Sistema eólico que comprende perfiles de ala de energía y proceso para producir energía eléctrica.

Sistema eólico para convertir energía, que comprende:

- al menos un perfil de ala de energía

(30) que se adapta para accionarse desde la tierra y está inmersa en al menos una corriente eólica (W);

- una plataforma base (1) colocada a nivel del suelo y conectada a través de dos cuerdas (2) a dicho perfil de ala de energía (30), dicha plataforma base (1) que se adapta para accionar dicho perfil de ala (30) y para convertir energía eólica de dicha corriente eólica en energía mecánica o eléctrica, dichas dos cuerdas (2) que se adaptan para transmitir fuerzas desde y hacia dicho perfil de ala (30) y para usarse tanto para verificar una trayectoria de vuelo de dicho perfil de ala (30) como para la transmisión de energía

- un sistema de transmisión adaptado para guiar cada una de dichas cuerdas (2) hacia dicho perfil de ala (30), dicho sistema de transmisión que comprende:

* un primer par de bloques (7a) ensamblados en bloques deslizantes (6a) de dichos módulos de guía (6) de dichas cuerdas (2);

* un segundo par de bloques (7b) aguas abajo de dichos módulos de guía (6) de dichas cuerdas (2) adaptados para mantener horizontal las longitudes de dichas cuerdas (2) incluidas entre dichos segundos bloques (7b) y dichos primeros bloques (7a); y

* un tercer par de bloques (7d) adaptados para enviar dichas cuerdas (2) hacia dicho perfil de ala (30); caracterizado porque dicho sistema de transmisión comprende además al menos un par de dispositivos de tensión (18) dispuestos entre al menos un par de mecanismos de atenuación de carga (17) y dicho tercer par de bloques (7d);

y porque dichos terceros bloques (7d) se equipan con una conexión giratoria a dicha plataforma base (1) llevada a cabo a través de al menos un resorte (25).

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/IT2006/000279.

Solicitante: KITE GEN RESEARCH S.R.L. .

Nacionalidad solicitante: Italia.

Dirección: VIA B. TELESIO 2 20145 MILANO ITALIA.

Inventor/es: IPPOLITO,MASSIMO, TADDEI,FRANCO.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION;... > MAQUINAS O MOTORES DE LIQUIDOS; MOTORES DE VIENTO,... > MOTORES DE VIENTO > F03D5/00 (Otros motores de viento (su control F03D 7/00))

PDF original: ES-2495692_T3.pdf

 

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Fragmento de la descripción:

Sistema eólico que comprende perfiles de ala de energía y proceso para producir energía eléctrica

La presente invención se refiere a un sistema eólico para convertir energía mediante al menos un perfil de ala de energía. La presente invención se refiere además a un proceso para producir energía mediante tal sistema.

Como se sabe, en el pasado se ha tratado el problema para producir electricidad a bajo costo mediante la explotación de fuentes de energía renovables; particularmente, en algunas patentes anteriores descritas a continuación, se han propuesto procesos para convertir la energía eólica y los diferentes dispositivos que extraen energía eólica al viento a través de perfiles de ala de energía (generalmente designados con el término "cometa").

Particularmente, la patente de los Estados Unidos US 4,124,182 describe un dispositivo equipado con "paracometa" (o "paracaídas modificado") para capturar la energía eólica y convertirla en un movimiento giratorio de un eje que acciona un generador. Este dispositivo se caracteriza por un par de "trenes de paracometas" en el que los perfiles de alas se colocan en serie. Cada tren se equipa con una cuerda de potencia. Tales cables son lo suficientemente largos para permitir que los trenes de paracometas alcancen alturas en las cuales soplan vientos más fuertes y más uniformes con respecto a los que soplan a nivel de la superficie terrestre. Cada tren se limita a través de su cuerda de potencia correspondiente a un tambor o un cabrestante cuya dirección de rotación puede alternarse a fin de enrollar nuevamente las cuerdas o permitir que se desenrollen las cuerdas debido a la tracción de las corrientes eólicas. Cada tren de paracometa se equipa con una segunda cuerda, llamada "cuerda de tapa", conectada a cada perfil de ala del tren y a través de la cual es posible hacer colapsar opcionalmente el paracometa para hacer más fácil el procedimiento de enrollar nuevamente. Mediante un reductor, el movimiento giratorio de cada cabrestante se transfiere a un generador que, cuando se acciona, produce electricidad. Hay un sistema sencillo de poleas que, a través de embragues y ruedas, permite que, mientras un tren de paracometa asciende, el otro se recupere. La energía eólica capturada se convierte por ello en energía mecánica que en parte se gasta inmediatamente para recuperar el tren de paracometas cuya tapa se ha cerrado, y en parte se convierte en energía eléctrica. A través de un globo aerostático limitado a cada tren y que se infla y desinfla en cada ciclo de funcionamiento, las paracometas se mantienen a una altura deseada y la tapa con una orientación fija.

La patente china CN 1,52,723 describe un generador eólico de corriente equipado con un par de cometas mediante las cuales la tracción ejercida por las corrientes del viento se convierte, mediante cuerdas de alta resistencia, en la rotación de un tambor colocado a nivel del suelo. El cabrestante acciona un motor hidráulico mediante el cual tiene lugar la producción de corriente.

La patente británica GB 2,317,422 describe un dispositivo equipado con múltiples perfiles de ala que, debido al efecto de la acción del viento, hacen girar un vástago vertical conectado a un generador para producir corriente. Los perfiles de alas se empujan por el viento llevando a cabo una trayectoria circular en el plano horizontal. Cada perfil se equipa con un dispositivo que es capaz de modificar el ángulo de impacto del viento a fin de garantizar la continuidad de la trayectoria.

La patente de los Estados Unidos US 6,72,245 describe un dispositivo para la explotación de la energía eólica compuesto de múltiples cometas conectados a las cuerdas que forman un anillo. Los cometas se dirigen con el objetivo de alternar un trayecto ascendente con uno descendente que determina un movimiento giratorio del anillo siempre a lo largo de la misma dirección. Cada cometa se conecta a una cuerda de potencia para transmitir la energía mecánica y a un sistema de cuerdas de dirección para ajustar el ángulo de impacto del viento de cada cometa. La cuerda de potencia determina la rotación de las poleas mediante las cuales tiene lugar la producción de electricidad. Las cuerdas de dirección se usan para hacer que cada cometa asuma una posición que, en el trayecto ascendente, permite que el perfil de ala se arrastre hacia arriba por el viento, y una segunda posición en el trayecto descendente de manera que el perfil de ala se somete a un empuje eólico de una entidad inferior.

La patente de los Estados Unidos US 6,254,34 describe un dispositivo equipado con un perfil de ala ("avión atado") empujado por las corrientes eólicas a una velocidad controlada, a fin de explotar la energía eólica del viento. El perfil de ala se conecta mediante una cuerda a un cabrestante que acciona un generador para producir energía eléctrica. A bordo del perfil se ensambla un sistema de dirección, que detecta y modifica el ángulo de impacto del viento y modifica el área frontal interceptada por el viento. Tal sistema se controla desde el suelo por un operador, que lee en una pantalla los datos transmitidos por los sensores adecuados o automáticamente mediante un sistema de control remoto. El cometa se dirige con el fin de ascender a favor del viento con un alto ángulo de impacto. Después que ha terminado su ascenso, se reduce el

ángulo de impacto y el perfil se desliza a fin de de Ir contra el viento. Se recupera el perfil, se desliza de nuevo a favor del viento y se repite el ciclo.

La patente holandesa NL 117171C describe un dispositivo similar al descrito anteriormente en el cual sin embargo no se proporciona el modo de dirección manual, y en el cual la recuperación del perfil de ala tiene lugar al Inclinar el cometa como una bandera, con el objetivo de minimizar el empuje del viento cuando se enrollan nuevamente las cuerdas.

La patente de los Estados Unidos US 6,523,781 describe un dispositivo compuesto de un perfil de ala ("cometa de plano aerodinámico") a través del cual se captura la energía eóllca, que tiene un borde de entrada, un borde de salida y dos bordes laterales. Este perfil se acciona mediante un mecanismo que se soporta por la propia cometa. Este dispositivo se equipa con cuerdas conectadas a los bordes del perfil y el cometa se dirige por la modificación, mediante estas cuerdas, del ángulo de Inclinación. El mecanismo de dirección se suministra por los cables eléctricos colocados dentro de una cuerda de potencia que conecta el cometa a un cabrestante que acciona un generador para producir electricidad. El perfil asciende empujado por el viento mediante el uso de la fuerza de sustentación y describe una trayectoria casi perpendicular a la dirección de la velocidad del viento. Después que se ha terminado su ascenso, el cometa se recupera y luego se dirige con el objetivo de capturar de nuevo el viento.

La solicitud de Estados Unidos US2546197 describe un dispositivo equipado con un perfil de ala ("cometa") para la explotación de la energía eóllca que genera electricidad al accionar, por medio de cuerdas, un cabrestante conectado a un generador. El cometa se dirige por medio de cuerdas adicionales mediante las cuales se modifica el ángulo de impacto del viento. El perfil asciende con un alto ángulo de Impacto. Después que se ha terminado su ascenso, el ángulo de impacto se minimiza y el perfil se recupera con el objetivo de Iniciar el ciclo de nuevo.

DE-A-32 9 368, US-B2_6 523 781 (ya citada anteriormente) y IPPOLITO: "The KiWiGen Projecf' INTERNET CITATION, [Online] XP234358 Obtenida Internet: URL: http://europa.eu.int/comm/research/enerqy/pdf/other res 2¡ppo lito.pdf . describe un sistema eóllco de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 1.

Como puede notarse mediante el análisis de la... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Sistema eólico para convertir energía, que comprende:

- al menos un perfil de ala de energía (3) que se adapta para accionarse desde la tierra y está Inmersa en al menos una corriente eóllca (W);

- una plataforma base (1) colocada a nivel del suelo y conectada a través de dos cuerdas (2) a dicho perfil de ala de energía (3), dicha plataforma base (1) que se adapta para accionar dicho perfil de ala (3) y para convertir energía eólica de dicha corriente eóllca en energía mecánica o eléctrica, dichas dos cuerdas (2) que se adaptan para transmitir fuerzas desde y hacia dicho perfil de ala (3) y para usarse tanto para verificar una trayectoria de vuelo de dicho perfil de ala (3) como para la transmisión de energía

- un sistema de transmisión adaptado para guiar cada una de dichas cuerdas (2) hacia dicho perfil de ala (3), dicho sistema de transmisión que comprende:

* un primer par de bloques (7a) ensamblados en bloques deslizantes (6a) de dichos módulos de guía (6) de dichas cuerdas (2);

* un segundo par de bloques (7b) aguas abajo de dichos módulos de guía (6) de dichas cuerdas (2) adaptados para mantener horizontal las longitudes de dichas cuerdas (2) incluidas entre dichos segundos bloques (7b) y dichos primeros bloques (7a); y

* un tercer par de bloques (7d) adaptados para enviar dichas cuerdas (2) hacia dicho perfil de ala (3);

caracterizado porque dicho sistema de transmisión comprende además al menos un par de dispositivos de tensión (18) dispuestos entre al menos un par de mecanismos de atenuación de carga (17) y dicho tercer par de bloques (7d);

y porque dichos terceros bloques (7d) se equipan con una conexión giratoria a dicha plataforma base (1) llevada a cabo a través de al menos un resorte (25).

2. El sistema eólico de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque dicho perfil de ala (3) se adapta para accionarse en dicha trayectoria de vuelo mediante dicha plataforma base (1) para ir cíclicamente desde una posición en la que la tracción ejercida por dicha corriente eólica es máxima, a una posición crítica aproximada, en su acimut o lateral, en la que dicha tracción es mínima, para recuperarse a través de dichos cabrestantes (3).

3. El sistema eólico de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque este comprende un sistema de control inteligente que opera en dicha plataforma base (1) para controlar automáticamente dicho perfil de ala (3) a lo largo de dicha trayectoria de vuelo.

4. El sistema eólico de acuerdo con la reivindicación 3, caracterizado porque este comprende un sistema de suministro (12) que coopera con dicho sistema de control inteligente para gestionar la entrega y acumulación de energía.

5. El sistema eólico de acuerdo con la reivindicación 3, caracterizado porque dicho sistema de control inteligente se equipa con un conjunto de sensores colocado en dicho perfil de ala (3), dicho conjunto de sensores colocado en dicho perfil de ala (3) que se adapta preferentemente para enviar información de manera inalámbrica a dicho sistema de control inteligente.

6. El sistema eólico de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque dicha plataforma base (1) comprende al menos dos cabrestantes (3) en cada uno de los cuales una cuerda respectiva de dichas cuerdas (2) se desenrolla o se enrolla nuevamente, cada uno de dichos cabrestantes (3) que se conecta a un generador/motor eléctrico (5).

7. El sistema eólico de acuerdo con la reivindicación 6, caracterizado porque dicho cabrestante (3) se conecta a dicho generador/motor eléctrico (5) interponiendo al menos un reductor elíptico (4).

8. El sistema eólico de acuerdo con la reivindicación 6, caracterizado porque dicho cabrestante (3) se equipa con un módulo de guía (6) adaptado para forzar dicha cuerda (2) para enrollarse ordenadamente en dicho cabrestante (3).

9. El sistema eólico de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque dicho sistema de transmisión comprende al menos un par de mecanismos para atenuar las variaciones de carga repentinas incluidas entre dicho segundo (7b) y dicho tercer (7d) par de bloques.

1. El sistema eólico de acuerdo con la reivindicación 9, caracterizado porque dicho mecanismo de atenuación se compone de al menos un miembro elástico (17) anclado en uno de sus extremos (17a) a dicha plataforma base (1) y en otro de sus extremos conectado a una longitud de dicha cuerda (2) aguas abajo de dicho módulo de guía (6) interponiendo un cuarto bloque (7c).

11. El sistema eólico de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque dicho dispositivo de tensión (18) se compone de una primera (19a) y una segunda (19b) polea, dichas poleas (19a, 19b) que están mutuamente de frente y que tienen ejes de rotación coplanares, dichas poleas (19a, 19b) que rotan alrededor de un primer (2a) y segundo (2b) pasador de rotación respectivo y que se insertan entre dos sujetadores (21), dicho primer pasador de rotación (2a) que se desliza dentro de un par de ranuras (22) presentes en dichos sujetadores (21), dicho primer (2a) y segundo (2b) pasador que se conectan mutuamente a través de los miembros elásticos (23).

12. El sistema eólico de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque dicho bloque de deslizamiento (6a) se adapta para deslizarse a lo largo de un riel (6b) en paralelo con un eje de rotación de dicho cabrestante (3), el deslizamiento de dicho bloque de deslizamiento (6a) a lo largo de dicho riel (6b) que se controla preferentemente por un mecanismo de deslizamiento junto con la rotación de dicho cabrestante (3).

13. El sistema eólico de acuerdo con la reivindicación 12, caracterizado porque dicho mecanismo de deslizamiento se acciona por un motor eléctrico controlado por dicho sistema de control inteligente.

14. El sistema eólico de acuerdo con la reivindicación 12, caracterizado porque dicho mecanismo de deslizamiento es controlado por tornillos o controlado por correas.

15. El sistema eólico de acuerdo con la reivindicación 3, caracterizado porque dicho sistema de control Inteligente se adapta para operar en dichos cabrestantes (3) para guiar dicho perfil de ala (3) a lo largo de dicha trayectoria de vuelo, para implementar un algoritmo predictivo que determina en cada momento la posición óptima que dicho perfil de ala (3) debe ocupar en al menos un instante después dependiendo de los parámetros de control y vuelo, en dicha información de dicho conjunto de sensores colocado en dicho perfil de ala (3) y en dicho conjunto de sensores en tierra, y para dar prioridad a la explotación de una fuerza de sustentación (L) generada por dicha corriente eólica (W).

16. Proceso para producir energía eléctrica por medio de un sistema eólico de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque este comprende las etapas siguientes:

a) gobernar (F1) dicha trayectoria de vuelo de dicho perfil de ala (3) para maximizar la energía eólica que se extrae de la corriente eólica (W), dicho perfil de ala (3), cuando asciende, tensar dichas cuerdas (2) conectadas a dicha plataforma base (1) que hacen rotar dichos cabrestantes (3);

b) dirigir (F2) dicho perfil de ala (3) para alcanzar una posición crítica aproximada;

c) enrollar nuevamente (F3) dichas cuerdas (2) a través de dichos cabrestantes (3) por medio de dichos motores (5) y colocar dicho perfil de ala (3) para regresar a una condición de tracción máxima;

d) repetir las etapas anteriores.

17. Proceso de acuerdo con la reivindicación 16, caracterizado porque dichas etapas a) y/o b) y/o c) y/o d) ocurren automáticamente a través de dicho sistema de control inteligente.

18. Uso del sistema eólico de acuerdo con la reivindicación 1, para arrastrar un bote (1) a través de una conversión de dicha energía eólica en energía mecánica, en donde dicho sistema de transmisión se coloca en la proa (11) de dicho bote (1) y dicho perfil de ala (3) se acciona por dicho sistema de control inteligente para estar siempre en frente de dicho bote (1).