Dispositivo flotante para el aprovechamiento de energía del oleaje por rebose lateral.

Dispositivo flotante para la captación de energía del oleaje porrebase lateral formado por cascos convergentes en planta y de francobordo variable entre los que se propagan las olas. La convergencia produce un aumento gradual de la altura de ola a medida queésta se propaga entre los cascos, lo que unido a la reducción progresiva del francobordo a partir de una determinada sección de los mismos, propicia el rebase lateral sobre sus bordas de la masade agua de la cresta, que es recogida en depósitos situados a distintas alturas

(conforme a la reducción de francobordo) conectados a las correspondientes turbinas. El ángulo de convergencia entre los cascos es variable para adaptarse al estado de mar. El sistema de captación se complementa con una rampa de cierre de conexión entre las popas de los cascos para recoger el agua que no hayalogrado rebasar la estructura con anterioridad.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/ES2007/070110.

Solicitante: UNIVERSIDAD DE SANTIAGO DE COMPOSTELA.

Nacionalidad solicitante: España.

Inventor/es: CARBALLO SANCHEZ,RODRIGO, IGLESIAS RODRIGUEZ,JOSE GREGORIO, CASTRO.PONTE,ALBERTE.

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... > F03B13/14 (Utilización de la energía de las olas)

PDF original: ES-2523693_T3.pdf

 

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Ilustración 1 de Dispositivo flotante para el aprovechamiento de energía del oleaje por rebose lateral.
Ilustración 2 de Dispositivo flotante para el aprovechamiento de energía del oleaje por rebose lateral.
Ilustración 3 de Dispositivo flotante para el aprovechamiento de energía del oleaje por rebose lateral.
Ilustración 4 de Dispositivo flotante para el aprovechamiento de energía del oleaje por rebose lateral.
Ilustración 5 de Dispositivo flotante para el aprovechamiento de energía del oleaje por rebose lateral.
Ilustración 6 de Dispositivo flotante para el aprovechamiento de energía del oleaje por rebose lateral.
Dispositivo flotante para el aprovechamiento de energía del oleaje por rebose lateral.

Fragmento de la descripción:

Dispositivo flotante para el aprovechamiento de energía del oleaje por rebose lateral.

La presente invención consiste en una estructura flotante formada por cascos convergentes en vista en planta y tiene un francobordo variable entre los que se propagan las olas. La convergencia de los contornos laterales produce un aumento progresivo de la altura de ola. Este hecho, junto con la disminución del francobordo de los cascos a partir de un determinado punto, propicia el rebose lateral de la masa de agua de la cresta de la ola, que es recogida en depósitos situados a distintas alturas (conforme a la reducción del francobordo) conectados a las correspondientes turbinas.

Estado de la técnica

En los últimos años se ha dado a conocer diversidad de dispositivos de generación de energía a partir del oleaje. Una clase de estos dispositivos está formada por los denominados dispositivos de desbordamiento que se caracterizan por aprovechar la ola en altura, existiendo diversas configuraciones para conseguir el incremento de dicha altura.

El primer sistema de este tipo es el conocido como TAPCHAN (1985). Estaba construido en roca y consistía básicamente en un canal convergente, de modo que se conseguía concentrar la ola, vertiéndose finalmente el agua en un embalse para mover una turbina. Pero la producción de este sistema se encuentra limitada por diversos motivos, entre ellos la necesidad de una carrera de marea pequeña.

A partir de este sistema costero inicial se diseñó otra serie de dispositivos flotantes denominados en ocasiones de forma genérica Tapchans flotantes, que se basan en el mismo principio de aprovechar la ola en altura para mover una turbina, diferenciándose esencialmente en la forma de conseguir dicha altura y de conducir el agua hacia los depósitos.

La mayor parte de estos dispositivos intentan conseguir una altura mayor por medio de una rampa, de forma que parte de la energía cinética de la ola se transforma en energía potencial, lográndose que la ola rebose la coronación de la rampa. Este diseño se ve condicionado, por un lado, por las limitaciones en altura de la ola producida, y por otro, por aprovechar el agua a un único nivel. A consecuencia de ello se reduce el volumen de agua captado y el rendimiento energético.

Diseños posteriores han intentado solventar en parte estos problemas con diferentes modificaciones. Para aumentar la altura de ola, existen dispositivos que emplean, o bien muros convergentes, que en ocasiones se sitúan sobre la propia rampa, como en las patentes DE1972654 y GB612175, o bien brazos convergentes (idea original del TAPCHAN) que enfocan la ola hacia ella. En cuanto al problema derivado de trabajar con un único nivel de almacenamiento, existen dispositivos que utilizan depósitos a distintos niveles en los que se introduce la masa de agua a través de aberturas dispuestas a diferentes cotas en la rampa como en W71892. Esta entrada de agua en los depósitos tiene lugar en la fase de ascenso de la vena líquida por la rampa o en la fase de retorno de la misma, según la disposición de las aberturas.

A pesar de las mejoras realizadas en los dispositivos actuales, estos siguen padeciendo en gran parte dichas limitaciones, además de otras fundamentales ligadas con su comportamiento en condiciones de oleaje real.

El principal problema de comportamiento en estos dispositivos viene provocado por el uso de la rampa como única forma de recogida de la ola. Esta forma de recepción impone un diseño en donde la rampa se dispone de forma paralela al frente de ola para maximizar así la energía captada, lo que hace que la estructura posea poca eslora en relación a su manga. En situación de oleaje energético esta configuración conlleva movimientos importantes del dispositivo, en particular de alzada y de cabeceo, que reducen sustancialmente su eficacia energética.

Otros factores limitantes derivados de este diseño son los asociados a la dudosa supervivencia en condiciones extremas de oleaje a las que se verán sometidos los dispositivos, puesto que previsiblemente se ubicarán en áreas con climas oceánicos muy energéticos.

Finalmente es necesario hacer referencia a los elevados costes de fabricación al utilizar dichas rampas, teniendo en cuenta que el frente de onda actuará simultáneamente sobre toda la extensión de la rampa y ello con alturas de ola superiores a las que debe resistir un dique de abrigo, en razón a la mayor profundidad a la que se situaría el dispositivo de aprovechamiento de energía.

Descripción de la invención

El objeto de la presente invención es proponer un sistema de aprovechamiento por rebose lateral a distintas alturas para resolver los inconvenientes explicados anteriormente comunes a los dispositivos de desbordamiento o de rebose de aprovechamiento de la energía del oleaje.

El sistema de invención consiste en un dispositivo flotante formado por cascos entre los que se propaga la ola. La separación entre los cascos no es constante, reduciéndose en dirección proa-popa, en el sentido de propagación de la onda. Esta convergencia en planta trae consigo un aumento de la altura de la cresta. Cuando ésta supera el francobordo (distancia vertical entre la linea de flotación y la borda) del costado interior de los cascos comienza a producirse el rebose lateral, en dirección sensiblemente perpendicular a la dirección de propagación. La pérdida de masa de agua debida a este rebose lateral lleva aparejada una reducción de altura de ola de la cresta que pondría fin al rebose, de no ser por la disminución progresiva del francobordo, en la dirección de propagación de la onda, a partir de un determinado punto del desarrollo longitudinal del casco, próximo a media eslora. Adicionalmente, la convergencia de los cascos coadyuva al mantenimiento del rebose lateral.

Dicho rebose lateral se produce sobre el costado interior de los cascos que poseen un perfil preferentemente recto, mientras que el perfil de los costados exteriores será curvo.

La masa de agua que rebasa las bordas es recogida en depósitos situados en los cascos en la zona sobre la que se produce dicho rebose, a diferentes niveles, conforme al francobordo del tramo de casco en el que recoge el rebose cada depósito. La zona de rebose abarca desde el punto de la eslora en que comienza a descender el francobordo hasta popa. Los depósitos se podrán extender longitudinalmente hacia la proa, en caso de ser necesario, con el fin de maximizar el volumen de agua captado.

Cada uno de estos depósitos descarga, a través de un conducto de impulsión, a una turbina cuya altura de trabajo está adaptada al nivel del correspondiente depósito. Con todo lo anterior se logra un mayor volumen de agua captado, dispuesto de forma gradual, además de un mejor rendimiento en las propias turbinas al tener un rango de altura de trabajo más estrecho, correspondiente a la variación de altura de agua almacenada en el depósito que Impulsa.

Este diseño permite además trabajar de forma eficaz con una gran variedad de regímenes de ola, puesto que si la disponibilidad energética en un determinado estado de mar no es muy elevada, el rebose lateral no comenzará en el punto en que el francobordo del costado interior de los cascos empieza a descender. Este se producirá en un punto posterior, donde la altura de la cresta supere el francobordo de los contornos interiores, de forma que pueda ser aprovechada.

A pesar de esta mayor adaptabilidad al clima marítimo, en términos de volumen de agua captado, siempre existirá una parte de la ola que no consiga rebasar de esta forma la estructura.

A fin de captar esta parte de la ola, los cascos están unidos entre sí en su extremo aguas abajo (a popa), en el que su proximidad es mayor por efecto de la convergencia,... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Dispositivo flotante para el aprovechamiento de energía del oleaje por rebose lateral que comprende una estructura formada por cascos (1) convergentes en planta en dirección proa-popa, de francobordo variable, descendente (4) a partir de un determinado punto (3) próximo a la media eslora, produciéndose el rebose lateral sobre dichos cascos por la masa de agua de la cresta de la ola de forma sensiblemente perpendicular a sus costados interiores; unos depósitos (5) de recogida, situados sobre los cascos en la zona de rebose a distintos niveles conforme al francobordo del tramo de casco en el que cada depósito recoge el rebose, conectado cada uno a las correspondientes turbinas (6) por medio de conductos (12) de impulsión; una rampa (8) de cierre de conexión entre los cascos en su extremo aguas abajo (a popa); un deflector (13) frontal situado sobre la rampa de cierre en su punto medio; unos tanques (14) de lastre ubicados en la zona de proa de los cascos y un sistema de fondeo en un solo punto (15).

2. Dispositivo según la reivindicación 1, que produce el rebose lateral sobre el dispositivo formado preferentemente por 2, y alternativamente 3 cascos, con disposición convergente en vista en planta regulable (7) por medio de articulaciones, cables u otro mecanismo; con francobordo variable, disminuyendo gradualmente la altura de las bordas a partir de un determinado punto (3) de su eslora; con costados exteriores de perfil curvo e interiores preferentemente rectos.

3. Dispositivo que comprende depósitos de recogida lateral según la reivindicación 1, situados en la zona de rebose lateral, la cual abarca desde el punto de la eslora en que comienza a descender el francobordo hasta la popa, pudiendo extenderse longitudinalmente hacia la proa; que disponen de un soporte (1) descendente hacia un dispositivo (11) sensiblemente cónico de conexión entre el depósito y el conducto de impulsión de la turbina.

4. Dispositivo que comprende la rampa de cierre de conexión entre ambos cascos según la reivindicación 1, dispuesta preferentemente de forma oblicua al frente de ola, con perfiles rectos o curvos, simétrica respecto a un plano vertical por el eje longitudinal del dispositivo y abatible por medio de articulaciones u otro mecanismo hacia el interior de los cascos, sobre la que se produce el rebose lateral y frontal.

5. Dispositivo que comprende dispositivos de recogida a popa según las reivindicaciones 1, 3 y 4, para la recogida lateral y frontal de agua, de forma preferente uno en cada casco y alternativamente un único depósito (16) que abarca la popa de todos los cascos, en cuyo caso se prescinde del deflector frontal.