Dispositivo piezo-electromecánico para la recuperación de energía a partir del tránsito de vehículos.

Un dispositivo (1) para la recuperación de energía a partir del tránsito de vehículos, que está dirigido a su disposición sobre una superficie de carretera de una carretera para el tránsito de vehículos, y que comprende medios piezoeléctricos

(14);

caracterizado por que comprende además:

* un elemento magnético (16) que genera un campo magnético;

* una bobina (17) que comprende devanados metálicos que definen un hueco configurado para recibir el elemento magnético (16); y

* medios mecánicos configurados para, cuando transita un vehículo sobre el dispositivo (1),

- insertar el elemento magnético (16) en el hueco de la bobina (17) de modo que produzca una primera variación de un flujo magnético vinculado con los devanados de la bobina (17) de modo que induzca un primer voltaje eléctrico sobre la bobina (17), y

- transferir al menos parcialmente una fuerza del peso de dicho vehículo sobre el medio piezoeléctrico (14) de modo que lo deforme, en el que dicho medio piezoeléctrico (14) se configura para generar al menos un segundo voltaje eléctrico cuando se deforma.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/IB2011/001033.

Solicitante: Universita' Degli Studi Roma Tre.

Nacionalidad solicitante: Italia.

Dirección: Via Ostiense, 159 00154 Roma ITALIA.

Inventor/es: SALVINI,ALESSANDRO, RIGANTI FULGINEI,FRANCESCO, ALTOMONTE,DANIELE.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION;... > MAQUINAS O MOTORES DE LIQUIDOS; MOTORES DE VIENTO,... > MOTORES DE RESORTES, DE PESOS, DE INERCIA O ANALOGOS;... > Mecanismos que producen una potencia mecánica no... > F03G7/08 (recuperando la energía producida por el balanceo, la rodadura, el cabeceo o movimientos parecidos, p. ej. por las vibraciones de una máquina)

PDF original: ES-2488871_T3.pdf

 

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Dispositivo piezo-electromecánico para la recuperación de energía a partir del tránsito de vehículos.

Fragmento de la descripción:

Dispositivo piezo-electromecánico para la recuperación de energía a partir del tránsito de vehículos

Campo técnico

La presente invención se refiere a la recuperación de energía a partir del paso de vehículos por medio de un dispositivo Piezo-Electromecánico (PEM) .

En particular, la presente invención haya aplicación ventajosa, pero no exclusiva, en la recuperación de energía a partir del tránsito de vehículos sobre carreteras urbanas, suburbanas, privadas, autopistas, etc.

Técnica antecedente

Como es conocido, existen actualmente varias actividades de desarrollo de sistemas capaces de aprovechar el tránsito de vehículos para la producción de energía eléctrica.

Por ejemplo, están a punto de llevarse a cabo experimentos en Israel sobre ciertas carreteras con la disposición de nuevas superficies de carretera que contienen cristales piezoeléctricos, en la que cada uno es capaz de generar una diferencia de potencial, es decir un voltaje eléctrico, cuando es deformado por las ruedas de un coche y/o camión. En la práctica, con cada paso de un vehículo, los cristales piezoeléctricos individuales se comportan como diminutos generadores de electricidad. Mediante el uso de una superficie de carretera piezoeléctrica, se recupera la energía potencial de los vehículos en tránsito. Se estima que un kilómetro de carretera con una superficie piezoeléctrica podría producir hasta 400 kW de energía eléctrica.

Además, la solicitud de patente internacional WO2004067850 describe una rampa de carretera basada en tecnología de dinamo de rueda libre que es capaz de convertir la energía cinética de los vehículos en tránsito en energía eléctrica.

Adicionalmente, son conocidos actualmente dispositivos de generación de energía para la generación de energía eléctrica en un sistema rotativo, tal como una rueda que incluye un neumático. Por ejemplo, la Solicitud de Patente Europea EP 1 796 251 A1 desvela un dispositivo de generación de energía, que tiene un eje de rotación predeterminado en una dirección diferente a la dirección de la gravedad, está provisto sobre un cuerpo rotativo que gira con un período predeterminado alrededor del eje de rotación, que genera energía eléctrica mientras gira alrededor del eje de rotación y que comprende: una viga flexible que se fija a un sustrato; un peso que está soportado por la viga y cuya posición fluctúa en sincronización con el periodo de rotación mediante la deflexión de la viga producida de acuerdo con la rotación; y un medio de generación de corriente alterna que genera energía de corriente alterna sincronizada con el periodo de rotación por la fluctuación del peso. En particular, de acuerdo con el documento EP 1 796 251 A1, el medio de generación de corriente alterna está constituido mediante el uso de un imán permanente y una bobina, o por el uso de un elemento piezoeléctrico.

El solicitante ha realizado un profundo estudio dirigido a la investigación de la posibilidad de desarrollo de un dispositivo innovador capaz de recuperar tanto la energía cinética como la energía potencial de los vehículos en tránsito.

Descripción de la invención

El objetivo de la presente invención es por lo tanto el de proporcionar un dispositivo capaz de recuperar tanto la energía cinética como la energía potencial de los vehículos en tránsito.

El objetivo anterior se consigue por el presente inventor en tanto que se refiere a un dispositivo para la recuperación de la energía a partir del tránsito de vehículos, tal como se define en las reivindicaciones adjuntas.

En particular, la presente invención se refiere a un dispositivo para la recuperación de energía a partir del tránsito de 55 vehículos destinado a disponerse sobre la superficie de una carretera adecuada para el tránsito de vehículos.

En detalle, el dispositivo de acuerdo con la presente invención comprende:

â?¢ un elemento magnético que genera un campo magnético;

â?¢ una bobina que comprende devanados metálicos que definen un hueco configurado para recibir el elemento magnético;

â?¢ medios piezoeléctricos; y

â?¢ medios mecánicos configurados para, cuando transita un vehículo sobre el dispositivo,

-insertar el elemento magnético en el hueco de la bobina de modo que produzca una primera variación de un flujo magnético vinculado con los devanados de la bobina de modo que induzca un primer voltaje eléctrico

sobre la bobina, y -transferir al menos parcialmente una fuerza del peso de dicho vehículo sobre el medio piezoeléctrico de modo que lo deforme.

Los medios piezoeléctricos anteriormente mencionados se configuran para generar al menos un segundo voltaje eléctrico cuando se deforman.

Breve descripción de los dibujos

Para una mejor comprensión de la presente invención, se describirán ahora algunas realizaciones preferidas, proporcionadas solamente a modo de ejemplo no limitativo, con referencia a los dibujos adjuntos (no a escala) , en donde:

- la Figura 1 muestra una vista superior de un dispositivo para la recuperación de energía a partir del tránsito de vehículos de acuerdo con una realización preferida de la presente invención; -la Figura 2 muestra una primera vista en sección transversal del dispositivo mostrado en la Figura 1; y -la Figura 3 muestra una segunda vista en sección transversal de una parte del dispositivo mostrado en la Figura 1.

Mejor modo para llevar a cabo la invención

La siguiente descripción se proporciona para permitir a un experto en la materia implementar y usar la invención. Serán inmediatamente obvias para un experto varias modificaciones a las realizaciones presentadas y los principios genéricos explicados en el presente documento se podrían aplicar a otras realizaciones y aplicaciones sin apartarse, sin embargo, del ámbito de protección de la presente invención.

Por ello, la presente invención no se debería pretender como limitada solamente a las realizaciones descritas y mostradas en el presente documento, sino darle el alcance más amplio de protección consistente con los principios y características presentadas en el presente documento y definidas en las reivindicaciones adjuntas.

La presente invención se refiere a un dispositivo piezo-electromecánico (PEM) para recuperación de energía a partir del tránsito de vehículos adecuado para instalarse sobre una superficie de carretera. A continuación, por simplicidad de descripción y sin pérdida de generalidad, se describe el dispositivo PEM de acuerdo con la presente invención en relación a su uso sobre una carretera genérica, en la comprensión de que el dispositivo PEM se podría usar para cualquier tipo de carretera, tal como, por ejemplo, una carretera urbana/suburbana/privada, una autopista, etc.

En particular, el dispositivo PEM comprende medios electromecánicos para recuperar la energía cinética de los vehículos que pasan sobre él y medios piezoeléctricos para recuperar la energía potencial de los vehículos que pasan sobre él.

En detalle, el dispositivo PEM aprovecha la compresión y posterior liberación realizada por una rueda de un vehículo en tránsito para insertar/extraer uno o más imanes permanentes, integrados en la superficie de la carretera, en/desde bobinas metálicas de modo que cree fuerzas electromotrices inducidas que puedan aprovecharse para generar energía eléctrica.

Además, el dispositivo PEM comprende una capa de material piezoeléctrico que permite que se recoja la energía potencial de un vehículo que transita sobre el dispositivo PEM.

La Figura 1 muestra una vista superior de un dispositivo PEM 1 de acuerdo con una realización preferida de la... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Un dispositivo (1) para la recuperación de energía a partir del tránsito de vehículos, que está dirigido a su disposición sobre una superficie de carretera de una carretera para el tránsito de vehículos, y que comprende medios piezoeléctricos (14) ; caracterizado por que comprende además:

â?¢ un elemento magnético (16) que genera un campo magnético;

â?¢ una bobina (17) que comprende devanados metálicos que definen un hueco configurado para recibir el elemento magnético (16) ; y

â?¢ medios mecánicos configurados para, cuando transita un vehículo sobre el dispositivo (1) ,

- insertar el elemento magnético (16) en el hueco de la bobina (17) de modo que produzca una primera variación de un flujo magnético vinculado con los devanados de la bobina (17) de modo que induzca un primer voltaje eléctrico sobre la bobina (17) , y -transferir al menos parcialmente una fuerza del peso de dicho vehículo sobre el medio piezoeléctrico (14) de modo que lo deforme, en el que dicho medio piezoeléctrico (14) se configura para generar al menos un segundo voltaje eléctrico cuando se deforma.

2. El dispositivo de la reivindicación 1, que comprende:

â?¢ una pluralidad de elementos magnéticos (16) en el que cada uno genera un campo magnético respectivo;

â?¢ para cada elemento magnético (16) , una bobina (17) correspondiente que comprende devanados metálicos que definen un hueco configurado para recibir dicho elemento magnético (16) ;

estando dichos medios mecánicos configurados para, cuando transita un vehículo sobre el dispositivo (1) , insertar cada elemento magnético (16) en el hueco de la bobina (17) correspondiente de modo que produzca una primera variación respectiva de un flujo magnético vinculado con los devanados de la bobina (17) correspondiente de modo que induzca un primer voltaje eléctrico respectivo sobre la bobina (17) correspondiente.

3. El dispositivo de acuerdo con la reivindicación 1 o 2, en el que dichos medios mecánicos se configuran también para, después de que transite el vehículo sobre el dispositivo (1) , extraer cada elemento magnético (16) del hueco de la bobina (17) correspondiente de modo que produzca una segunda variación respectiva del flujo magnético vinculado con los devanados de la bobina (17) correspondiente de modo que induzca un tercer voltaje eléctrico respectivo sobre la bobina (17) correspondiente.

4. El dispositivo de la reivindicación 3, en el que, para cada bobina (17) , el tercer voltaje eléctrico inducido respectivo es opuesto al primer voltaje eléctrico inducido respectivo.

5. El dispositivo de acuerdo con la reivindicación 3 o 4, en el que dichos medios mecánicos comprenden:

â?¢ una estructura interior que comprende dichos medios piezoeléctricos (14) , que están dirigidos a fijarse sobre la superficie de la carretera y a los que se fija cada elemento magnético (16) ;

â?¢ una estructura superior que está dirigida a que un vehículo transite sobre ella y a la que se fija cada bobina 45 (17) ; y â?¢ medios elásticos (15) interpuestos entre la estructura superior y la estructura inferior y configurados para, -cuando un vehículo transita sobre la estructura superior, permitir que la estructura superior se aproxime a la estructura inferior bajo la acción de una fuerza ejercida por el vehículo de modo que cada elemento magnético (16) se inserte en el hueco de la bobina (17) correspondiente, -cuando un vehículo transita sobre la estructura superior, transferir al menos parte de la fuerza del peso de dicho vehículo que actúa sobre la estructura superior sobre la estructura inferior de modo que los medios piezoeléctricos (14) se deformen, -después de que un vehículo haya transitado sobre la estructura superior, mover la estructura superior 55 separándola de la estructura inferior de modo que cada elemento magnético (16) sea extraído del hueco de la bobina (17) correspondiente, y -cuando ningún vehículo transita sobre la estructura superior, mantener la estructura superior a una distancia dada de la estructura inferior, siendo dicha distancia dada de modo que ningún elemento magnético (16) quede insertado en el hueco de la bobina (17) correspondiente.

6. El dispositivo de la reivindicación 5, en el que dichos medios piezoeléctricos consisten en una capa de material piezoeléctrico (14) ; en el que dicha estructura superior tiene una superficie superior a (11a) dirigida a que un vehículo transite sobre ella y una estructura inferior (11b) a la que se fija cada bobina (17) ; en el que dicha estructura inferior comprende una plataforma inferior (13) que tiene una superficie superior (13a) que 65 mira a la superficie inferior (11b) de la estructura superior y una superficie inferior (13b) cubierta por dicha capa de material piezoeléctrico (14) , estando dirigida dicha estructura inferior a fijarse sobre la superficie de la carretera de 8

modo que dicha capa de material piezoeléctrico (14) esté comprendida entre dicha plataforma inferior (13) y dicha superficie de carretera; y en el que dichos medios elásticos (15) se interponen entre la superficie inferior (11b) de la estructura superior y la superficie superior (13a) de la plataforma inferior (13) .

7. El dispositivo de la reivindicación 6, en el que cada elemento magnético (16) se fija sobre la superficie superior (13a) de la plataforma inferior (13) en una primera posición respectiva; y en el que cada bobina (17) se fija sobre la superficie inferior (11b) de la estructura superior en una segunda posición respectiva de modo que, cuando la estructura superior se aproxima a la plataforma inferior (13) bajo la acción de la fuerza ejercida por el vehículo, el elemento magnético (16) correspondiente fijado en la primera posición respectiva sobre la superficie superior (13a) de la plataforma inferior (13) se inserta en el hueco de dicha bobina (17) .

8. El dispositivo de acuerdo con la reivindicación 6 o 7, en el que dicha plataforma inferior (13) está hecha de fibra de 15 carbono.

9. El dispositivo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 5-8, en el que dicha estructura superior comprende dos plataformas superiores (11) mutuamente acopladas por medio de un sistema deslizante (12) .

10. El dispositivo de la reivindicación 9, en el que cada plataforma superior (11) está hecha de fibra de carbono.

11. El dispositivo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 5-10, en el que dichos medios elásticos (15) comprenden al menos un amortiguador o muelle.

12. El dispositivo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 3-11, que comprende además un sistema electrónico rectificador en semionda doble con condensador de filtrado configurado para:

- adquirir el primer voltaje eléctrico respectivo inducido en cada bobina (17) ; -adquirir y rectificar el tercer voltaje eléctrico respectivo inducido sobre cada bobina (17) ;

-adquirir el segundo voltaje eléctrico generado por el medio piezoeléctrico (14) ; -proporcionar un voltaje de salida obtenido por la adición de cada primer voltaje eléctrico adquirido, cada tercer voltaje eléctrico adquirido y rectificado y el segundo voltaje eléctrico adquirido.

13. El dispositivo de la reivindicación 12, que comprende además un acumulador acoplado a dicho sistema 35 electrónico rectificador en semionda doble con condensador de filtrado; estando configurado dicho acumulador para:

- adquirir dicho voltaje de salida desde dicho sistema electrónico rectificador en semionda doble con condensador de filtrado; y -almacenar dicho voltaje de salida adquirido.

14. El dispositivo de acuerdo con cualquier reivindicación precedente, en el que los devanados de cada bobina (17) están hechos de cobre.

15. El dispositivo de acuerdo con cualquier reivindicación precedente, en el que cada elemento magnético (16) es un 45 imán permanente.