Aparato de conversión de energía undimotriz.

Un aparato de conversión de energía undimotriz (10) que comprende uno o más elementos móviles de boya

(12); una o más masas de reacción móviles (14) ubicadas independiente del lecho marino; estando dichas una o más masas de reacción (14) suspendidas por debajo de dichos uno o más miembros de boya (12) por una pluralidad de enlaces (16), comprendiendo cada enlace un miembro alargado no rígido que permite al, o a cada, miembro de boya (12) y a la, o cada, masa de reacción (14) moverse el uno con relación a la otra; extendiéndose al menos dos de dichos enlaces (16) entre el, o uno de dichos, uno o más miembros de boya (12) y la, o una de dichas, una o más masas de reacción (14) en una orientación inclinada con respecto a la vertical; comprendiendo cada enlace (16), o estando asociado con, al menos un miembro extensible por lo que la longitud efectiva de cada enlace (16) puede variar entre una configuración extendida y una no extendida, de modo que la, o cada, masa de reacción (14) pueda moverse con respecto al, o a cada, miembro de boya (12) y al lecho marino en una dirección tanto vertical como horizontal, proporcionando cada miembro extensible una fuerza de recuperación para solicitar el respectivo enlace (16) hacia una configuración extendida en la que se mantenga el enlace en tensión, y uno o más convertidores para convertir en energía útil la energía cinética del movimiento relativo entre el, o cada, miembro de boya (12) y la, o cada, masa de reacción (14).

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/GB2009/050116.

Solicitante: Pure Marine Gen Limited.

Nacionalidad solicitante: Reino Unido.

Dirección: ECIT Building NI Science Park Titanic Quarter Belfast BT9 9DT REINO UNIDO.

Inventor/es: BREWSTER,PAUL, IRWIN,PHILIP.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION;... > MAQUINAS O MOTORES DE LIQUIDOS; MOTORES DE VIENTO,... > MAQUINAS O MOTORES DE LIQUIDOS (máquinas o motores... > Adaptaciones de las máquinas o de los motores para... > F03B13/18 (estando el otro elemento fijo, al menos por un punto, al fondo o al borde del mar)

PDF original: ES-2538222_T3.pdf

 

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Fragmento de la descripción:

Aparato de conversión de energía undimotriz

El recurso de energía undimotriz sigue siendo una de las mayores fuentes de energía sin explotar en el mundo. La energía undimotriz se produce debido a los movimientos del agua cerca de la superficie del mar. Las olas se forman por los vientos que soplan sobre la superficie del agua. Este movimiento contiene energía cinética, cuya cantidad está determinada por la velocidad y la duración del viento, el área de la superficie del mar sobre la que sopla, la profundidad del agua y las condiciones del lecho del mar. La energía undimotriz también está influenciada por la interacción con los movimientos de las mareas.

Se han hecho muchos intentos para utilizar la energía undimotriz para producir electricidad, agua potable u otros productos útiles relacionados con la energía.

La mayoría de los recursos comercialmente accesibles están contenidos en aguas con profundidades superiores a 2 metros, por lo general denominadas alta mar.

Para poder explotar este recurso con un coste comercialmente viable, un convertidor de energía undimotriz normalmente necesita ser flotante y auto reactivo, teniendo un desplazador flotante que comprende un cuerpo a mover por las olas y un reactor que comprende un cuerpo para proporcionar una reacción al desplazador, por lo que la energía cinética del movimiento relativo del reactor y el desplazador debido a la acción de las olas puede ser absorbida por medios adecuados, tales como amortiguadores, bombas o turbinas.

El factor clave en el desarrollo de dispositivos de energía undimotriz en alta mar es el coste de la energía que se calcula considerando los costes de capital para construir y desplegar los dispositivos, la operación y el mantenimiento del conjunto de dispositivos de la granja de olas, y la productividad anual global en términos de electricidad generada y suministrada a través del sistema de transmisión a los usuarios finales. Los desarrollos previos de dispositivos flotantes de energía undimotriz autorreactivos se han concentrado en absorbedores puntuales de oscilación vertical y en dispositivos flotantes articulados con bisagras.

Un absorbedor puntual puede describirse como una estructura flotante que absorbe la energía en todas las direcciones en virtud de sus movimientos en la superficie del agua, o cerca de la misma. Puede estar diseñado para resonar y puede capturar la potencia sobre una anchura del frente de una ola Incidente que sea más ancha que la anchura del dispositivo.

Esto es atractivo por razones económicas.

Los dispositivos que están diseñados para extraer energía de los movimientos de oscilación vertical inducidos por las olas tienen una anchura máxima, sobre la que pueden absorber la energía de la ola, que es Igual a la longitud de la ola/dos veces pi (A / 2ír).

Los absorbedores puntuales de oscilación vertical no pueden aprovechar el movimiento horizontal Inducido por las olas.

Ejemplos incluyen: -

Finavera Renewables - Aquabuoy

Wavebob Ltd.- WaveBob

Ocean Power Technologies - PowerBuoy

El Pelamis tiene una disposición diferente, siendo un dispositivo de energía undimotriz de tipo flotante articulado con bisagras, que es una estructura de tipo serpiente que absorbe la energía undimotriz a través del movimiento del dispositivo tanto arriba y abajo como de lado a lado. Aunque puede hacerse referencia al Pelamis como un dispositivo de energía undimotriz de modos múltiples, no es un absorbedor puntual y su referencia deriva de su longitud. Por lo tanto, normalmente es largo en relación con las olas, mientras que los absorbedores puntuales tienden a ser estructuras de tipo boya cuya anchura es pequeña en relación con las longitudes de ola de las que, por su diseño, absorben energía eficientemente.

Es deseable producir energía útil a partir de los movimientos tanto verticales como horizontales Inducidos en un sistema. Un absorbedor puntual, que pudiera absorber energía de los movimientos tanto verticales como horizontales del dispositivo debidos a la ola incidente, puede absorber energía sobre una anchura hasta tres veces mayor que un dispositivo de oscilación sólo vertical, y la anchura máxima de absorción viene dada por 3A/2tt. Se han hecho algunos Intentos para desarrollar un sistema de este tipo, pero parecen ser poco prácticos de realizar o es poco probable que generen costes de generación de electricidad que presenten interés alguno para el desarrollo comercial.

En el documento GB 2 414 771 se da a conocer un diseño conocido para un aparato de generación de energía undimotriz que trata de generar energía útil a partir del movimiento tanto horizontal como vertical de las olas. El aparato comprende un flotador, una vasija de reacción y una pluralidad de pistones entre el flotador y la vasija de reacción, en el que el movimiento vertical y/o angular relativo entre el flotador y la vasija de reacción puede convertirse a través de los pistones en energía útil. Sin embargo, los enlaces rígidos entre el flotador y la vasija de reacción son propensos a grandes momentos de flexión y pueden ser poco prácticos y costosos de construir

El documento GB 2 2 52 da a conocer una bomba para conversión de energía undimotriz.

Nick Wells ha desarrollado un diseño de un absorbedor puntual de modos múltiples, conocido como Tetron. Este dispositivo utiliza puntales en ángulo dispuestos alrededor de una esfera central, teniendo cada puntal una masa de reacción en un extremo distal del mismo. Las masas de reacción están interconectadas por espías de sujeción no rígidos. Utilizando esta disposición, puede absorberse la energía del movimiento de las olas en las direcciones tanto horizontal como vertical. Sin embargo, la estructura del Tetron es poco práctica debido a los grandes esfuerzos de flexión sobre los puntales.

El documento US 4453894 da a conocer una instalación para la explotación de la energía de los océanos, que comprende al menos un miembro flotante, o flotador, capaz de moverse a lo largo de la superficie del mar bajo la acción de las olas, y al menos un miembro de referencia sumergido profundamente, no estando dicho miembro de referencia sustancialmente afectado por las olas. Dado que el miembro de referencia es un miembro sustancialmente inmóvil, el movimiento relativo entre el miembro flotante y el miembro de referencia depende únicamente del movimiento del miembro flotante. En consecuencia, la generación de energía depende únicamente del movimiento del miembro flotante.

Un objeto de la presente invención es proporcionar un absorbedor puntual de modos múltiples que sea un convertidor de energía undimotriz, flotante y autorreactivo, que capture la energía de los componentes de energía tanto verticales como horizontales de las olas del océano.

De acuerdo con la presente Invención, se proporciona un de conversión de energía undimotriz de acuerdo con la reivindicación 1.

Dado que tanto el uno o más miembros de boya como la una o más masas de reacción son móviles, puede lograrse un aumento del movimiento relativo entre el/los miembro/s y la/s masa/s. Por ejemplo, si el paso de una ola del océano provoca la oscilación de un miembro de boya, la oscilación del miembro de boya se transmite a una masa de reacción a través de los enlaces a fin de proporcionar dos cuerpos dinámicamente oscilantes. Tanto el miembro de boya como la masa de reacción poseerán cada uno una energía cinética que se puede convertir en energía útil. Si tanto el miembro de boya como la masa de reacción oscilan de manera desincronizada, se aumenta la cantidad total de movimiento relativo entre el miembro flotante y la masa de reacción.

Dado que tanto el miembro de boya como la masa de reacción... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Un aparato de conversión de energía undimotriz (1) que comprende uno o más elementos móviles de boya (12); una o más masas de reacción móviles (14) ubicadas independiente del lecho marino; estando dichas una o más masas de reacción (14) suspendidas por debajo de dichos uno o más miembros de boya (12) por una pluralidad de enlaces (16), comprendiendo cada enlace un miembro alargado no rígido que permite al, o a cada, miembro de boya (12) y a la, o cada, masa de reacción (14) moverse el uno con relación a la otra; extendiéndose al menos dos de dichos enlaces (16) entre el, o uno de dichos, uno o más miembros de boya (12) y la, o una de dichas, una o más masas de reacción (14) en una orientación inclinada con respecto a la vertical; comprendiendo cada enlace (16), o estando asociado con, al menos un miembro extensible por lo que la longitud efectiva de cada enlace (16) puede variar entre una configuración extendida y una no extendida, de modo que la, o cada, masa de reacción (14) pueda moverse con respecto al, o a cada, miembro de boya (12) y al lecho marino en una dirección tanto vertical como horizontal, proporcionando cada miembro extensible una fuerza de recuperación para solicitar el respectivo enlace (16) hacia una configuración extendida en la que se mantenga el enlace en tensión, y uno o más convertidores para convertir en energía útil la energía cinética del movimiento relativo entre el, o cada, miembro de boya (12) y la, o cada, masa de reacción (14).

2. Un aparato de conversión de energía undimotriz según lo reivindicado en la reivindicación 1, en el que las propiedades hidrodinámicas de al menos un miembro de boya (12) son diferentes a las propiedades hidrodinámicas de al menos una masa de reacción (14).

3. Un aparato de conversión de energía undimotriz según lo reivindicado en cualquier reivindicación precedente, en el que la, o cada, masa de reacción (14) tiene al menos dos de dichos enlaces (16) conectados a la misma inclinados en diferentes direcciones.

4. Un aparato de conversión de energía undimotriz según lo reivindicado en cualquier reivindicación precedente, en el que dicho al menos un miembro extensible (16) comprende un medio de solicitación (7, 44), y/o un amortiguador (9, 3, 42).

5. Un aparato de conversión de energía undimotriz según lo reivindicado en cualquier reivindicación precedente, en el que dicho al menos un miembro extensible comprende una bomba de manguera.

6. Un aparato de conversión de energía undimotriz según lo reivindicado en cualquier reivindicación precedente, en el que cada enlace (16C) comprende un cable conectado al miembro, o a uno de los miembros, de boya (12) por medio de un brazo de palanca en voladizo (4) que tiene un primer extremo montado de forma pivotante sobre dicho miembro de boya (12) y un segundo extremo distal conectado a un extremo de dicho enlace (16C), comprendiendo dicho al menos un miembro extensible un medio de recuperación que solicita el brazo de palanca en voladizo (4) en una dirección ascendente.

7. Un aparato de conversión de energía undimotriz según lo reivindicado en cualquier reivindicación precedente, en el que dichos uno o más convertidores Incluyen al menos una célula magnetohidrodlnámica, en el que la célula magnetohldrodlnámlca Incluye un electroimán para generar un campo magnético, por lo que la energía suministrada al electroimán puede variarse para ajustar la restricción de flujo efectiva de la célula para poder calibrar el aparato para su uso en diferentes condiciones del mar o del océano.

8. Un aparato de conversión de energía undimotriz según lo reivindicado en cualquier reivindicación precedente, en el que la, o cada, masa de reacción (14) comprende una pluralidad de miembros de reacción, para permitir el movimiento relativo entre dicha pluralidad de miembros de reacción, incluyendo uno o más convertidores para convertir la energía de tal movimiento en energía útil.

9. Un aparato de conversión de energía undimotriz según lo reivindicado en la reivindicación 8, en el que la, o cada, masa de reacción (14) comprende una pluralidad de miembros de reacción, estando dispuestos la pluralidad de miembros de reacción y el miembro de boya (12) del que están suspendidos en una configuración tridimensional adecuada.

1. Un aparato de conversión de energía undimotriz según lo reivindicado en cualquier reivindicación precedente, en el que dichas una o más masas de reacción (14) tienen una forma esférica, toroidal o elíptica y/o dichos uno o más miembros de boya (12) tienen una forma cilindrica.

11. Un aparato de conversión de energía undimotriz según lo reivindicado en cualquier reivindicación precedente, en el que dichas una o más masas de reacción (14) comprenden un cuerpo hueco que tiene aberturas u orificios en el mismo.

12. Un aparato de conversión de energía undimotriz según lo reivindicado en cualquier reivindicación precedente, en el que una o más masas de reacción adicionales o contrapesos (18, 24) están conectados a la una o más masas de reacción (14) a través de enlaces alargados no rígidos (2, 22).

13. Un aparato de conversión de energía undimotriz según lo reivindicado en la reivindicación 12, en el que dichos enlaces alargados no rígidos (2, 22) están provistos de, o asociados con, uno o más convertidores para convertir en energía útil la energía cinética del movimiento relativo entre la, o cada, masa de reacción y dichas una o más masas de reacción adicionales.

14. Un aparato de conversión de energía undimotriz según lo reivindicado en cualquiera de las reivindicaciones precedentes, que comprende uno solo de dichos elementos de boya (12) y una sola de dichas masas de reacción (14), extendiéndose dicha pluralidad de enlaces (16) entre los mismos.

15. Un aparato de conversión de energía undimotriz según lo reivindicado en una cualquiera de las reivindicaciones

1 a 14, que comprende una pluralidad de dichos miembros de boya (12) y una pluralidad de dichas masas de reacción (14B), estando situados una pluralidad de dichos enlaces (16A) entre dicha pluralidad de miembros de boya (12) y dicha pluralidad de masas de reacción (14B), en el que cada masa de reacción (14B) está conectada al menos a dos miembros de boya (12) adyacentes por los respectivos enlaces (16A), por lo que el movimiento relativo 15 entre dicha pluralidad de masas de reacción (14B) y dicha pluralidad de miembros de boya (12) en la dirección tanto horizontal como vertical puede convertirse en energía útil.