scampo a passeggeri ed equipaggi. Qualora dovessero accadere, l’aria compressa rilasciata a pochi metri dall’impatto agirebbe come un paracadute, salvando molte vite.

DESCRIZIONE

Il principio di Bernoulli afferma che, per ogni aumento della velocità di un fluido, si verifica simultaneamente una diminuzione della pressione, e per ogni riduzione di velocità si verifica un aumento della pressione; mentre il terzo principio di Newton afferma che ad ogni azione corrisponde sempre una reazione uguale e contraria. Questi principi sono alla base dei principi di conservazione dell’energia e non possono essere trascurati, soprattutto nei sistemi di volo attuali e futuri. Purtroppo, la scienza e la tecnologia che hanno trascurato forme di energia pulita e sostenibile nelle applicazioni terrestri non sono state in grado di utilizzarle efficacemente nei sistemi di volo terrestri e spaziali.

Oggi, con il nome di turbofan, si indica un tipo di motore a reazione che, a differenza di un normale motore a turbina, utilizza due flussi d’aria separati: il primo flusso, detto caldo, attraversa tutti gli stadi del motore, ovvero: la presa d’aria, che ha la funzione di convogliare il flusso generando una prima compressione dell’aria e rallentandola, negli stadi successivi attraverso la ventola, il compressore, la camera di combustione, la turbina (multistadio) e l’ugello di scarico, dove si esercita tutta la propulsione. Il secondo flusso freddo, invece, passa solo attraverso la ventola e l’ugello di scarico miscelando aria calda e fredda dell’atmosfera. In questi sistemi, unici nel loro genere per l’industria aeronautica e per la camera di combustione ad aria calda, è sempre la turbina a gas, montata sullo stesso albero, a trasmettere il movimento alla ventola che aspira l’aria atmosferica e la introduce nel compressore, che alimenta la camera di combustione. Questo sistema consuma molto più carburante rispetto ai motori termici convenzionali per produrre più potenza grazie all’elevata velocità del compressore e della turbina, tutti montati sullo stesso albero. La velocità può superare i 40.000 giri/minuto nella fase di decollo. Negli attuali turbocompressori aeronautici, sia le turbine che i compressori sono multistadio: ogni stadio ha un rotore rotante con una serie di pale dello statore, dove i rotori aumentano la velocità e i freni dello statore aumentano la pressione di spinta, fino al punto di funzionamento desiderato. Ovviamente, il numero di stadi e le dimensioni del compressore e della turbina dipendono dalla potenza erogata e assorbita dal turboventola aeronautico, che utilizza circa il 75% dell’aria estratta dall’esterno dall’aria compressa dal compressore, mentre il 25% del volume totale espulso dall’ugello di reazione è composto da gas di combustione. A causa dell’elevata temperatura di combustione, le camere sono realizzate in lega di nichel di alta qualità, in grado di resistere a temperature ben superiori a 1200 °C. Anche i motori a turbina degli elicotteri funzionano allo stesso modo, ma scaricando i gas di combustione che contribuiscono alla spinta orizzontale e trasmettendo il movimento meccanico a grandi eliche che sostengono l’intero peso.

In sostanza, allo stato attuale della tecnologia per i voli terrestri e spaziali, si utilizza esclusivamente l’energia termica, sebbene dal punto di vista fisico vengano impiegati principi diversi per sollevare e muovere un velivolo nell’atmosfera e nel vuoto. Negli elicotteri, le grandi eliche spingono l’aria verso il basso, aspirando una massa d’aria dall’alto e spingendola verso il basso a una certa velocità. Di conseguenza, si crea una depressione sopra l’elica e un aumento di pressione nella parte inferiore. La differenza di pressione solleva l’elicottero, che, grazie anche alla spinta orizzontale di un’altra elica, si muove orizzontalmente. Tuttavia, il sistema non è molto stabile, poiché la rotazione dell’elica superiore inclina l’elicottero da un solo lato; pertanto, è necessaria un’elica di coda di dimensioni inferiori che ruoti in direzione opposta per bilanciare l’assetto di volo. Inoltre, gli elicotteri non possono raggiungere altitudini elevate, poiché, quando la densità dell’aria diminuisce, la potenza non è sufficiente a mantenere la quota di navigazione.

Il volo degli aerei si basa anch’esso sulla differenza di pressione tra la superficie superiore e quella inferiore della fusoliera, in particolare le ali, ma per risparmiare energia, la forza di gravità viene aggirata per mezzo dell’energia cinetica sviluppata orizzontalmente dai turbofan che, partendo dai pendii degli aeroporti, consentono gradualmente di raggiungere altitudini superiori a quelle degli elicotteri, entro certi limiti. Certamente non possono uscire dall’atmosfera. I costi del volo sono molto elevati, nonostante il fatto che la forza di gravità venga contrastata grazie alla deformazione e all’aerodinamica, riducendo al minimo il consumo di carburante.

Da una piccola ricerca di rete (http://www.focus.it/technology/innovation/quanto-fuel-consuma-un-aereo-di-linea), con una piccola approssimazione, si stima che un Jumbo jet su una rotta di circa 6.000 chilometri (ad esempio Milano-New York) consumi più di 63.000 litri di cherosene, una media di 19 litri per miglio nautico (1,8 km), circa 158 per ogni passeggero (400). Per ogni posto a sedere, vengono inoltre prodotti 4.000 chili di anidride carbonica. Le rotte brevi hanno, proporzionalmente, un consumo di carburante maggiore perché 1/3 del carburante viene bruciato durante il decollo. Nei voli lunghi, invece, il rapporto scende a 1/8.

Tutto ciò non può essere considerato un vantaggio per la scienza e la tecnologia, che non hanno cercato soluzioni energetiche sostenibili. Come non può essere la causa della scarsa sicurezza dei sistemi di volo, questi non sono in grado di verificare istantaneamente il piano di volo e non possono gestire un guasto a un motore termico, nonostante l’elevata tecnologia sviluppata. Mentre con un sistema idroelettrico pressurizzato e un turboventola elettrico in serie e in parallelo con iniezione di aria compressa, potrebbe essere possibile ottenere prestazioni persino superiori a quelle di un turboventola, gestendo la sicurezza in modo altrettanto efficace durante il volo di assetto e le manovre di atterraggio. Pertanto, per quanto riguarda l’aerodinamica, i problemi da risolvere sono soprattutto quelli energetici, ambientali, di sicurezza del volo e di capacità di carico degli aeromobili che viaggiano nell’atmosfera e nello spazio. Con l’energia termica, non si va da nessuna parte, né economicamente né ambientalmente, né in termini di autonomia di volo.

Invece, se riusciamo a produrre elettricità all’interno di un velivolo senza carburante, possiamo interagire fisicamente con l’esterno tramite motori elettrici, per muovere il corpo stesso verso terra, nell’atmosfera o in acqua, facendo girare le ruote per il terreno, o i turboventole per il volo, o le eliche marine. Non c’è bisogno di energia termica o nucleare per avviare e sostenere il movimento dei fluidi nel tempo: è sufficiente combinare le proprietà dell’acqua incomprimibile e dell’aria comprimibile. Anzi, soprattutto, l’energia termica, la più comunemente utilizzata, rappresenta un inutile trasferimento di energia dal freddo al caldo, che comporta più svantaggi che vantaggi: costi del carburante, consumo energetico per il raffreddamento, produzione di composti chimici gassosi che, per essere neutralizzati, richiedono ulteriori impianti di depurazione, non realizzabili senza aumentare ulteriormente i costi e il peso del trasporto aereo. Al contrario, non è il calore a produrre energia, ma la pressione generata dai gas di combustione che spingono sui cilindri di un motore a pistoni, o fanno girare una turbina, o fuoriescono rapidamente da un ugello di reazione. Possiamo evitare l’energia termica utilizzando aria compressa fredda e confinandola in un volume ristretto, costringendola a funzionare come una molla compressa. Sotto questa forza circola acqua a pressione incommensurabile che, traboccando, alimenta una turbina idraulica con la forza del cuscino d’aria senza consumarla. In questo modo, risolviamo i maggiori problemi energetici e ambientali del nostro tempo sfruttando i principi della fisica ordinaria, con la massima efficienza e il minimo costo. Una volta che questo sistema sarà applicato anche ai mezzi di trasporto, con materiali leggeri e ultraleggeri potremo azionare le ruote terrestri, le eliche marine e i turbofan elettrici degli aeromobili.

Il sottoscritto, ispirandosi agli attuali sistemi aeronautici utilizzati per elicotteri e aerei, li ha concettualmente modificati per alimentarli tramite un generatore idroelettrico con acqua pressurizzata riciclata e aria compressa, che ha già proposto di utilizzare in tutte le applicazioni energetiche fisse e mobili, studiando le diverse soluzioni caso per caso. Infatti, per le versioni mobili, ha già proposto di montare questo sistema su automobili e altri mezzi di trasporto, azionando direttamente le ruote con motori elettrici a velocità variabile. In questo caso, si rende necessaria l’elettrificazione dei turboventole, eliminando le camere di combustione e le turbine a gas che attualmente azionano il turboventola termico degli aerei e le pale degli elicotteri.

Nei sistemi attuali, la spinta generata dai gas di combustione viene aumentata dalla spinta generata dalle turboventole. Nel sistema proposto, che non utilizza combustibili, la pressione dell’aria viene aumentata intubando le turboventole elettriche intervallate da sezioni di prolungamento, in modo che le singole spinte si sommino senza disperdere l’aria fino al suo rilascio nell’atmosfera. In altre parole, il percorso di spinta, in particolare per il sollevamento dell’aeromobile, si estende, comprimendo l’aria all’interno del tunnel per espellerla con maggiore spinta e, soprattutto, per il sollevamento. Per soddisfare la capacità di spinta totale vengono realizzate numerose linee di intubazione parallele orizzontali e verticali, che comportano portate d’aria maggiori e una maggiore potenza complessiva, ma distribuita in modo più uniforme sulla superficie dell’aeromobile, sia verticalmente che orizzontalmente, sia per consentire una maggiore capacità di carico, sia per bilanciare i carichi sbilanciati delle masse, sia per effettuare le manovre dell’aeromobile, attraverso la spinta diversificata in base al numero di giri del motore nei tunnel di ventilazione. Ovviamente, questo sistema, come quelli attuali, non può essere utilizzato per la circolazione nemmeno nello spazio, in assenza di densità dell’aria che permetta di applicare il principio di azione e reazione di Newton.

Tuttavia, lo spazio non è completamente vuoto, perché non esiste il vuoto assoluto, ma contiene una densità di particelle molto bassa, in particolare plasma di idrogeno ed elio, radiazioni elettromagnetiche, campi magnetici e neutroni. Ma iniettando piccole quantità di aria compressa nei tunnel di spinta verticali e orizzontali e alimentando turbocompressori multistadio in serie, possiamo creare un grado di vuoto minore all’estremità opposta dei tunnel e applicare in modo uniforme il principio di reazione di Newton. Ovviamente, l’aria compressa deve essere utilizzata con parsimonia per non consumare la capacità accumulata nel veicolo spaziale. Pertanto, al termine dell’ultimo stadio di compressione dell’aria da parte del turboventola multistadio, possiamo scaricare una parte dell’aria compressa, farla passare attraverso un essiccatore (19) e alimentare il compressore che la reintroduce nei serbatoi.

Pertanto, per l’applicazione nel vuoto, sono stati aggiunti a tutti i veicoli spaziali serbatoi di aria compressa, che consumerebbero l’aria come gas di spinta per muoversi nel vuoto tra le orbite e l’altra con lo stesso sistema utilizzabile sulla Terra senza carburante. Ciò nonostante, non appena il velivolo entra nello spazio, dove l’atmosfera è presente, l’alimentazione di aria compressa si interrompe e la navigazione riprende con l’aria atmosferica, che può anche ricaricare la pressione consumata durante il volo nel vuoto. Questo sistema di navigazione nel vuoto dovrebbe prevedere serre artificiali che produrrebbero ossigeno e azoto nello spazio per rifornire di aria compressa il veicolo spaziale. Ciò sarebbe tecnicamente possibile perché esiste già la fotosintesi della clorofillina e virtualmente esiste anche l’energia idroelettrica pressurizzata che potrebbe alimentare all’infinito le serre artificiali, consumando solo l’usura dei materiali.

Tuttavia, l’introduzione di aria compressa all’interno dei condotti di spinta può essere molto utile anche nei voli terrestri per stabilizzare il volo durante l’attraversamento di aree con forte turbolenza e zone di bassa pressione, rilevate da appositi sensori. Inoltre, sulla Terra, l’aria compressa può essere sommata alla normale ventilazione per aumentare la forza di sollevamento iniziale dal suolo, comunemente nota come attrito statico. Infatti, le prestazioni di un sistema di propulsione aumentano quando la velocità dell’aria motrice si avvicina a quella del velivolo in movimento.

I due fattori che maggiormente influenzano la spinta sono la velocità W con cui il fluido esce dal sistema propulsivo e la velocità di volo dell’aereo V: maggiore è W rispetto a V, minore è la spinta propulsiva, determinata dalla relazione: 2 / [1 + (W / V)]. Quando l’aereo è fermo, è necessaria una forza molto maggiore. Infatti, un corpo persiste nel suo stato finché una forza esterna non ne modifica lo stato di quiete. All’aumentare di V, aumenta la spinta propulsiva (teoricamente potrebbe diventare pari a 1 (100%) se V potesse aumentare fino a eguagliare W). Tenendo presente che la spinta propulsiva dipende da W / V, mentre la spinta è data dalla formula: M * (WV), dove M è la portata massica attraverso i turbofan nell’unità di tempo, si osserva che per ottenere elevate spinte propulsive, con un basso consumo specifico, mantenendo la spinta troppo elevata, la massa d’aria da accelerare è maggiore della velocità della stessa. Ecco perché gli elicotteri, essendo più leggeri, si sollevano anche verticalmente, mentre gli aerei sfruttano l’energia cinetica generata dai riscaldatori termici montati orizzontalmente sotto le ali e l’attrito volvente dei carrelli di decollo per salire nell’atmosfera. In realtà, gli elicotteri, in rapporto al loro peso da sollevare, riescono a volare molto più in alto degli aerei. Se gli aerei avessero più energia a disposizione, volerebbero come elicotteri o astronavi nei film di fantascienza, dove nessuno avrebbe mai pensato che l’energia potesse essere prodotta con aria compressa e acqua.

Tuttavia, pur avendo a disposizione una maggiore quantità di energia, come già accennato, il cui unico costo è l’usura dei materiali che la producono, è preferibile aumentare la quantità di aria circolante per ottenere una maggiore capacità di carico e una navigazione controllata dai motori e dalla pressione della ventola, senza fare affidamento sul galleggiamento in aria e sull’energia cinetica, che non è sempre controllabile, sia a causa di guasti tecnici che di perturbazioni atmosferiche. Allo stesso modo, è preferibile disporre di un gran numero di turboventole elettriche orizzontali e verticali per supportare i carichi anche a basse velocità durante le fasi di decollo e atterraggio. I costi di queste turboventole elettriche verrebbero ammortizzati in breve tempo grazie all’assenza di costi del carburante e alla semplicità delle macchine.

Intubando in serie più turboventole elettriche, che ad ogni stadio aumentano la pressione di circa 1,15-1,2 volte la pressione dello stadio precedente, gradualmente la pressione di spinta totale in verticale o orizzontale alla fine di ogni tunnel di spinta dalle estensioni di sezione per recuperare ancora più pressione, pressioni di spinta, da tre a quattro volte superiori alla pressione atmosferica, moltiplicate per i flussi d’aria di ciascun tunnel di ventilazione e le rese consentiranno di calcolare con buona approssimazione le masse sollevabili e le velocità di navigazione anche senza energia termica. Ma ciò che conta è il fatto che sarà possibile controllare la spinta totale di ciascun tunnel di spinta in base al numero di turbocompressori sincronizzati.

In altre parole, non dobbiamo più immaginare il mezzo di trasporto aereo con una forma aerodinamica di risparmio energetico (perché l’energia prodotta dall’acqua e dall’aria non costa molto), ma come un cubo o un parallelepipedo che si muove nello spazio viaggiando verticalmente, orizzontalmente o diagonalmente per effetto delle forze generate nel campo. Le forze sono prodotte da un numero variabile di condotti di ventilazione, disposti lungo i mezzi di trasporto all’esterno (per aumentare la spinta totale, alcuni condotti possono attraversare anche la zona interna dell’aeromobile), a seconda del peso totale da trasportare e della velocità che si vuole raggiungere. L’energia elettrica che alimenta i motori elettrici dei turbofan viene prodotta internamente all’aeromobile tramite centrali idroelettriche a compressione, che lavorano in parallelo, in modo che in caso di guasto di una centrale, la stessa rete elettrica possa essere alimentata dalle altre centrali, seppur a potenza ridotta, senza mettere in pericolo la vita di passeggeri ed equipaggio.

In altre parole, questa soluzione è un sistema di reazione che funziona come gli elicotteri, creando una depressione dell’aria nella parte superiore e spingendo l’aria dal basso e dal lato opposto della spinta attraverso i condotti di ventilazione ben distribuiti, che possono persino attraversare l’interno del velivolo, creando, di fatto, attorno al velivolo una nube con una pressione diversa dall’ambiente circostante, viaggiando nell’atmosfera o nello spazio.

Se ipotizziamo che i tunnel di spinta verticali agiscano anche da supporto dell’intero velivolo, e che terminino con un telaio metallico (14) che passa l’aria, come mostrato nelle figure 1 e 2, e che mantengano i coni di uscita dell’aria sospesi a circa cinquanta pollici dal suolo, per ottenere la forza necessaria al primo distacco da terra, possiamo sfruttare la spinta di rimbalzo dell’aria con il suolo stesso, che può essere aumentata dall’uscita dell’aria compressa dai serbatoi, che subito dopo il decollo, durante il volo normale, aspirando aria dall’atmosfera ripristinano la pressione originale, con l’energia idroelettrica prodotta all’interno del velivolo.

Questa soluzione energetica, che rispetterebbe i principi di conservazione dell’energia di Bernoulli e di Newton, per ottenere la spinta necessaria al sostentamento e al viaggio nello spazio, non esiste perché non esiste un sistema energetico adatto a una produzione mobile piccola, ingombrante e potenzialmente efficiente dal punto di vista energetico. Può sembrare strano, ma allo stato dell’arte, nonostante tanti studi sull’energia nucleare, sull’idrogeno, sul plasma, sulle correnti di Lorenz, l’unica elettricità pulita che potrebbe essere utilizzata immediatamente nel trasporto aereo e spaziale è l’energia idroelettrica pressurizzata ad aria compressa, realizzabile con la tecnologia attuale. Che, invece, non esiste nemmeno per altre applicazioni terrestri, perché nessun paese al mondo ha investito un solo euro o dollaro in quell’energia, che è un dono gratuito della natura, a cui dobbiamo solo aggiungere una progettazione razionale degli impianti che tenga correttamente conto della comprimibilità dell’aria e non di quella dell’acqua. Su questa energia, la scienza mondiale, pubblica e privata, tace per non assumersi la responsabilità dei propri errori.

La semplicità del metodo per produrre energia idroelettrica pressurizzata con aria compressa, applicabile anche alle automobili, dimostra che il settore delle applicazioni idrauliche ha una seria responsabilità nei confronti del riscaldamento globale, poiché ha la soluzione a portata di mano e non l’ha cercata, rendendo i sistemi di produzione energetica meno efficienti e inquinanti, e complicando i sistemi meccanici per la trasmissione del movimento su tutti i mezzi di trasporto terrestri, aerei, marittimi e sottomarini, dato che la trasmissione elettrica accoppiata alla regolazione elettronica tramite inverter è 100 volte più economica ed efficiente di quella meccanica.

L’industria termodinamica ha fatto tutto il possibile, ma non si possono compiere miracoli ambientali se i principi fondamentali che potrebbero essere sfruttati per produrre energia sostenibile e compatibile con l’ambiente sono errati.

In realtà, per intraprendere viaggi spaziali non abbiamo bisogno solo di energia, ma anche di sistemi in grado di produrre acqua, ossigeno, azoto e cibo nello spazio. I viaggi spaziali, soprattutto l’esplorazione, dureranno per generazioni. Intere famiglie di esploratori volontari potrebbero scegliere di vivere tutta la vita a bordo di astronavi, spinte dallo spirito di avventura e dall’amore per la scienza. È inutile e dannoso continuare a sperimentare soluzioni incomplete. I vari esperimenti di lancio di satelliti e sonde spaziali hanno creato migliaia di corpi celesti in orbita attorno alla Terra, che potrebbero compromettere le future astronavi con migliaia di persone a bordo, le quali potrebbero un giorno navigare e atterrare come normali aerei, e persino in modo più sicuro, controllando in ogni momento la velocità di ingresso e uscita dall’atmosfera. Prima di lanciare sistemi spaziali incapaci di tornare sulla Terra con la propria energia, credo che si dovrebbero studiare “astronavi serra” che fungano da base per la riproduzione di un sistema terrestre con luce artificiale, in grado di produrre il ciclo del carbonio, l’ossigeno e l’azoto, elementi necessari alla vita umana. La soluzione più logica è cercare di produrre energia da questi elementi, un’energia che tuteli l’ambiente. Gli uomini che vivrebbero in queste serre viaggiando nello spazio non dovrebbero nemmeno avere la sensazione di vivere nello spazio, trattandosi di serre pressurizzate a pressione atmosferica. In effetti, sarebbe difficile pressurizzarle diversamente, poiché, una volta costruite sulla Terra, verrebbero sigillate ermeticamente e spedite nello spazio con tutti gli uomini, gli animali, le attrezzature, i pezzi di ricambio, i laboratori, le officine, ma soprattutto stagni artificiali, digestori decompositori di sostanze organiche, collegati a stagni biologici sovrapposti, serre per la produzione agricola, serre depurative con piogge artificiali ossigenate e alcalinizzanti. Infine, molte di queste sarebbero piene di serbatoi di aria compressa per navigare nello spazio. Tutte queste soluzioni sono tecnicamente possibili e sono descritte sul sito web http: www / spawhe.eu, ma al momento non sono state nemmeno realizzate sul pianeta Terra perché la scienza non si è mai preoccupata di chiudere completamente i cicli organici e inorganici che si aprono. Anche i sistemi di volo terrestre sono un’immensa fonte di inquinamento ambientale. Se la scienza si fosse preoccupata di chiudere in particolare il ciclo del carbonio, conducendo tali studi, avrebbe notato da tempo che è possibile produrre energia riciclando l’acqua e pressurizzandola con aria compressa. Inoltre, l’energia fossile costa molto di più dell’energia prodotta in questo modo e che anche quest’ultima, solubilizzando l’ossigeno nell’acqua (secondo le leggi di Dalton e Henry), consentirebbe di risparmiare notevolmente sui costi di depurazione, portando l’ossigeno anche dove gli impianti di depurazione esistenti non riescono ad arrivare.

 Nello spazio, con cicli completi, nessuno dei due elementi verrebbe consumato, poiché l’aria che uscirebbe dal sistema, come quella prodotta dal sistema generale, resterebbe nella serra, aumentando la pressione interna, quindi avremo bisogno di molti serbatoi per l’accumulo di azoto, ossigeno, CO2 e prodotti gassosi inferiori, poiché questi gas in eccesso potrebbero essere compressi, accumulati in tali serbatoi alle massime pressioni consentite e trasferiti ai dispositivi di navigazione spaziale, sia per consentire la respirazione degli equipaggi, sia per essere utilizzati come gas propellente freddo in turboventole elettriche non combustibili.

In qualsiasi serra, piccola o grande che sia, potrebbe essere presente un impianto autonomo di produzione di energia che distribuisce acqua e produce calore e freddo operando a diverse pressioni. Tutta l’energia in eccesso prodotta da questi impianti verrebbe immessa nella rete generale che alimenta il sistema di propulsione e produce ossigeno e azoto pressurizzati per la purificazione. Considerando che le pressioni critiche e le temperature dell’aria compressa sono rispettivamente di 3769.290 kPa e -140,6 °C, vi sono ampi margini di accumulo di ossigeno e azoto, anche nel vuoto che circonda l’astronave. Sebbene la temperatura media del vuoto sia di -270 gradi Kelvin, l’aria compressa arriverebbe sotto forma di vapore, che è sempre un gas, convogliabile dal turboventola nella direzione desiderata, soddisfacendo il principio di azione e reazione di Newton. Naturalmente, con questo sistema, piccoli mezzi di esplorazione spaziale, simili alle figure 1 e 2, che nello spazio avrebbero molte ore di autonomia di volo, a seconda del volume di aria compressa accumulato. Nell’utilizzo terrestre, avranno un’autonomia di servizio illimitata, senza bisogno di recarsi in alcun aeroporto, senza necessità di carburante e con la massima stabilità di volo, compensando le perdite d’aria con l’iniezione d’aria, a differenza degli attuali sistemi di volo basati su ali galleggianti e grandi pale di elicottero.

Allo stato attuale delle conoscenze, tutti i sistemi di propulsione spaziale utilizzano energia termica prodotta da un combustibile che genera un gas di scarico rapido, il quale produce la reazione che muove il veicolo spaziale. Anche i motori elettrici utilizzano gas prodotti chimicamente mediante diversi elementi (xeno, bismuto, cesio, litio, idrogeno), che, attraverso un ciclo termico, generano il gas di scarico necessario per la reazione di spostamento. La principale differenza tra la propulsione elettrotermica e i sistemi di propulsione a combustione chimica risiede nella modalità di fornitura dell’energia termica al propellente. Tuttavia, per chi scrive, anche nello spazio, un sistema energetico basato su acqua e aria risulterebbe più economico e pratico. Infatti, per garantire il rientro sulla Terra dei veicoli spaziali, i gas attualmente utilizzati come propellenti dovrebbero essere prodotti a bordo dello stesso veicolo spaziale in laboratori specializzati. Viene spontaneo chiedersi: su un’astronave, dove si troverebbero tutti gli ingredienti necessari? Invece, gli ingredienti per produrre azoto, ossigeno e CO2 sono gli stessi dell’aria compressa, che può essere prodotta per il consumo umano e riciclata. Anche se la percentuale dei componenti che si comprimeranno non sarà esattamente uguale a quella dell’aria atmosferica, il sistema di propulsione funzionerà comunque senza laboratori chimici e con bassi costi di esercizio. Infatti, se l’energia termica non è economica sulla Terra (anche se nessuno se n’è accorto, nemmeno la NASA), come può essere conveniente nello spazio? Anche dove mancherebbero gli elementi essenziali per produrla, anche costruendo serre artificiali.

Le figure 1 e 2 mostrano la massima dotazione impiantistica necessaria per un sistema di volo terrestre e spaziale, dove sono visibili, in particolare, i condotti di spinta esterni (14 e 16) contenenti i turboventole verticali e orizzontali (17). Si può notare l’assenza del carrello con le ruote per le manovre di decollo e atterraggio, poiché questi velivoli si muoverebbero più o meno come elicotteri, sollevandosi verticalmente e appoggiandosi sulle basi di atterraggio per mezzo di telai di supporto (15), montati sotto i condotti conici di spinta verticali (14). Questi velivoli non necessitano nemmeno di flap direzionali e timoni di coda o di un’elica di coda da elicottero, poiché l’assetto orizzontale del velivolo e la direzione di volo sono regolati controllando la velocità dei motori tramite inverter e un pannello di controllo gestito da un computer (11). In realtà, è sufficiente variare il senso di rotazione dei motori direzionali destro o sinistro per far virare l’aeromobile a destra o a sinistra, così come è sufficiente modificare leggermente i giri dei motori di sollevamento per bilanciare i carichi sbilanciati presenti all’interno e all’esterno dell’aeromobile.

L’interno dell’aeromobile è simbolico, essendo suddiviso in tre settori: aree passeggeri, generazione di energia e accumulo di aria compressa, che, a seconda dell’utilizzo dell’aeromobile, possono essere ridotti, ampliati o eliminati. Possono anche essere disposti in altezza su diversi piani.

Osservando queste due cifre, si può presumere l’immenso grado di sicurezza dei voli. Infatti, se contiamo il numero di condotti di spinta, nell’esempio mostrato, ne abbiamo quindici verticali e quattro orizzontali, con tre turbocompressori ciascuno. In totale, in questa semplice applicazione simbolica, avremmo cinquantasette turbocompressori (13) che non sarebbero altro che ventole multistadio alimentate da motori elettrici, tramite inverter, con variazioni di frequenza, che potrebbero girare fino a circa 15.000 giri/min. I che, tutto insieme, probabilmente, costerebbero meno delle attuali turboventole termiche che richiedono camere di combustione, turbine a gas, alberi di trasmissione, riduttori e complicati sistemi di bilanciamento dell’aereo in volo, al fine di risparmiare l’energia necessaria al volo. Mentre il costo dei carburanti e l’inquinamento che producono dovrebbero chiederci quali siano le cause che hanno impedito un ragionamento logico e razionale a intere generazioni di inventori, scienziati e ricercatori in tutto il mondo? Non sarebbe più logico concentrare la ricerca su un sistema che produca energia sostenibile, non inquinante, potente e di dimensioni accettabili, per poi dare libero sfogo alle innovazioni nel campo dei trasporti terrestri, marittimi e aerei? L’energia idroelettrica mobile pressurizzata si basa su principi fisici ordinari. Potrebbe essere sviluppata insieme ai motori termici, data la sua semplicità di funzionamento. Grazie alle invenzioni di inverter, computer ed elettronica di controllo, oggi sarebbe molto più gestibile ed economica rispetto all’energia termica, a prescindere dall’inquinamento. Quali sono le ragioni del silenzio della comunità scientifica mondiale su questo tipo di energia, che ancora non trova interlocutori? Credo che la causa principale di questi ritardi nello sviluppo tecnologico globale sia da attribuire in particolare all’incapacità degli enti pubblici mondiali di ricercare sinergie al di là dei singoli attori, sperimentando prototipi che trasferiscano trasversalmente le tecnologie sviluppate ai singoli settori. In altre parole, la ricerca pubblica mondiale non svolge il ruolo di coordinamento scientifico e tecnologico che dovrebbe avere, selezionando le soluzioni migliori nell’interesse comune. Gli enti di ricerca pubblici si comportano come aziende private, sviluppando le proprie soluzioni energetiche in singoli settori e brevettandole per trarne profitto, invece di sviluppare soluzioni collettive e globali nell’interesse comune, rendendole accessibili a tutti e riservandosi unicamente la proprietà intellettuale. Data la struttura consolidata dalla società mondiale, è evidente che le aziende private non possono studiare soluzioni trasversali, dovendo competere commercialmente con aziende rivali, ciascuna specializzata in un singolo settore. Nella migliore delle ipotesi, le aziende private possono migliorare la tecnologia, la qualità e la produttività per essere competitive. Oggi, invece, è necessario ripartire da zero nella progettazione energetica e ambientale di base, ricercando nuovi modelli di sviluppo più sostenibili, sfruttando tutti i progressi tecnologici compiuti e integrandoli in modo razionale.Questo non potrà accadere finché non cambieranno i sistemi energetici, che oggi hanno rese molto basse. Nessuno avrebbe mai pensato che il più ingombrante dei sistemi energetici, quello idroelettrico, che oggi richiede grandi dighe e grandi bacini, potesse essere miniaturizzato, finché non è stato possibile integrarlo nel cofano di un’auto, se studiato in modo diverso e abbinato all’aria compressa. Solo un ragionamento trasversale alla scienza e alla tecnologia, come dovrebbe essere reso pubblico, ha permesso di progettare questo nuovo modo di produrre energia sostenibile, con rese elevatissime, applicabile anche ai trasporti e a questo sistema di volo, che per essere affidabile non dovrebbe risparmiare energia. Di fatto, non utilizza quasi nulla degli attuali sistemi di volo terrestri e spaziali, né tantomeno degli attuali sistemi energetici. Nessuno dovrebbe rammaricarsi di viaggiare nell’atmosfera e nello spazio senza inquinare e senza consumare denaro per carburante e oli lubrificanti, e con la massima sicurezza rispetto all’attuale modo di volare nell’atmosfera e nello spazio. Secondo la logica, l’economia e la tutela dell’ambiente, così avrebbe dovuto essere anche per i trasporti terrestri, ma il motore idroelettrico montato su un’auto non ha suscitato alcun commento da parte della scienza pubblica e privata. Sono rimasti in silenzio su tutte le altre applicazioni rivoluzionarie in tutti i settori dell’energia, della depurazione, della distribuzione dell’acqua, della desalinizzazione, del riscaldamento urbano e dei sistemi di condizionamento dell’aria, fino alla protezione delle acque dei bacini e delle falde acquifere, che potrebbero essere realizzate semplicemente producendo energia in modo sostenibile. La storia del progresso industriale è stata scritta da personaggi leggendari che, passo dopo passo, hanno migliorato caldaie e motori termici di ogni tipo, portandoci persino nello spazio. Chiedere a tutti di riprendere lo stesso percorso con i motori idroelettrici a compressione, o con un’altra fonte di energia pulita e potente, una volta inventata, non significa negare la storia del progresso. Ma limitarsi a correggere gli errori che hanno portato al riscaldamento globale e a un’economia insostenibile per la maggior parte della popolazione mondiale. Non possiamo comprendere, moralmente, tecnicamente, scientificamente ed economicamente, il silenzio, soprattutto nei confronti della scienza pubblica, che accompagna questi brevetti di pubblica utilità e di tutela ambientale.Nessuno dovrebbe rammaricarsi di viaggiare nell’atmosfera e nello spazio senza inquinare e senza consumare denaro per carburante e oli lubrificanti, e con la massima sicurezza rispetto all’attuale modo di volare nell’atmosfera e nello spazio. Secondo la logica, l’economia e la tutela ambientale, lo stesso avrebbe dovuto valere per i trasporti terrestri, ma il motore idroelettrico montato sulle automobili non ha suscitato alcun commento da parte della comunità scientifica, né pubblica né privata. Si è zittito su tutte le altre applicazioni rivoluzionarie in tutti i settori dell’energia, dalla depurazione alla distribuzione dell’acqua, dalla desalinizzazione al riscaldamento e al condizionamento urbano, fino alla protezione delle acque dei bacini e delle falde acquifere, che potrebbero essere ottenute semplicemente producendo energia in modo sostenibile. La storia del progresso industriale è stata scritta da personaggi leggendari che, passo dopo passo, hanno migliorato caldaie e motori termici di ogni tipo, arrivando persino a portarci nello spazio. Chiedere a tutti di riprendere la stessa strada con i motori idroelettrici a compressione, o con un’altra fonte di energia pulita e potente, una volta inventata, non significa negare la storia del progresso. Ma semplicemente correggere gli errori che hanno portato al riscaldamento globale e a un’economia insostenibile per la maggior parte della popolazione mondiale. Non possiamo comprendere moralmente, tecnicamente, scientificamente, economicamente, il silenzio, soprattutto la scienza pubblica, che accompagnano questi brevetti di utilità e di tutela dell’ambiente.Nessuno dovrebbe rammaricarsi di viaggiare nell’atmosfera e nello spazio senza inquinare e senza consumare denaro per carburante e oli lubrificanti, e con la massima sicurezza rispetto all’attuale modo di volare nell’atmosfera e nello spazio. Secondo la logica, l’economia e la tutela ambientale, lo stesso avrebbe dovuto valere per i trasporti terrestri, ma il motore idroelettrico montato sulle automobili non ha suscitato alcun commento da parte della comunità scientifica, né pubblica né privata. Si è zittito su tutte le altre applicazioni rivoluzionarie in tutti i settori dell’energia, dalla depurazione alla distribuzione dell’acqua, dalla desalinizzazione al riscaldamento e al condizionamento urbano, fino alla protezione delle acque dei bacini e delle falde acquifere, che potrebbero essere ottenute semplicemente producendo energia in modo sostenibile. La storia del progresso industriale è stata scritta da personaggi leggendari che, passo dopo passo, hanno migliorato caldaie e motori termici di ogni tipo, arrivando persino a portarci nello spazio. Chiedere a tutti di riprendere la stessa strada con i motori idroelettrici a compressione, o con un’altra fonte di energia pulita e potente, una volta inventata, non significa negare la storia del progresso. Ma semplicemente correggere gli errori che hanno portato al riscaldamento globale e a un’economia insostenibile per la maggior parte della popolazione mondiale. Non possiamo comprendere moralmente, tecnicamente, scientificamente, economicamente, il silenzio, soprattutto la scienza pubblica, che accompagnano questi brevetti di utilità e di tutela dell’ambiente.

Di seguito è riportata la legenda delle figure 1, 2, 3 e 4 relative a un piccolo aeromobile generico che incorpora gli elementi essenziali del sistema descritto, dove le figure 1 e 2 rappresentano rispettivamente le sezioni longitudinale e trasversale dei serbatoi di aria compressa, mentre le figure 3 e 4 sono rispettivamente un ingrandimento dello schema di un singolo generatore di corrente idropneumatico e di una singola pompa con doppia alimentazione separata fino alla girante:

(1) serbatoio pressurizzato in autoclave; (1.1) regolatore di livello con sonde capacitive; (1.2) valvola di sicurezza; (1.3) manometro con valvola di intercettazione; (1.4) valvola motorizzata di controllo del flusso con trasmettitore di posizione; (1.5) trasmettitore di pressione o di flusso; (1.6) sonda di livello minimo nel sistema di avviamento; (2) pompa utilizzata come turbina (brevetto); (2.1) generatore di corrente alternata; (2.1.1) boccola con anello di tenuta; (2.1.2) deviatore angolare con ingranaggi conici; (2.1.3) albero di trasmissione; (2.1.4) tubo di protezione dell’albero di trasmissione; (2.1.5) doppia curva con separatori incrociati a setti in bassa pressione (LP) e alta pressione (hp); (2.1.6) separatori di flusso a setti; (2.1.7) tipo chiuso; (2.1.8) diffusore della pompa; (2.2) valvola motorizzata per alimentare la turbina con regolazione del flusso; (3) serbatoio di transito dell’acqua a pressione atmosferica e contenitore; (3.1) valvola motorizzata per l’alimentazione della rete idrica pressurizzata; (3.2) valvola motorizzata di bypass per l’alimentazione a bassa pressione; (3.3) valvole dell’aria; (3.4) controllo del livello dell’acqua con sonde capacitive; (3.5) valvola motorizzata per l’alimentazione dell’acqua a bassa pressione; (3.6) sonda di livello massimo nel sistema di avviamento; (4) pompa elettrica per l’alimentazione a bassa pressione; (5) pompa elettrica con doppia alimentazione separata fino alla girante; (6) motore di azionamento della pompa, a velocità variabile, controllato da un inverter; (7) doppia curva con separatori incrociati a setti in bassa pressione (LP) e alta pressione (HP); (7.1) setti per separatori di flusso; (8) valvola di ritegno; (9) tubo di derivazione del deviatore di flusso; (10) elettrocompressore; (11) quadro elettrico di comando e controllo; (12) serbatoi di stoccaggio dell’aria compressa; (13) rete di distribuzione dell’aria compressa; (13.1) Elettrovalvola on/off con regolatori di pressione dell’aria; (14) Tunnel di spinta verticale; (15) Supporto dei tunnel di spinta verticali; (16) Tunnel di spinta orizzontale; (17) Turboventola elettrica multistadio; (18) Pannello rimovibile per la manutenzione; (19) Essiccatore d’aria. 

Il cuore di questo impianto, come di qualsiasi impianto basato sulla produzione di energia idroelettrica con riciclo dell’acqua, è la pompa con doppia alimentazione fino alla girante (5). Per comprendere il funzionamento di questo tipo di pompa, si può osservare la FIG. 3 e immaginare il centro della girante alimentato da quattro settori separati da 90 gradi. Due sono alimentati a bassa pressione e due ad alta pressione, eventualmente disposti diagonalmente per bilanciare la spinta idraulica sui cuscinetti. Inoltre, osservando la FIG. 1, all’interno dell’aereo, è necessario fare una distinzione tra la pressione statica e dinamica del sistema. La pressione statica è la pressione fornita dal cuscino d’aria compressa e, con la valvola (1.4) aperta, si diffonde sul lato destro della pompa con doppia alimentazione separata che entra anche nella girante. La pressione dinamica, o energia cinetica, è quella che fa circolare l’acqua all’interno dei tubi e dell’autoclave. In circuito aperto sul lato sinistro dell’autoclave. Per far circolare l’acqua è sufficiente aprire la valvola (2.2) e la pressione dell’aria farà circolare l’acqua nella turbina, ma la pressione dell’aria diminuisce man mano che espande il volume d’aria e l’acqua esce dal circuito. Mentre per far circolare l’acqua sul lato destro della pompa con la doppia alimentazione separata fino alla girante, è necessario aprire la valvola (1.4) e muovere la pompa poiché la pressione statica riempie già l’intero circuito, arrivando anche alla girante, ma senza il movimento della pompa l’acqua non circola per ovvie ragioni. Tuttavia, è sufficiente fornire alla pompa la prevalenza di pochi cm di colonna d’acqua per superare la perdita di pressione della valvola di ritegno, poiché la pressione statica non si oppone all’energia cinetica sviluppata internamente al volume d’acqua immagazzinato. Quindi, possiamo avere una pressione statica di 40 bar e una pressione dinamica di 0,5 bar. Ma il movimento sul lato destro (guardando la FIG. 4) non produce energia, essendo solo un riciclo interno nel volume d’acqua immagazzinato. Per produrre energia dobbiamo utilizzare il circuito sul lato sinistro dell’autoclave passando attraverso la pompa utilizzata come turbina (2) e immettere con un basso costo energetico l’acqua libera da pressione statica nel serbatoio dell’autoclave, che lo stato attuale dell’arte richiede una pompa con una prevalenza che vince la pressione statica e la caduta di pressione, quindi una prevalenza più alta a 40 bar. Questo è il motivo per cui l’energia idroelettrica con riciclo dell’acqua non è mai stata prodotta. Con la pompa con doppia alimentazione separata fino alla girante possiamo realizzare questa applicazione con un costo energetico molto basso che sembra impossibile, perché provenendo dal lato di aspirazione della pompa che è già pieno di acqua pressurizzata staticamente dall’autoclave, otteniamo intorno all’opposizione di pressione idrostatica, come se fosse una circolazione interna al volume d’acqua pressurizzato. Infatti, il tubo di aspirazione della pompa,che proviene dal lato sinistro (aperto) e dal lato destro (chiuso) è diviso in quattro settori fissi e separati (come si vede dalla FIG.3), quindi, quando la girante ruota, spinge verso l’autoclave l’acqua presente nella girante e produce in ogni quarto del settore del tubo di alimentazione una depressione che favorisce l’ingresso dell’acqua nella girante sia dal lato destro, sia dal lato sinistro. Non appena l’acqua in ingresso viene coinvolta per accelerazione centrifuga verso la periferia, prodotta dalle pale della girante che è proporzionale al quadrato della velocità angolare e nel raggio di rotazione, secondo coefficienti che dipendono dal tipo di girante Ma la caratteristica importante della pompa con doppia alimentazione separata è che la rotazione costringe la girante a ricevere in successione, nello stesso quarto della girante, l’acqua aspirata dai quattro settori separati. Non simultaneamente, come nel caso delle pompe che hanno una sola alimentazione. Pertanto, l’acqua del circuito aperto (senza pressione statica) e l’acqua del circuito chiuso (con la pressione statica dell’autoclave) si alternano nello stesso punto e nella stessa direzione (verso l’uscita della girante). Questo funzionamento implica che le portate si sommano, mentre la pressione totale (statica più dinamica) si distribuisce nell’intera sezione di uscita, secondo il principio di Pascal. Ovviamente, poiché la pressione statica viene trasmessa solo dal lato destro del sistema, per evitare cali di pressione nella pompa con doppia alimentazione separata, le sezioni di passaggio devono essere dimensionate per la trasmissione dell’intera portata e pressione. Questa semplice modifica della pompa ci permette di recuperare con costi infinitesimali l’acqua che ha prodotto energia nella pompa utilizzata come turbina idraulica (2) che si trova sul lato sinistro del sistema e di reinserirla nel ricircolo dell’acqua pressurizzata del circuito del serbatoio, senza che si verifichi il calo di pressione dovuto all’espansione del cuscino d’aria, che si verifica nelle normali autoclavi, il cui ripristino richiederebbe energia sia dalle pompe che dai compressori.L’acqua viene aspirata dai quattro settori separati. Non simultaneamente, come avviene nelle pompe con un’unica alimentazione. Pertanto, l’acqua del circuito aperto (senza pressione statica) e l’acqua del circuito chiuso (con la pressione statica dell’autoclave) si alternano nello stesso punto e nella stessa direzione (verso l’uscita della girante). Questo funzionamento implica che le portate si sommano, mentre la pressione totale (statica più dinamica) si distribuisce sull’intera sezione di uscita, secondo il principio di Pascal. Ovviamente, poiché la pressione statica viene trasmessa solo dal lato destro del sistema, per evitare cali di pressione nella pompa con doppia alimentazione separata, le sezioni di passaggio devono essere dimensionate per la trasmissione dell’intera portata e pressione. Questa semplice modifica della pompa ci permette di recuperare con costi infinitesimali l’acqua che ha prodotto energia nella pompa utilizzata come turbina idraulica (2) che si trova sul lato sinistro del sistema e di reinserirla nel circuito di ricircolo dell’acqua pressurizzata del serbatoio, senza che si verifichi la caduta di pressione dovuta all’espansione del cuscino d’aria, che si verifica nelle normali autoclavi, il cui ripristino richiederebbe energia sia dalle pompe che dai compressori.L’acqua viene aspirata dai quattro settori separati. Non simultaneamente, come avviene nelle pompe con un’unica alimentazione. Pertanto, l’acqua del circuito aperto (senza pressione statica) e l’acqua del circuito chiuso (con la pressione statica dell’autoclave) si alternano nello stesso punto e nella stessa direzione (verso l’uscita della girante). Questo funzionamento implica che le portate si sommano, mentre la pressione totale (statica più dinamica) si distribuisce sull’intera sezione di uscita, secondo il principio di Pascal. Ovviamente, poiché la pressione statica viene trasmessa solo dal lato destro del sistema, per evitare cali di pressione nella pompa con doppia alimentazione separata, le sezioni di passaggio devono essere dimensionate per la trasmissione dell’intera portata e pressione. Questa semplice modifica della pompa ci permette di recuperare con costi infinitesimali l’acqua che ha prodotto energia nella pompa utilizzata come turbina idraulica (2) che si trova sul lato sinistro del sistema e di reinserirla nel circuito di ricircolo dell’acqua pressurizzata del serbatoio, senza che si verifichi la caduta di pressione dovuta all’espansione del cuscino d’aria, che si verifica nelle normali autoclavi, il cui ripristino richiederebbe energia sia dalle pompe che dai compressori.

In realtà, il sistema dell’autoclave non è nato per produrre energia, ma per limitare il numero di avviamenti dei motori delle pompe, fornendo per alcuni minuti al sistema idraulico, che consuma acqua, il volume d’acqua immagazzinato mediante l’espansione del cuscino d’aria. È ovvio che lo stesso sistema può essere utilizzato per produrre energia se l’acqua esce dal circuito dell’autoclave (per produrre energia) e vi ritorna simultaneamente attraverso un altro ingresso, senza modificarne il volume interno. Ovviamente, il ritorno dell’acqua all’autoclave pressurizzata non deve avvenire con la forza di una pompa multistadio, che consuma più energia di quanta ne produca, dando ragione agli scettici che ironicamente chiamano “moto perpetuo” l’energia idroelettrica con riciclo dell’acqua. Gli scettici hanno avuto ragione solo perché mancava l’invenzione di una pompa con doppia alimentazione separata fino alla girante. Infatti, se la separazione del flusso non raggiunge l’interno della girante e se questa non ruota, il sistema non può funzionare, affidandosi alla pressione dinamica per superare la pressione statica. Nel sistema idroelettrico dell’auto, la valvola (2.2), che alimenta la pompa utilizzata come turbina, deve essere rigorosamente chiusa quando l’impianto non è in funzione, altrimenti non sussistono le condizioni per l’avvio del sistema.

 Nell’impianto idroelettrico dell’aereo FIG.4, espandiamo il cuscino d’aria solo nella fase di avviamento del motore idraulico, per ridurre i costi della batteria per l’avviamento e per un eventuale gruppo UPS trifase. Durante il normale funzionamento, l’acqua che esce dall’autoclave è perfettamente in quantità uguale a quella che entra nella bocca sinistra della pompa con doppia alimentazione fino alla girante, poiché il serbatoio pressurizzato (1), essendo completamente pieno di acqua e aria, consente l’ingresso al suo interno solo della stessa quantità di acqua che esce attraverso la valvola (2.2). Infatti, la porta destra della pompa con doppia alimentazione separata (5) viene utilizzata solo per il riciclo dell’acqua pressurizzata dal cuscino d’aria (la stessa pompa funziona con una frequenza molto bassa semplicemente per riciclare l’acqua nello stesso volume senza sollevarla o guadagnare la pressione del cuscino d’aria compressa). Pertanto, regolando la velocità dei motori che alimentano le pompe 4 e 5, regoliamo anche il flusso d’acqua che attraversa la turbina e l’energia prodotta dai singoli generatori di energia. La pompa (4) serve a superare le perdite di scarico della valvola e le parti speciali (3.5, 7, 8, 9) e a bilanciare il flusso tra il lato destro e sinistro della pompa 5, non può fornire un flusso maggiore dell’uscita dalla valvola 2.2. Tutte queste regolazioni sono possibili impostando innanzitutto il limite di oscillazione del livello dell’acqua nei due serbatoi affiancati, sia tramite la regolazione delle valvole, sia della velocità dei motori delle pompe, mentre la diminuzione della pressione dell’aria è regolata da un pressostato che aziona il compressore alla minima variazione. Pertanto, alle condizioni operative nominali, non si verifica alcuna variazione del volume d’acqua nel serbatoio pressurizzato, non si verifica l’espansione del cuscino d’aria, quindi non viene consumata energia per comprimere il cuscino d’aria (come accade nelle autoclavi esistenti). Tuttavia, l’acqua che esce dall’autoclave riceve anche la pressione necessaria per produrre energia nella turbina. Ovviamente, l’assorbimento di energia non può essere completamente eliminato, ma consuma solo una piccolissima percentuale delle energie correnti che assorbono i sistemi idraulici che devono sollevare l’acqua o comprimere i cuscini d’aria. Poiché i motori di azionamento delle pompe a velocità variabile, questo sistema può produrre l’energia che serve a un mezzo per trasportare un carico completo, a vuoto, nelle varie fasi di funzionamento, semplicemente premendo il pedale dell’acceleratore del veicolo. Infatti, l’unità di controllo (11) distribuisce il flusso di energia al circuito elettrico del velivolo da trasporto, che, nel caso delle Fig. 1 e 2, è composto principalmente, da cinquantasette motori e valvole degli stessi generatori di potenza e riscaldamento e aria condizionata del velivolo. Le batterie di avviamento generali dell’impianto sono leggermente più grandi delle attuali batterie del mezzo di trasporto, essendo alimentate da un UPS trifase. Devono solo aprire le valvole 2.2 affinché le turbine inizino a ruotare,consentendo agli alternatori (2.1) di produrre l’energia per azionare i motori delle pompe (4 e 5), quindi le valvole (1.4 e 3.5) e infine gli impianti di riscaldamento e condizionamento. Solo alla fine i turboventilatori elettrici (17), prima quelli situati nei tunnel di spinta verticali (14) e poi quelli dei tunnel di spinta orizzontali (16).

Per realizzare la centrale idroelettrica, le scelte possono essere molteplici, ma sfruttiamo un cuscino d’aria pressurizzato di 400 m di colonna d’acqua e una pompa elettrica utilizzata come turbina con una portata di 12,5 L/s. Ipotizzando una resa di 0,70, applicando la formula Pu = η * Q * Hu / 102, otteniamo una potenza di 823,5 kW (0,70 * 300 * 400 / 102).

Assegnando alla pompa con doppia alimentazione separata una prevalenza di 1,0 m e una portata di 0,6, la potenza assorbita dalla stessa, che determina un flusso doppio rispetto a quello che entra nella turbina, è calcolata con la formula: 1 * 600 / 102 * 0,6 = 3,52 kW. Mentre la pompa di circolazione aggiuntiva (3,6), con una portata pari alla metà, supposta con la stessa portata e prevalenza, assorbe metà dell’energia calcolata per la pompa a doppia alimentazione (1,76 kW). Pertanto, l’assorbimento totale di energia sarebbe di soli 5,28 kW (3,52 + 1,76). In questo caso il rapporto tra consumo energetico e portata è 156 (823,5/5,28).

In effetti, le perdite di carico nelle valvole, nella turbina, nei componenti speciali e le perdite in uscita vengono tutte assorbite dalle pressioni dinamiche che si sviluppano nelle tubazioni che alimentano la pompa sotto una pressione idrostatica positiva, da entrambi i lati, mentre in mandata non si riscontrano perdite di carico apprezzabili, non superiori al livello dell’acqua (che è incomprimibile). Non c’è da stupirsi con questo risultato, dato che i gas compressi sono accumulatori di energia più potenti, flessibili e convenienti per l’accumulo di energia elettrica.

Nella fase di funzionamento a regime, il cuscino d’aria, controllato dal regolatore (1.1), non si espande, quindi tutta l’acqua ritorna nell’autoclave attraverso i due ingressi della pompa a doppia alimentazione separata. Infatti, la doppia alimentazione separata fino alla girante, permette di avere portate molto simili mediante la regolazione delle valvole (1.4, 2.2, 3.5) e dei giri della pompa (4), nonostante la differenza di pressione statica esistente in ingresso. Pertanto, possiamo stimare che il 50% della portata totale della pompa a doppia alimentazione separata (5) passi dal lato destro (ovvero un semplice ricircolo) e il 50% dal lato sinistro (attraverso la pompa utilizzata come turbina), producendo energia. Infatti, la turbina scarica l’acqua nel serbatoio (3), da cui la pompa a bassa pressione (4), la valvola di ritegno (8), il deviatore di flusso a stelo (9), la doppia curva con deflettori di separazione, alimentano il lato sinistro della pompa a doppia alimentazione separata (5). Il dispendio energetico fornito alla pompa (4), stimato di seguito, non è quello che sarebbe necessario se avessimo utilizzato i soliti circuiti idraulici ed elettrici e per riportare l’acqua nell’autoclave, ma solo quello per raggiungere l’acqua nella girante della pompa con doppia alimentazione. Chi porterà l’acqua all’interno dell’autoclave è il circuito sul lato destro della pompa, dove le pressioni statiche di aspirazione e mandata sono in equilibrio e quindi la direzione del flusso d’acqua dipende solo dalla rotazione della girante. Di conseguenza, anche l’acqua che viene dal lato sinistro si inserisce in questo flusso, non solo perché la girante è comune, ma anche perché le partizioni (2.1.6) che arrivano a sovrapporre il profilo della girante, agiscono come valvola anti-riflusso. Inoltre, la rotazione entra in ogni quarto del settore di crociera mostrato in FIG. 3 in successione d’acqua ad alta e bassa pressione (hp + lp) che, avendo la stessa direzione, si sommano e non si contrastano, anche in conformità con la legge di Pascal che afferma che la pressione si espande in tutte le direzioni (quando è statica). Quando si verifica un flusso unidirezionale, condizionato dalla rotazione di una pompa, le pareti dei tubi e delle valvole di ritegno sono costrette ad espandersi a causa della pressione dinamica nella direzione del flusso.

Come scritto sopra, anche se sembra impossibile, questo sistema produce energia senza consumare acqua che ricircola tra i due serbatoi. Invece, consuma una piccola quantità di aria compressa, che solubilizzata nell’acqua dell’autoclave, viene rilasciata nell’atmosfera quando l’acqua viene sfiatata alla pressione atmosferica nel serbatoio (3), ma questo fenomeno è quantificabile in milligrammi per litro di acqua gassosa (azoto, ossigeno, CO2) secondo la legge di Dalton di cui sono fornite di seguito le formule principali (estratte dalla letteratura scientifica) e considerazioni personali che spiegano i concetti, senza considerare i meriti dei calcoli:

In effetti, in una miscela di gas ideali contenuta in un volume V e alla temperatura T, le molecole di ciascun gas si comportano indipendentemente dalle altre; di conseguenza, la pressione esercitata dalla miscela gassosa sulle pareti del contenitore e sulla superficie dell’acqua è data da: dove R è una costante pari a 0,0821; , … rappresentano il numero di moli di ciascun componente della miscela. Questa legge è valida nelle condizioni in cui è valida la legge dei gas ideali; è approssimata a pressioni moderate, ma diventa sempre più precisa man mano che la pressione diminuisce. Definendo la frazione molare come il rapporto tra il numero di moli dell’i-esimo componente e il numero totale di moli presenti: si ottiene che in una miscela di gas ideali, la pressione parziale di ciascun componente è data dalla pressione totale moltiplicata per la frazione molare di quel componente: . 

In sostanza, per ogni gas presente nell’aria è possibile calcolare la percentuale di solubilità in acqua alla pressione di esercizio, ma a fini pratici, l’energia necessaria per comprimere l’aria sarà una spesa minima, poiché l’aria compressa, non uscendo mai dal volume del serbatoio (1), presenta solo piccole fluttuazioni di pressione e, una volta raggiunto il punto di saturazione, non discioglie ulteriore aria. Il consumo è dovuto alla minore solubilità in acqua del gas a pressione atmosferica. Infatti, quando l’acqua attraversa il serbatoio (3), dotato di sfiati, rilascia una piccola porzione d’aria, che diventa insolubile alla pressione atmosferica, attraverso lo sfiato (3.3). Ma, ovviamente, i tempi di transito in questo serbatoio sono molto brevi e il processo di espulsione completa dell’aria non può avvenire, perché il gas ricade immediatamente nel serbatoio dell’acqua (1) dove non può fuoriuscire dalla superficie dell’acqua, tornando alle condizioni di massima solubilità.

Ovviamente, per mantenere costanti i livelli dell’acqua nei due serbatoi è necessaria una gestione computerizzata del grado di apertura delle valvole motorizzate (1,4 – 2,2 – 3,5), di cui almeno quella che alimenta la turbina deve essere alimentata a 24 volt CC, essendo azionata anche nella fase iniziale di avviamento del sistema, quando l’impianto non produce energia.

Può sembrare strano che questo sistema, così importante per lo sviluppo del trasporto aereo terrestre e spaziale, che coinvolge molte tecnologie, senza la pompa con doppia alimentazione separata fino alla girante (5) non sarebbe stato possibile farlo funzionare. Infatti non sarebbe stato possibile aggirare la pressione dell’autoclave (1) e non sarebbe stato possibile produrre energia. Ma è importante anche il modo in cui alimenta la pompa che deve partire da una certa distanza dalla pompa, in modo che nella sezione di ingresso della pompa abbiano quattro flussi separati di cui due ad alta pressione (hp) e due a bassa pressione (lp), eventualmente disposti diagonalmente. Affinché questa separazione dei flussi possa avvenire è necessario partire dal flusso deviatore (9) tronchi poiché la doppia curva con deflettori separatori (7), deve già ricevere il flusso canalizzato nella posizione corretta, in modo che possa attraversarli, alimentando le quattro aree interne alla girante nel modo corretto. Quindi, le semicurve del particolare (7) utilizzando solo metà della sezione di passaggio, già disposta diagonalmente, che fluiscono in una sola sezione di ingresso della pompa già divisa in quattro settori senza interruzione di flusso fino alle pale della girante, che in questa applicazione sarà chiusa. Nell’impianto proposto la prevalenza della pompa da assegnare alla pompa con doppia alimentazione separata, serve a superare la resistenza della valvola di ritegno (8) e a includere, insieme all’acqua riciclata, tutta l’acqua che esce dal circuito aperto (che passa attraverso la turbina) di nuovo nel serbatoio (1). Pertanto la pompa con doppia alimentazione separata (5) svolge cinque funzioni:

1. consentire alla bassa pressione dell’acqua del lato sinistro, spinta dalla pompa (4), di entrare nella girante della pompa di alimentazione doppia separata fino alla girante (5);

2. consentire la circolazione dell’acqua ad alta pressione statica sul lato destro che non circola senza la rotazione della girante, poiché la pressione a monte e a valle della pompa non sarebbe in equilibrio statico;

3. consentire la somma dei due flussi separati nella girante rotante (che non si uniscono, ma si susseguono in ogni quarto della sezione di ingresso per ogni giro della girante);

4. consentire l’espansione della pressione totale proveniente dal lato destro nel corpo della pompa secondo il principio di Pascal (Sebbene la pressione statica sia in equilibrio, la dinamica prodotta dalla pompa con doppia alimentazione separata, consente la circolazione dell’acqua all’interno del volume d’acqua accumulato con una piccola prevalenza della pompa, poiché la mandata della pompa e l’aspirazione coincidono almeno su una delle due bocche di aspirazione. Pertanto, la pressione dinamica prodotta dalla pompa si somma a quella statica e si espande nella direzione del flusso, spingendo anche l’acqua proveniente dal lato sinistro della pompa con alimentazione separata, che da sola non avrebbe la forza di entrare e attraversare l’autoclave.

5. consentono di superare la perdita di pressione della valvola di ritegno (8) con la prevalenza della pompa che dipende dal tipo di girante e corpo pompa utilizzati.

Se queste cinque operazioni hanno luogo, come scritto sopra, non varia il volume d’acqua all’interno del serbatoio pressurizzato. Pertanto, non dovremmo ripristinare la pressione del cuscino d’aria e, essendo i percorsi più brevi, non abbiamo un apprezzabile calo di pressione fisso, a parte quelli che produciamo spontaneamente per regolare la portata e i livelli attraverso la chiusura delle valvole durante l’avviamento e a bassa velocità e coppia. Nessuna di queste funzioni richiede una perdita di carico precisa, a parte la valvola di ritegno (8), che dipende dalla velocità dell’acqua e al massimo può essere fino a 0,5 m, quindi nel calcolo indicativo della potenza assorbita delle pompe (4 e 5) durante il normale servizio è stato previsto per la prevalenza di 1 m di colonna d’acqua, stimando un assorbimento medio, rispettivamente di 1,76 e 3,52 kW, che non è la potenza installata, ma la media consumata, avendo le pompe a velocità variabile affrontano anche condizioni di assorbimento maggiori e minori. Tuttavia, il valore indica che con una piccola quantità di energia consumata dall’impianto, è possibile sviluppare e consumare un’energia molto maggiore rispetto all’utilizzo di diversi regimi idraulici e dell’unità di accumulo di energia che è il cuscino d’aria. Questo sistema non è contemplato da nessuna teoria di scienziati come Eulero, Bernoulli, Newton, Stokes, Leibniz, Heisenberg, Carnot, Fick, Hamilton, che in tanti hanno legiferato sulle leggi di conservazione dell’energia riferendosi a sistemi isolati, meccanici, idraulici, termici, chimici, fisici. Si può affermare che il motore idraulico è un’applicazione pratica che rispetta questi principi, ma allo stesso tempo ne supera i limiti, creando un sistema aperto che trasferisce energia da un sistema all’altro, senza arrivare alle energie di massa molto più potenti, ma difficili da controllare per l’uomo, iniziate, a partire dagli studi di Einstein.

Applicabilità industriale.

La produzione di energia elettrica rinnovabile a bordo di qualsiasi mezzo di trasporto rappresenta la soluzione migliore dal punto di vista economico, a prescindere dagli aspetti ambientali, poiché semplifica anche la progettazione meccanica. Infatti, potendo posizionare i produttori di energia ovunque si desideri, tutti gli attuali motori termici possono essere sostituiti da motori elettrici. La trasmissione di energia elettrica non solo costa molto meno della trasmissione meccanica, eliminando alberi di trasmissione, riduttori e sollecitazioni termiche dei materiali, ma è anche più facilmente regolabile tramite elettronica di controllo e inverter.

La scienza da tempo cerca di produrre energia con un impatto ambientale minimo, ma finora non è riuscita a concentrarsi principalmente sulle energie nucleari e sulle varie manipolazioni della materia. Per chi scrive, invece, è più semplice sfruttare l’energia dell’acqua espulsa da un punto sempre riempito con circuiti idraulici, a condizione che questi siano progettati in modo da sfruttare diversi regimi idraulici: favorendo il risparmio energetico nella fase di recupero dell’acqua e la produzione di energia nella fase di scarico dell’acqua dagli impianti. In effetti, è necessario, in particolare, sfatare il mito delle paratie e dei contrappesi che possiedono tutti energia idroelettrica, un’idea errata fin dall’avvento dell’era industriale, che sfrutta solo l’energia più evidente, ovvero quella del salto idraulico. Come mostrato in Figura 1, l’energia idroelettrica sui sistemi mobili può occupare gli spazi attualmente occupati da serbatoi di carburante non utilizzati. Se consideriamo il peso del carburante, dei motori termici, dei sistemi di raffreddamento e delle trasmissioni meccaniche, non possiamo affermare che producendo energia idroelettrica a bordo di un aeromobile si appesantisca il sistema di volo. Se il sistema diventa più pesante e ingombrante, ciò è dovuto al fatto che aumentiamo la capacità di carico e la sicurezza dei voli, sfruttando il basso costo dell’energia.

I vantaggi sono enormi perché l’energia idroelettrica pressurizzata non consuma combustibile ma solo usura dei materiali, come accade per quella prodotta sfruttando la pressione dell’acqua nei bacini idrici. Sfruttando la pressione artificiale dell’aria compressa, con dimensioni ridotte, si ottengono gli stessi risultati. Infatti, si produce energia con la pressione di un cuscino d’aria che non può espandersi espelle l’acqua in eccesso da un circuito idraulico sempre pieno che alimenta una turbina idraulica. Pertanto, si sfrutta la pressione statica, come nei bacini naturali si sfrutta la pressione atmosferica. Poiché non vi è stress termico, nemmeno i materiali subiscono sollecitazioni.

Se ipotizziamo che l’aereo delle figure 1 e 2 abbia, nello spazio di produzione energetica assegnato, tre generatori idroelettrici pressurizzati con una pressione dell’acqua di 300 L/s a 40 bar, come calcolato nella descrizione, possiamo supporre che abbia circa 2.455 kW [(823,5 – 5,28) * 3], e quindi circa 43 kW per ciascuno dei cinquantasette turboventole previsti per l’aereo, che non funzioneranno mai contemporaneamente e alla massima velocità. Il massimo assorbimento che possiamo avere è nella fase di decollo verticale con i quarantacinque motori turboventola di sollevamento su cui tutta l’energia potrebbe essere concentrata fino alla prevista dimensione di trasporto orizzontale dove la rotazione delle turboventole sarebbe ridotta e verrebbero utilizzati i propulsori orizzontali che richiedono meno energia, non dovendo contrastare la forza gravitazionale ma solo l’attrito con l’aria. Quindi nella fase di sollevamento potremmo avere circa 54,5 kW per motore (2455/45). Se riciclando 300 L/s in una turbina si possono produrre circa 818 kW, possiamo supporre che siano disponibili 1500 litri d’acqua e che l’intero impianto di riciclo pesi circa 2500 kg. Facciamo un piccolo calcolo per sollevare contro la forza di gravità 2500 kg a una velocità di 50 km/h (trasformando la forza peso in Newton e la velocità in m/s, ipotizzando cautamente un sistema con una resa complessiva del 25%. Non sollevando direttamente, ma attraverso la circolazione dell’aria nei turbocompressori, con tutti i fenomeni fisici coinvolti) secondo l’espressione F * s / t, avremo una potenza dissipata di 86,8 kW [(25000 * 50000 / 3600 ) * 0,25 / 1000], che è circa il 10% dell’energia prodotta. I restanti 731 kW possono essere utilizzati per sollevare l’aereo e i passeggeri. Se queste sono le proporzioni tra l’energia prodotta e quella consumata per il sollevamento dell’aeromobile nelle peggiori condizioni operative, possiamo anche suggerire di utilizzare l’intero sistema di serbatoi di aria compressa nell’ambiente terrestre per aumentare la sicurezza e l’efficienza dei voli. Infatti, durante il decollo, invece di sfruttare solo l’energia prodotta dalle turboventole, possiamo aggiungere tale energia allo svuotamento dei serbatoi pressurizzati che rilascerebbero l’aria dalla stessa uscita dei condotti di spinta verticali. Inoltre, sostenendo il condotto di spinta verticale (14) con i supporti (15) che consentono all’aria, che rimbalza sul terreno, di tornare verso l’aeromobile, aumentiamo ulteriormente l’efficienza del sollevamento al decollo. Dopo il decollo, i serbatoi di aria compressa verrebbero nuovamente pressurizzati prelevando aria atmosferica durante il volo per utilizzarla come paracadute in caso di incidente di volo o per rallentare l’accoppiamento con la riduzione dei giri delle turboventole. Ma questo sistema di volo è vantaggioso perché se abbiamo bisogno di una maggiore capacità di carico, un nuovo gruppo di produzione di energia viene aggiunto allo spazio appropriato per la produzione di energia, che viene aggiunto agli altri esistenti, oppure sostituisce un gruppo con un altro più potente, senza cambiare i motori di spinta,come avverrebbe negli attuali sistemi di volo. Se, d’altra parte, i motori a spinta verticale o orizzontale non fossero sufficienti, si aumenta il numero di tali elementi che, come scritto, circondano l’intero velivolo e possono anche attraversare verticalmente come mostrato nelle Figure 1 e 2. Ovviamente, in veicoli spaziali più grandi, potrebbero esserci molti attraversamenti di tunnel con più turboventole di quelle rappresentate nei disegni, non solo verticali ma anche orizzontali con un’immensa capacità di carico, trasportando grandi quantità di serbatoi di aria compressa per garantire il viaggio di ritorno sulla Terra. Ciò nonostante, come scritto nella descrizione, ossigeno, azoto e CO2 potrebbero anche essere prodotti in navicelle spaziali serre appositamente attrezzate per la vita umana nello spazio. Anche in questo caso l’energia idroelettrica pressurizzata con aria compressa sarebbe preziosa perché dissolve l’ossigeno nell’acqua contribuendo alla purificazione.

La cosa importante è che, sia sulla Terra che nello spazio, non avremmo bisogno di carburanti o persino di materiali radioattivi, non emetteremmo sostanze inquinanti e avremmo un margine di sicurezza in volo centinaia di volte superiore a quello dei voli attuali.

In questo archivio di brevetti non è necessario addentrarsi nei dettagli dei calcoli energetici per il volo nell’atmosfera e nello spazio, poiché le variabili sono numerose e qualsiasi fabbisogno energetico risultante è sempre compensato dal basso costo dell’energia prodotta dal riciclo dell’acqua pressurizzata con aria compressa. Questa soluzione diventa sempre più conveniente all’aumentare del flusso d’acqua, poiché se è vero che la potenza prodotta è proporzionale alla pressione del cuscino d’aria non consumato, è altrettanto vero che è proporzionale anche al flusso d’acqua non consumato. Far circolare con una bassa prevalenza della pompa all’interno del volume d’acqua accumulato nel serbatoio pressurizzato aumenta ulteriormente il rapporto di convenienza tra energia consumata ed energia prodotta. Questo rapporto nell’esempio calcolato, con soli 300 l/s e 40 bar di pressione statica dell’aria, è già di 1/156 e, come detto, può aumentare considerevolmente. Non so se le energie nucleari tanto desiderate dalla scienza ufficiale possano attivare questi risultati, così come l’ossigenazione dell’acqua. So solo che finora i risultati sono stati piuttosto deludenti, nonostante le centinaia di miliardi di spese in tutto il mondo. Queste soluzioni, che costano solo un euro o un dollaro a qualsiasi contribuente mondiale, derivano dall’esperienza, non dalla teoria. Si tratta di mettere insieme diverse tecnologie e ricercare sinergie tra principi scientifici e macchine che svolgono compiti diversi. Cercare condizioni naturali e tecnologiche che nessuno ha mai cercato trasversalmente, perché ognuno cerca di sfruttare una sola scienza e una sola tecnologia alla volta, mentre in natura esistono sinergie tra diversi principi fisici, chimici e biologici che creano la vita sulla Terra, a partire dalla fotosintesi. Noi uomini, a questi principi, possiamo aggiungere la tecnologia meccanica, elettrica, elettronica e informatica, possibilmente senza aprire cicli termici, che non possono essere chiusi, soprattutto nei sistemi mobili. Non è un caso che queste soluzioni non esistano dopo oltre centocinquanta anni di sviluppo industriale, perché non abbiamo ancora chiuso i cicli termici nelle principali centrali termoelettriche fisse, sebbene, come si può vedere sul sito http: www.spawhe.eu, avremmo potuto farlo, realizzando gli impianti nel luogo e nelle dimensioni giuste, modificando i camini e continuando il ciclo della CO2 con l’acqua in serre di calcare. Se la scienza, l’industria e la legislazione globale non sono riuscite a depurare l’energia termica negli impianti fissi, cosa peraltro semplice, come possiamo pensare di risolvere il problema nei sistemi mobili, nei trasporti, nelle attività terrestri, marittime e spaziali?

Lavorando in compartimenti stagni, diverse scienze e varie tecnologie, non hanno mai assemblato pompe idrauliche e turbine nello stesso circuito idraulico e non hanno nemmeno utilizzato cuscini d’aria ad autoclave a lato singolo senza espanderli, che è l’unico modo per produrre energia senza consumarla tutta nello stesso impianto, nel tentativo di recuperare l’acqua in modo errato, cioè senza pompe con doppia alimentazione separata fino alla girante. Queste considerazioni tecniche trascurate dalla leadership mondiale a tutti i livelli, come scritto, possono anche portare a un sistema di trasporto aereo terrestre e spaziale sostenibile, nonostante l’elevato fabbisogno energetico richiesto. Basti pensare che il rapporto di energia consumata calcolato nell’esempio precedente si riferisce allo stesso sistema che utilizza diversi regimi di circolazione dell’acqua. Non ci vuole molto per capire che se l’aria del cuscino d’aria si espande, come avviene negli impianti ad autoclave esistenti, consuma energia. Per non consumarla è stato necessario inventare la pompa con doppia alimentazione separata fino alla girante, perché crea il collegamento tra due schemi idraulici di circolazione dell’acqua, uno aperto e l’altro chiuso. Il circuito aperto produce energia nella turbina idraulica, mentre quello chiuso pressurizzato la immagazzina. L’elettricità prodotta nel processo a freddo, che non necessita di ulteriori trasformazioni, può essere applicata direttamente alle pale della turbina, che a sua volta produce elettricità e fa girare i turbofan. Esistono inoltre ampi margini per l’alleggerimento dei sistemi elettrici, in particolare (motori e alternatori), aumentando la tensione di esercizio dell’alimentazione elettrica dei turbofan. Vi sono anche ampie possibilità di alleggerire i materiali con cui sono costruite le pompe, le turbine e le guide idrauliche, che oggi sono realizzate in acciaio e ghisa per uso esclusivamente terrestre. Questo significa che, dal punto di vista dell’energia sostenibile, siamo ancora all’inizio, perché non siamo ancora arrivati ​​a produrre elettricità riciclando l’acqua in modo redditizio. Per quanto riguarda i sistemi di trasporto aereo e spaziale, non siamo ancora all’inizio, perché quando il mondo capirà che questo è il modo migliore per produrre energia pulita, potente e sostenibile, dovremo alleggerire tutti i materiali che compongono le centrali elettriche, non tanto per risparmiare energia, dato che non costerebbe quasi nulla, quanto per non portare pesi inutili nello spazio. Non è possibile che tutti comprendano i concetti più complessi della teoria della relatività, della meccanica quantistica e della fisica teorica, e allo stesso tempo che l’intera scienza mondiale, compresa quella spaziale, che è all’avanguardia, non includa il corretto accoppiamento negli impianti di acqua e aria comprimibili che, da un punto di vista energetico, avrebbe evitato disastri economici e ambientali, incluso il riscaldamento globale.  

Per quanto riguarda il tunnel di spinta verticale e orizzontale, l’integrazione di turboventole assiali in serie rappresenta una soluzione del tutto originale, poiché tale soluzione non è necessaria nelle applicazioni industriali, essendo sufficienti in altre applicazioni ventilatori centrifughi e soffianti che non richiedono prevalenze molto elevate. Solo in futuro, nel settore aeronautico e spaziale, si potrà ipotizzare tale applicazione, dove si affermeranno le turboventole assiali termiche, che sono molto più potenti, ma, come già detto, sono azionate da turbine a gas alimentate da combustibili chimici e fossili, non compatibili con l’economia e l’ambiente.

I tunnel di spinta diventeranno importanti solo se genereranno abbondante elettricità sugli aeromobili. Infatti, avendo una maggiore quantità di energia ma meno potente senza le camere di combustione a gas, sarà necessario aumentare la diffusione dei ventilatori assiali multistadio posizionandoli all’interno di tunnel intersecati da estensioni di sezione, che, rallentando la velocità, consentono di sommare le pressioni, mentre i flussi d’aria si sommano lavorando in parallelo in molti tunnel orizzontalmente e verticalmente a seconda della velocità da raggiungere e del carico da trasportare. Certamente ci sono limiti alla velocità che possiamo raggiungere a causa della resistenza della gravità, della resistenza dell’aria e delle perdite di compressione dell’aria nei vari stadi di compressione e nel tunnel stesso. Non ci sono limiti ai carichi che possiamo sollevare in atmosfera, se disponiamo di una fonte di energia che utilizza aria e acqua senza consumarle e che impiega solo una piccola percentuale dell’energia che produce per sollevare il proprio peso. I condotti di spinta diventano ancora più importanti ad alta quota, quando l’atmosfera si riduce in densità e si crea il vuoto, perché la riduzione di densità può essere compensata aumentando la velocità dei motori turbofan o iniettando aria compressa negli stessi condotti che non disperdono nulla finché non lasciano l’atmosfera. Naturalmente, nel vuoto, tutto deve essere affidato all’iniezione d’aria che, per risparmiarne quantità, viene effettuata a bassa pressione tramite valvole di riduzione della pressione che la comprimono nei condotti, aumentandone la densità e creando la forza di reazione. Non sappiamo quali saranno le energie del futuro per la NASA, perché finora, per la propulsione, si è sempre utilizzata energia termica molto potente che, oltre al costo e all’inquinamento che produce, ha soprattutto una scarsa autonomia di volo perché il carburante si consuma molto rapidamente, specialmente nella fase di lancio, dove invece l’energia idroelettrica compressa non consuma nulla, prelevando l’aria dall’atmosfera. Pertanto, il problema energetico si pone nella fase successiva, quando l’aria esterna al veicolo spaziale non è sufficiente a generare la spinta nei condotti con i turbofan. Pertanto, la soluzione consiste nel portare l’aria compressa alla massima pressione consentita dalla fisica, ovvero allo stato liquido, che nelle gallerie si trasforma in vapore, dove i turbofan, anche a bassi regimi, potrebbero creare impulsi, più o meno lunghi, per cambiare le direzioni di navigazione a cui sono destinati.

Fintanto che i principi di Newton rimangono validi, i tunnel di spinta rappresentano un’invenzione logica per viaggiare nell’atmosfera e nello spazio utilizzando energia elettrica prodotta da fonti fredde, massimizzando i gas atmosferici o immagazzinandoli in serbatoi, nel caso in cui il viaggio sia spaziale. Anche se, al posto dell’energia idroelettrica pressurizzata, si utilizzasse un altro tipo di energia elettrica fredda che non produce gas o vapore ad alta pressione, i tunnel di spinta sarebbero comunque ugualmente utili. Tuttavia, allo stato attuale delle conoscenze, altre energie fredde non possono nemmeno essere prese in considerazione per questa applicazione, essendo ingombranti e a basso rendimento.

Ovviamente, il cambiamento della fonte di energia modifica anche il modo di progettare i sistemi di trasporto aereo. Come si può vedere dalle Figure 1 e 2, i condotti di spinta costituiranno la struttura portante dell’aeromobile, in particolare quelli disposti verticalmente. Infatti, se l’energia non ha un costo quasi nullo, non è consigliabile immagazzinarla, ma utilizzarla per sostenere i carichi e controllare l’aeromobile durante tutte le manovre (mediante la variazione della velocità del turboventola elettrico). Non serviranno i carrelli di decollo e atterraggio. Essi dovranno sopportare i carichi direttamente attraverso il condotto di ventilazione verticale (14), senza fare affidamento sull’energia cinetica e sulla portanza delle ali dell’aeromobile. Pertanto, almeno tali condotti e i relativi supporti, è meglio realizzarli in acciaio al cromo-nichel, che è tre volte più resistente delle leghe di alluminio. Mentre i materiali utilizzati nella costruzione delle parti rotanti del turboventola saranno fibra di carbonio e kevlar, che anche nelle parti non termiche dei turboventole attuali stanno sostituendo l’acciaio, essendo più leggeri a parità di resistenza.

La figura qui sopra rappresenta un Canadair del futuro. Gli incendi che quest’estate (2017) stanno devastando molti paesi, e in particolare Italia, Francia e Portogallo, dovrebbero far riflettere i potenti della Terra. Infatti, se sbagliano il sistema energetico mondiale, sbagliano l’intera storia dell’umanità, che sta riscaldando il pianeta e aumentando gli incendi, ma sbagliano anche i metodi di volo e di spegnimento. Sarebbe logico che il Canadair rimanesse stazionato in posizioni fisse per un tempo sufficiente a raggiungere la fonte dell’incendio, senza disperdere acqua dove non è necessaria. Questo non è possibile con l’attuale sistema energetico perché il Canadair non avrebbe la spinta verticale per contrastare la forza di gravità. Tuttavia, sarebbe possibile se l’energia necessaria per mantenere in volo il Canadair non costasse nulla (a parte l’usura dei materiali che lo compongono). Ipotizzando che l’elettricità prodotta a bordo degli aerei con acqua riciclata e aria compressa costi pochissimo, il trasporto aereo diventerebbe il mezzo più economico per movimentare grandi volumi e pesi, inclusa l’acqua antincendio, poiché non utilizzerebbe altre infrastrutture come strade, ferrovie, gallerie e porti. Considerando il traffico stradale che i vigili del fuoco devono affrontare, è preferibile utilizzare il sistema aereo anche per spegnere gli incendi urbani. Questo sistema non richiede piste di atterraggio. È più pratico calare dall’alto piccoli Canadair, che contengono, oltre all’acqua, anche serbatoi di CO2, anch’essi utili per spegnere gli incendi. Nei centri urbani, invece di utilizzare scale mobili e pompare acqua dal basso, il Canadair verrebbe immerso nell’incendio e lancerebbe rapidamente e con precisione acqua e CO2 sulle fiamme, senza pericoli per i vigili del fuoco, incidenti stradali ed esplosioni dei serbatoi di carburante degli aerei nelle aree incendiate.