DISPOSITIVO DE TRANSFORMACIÓN DE ENERGÍA UNDIMOTRIZ EN ENERGÍA ELÉCTRICA.

Dispositivo de transformación de energía undimotriz en energía eléctrica caracterizado por estar constituido esencialmente por un campo de boyas (A) que son las que por el movimiento de las olas facilitan a un conjunto de ejes y engranajes (B) esta fuerza que se transforma en movimiento notorio de ejes que impulsan los generadores de energía eléctrica,

y que para su fijación a la profundidad adecuada cuenta con un conjunto de depósitos y contrapesos (C), contando con otro conjunto (D) de tensión y mantenimiento de tensión del conjunto, para su desplazamiento, y con un conjunto (E) de seguridad para el caso extremo que fallase en conjunto (D). También en conjunción con este conjunto existe un cable que conecta este dispositivo con la línea eléctrica en tierra para la transmisión de la energía.

Dispositivo de transformación de energía undimotriz en energía eléctrica.

Objeto de la invención

La presente memoria descriptiva se refiere a una solicitud de PCT relativa a la generación de energía eléctrica por medio de la transformación de la energía undimotriz.

La energía undimotriz, es decir la producida por el movimiento de las olas, es una de las más prometedoras fuentes de energía renovable para los países con costa marítima.

Campo de la invención

Esta invención tiene su aplicación dentro del sector de la generación de energía eléctrica por medio de energías renovables y también dentro del sector industrial de fabricación de maquinaria para su utilización en medios marinos.

Antecedentes de la invención

El desarrollo y aprovechamiento de la energía undimotriz es todavía objeto de estudio y se encuentra en fase de expansión.

En la actualidad se conoce la existencia de algunos dispositivos y algunas patentes en relación con el tema que nos ocupa, pero en ningún caso las soluciones aportadas se parecen a la descrita en esta memoria.

Escocia ha sido el lugar donde más se han desarrollado los estudios sobre la transformación de este tipo de energía debido al fuerte oleaje que reciben sus costas y por la importante infraestructura científica e industrial.

Pero donde primero se instaló un artefacto de estas características fue en Portugal, (1998) . Conocido como Pelamis (por su parecido a una serpiente marina “pelamis platurus”) se trata de un ingenio flotante y flexible, instalado en alta mar y que pueden ser conectados varios dispositivos juntos y enviar la energía eléctrica generada a la orilla por medio de un largo cable.

La unión entre los dispositivos es una de los puntos débiles de este sistema.

Además la propia existencia del largo cable, con las pérdidas que conlleva hace que su rendimiento no sea muy efectivo, aún teniendo en cuenta que se calcula que treinta dispositivos unidos podrían abastecer aproximadamente a

20.000 hogares con un consumo medio europeo. En cuanto a las patentes que se pueden considerar más cercanas a la que nos ocupa se pueden citar dos principal

mente:

D.1. Como primer documento tenemos la patente filandesa:

FI2001102620012086 de Rauno Koivusaari Solicitada a favor de AW-ENERGY OY el 26 de Octubre de 2001.

Por “Máquina de energía undimotriz”.

El procedimiento descrito se caracteriza por la utilización de una placa ubicada en el fondo de una balsa de agua,

e impulsar la placa por el empuje de las olas que se impulsan por el fondo, lo que significa una transformación de energía cinética. Evidentemente este procedimiento no tiene nada que ver con la patente que nos ocupa, como veremos más tarde.

D.2. como segundo documento tenemos la patente europea siguiente: E.P-E02770020, por “Un procedimiento para utilizar energía undimotriz”. Evidentemente este procedimiento tampoco tiene nada que ver con la patente que nos ocupa, como veremos más

tarde.

Existen también ciertos dispositivos en fase de experimentación y algunos otros ya implementados que definen el estado de la técnica, con relación pero con notables diferencias.

D.3. Nos referimos a los dispositivos de tecnología “OPT” que utiliza una boya de alta mar para la generación de la onda de Power Buoy del “OPT”.

Que tampoco guarda relación directa con la invención preconizada.

D.4. Igualmente podemos citar como antecedente el dispositivo convertidor “Wavedragon” (El dragón de las olas) , que se trata de un dispositivo flotante grande, diseñado para capturar y concentrar olas.

Las olas suben una rampa a un depósito levado mediante los brazos de la plataforma, allí el agua recogida hace girar las turbinas instaladas.

Evidentemente tampoco tienen nada que ver con el sistema preconizado en la invención que nos ocupa.

D.5. Y como último antecedente, podemos citar el dispositivo “Archimedes Wave Swing” (“Oscilador de ola de Arquímedes”) , que tampoco guarda directa relación con la invención que nos ocupa ya que se trata de una gran cámara de aire instalada sobre el fondo del mar. No utiliza, evidentemente la ola superficial para la generación de energía.

Por tanto hemos visto que existen variados intento de utilizar la fuerza undimotriz, pero todos ellos diferentes de los que se preconizan en la presente invención, que describe un dispositivo diferente, más elaborado, de mejor rendimiento y mantenimiento más barato, siendo además más fiable debido a los sistemas y materiales de los que está fabricado, no conociendo por parte del solicitante la existencia en la actualidad de una invención que esté dotada de las características que se describen en esta memoria.

Descripción de la invención

Una de de las propiedades características de las olas es su capacidad para desplazarse a grandes distancias sin apenas pérdida de energía, por ello la energía generada en cualquier parte del océano acaba en el borde continental.

De este modo la energía de las olas se concentra en las costas que es donde más eficaz puede ser la invención que preconizamos y cuyas características principales son las siguientes.

El Dispositivo de transformación de la energía undimotriz en energía eléctrica que la invención preconiza esta constituido por los siguientes conjuntos principales:

A. Conjunto de boyas de generación de movimiento principal.

B. Conjunto de ejes y engranajes de transformación del movimiento principal en energía eléctrica.

C. Conjunto de depósitos y contrapesos de fijación a determinada profundidad de todo el dispositivo.

D. Conjunto de tensión y mantenimiento de tensión del Dispositivo a la profundidad adecuada.

E. Conjunto de seguridad y salida del cable principal de energía.

Y cada uno de estos conjuntos está constituido por los siguientes elementos principales:

A. Conjunto de boyas de generación del movimiento principal

Se encuentra constituido por:

Boya principal de movimiento, conformada por una boya-flotante de gran tamaño y en la que ese distinguen unas aletas de frenado, una defensa circular para el atraque de embarcaciones de mantenimiento y seguridad, y un mástil que sustenta una luz de posición. Preferentemente estroboscópica.

Esta boya principal es la que se mueve por impulso de las olas y las corrientes y este impulso de traslación al estar sujeta por su parte inferior por medio de de un grillete giratorio a una cadena fijada a un conjunto de elementos fijos, hace que el desplazamiento se transforme en movimiento ascensional, y dicho movimiento es transmitido por medio de la cadena citada al resto del Dispositivo.

La cadena antes citada comporta cerca del anclaje con el grillete giratorio una pequeña boya de flotabilidad que ayuda a la principal, pasando la citada cadena por unos alineadores de cadena, formados por una roldana sujeta al cuerpo principal por sendos soportes simétricos y pasando después por tres roldanas.

Estas tres roldanas, situadas en posición triangular (sus ejes) cuentan algunas con canal retenedor, y moverán los ejes interiores de la caja estanca.

Después de pasar por estas tres roldanas, la cadena vuelve a pasar por otro juego de alineadores de igual estructura, y termina uniéndose por medio de un grillete giratorio a una boya de tensión de tamaño menor que la principal y en la que se aprecia un aro de defensa y más abajo del grillete una delgada plancha horizontal que sirve de tope contra los retenedores.

De esta forma la cadena de unión entre ambas siempre se encuentra tensa y por tanto trabajando, ya sea en subida o en bajada de manera que dependiendo si se trate de un movimiento ascendente o descendente y de la existencia o no de retenedores de cadena en las roldanas adosadas al cuerpo estanco, en todo momento se está transmitiendo movimiento al conjunto.

A...

1. Dispositivo de transformación de energía undimotriz en energía eléctrica por medio de un conjunto de grandes boyas en tensión ancladas en el fondo del mar por medios adecuados y cuyas boyas movidas por el impulso de las olas generan un movimiento capaz de ser transformado en energía eléctrica, caracterizado esencialmente por estar constituido, al menos por los siguientes cinco conjuntos principales:

A. Conjunto de boyas y cadenas, constituido por al menos por las siguientes boyas y cadenas:

. Boya principal (a) ,

. Boya de tensión de la principal (b) ,

. Boyas de generación (c) y (e) ,

. Boyas de tensión (d) y (f) de las boyas de generación (c) y (e) ,

. Boya de toma de aire (g) .

. Cadena (9) de unión entre las boyas (a) y (b) ,

. cadena (16) de unión entre las boyas (c) y (d) ,

. cadena (23) de unión entre las boyas (e) y (f) ,

. cadena de anclaje al fondo (83) ,

y donde la boya principal de movimiento (a) , está constituida por una boya-flotante de gran tamaño y en la que ese distinguen unas aletas de frenado (3) , una defensa circular (4) y un mástil (5) que sustenta una luz de posición (6) , preferentemente estroboscópica, siendo esta boya principal (a) la que se mueve por impulso de las las y las corrientes y este impulso de traslación al estar sujeta por su parte inferior por medio de de un grillete giratorio (7) a una cadena

(9) fijada a un conjunto de elementos fijos, hace que el desplazamiento se transforme en movimiento ascendentedescendente, y dicho movimiento es transmitido por medio de la cadena (9) citada al resto del Dispositivo, y donde la cadena (9) comporta cerca del anclaje con el grillete giratorio (7) una pequeña boya de flotabilidad (8) que ayuda a la principal, pasando la citada cadena (9) por unos alineadores de cadena (36) , formados por una roldana (38) sujeta al cuerpo principal (36) por sendos soportes simétricos (37) y pasando después por tres roldanas (39) , (40) y (41) , situadas en posición triangular (sus ejes) y que cuentan con canal retenedor, y moverán los ejes (53) y (59) interiores de la caja estanca (150) donde se sitúan los ejes de transmisión, mientras la roldana (41) no tiene retenedores y se considera como de giro loco en ambas direcciones, moviendo el eje interior (65) , y de forma que después de pasar por estas tres roldanas (39) , (40) , y (41) , la cadena (9) vuelve a pasar por otro juego de alineadores de cadena (36) de igual estructura que los anteriores, y termina uniéndose por medio de un grillete giratorio (11) a una boya de tensión (b) de tamaño menor que la principal y en la que se aprecia un aro circular de defensa (10) y más abajo del grillete giratorio

(11) una delgada plancha horizontal (12) que sirve de tope contra los retenedores (36) .

Y donde las boyas de generación constituidos por sendas boyas (c) y (e) , de regular tamaño, provistas de sendos grilletes giratorios (14) y (21) y bases planas (15) y (22) de tope de las que dimanan sendas cadenas (16) y (23) que bajan pasando por sendos alineadores (36) de cadena igual a los anteriormente descritos, de forma que la cadena (16) pasa por las roldanas (42) , (43) y (44) , situadas de forma triangular y simétrica c pasando a continuación por otro alineador de cadena (36) y terminando en una boya de tensión (d) que comporta un aro circular (17) de defensa, un grillete giratorio (18) en su parte inferior y una base plana (19) de tope y donde las roldanas (43) y (44) comportan retenedor, y mueven los ejes (106) y (110) no así la (42) de canal plano, que mueve el eje (103) y apreciándose un sensor (142) que dispara el embrague eléctrico de fijación de los piñones de arrastre: mientras que la cadena (23) pasa por las roldanas (45) , (46) y (47) , situadas de forma triangular y simétrica y pasando a continuación por otro alineador de cadena (36) y terminando en una boya de tensión (e) que comporta un aro circular (20) de defensa, un grillete giratorio (21) en su parte inferior y una base plana (22) de tope y donde las roldanas (46) y (47) comportan retenedor, y mueven los ejes (130) y (134) no así la (45) de canal plano, que mueve el eje (127) y apreciándose un sensor (143) que dispara el embrague eléctrico correspondiente de fijación de los piñones de arrastre.

B. Conjunto de roldanas, ejes y engranajes cuyos elementos principales se encuentran situado en una caja estanca (150) , que presenta en su parte exterior superior una barandilla de seguridad (34) , rematada en sus extremos por una defensa perimetral (35) , preferentemente de caucho o goma y esta caja presenta por su parte exterior varias roldanas (47) , (46) , (45) , (44) , (43) . (42) , (41) , (40) y (39) y comportando cada una de las roldanas las siguientes características:

La roldana (47) con retenedor y situada en el exterior, se corresponde en el interior de la caja (150) con el eje (134) , que comporta un retén (133) en su parte más cercana a la roldana (47) , situándose después un apoyo con rodamientos (135) , un piñón de arrastre (136) , que arrastra una cadena (138) que transmite el giro al eje (115) y que finaliza en un apoyo con rodamientos (137) .

La roldana (46) con retenedor y situada en el exterior, se corresponde en el interior de la caja (150) con el eje (130) que comporta en su interior un retén (129) y en su parte más interior con un piñón de arrastre (131) y finaliza en un apoyo con rodamientos (132) .

Por medio de la cadena (172) transmite giro al eje (115) con ayuda del piñón de arrastre (117) .

La roldana (45) de garganta lisa, situada en el exterior, se corresponde con en el interior de la caja (150) con el eje (127) , que comporta un retén (126) y un apoyo con rodamientos (128) .

A continuación se encuentra situado el eje (115) sin roldana en el exterior, que además del retén (114) comporta un piñón de arrate (116) , que por medio de la cadena (111) transmite el giro al piñón de arrastre (107) del eje (106) y que además presenta un apoyo con rodamientos (118) , un embrague (121) , un piñón de arrastre (119.a) junto con otro (119.b) .

El piñón (119.b) por medio de la cadena (138) tensada por el tensor (139) , se relaciona con el piñón de arrastre

(136) del eje (134) .

A partir del piñón de arrastre (119.b) se encuentra un embrague electrónico (122) , el eje 8123) del variador (124) , el variador (124) propiamente dicho, y el generador (125) .

La roldana (44) con retenedor y situada en el exterior, se corresponde en el interior de la caja (150) con el eje (110) que comporta en la parte interior un retén (109) , Con un piñón de arrastre (112) y un apoyo con rodamientos (113) al final.

La roldana (43) con retenedor y situada en el exterior, se corresponde con en el interior de la caja (150) con el eje

(106) que comporta en la parte interior un retén (105) , un piñón de de arrastre (107) y sustentada en su parte final por un apoyo con rodamientos (108) . La cadena (111) une el piñón de arrastre (107) con el piñón de arrastre (116) .

La roldana (42) de garganta lisa y situada en el exterior, se corresponde con el interior de la caja (150) con el eje

(103) y un apoyo con rodamientos (104) al final. Después se encuentra situado el eje (68) sin roldana en el exterior, que además del retén (67) situado contra la

pared de la caja (150) , lleva un piñón de arrastre (69) , seguido de otro piñón de arrastre (70) , seguido de:

. Un apoyo con rodamientos (71) ,

. una bobina de cierre (77) ,

. un embrague (78) ,

. un apoyo con rodamientos (79) ,

. un piñón de arrastre (95) ,

. una cadena de transmisión (96) , que une el piñón de arrastre (95) con el piñón de arrastre (97) ,

. un piñón de arrastre (97) que mueve un eje (99) ,

. un eje (99) que mueve un alternador (98) ,

. un alternador (98) que genera energía eléctrica que se transmite por,

. cable (100) , que alimenta una batería (101) ,

. batería (101) auxiliar del Dispositivo.

La roldana (41) de garganta lisa, situada en el exterior, se corresponde con el interior de la caja (150) con el eje (65) , que comporta un retén junto a la pared de la caja y que se sustenta en un apoyo con rodamientos (66) .

La roldana (40) con retenedores, situada en el exterior, se corresponde en el interior de la caja (150) , con el eje (59) , que comporta un retén (58) junto a la pared de la caja, encontrándose a continuación el piñón de arrastre (60) que comparte la cadena (144) con el piñón de arrastre (69) , y que acaba en un apoyo con rodamientos (61) .

La roldana (39) con retenedores, situada en el exterior, se corresponde en el interior de la caja (150) , con el eje (53) , que comporta un retén (52) junto a la pared de la caja, encontrándose a continuación la bobina de cierre (54) , que actúa sobre el embrague (55) , situándose a continuación el piñón de arrastre (56) , que por medio de la cadena

(63) debidamente tensada por el tensor (62) mueve el piñón de arrastre (70) ; y finalizando el eje (53) en un apoyo con rodamientos (57) .

C. Conjunto de depósitos y contrapesos del Dispositivo constituido al menos por los siguientes elementos:

. elemento estabilizador (90) , hidráulico del que dimana un eje (91) o pata de movimiento hidráulico, acabado en su parte inferior por una base de apoyo (92) , y de forma que el conjunto cuenta con un contrapeso (89) , en la parte más inferior del mismo, constituido por un paralepípedo recto rectangular formado por elementos metálicos de gran densidad o por hormigón cargado con partículas pesadas y encima de este contrapeso (89) se encuentra un depósito inundable (86) , provisto de una electroválvula de entrada de aire (87) y una electroválvula de entrada/salida de agua

(88) y un depósito inundable (86) y siendo la introducción de aire comprimido al depósito (86) por medio de una tubo

(228) unido a una boya (g) que cuenta con un aro de seguridad (224) y una válvula superior de aire comprimido (225) , y cuando se necesita introducir el aire comprimido a la boya, se enchufa una manguera de presión a la válvula (225) .

D. Conjunto de tensión y mantenimiento de tensión constituido al menos por los siguientes elementos:

- una válvula de entrada de aire superior (31) y otra válvula de salida de aire (31’) ,

- boya (31) sujeta a la cadena o cabo (30) por medio de un grillete giratorio (326) al que se encuentra anclada una roldana libre (27) y esta cadena/cabo (30) , se encuentra en un extremo anclada a una roldana libre inferior (28) , sujeta a un muerto (33) enterrado, por medio de una argolla (29) , mientras que la roldana inferior (28) se encuentra sujeta al muerto (33) por medio de la argolla (32) , mientras que el otro extremo de la cadena/cabo (30) se encuentra unido al exterior de la caja estanca (150) por medios convencionales.

E. Conjunto de seguridad y salida del cable principal de energía constituido por un muerto (85) , anclado en el fondo del mar, que comporta una argolla (84) que sujeta una cadena (83) , unida a la caja estanca (150) por medio de una argolla (82) siendo la longitud de esta cadena la suficiente como para que el conjunto pueda emerger a la superficie, pero que una vez se encuentra en esta posición no pueda desplazarse y con base en esta cadena (83) se desplaza el cable (81) que transmite la energía eléctrica del Dispositivo a tierra.

2. Dispositivo de transformación de energía undimotriz en energía de acuerdo con la reivindicación 1ª y caracterizado por que la boya principal (a) en sus continuos movimientos de subida y bajada producidos por las olas, genera un movimiento que por medio de los ejes (53) y (59) transmite de forma continua al eje (68) , que lo transmitirá al resto de los ejes, de forma que el movimiento continuo creado por la boya principal (a) , por medio de los ejes y engranajes correspondientes se transmite a la boya 1ª de generación (c) y cuando la boya de generación 1ª (c) toca con los sensores (142) por medio de la placa tope (15) , se dispara un embrague eléctrico (75) , liberando este conjunto y transmitiéndose entonces el movimiento a la boya de generación 2ª, hasta que la placa de tope (22) de esta activa los sensores (143) correspondientes, momento en que este eje queda libre y se empieza a transmitir el movimiento a la boya de generación 3ª y así sucesivamente y de forma que siempre está trabajando la boya principal (a) que es la que se encarga de ir sumergiendo las boyas de generación (c) y (e) que con su ascensión controlada y continua generan un movimiento constante y continuo, que se transmite al variador (124) que lo hace a su vez al generador (125) , donde se genera la energía eléctrica que se enviará al exterior por medio del cable (81) .

Una vez que el último conjunto de generación esta cargado, es decir la boya de generación correspondiente (e) se encuentra en su posición más hundida, el ciclo comienza por la 1ª (c) .

3. Dispositivo de transformación de energía undimotriz en energía de acuerdo con la 1ª reivindicación y caracterizado porque el conjunto de depósitos y contrapesos de fijación del dispositivo (C) se caracteriza porque en la posición de trabajo, es decir, hundido en el fondo del mar solo sobresale la boya principal (a) y cuando se necesita que el dispositivo aflore a la superficie, se introduce aire comprimido por la electroválvula (87) y se abre la electroválvula (88) , con lo que según se va vaciando el depósito de agua, el mismo va ascendiendo a la superficie, siendo la introducción de aire comprimido al depósito (86) por medio de una tubo (228) unido a una boya (g) que cuenta con un aro de seguridad (224) y una válvula superior de aire comprimido (225) , y cuando se necesita introducir el aire comprimido a la boya, se enchufa una manguera de presión a la válvula (225) .