Aparato para producir energía eléctrica o mecánica a partir del movimiento de las olas.

Un aparato para generar energía, en particular energía eléctrica,

a partir del movimiento de las olas en embalses deagua, que comprende al menos una unidad operativa (10b); incluyendo engranajes previstos para la rotaciónunidireccional y para el funcionamiento continuo de al menos un generador (Cb) de energía en respuesta a losmovimientos del elemento de control (15b) susceptible a los movimientos alternativos básicamente lineales, donde dichoelemento de control (15b) está conectado por un lado al menos a un cuerpo flotante o boya (24, 30, 37, 40) que descansasobre la superficie del agua y por otro lado a un miembro de equilibrado/tensión (26, 33, 38, 41) que hace que el cuerpoflotante o boya (24, 30, 37, 40) siga el perfil de las olas, por lo que al menos una unidad operativa (10b) comprende almenos árbol principal o de accionamiento (11b) que lleva de manera solidaria una rueda de accionamiento (13b)engranada y hecha girar por dicho elemento (15b) de control lineal, al menos dos árboles accionados o de transmisión(21b, 22b) operados por al menos dicho árbol principal o de accionamiento a través de un mecanismo de accionamientounidireccional (20b) y que se puede conectar cada uno al menos a un generador de energía, caracterizado por que almenos una unidad operativa (10b) comprende además dos ruedas dentadas accionadas (18b, 19b) en los extremosopuestos de dicho árbol principal (11b), donde cada rueda dentada accionada está conectada a un árbol accionadorespectivo (21b, 22b), conectando dicho mecanismo de accionamiento unidireccional (20b) cada rueda accionada (18b,19b) a dicho árbol principal (11b) de modo que a la rotación del árbol principal causada por el elemento de control (15b)corresponden las rotaciones de las ruedas dentadas accionadas (18b, 19b), y una corona dentada (50) engranada condicha rueda dentada accionada (18b, 19b).

Aparato para producir energía eléctrica o mecánica a partir del movimiento de las olas Campo del invento El presente invento se refiere a un sistema compuesto de miembros mecánicos para la transformación de un movimiento de las olas lineal o alternativo, natural o artificial en un movimiento giratorio unidireccional, en particular para la producción de energía eléctrica o mecánica.

Estado de la técnica

Son bien conocidos los dispositivos mecánicos para la transformación de un movimiento alternativo en un movimiento giratorio unidireccional del tipo asimilable en general, y definido simplemente de manera general como giro libre. Son utilizados como sistemas operativos para transmitir un movimiento de rotación unidireccional a cualquier acoplador o sistema giratorio cuando el movimiento en la fuente es alternativo o discontinuo.

El sistema propuesto aquí, está configurado y es hecho funcionar para beneficiarse del movimiento de las olas con la ayuda de al menos un cuerpo flotante, o boya, específicamente para generar energía eléctrica directamente a partir de una fuente renovable, y para volver a introducirlo por ello entre el aparato para una producción de energía sin CO2 y/o otras emisiones contaminantes.

En este campo de la técnica, se conocen ya sistemas para una producción de energía que comienzan a partir del movimiento de las olas, que sin embargo, incluso si las prerrogativas resultan a menudo eufóricas, tienen límites en lo que se refiere a instalación y prestaciones en particular debido a sus elevados costos y largos períodos de amortización, así como en la capacidad de productividad real. Específicamente, se ha considerado que un sistema del tipo tomado aquí en consideración resulta mucho más válido cuanto más corto es el periodo de amortización, más largas son las duraciones, el rendimiento económico, más simple es el accionamiento y la cantidad de energía producida durante un periodo de tiempo, usualmente un año, y menor es la necesidad de mantenimiento.

Algunos de los métodos utilizados hasta ahora para la producción de energía a partir del movimiento de las olas, o energía de las mareas, tienen problemas conectados al menos con su eficiencia. De hecho usualmente la explotación del movimiento de las olas es solamente el 50% de su desarrollo o capacidad, ya que usualmente está limitada al movimiento descendente o ascendente de las olas.

Por ejemplo, en el caso de un sistema denominado "Aqua Buoy®", la parte superior de una boya colocada en el agua encierra una turbina operada por una bomba contenida en una pata está sumergida. Este sistema explota el movimiento de las olas para comprimir agua de mar que, dirigida contra los álabes de la turbina de agua, hace que gire, provocando la operación de un generador conectado a ella, y por ello la producción de energía eléctrica. El sistema parece ser ventajoso en un ambiente así denominado "oceánico", es decir en presencia de olas considerablemente altas, pero no puede tener elevados rendimientos con pequeñas aplicaciones, porque, al pasar desde una bomba seguida por una turbina de agua, tienen lugar pérdidas sustanciales en cargas y consecuentemente en la energía.

Un sistema denominado "Pelamis" por otro lado, utiliza y explota algunos módulos hidráulicos que pueden ser encontrados en los puntos de unión de envolventes flotantes, conectados de tal modo que el emparrillado está dimensionado considerablemente en el orden de 150 m lineales. El sistema puede ser aplicado, y es capaz de garantizar un rendimiento razonable, sólo en los casos de distancias muy largas entre las olas; de hecho, por el contrario, en presencia de una serie de pequeñas olas, breves correría el riesgo de permanecer siempre en una posición ineficiente. Por ello, también este sistema debe operar necesariamente en un ambiente oceánico para ser capaz de funcionar de manera eficiente en cualquier caso en presencia de un movimiento de olas importante. En un contexto limitado de hecho sería caro y con un bajo rendimiento en la producción de energía.

Un sistema denominado "Manchester Bobber®", tiene dimensiones que son comparables a las de una plataforma petrolífera a distancia de la costa, como puede también ser deducido a partir del documento WO2006/109024. Un sistema de flotadores con dimensiones considerables está conectado a él y está fijado a una estructura de soporte con cables de acero macizos. Una correa de transmisión, conectada a uno de sus extremos y un límite o restricción estacionario y al extremo opuesto a un flotador, se aplica con un engranaje de una pieza con un árbol. Por medio de su movimiento, el flotador causa un deslizamiento alternativo de la correa de transmisión, que provoca la rotación del árbol. Este sistema tiene fases operativas alternativas porque el flotador, por medio de una rueda libre, permite que el mecanismo se mueva solo en una dirección. Por ello el 50% del posible rendimiento de perfil de la ola se pierde, ya que la ascensión es utilizada para volver a cargar el sistema, volviendo a acelerar el generador que de otro modo tiende a decelerarse.

Una pluralidad de flotadores permite compensar las distintas fases inactivas entre ellas, pero un único generador está conectado al único flotador que explota la inercia de rotación, que, durante las fases inactivas de dicha recarga del cable

por los flotadores durante la fase de ascenso, permite que sea mantenida una rotación suficientemente adecuada al sistema. El peso del flotador que sigue el movimiento descendente de la ola recupera la rotación positiva del generador.

Un sistema denominado "OSU®" utiliza, por otro lado, un sistema lineal con imanes permanentes de Neodimio muy eficientes, tierra rara, etc., que explota el movimiento de las olas para una generación directa de energía. En este sistema, sin embargo, el movimiento moderado limita la capacidad del sistema. De hecho, una velocidad lineal muy baja desarrollada por la ola, corresponde a rendimientos de transformación energética muy bajos.

Otro sistema denominado "OPT®" utiliza sistemas para producir energía que son operados en una dirección vertical, También en este caso, la carrera resulta un factor que limita en gran medida las prestaciones. De hecho en presencia de olas más altas que la longitud del vástago del pistón, no son adecuadamente explotadas para producción energética. Además, los aplazamientos oleodinámicos o mecánicos presentan desarrollo de fricción y pérdidas sustanciales en la capacidad.

El documento GB 1 116 689 es también indicativo del estado de la técnica. Se refiere a un sistema para obtener energía útil a partir de las olas del mar que comprende una envolvente flotante sobre las olas, un sistema flexible rectilíneo con un extremo unido a la envolvente flotante y el otro extremo fijado a un contrapeso, un par de ruedas dentadas que engranan soportadas cada una por uno de dos árboles paralelos con la interposición de un mecanismo de rueda libre, donde cada uno de dichos árboles también contiene otra rueda que coopera con el sistema flexible de modo que gire y cause una rotación en una dirección de los árboles en respuesta al movimiento alternativo del sistema flexible.

Sin embargo, dada su configuración, este sistema no puede ser hecho estanco al agua de manera que sea colocado directamente en el agua, de tal modo que está descrito para ser instalado fuera del agua, sobre la tierra.

Además, el documento JP 58062380A describe un aparato de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 1.

Objetos y resumen del invento Un objetivo de este invento es proporcionar un aparato para convertir un movimiento oscilante o de vaivén que es el de las olas en energía eléctrica o mecánica, capaz de evitar los inconvenientes técnicos conocidos y ser capaz de poder instalarlo no solamente sobre tierra, sino ventajosamente directamente en el agua, tanto flotando como semi-sumergido o sumergido, también.

Otro objetivo del invento es crear las condiciones para explotar completamente todo el perfil de la ola, tanto cuando está subiendo como cuando está bajando, aumentando de este modo y de manera efectiva las prestaciones y el rendimiento del sistema de transformación en términos de energía producida también en el mar o en embalses o masas de agua con un movimiento de olas limitado.

Otro objetivo del invento es proporcionar un sistema para producir energía eléctrica o mecánica partiendo del movimiento oscilante o de las olas relativamente simple y económico con dimensiones reducidas, por ello con tamaño limitado e impacto medioambiental bajo.

Estos objetivos son alcanzados con un aparato para generar energía, en particular energía eléctrica, a partir del... [Seguir leyendo]

1. Un aparato para generar energía, en particular energía eléctrica, a partir del movimiento de las olas en embalses de agua, que comprende al menos una unidad operativa (10b) ; incluyendo engranajes previstos para la rotación unidireccional y para el funcionamiento continuo de al menos un generador (Cb) de energía en respuesta a los movimientos del elemento de control (15b) susceptible a los movimientos alternativos básicamente lineales, donde dicho elemento de control (15b) está conectado por un lado al menos a un cuerpo flotante o boya (24, 30, 37, 40) que descansa sobre la superficie del agua y por otro lado a un miembro de equilibrado/tensión (26, 33, 38, 41) que hace que el cuerpo flotante o boya (24, 30, 37, 40) siga el perfil de las olas, por lo que al menos una unidad operativa (10b) comprende al menos árbol principal o de accionamiento (11b) que lleva de manera solidaria una rueda de accionamiento (13b) engranada y hecha girar por dicho elemento (15b) de control lineal, al menos dos árboles accionados o de transmisión (21b, 22b) operados por al menos dicho árbol principal o de accionamiento a través de un mecanismo de accionamiento unidireccional (20b) y que se puede conectar cada uno al menos a un generador de energía, caracterizado por que al menos una unidad operativa (10b) comprende además dos ruedas dentadas accionadas (18b, 19b) en los extremos opuestos de dicho árbol principal (11b) , donde cada rueda dentada accionada está conectada a un árbol accionado respectivo (21b, 22b) , conectando dicho mecanismo de accionamiento unidireccional (20b) cada rueda accionada (18b, 19b) a dicho árbol principal (11b) de modo que a la rotación del árbol principal causada por el elemento de control (15b) corresponden las rotaciones de las ruedas dentadas accionadas (18b, 19b) , y una corona dentada (50) engranada con dicha rueda dentada accionada (18b, 19b) .

2. Un aparato según cualquiera de las reivindicaciones previas, caracterizado por que la rueda de accionamiento (13b) de cada de las unidades operativas es una rueda dentada o una polea y el elemento de control es una correa dentada, una cadena, una cuerda o un cable.

3. Un aparato según cualquiera de las reivindicaciones previas, caracterizado por que el mecanismo de accionamiento unidireccional (20b) esta posicionado entre el árbol principal (11b) y cada rueda dentada accionada (18b, 19b) enlazada a él.

4. Un aparato según la reivindicación 3, caracterizado por que el mecanismo de accionamiento unidireccional es un cojinete unidireccional o una rueda libre.

5. Un aparato según cualquiera de las reivindicaciones previas, que puede ser encerrado en un cárter o envolvente cerrado herméticamente.

6. Un aparato según cualquiera de las reivindicaciones previas, que está previsto para una instalación en tierra firme, donde al menos un cuerpo flotante descendido en el agua desde arriba para seguir el movimiento de las olas, está conectado a una rama del elemento de control, mientras que un peso de equilibrado guiado en un pozo está fijado a la otra rama de dicho elemento de control.

7. Un aparato según cualquiera de las reivindicaciones previas 1-5, que está previsto para una instalación a bordo de un cuerpo flotante colocado en el agua para seguir el movimiento de las olas, donde una rama del elemento de control está unida a un bloque estacionario, mientras que la otra rama de dicho elemento de control está conectada a un miembro de equilibrado/tensión.

8. Un aparato según cualquiera de las reivindicaciones previas 1-5, que está previsto para instalación a bordo de una boya de profundidad anclada a un bloque estacionario, donde una rama del elemento de control lineal está conectada a un cuerpo flotante colocado sobre el agua para seguir el movimiento de las olas, mientras que al extremo de la otra rama de dicho elemento de control está conectado con miembros de equilibrado/tensión.

9. Un aparato según cualquiera de las reivindicaciones previas 1-5, que está previsto para instalación en un bloque estacionario sumergido, donde una rama del elemento de control está conectada a un cuerpo de envolvente en el agua para seguir el movimiento de las olas, mientras que la otra rama de dicho elemento de control está conectada a una boya de equilibrado de profundidad.