Turbina eólica de alta mar flotante.

Turbina eólica de alta mar flotante (1) que comprende:

una torre (2),

un elemento de flotación

(11) dispuesto en un extremo inferior de dicha torre,

al menos un cuerpo flotante (20) conectado a la torre y que se extiende radialmente hacia fuera desde lamisma, teniendo dicho al menos un cuerpo flotante una densidad menor que la del agua y estandoconfigurado para estar sumergido por debajo del nivel del mar, y

una pluralidad de elementos de conexión (40) que se extienden desde el al menos un cuerpo flotante hastaun extremo superior de la torre y desde el al menos un cuerpo flotante hasta el extremo inferior de la torre,respectivamente,

caracterizada por que la torre (2) tiene una sección transversal localmente reducida (A) a nivel del mar.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/EP2010/066806.

Solicitante: VESTAS WIND SYSTEMS A/S.

Nacionalidad solicitante: Dinamarca.

Dirección: Hedeager 44 8200 Aarhus N DINAMARCA.

Inventor/es: KRISTENSEN,JONAS.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION;... > MAQUINAS O MOTORES DE LIQUIDOS; MOTORES DE VIENTO,... > MOTORES DE VIENTO > Detalles, partes constitutivas o accesorios no cubiertos... > F03D11/04 (Estructuras de montaje)

PDF original: ES-2444950_T3.pdf

 

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Turbina eólica de alta mar flotante.

Fragmento de la descripción:

Turbina eólica de alta mar flotante

Campo técnico

La presente invención se refiere en general a una turbina eólica de alta mar flotante.

Antecedentes de la invención Las turbinas eólicas de alta mar a menudo comprenden un pilote, tal como un monopilote, que está anclado al lecho marino, por ejemplo llevándose hacia abajo hasta el interior del lecho marino o manteniéndose en su posición mediante una estructura que está situada sobre el lecho marino. Este monopilote, posiblemente junto con otras estructuras asociadas con el mismo, forma un cimiento para una torre de turbina eólica que va a levantarse sobre el mismo.

Este método está relacionado con un trabajo complicado dado que el lecho marino varía en topografía y estabilidad estructural. Además, también existe un gran riego de una pequeña diferencia angular en la dirección axial entre las secciones de torre y el monopilote. También existen restricciones en cuanto a cómo de lejos desde la línea de costa pueden levantarse tales turbinas eólicas de alta mar debido a la longitud total de torre/monopilote requerida para alcanzar el lecho marino.

Se conoce otro tipo de turbina eólica de alta mar tal como una turbina eólica flotante. En pocas palabras, esto quiere decir que se monta una turbina eólica convencional sobre un elemento de flotación, también conocido como boya de espeque, estando dotada esta última de lastre en la parte inferior con el fin de garantizar el equilibrio.

El problema general con estas soluciones es el peso global de la turbina dado que se necesita una cantidad de material considerable no sólo para fijar la turbina sino también para que esta última resista las fuerzas de las olas.

Puede encontrarse un ejemplo de una turbina eólica de alta mar de la técnica anterior en el documento GB 2378679A.

Sumario de la invención En vista de lo anterior, un objeto es proporcionar una turbina eólica de alta mar flotante que permite un consumo de material reducido con el fin de reducir peso y coste.

Otro objeto es proporcionar una turbina eólica de alta mar que puede levantarse sin importar la distancia a la línea de costa.

Según un aspecto, la invención se refiere a una turbina eólica de alta mar flotante que comprende una torre, un elemento de flotación dispuesto en un extremo inferior de dicha torre, al menos un cuerpo flotante conectado a la torre y que se extiende radialmente hacia fuera desde la misma, teniendo dicho al menos un cuerpo flotante una densidad menor que la del agua de modo que está configurado para estar sumergido por debajo del nivel del mar, y una pluralidad de elementos de conexión que se extienden desde el al menos un cuerpo flotante hasta un extremo superior de la torre y desde el al menos un cuerpo flotante hasta el extremo inferior de la torre, respectivamente. La torre (2) tiene una sección transversal localmente reducida (A) a nivel del mar.

Mediante el al menos un cuerpo flotante que se conecta a y que se extiende radialmente hacia fuera desde la torre, cada uno de los elementos de conexión puede estar separado de la torre. Esta separación facilita soportar la torre contra fuerzas horizontales a las que está sometida, y alinear verticalmente la torre, manteniendo la torre en una posición vertical. Por tanto, el al menos un cuerpo flotante contribuye no sólo a la distribución de fuerzas, sino también a las fuerzas de flotación con el fin de equilibrar así la turbina eólica en el agua. Mediante el al menos un cuerpo flotante que se sumerge a una profundidad en la que permanece libre de las fuerzas más altas de las olas, se reducen las fuerzas horizontales debido al impacto del agua. Tal como se conoce, las fuerzas de las olas son muy altas a nivel de superficie y disminuyen a medida que disminuye la profundidad. Dependiendo de factores tales como la resistencia global de la torre y la profundidad del mar imperante, la profundidad a la que debe sumergirse el cuerpo flotante debe adaptarse a las condiciones específicas imperantes.

Mediante la pluralidad de elementos de conexión que se extienden desde el al menos un cuerpo flotante hasta los extremos superior e inferior respectivamente de la torre, la torre puede soportarse y alinearse verticalmente.

Además, los elementos de conexión contribuyen a soportar la torre en direcciones horizontales, es decir, evitando que la torre de turbina eólica se incline. Esto reduce los requisitos para las conexiones entre secciones de torre individuales en caso de que la torre esté dividida en secciones. Las cargas horizontales típicas son cargas eólicas.

Mediante dichos elementos de conexión, el momento de flexión inducido por las fuerzas eólicas sobre la torre se transmite a los medios de conexión en el lado del viento, desde ahí al al menos un cuerpo flotante, y desde ahí adicionalmente a la parte inferior del elemento de flotación. Por tanto, el momento de flexión se libera del área de

impacto de ola de la turbina eólica, permitiendo que esta sección de la torre y/o del elemento de flotación tenga un diámetro menor, recibiendo de ese modo de nuevo menos fuerzas de las olas y reduciendo las fuerzas de impacto de ola globales sobre toda la construcción. Como consecuencia, puede ahorrarse material en la sección de la turbina cerca de la superficie del agua. Además, debido al diámetro menor per se y debido a que el diámetro menor proporciona fuerzas de las olas disminuidas, la masa de toda la turbina puede reducirse significativamente.

Además, debido al diseño flotante no hay restricciones en cuanto a cómo de lejos desde la tierra puede disponerse la turbina eólica.

La torre con una sección transversal localmente reducida a nivel del mar es posible ya que los elementos de conexión transmiten el momento de flexión inducido por las fuerzas eólicas sobre la torre a los medios de conexión en el lado del viento, desde ahí al al menos un cuerpo flotante, y desde ahí adicionalmente a la parte inferior del elemento de flotación. De este modo, el momento de flexión se libera del área de impacto de ola de la turbina eólica. Tal como se ha explicado anteriormente, una sección transversal reducida recibe menos fuerzas de las olas y reduce las fuerzas de impacto de ola globales sobre toda la construcción.

El al menos un cuerpo flotante puede tener varios diseños o geometrías diferentes. A modo de ejemplo, el al menos un cuerpo flotante puede formarse como un anillo continuo o discontinuo que rodea la torre y conectado a la misma. También, el al menos un cuerpo flotante puede disponerse como una pluralidad de cuerpos flotantes discretos, dispuesto cada uno en el extremo de una estructura de soporte conectada a la torre. Esto último quiere decir un diseño con forma de “estrella de mar”.

Sin importar el diseño, el número de cuerpos flotantes, y su distribución alrededor de la torre, deben ser simétricos, permitiendo una distribución de fuerzas uniforme y de este modo un equilibrio de la torre, sin importar desde que dirección se aplica la fuerza.

El al menos un cuerpo flotante puede conectarse a la torre por medio de una estructura de soporte, mediante la cual los puntos de conexión entre la estructura de soporte y el al menos un cuerpo flotante y la torre, respectivamente, pueden ser fijos o pueden pivotar en una o varias dimensiones.

La estructura de soporte puede conectarse a la torre mediante una pluralidad de soportes de conexión, conectándose dichos soportes de conexión a la torre con un ángulo y a diferentes niveles. Mediante los elementos de conexión que se conectan a la torre con un ángulo y a diferentes niveles se consigue una rigidez torsional aumentada, que se adapta mejor a las fuerzas de las olas.

El elemento de flotación... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Turbina eólica de alta mar flotante (1) que comprende:

una torre (2) ,

un elemento de flotación (11) dispuesto en un extremo inferior de dicha torre,

al menos un cuerpo flotante (20) conectado a la torre y que se extiende radialmente hacia fuera desde la misma, teniendo dicho al menos un cuerpo flotante una densidad menor que la del agua y estando configurado para estar sumergido por debajo del nivel del mar, y

una pluralidad de elementos de conexión (40) que se extienden desde el al menos un cuerpo flotante hasta un extremo superior de la torre y desde el al menos un cuerpo flotante hasta el extremo inferior de la torre,

respectivamente,

caracterizada por que la torre (2) tiene una sección transversal localmente reducida (A) a nivel del mar.

2. Turbina eólica de alta mar flotante según la reivindicación 1, en la que el al menos un cuerpo flotante (20) está formado como un anillo continuo o discontinuo que rodea la torre y conectado a la misma.

3. Turbina eólica de alta mar flotante según la reivindicación 1, en la que el al menos un cuerpo flotante (20)

se dispone como una pluralidad de cuerpos flotantes discretos (20a; 20b; 20c) , dispuesto cada uno en el extremo de una estructura de soporte (30) conectada a la torre (2) .

4. Turbina eólica de alta mar flotante según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que dicho al menos un cuerpo flotante (20) está conectado a la torre (2) por medio de una estructura de soporte (30) , mediante la cual los puntos de conexión entre la estructura de soporte y el al menos un cuerpo flotante y la torre, respectivamente, son fijos o pueden pivotar en una o varias dimensiones.

5. Turbina eólica de alta mar flotante según la reivindicación 4, en la que la estructura de soporte (30) se conecta a la torre (2) mediante una pluralidad de soportes de conexión (21) , conectándose dichos soportes de conexión a la torre (2) con un ángulo (!) y a diferentes niveles.

6. Turbina eólica de alta mar flotante según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que dicho

elemento de flotación (11) comprende uno o varios compartimentos dotados de un material que tiene una densidad menor que la del agua.

7. Turbina eólica de alta mar flotante según la reivindicación 1, en la que la turbina eólica (1) está anclada al lecho marino mediante medios de conexión de anclaje (13) .

8. Turbina eólica de alta mar flotante según la reivindicación 1, en la que se disponen al menos dos conjuntos

(B) de elementos de conexión (40) para extenderse hacia arriba desde el al menos un cuerpo flotante (20) hasta la torre (2) y se disponen al menos dos conjuntos (C) de elementos de conexión (40) para extenderse hacia abajo desde el cuerpo flotante (20) hasta la parte inferior de la torre (2) y su elemento de flotación (11) , en la que dichos conjuntos enganchan la torre y el elemento de flotación a diferentes alturas.

9. Turbina eólica de alta mar flotante según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que los elementos de conexión (40) se apoyan de manera deslizante contra el al menos un cuerpo flotante (20) o se apoyan contra el al menos un cuerpo flotante mediante poleas (50) .

10. Turbina eólica de alta mar flotante según una cualquiera de las reivindicaciones 1-7, en la que los elementos de conexión (40) están fijados al al menos un cuerpo flotante (20) .

11. Turbina eólica de alta mar flotante según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que los

elementos de conexión (40) se eligen del grupo que consiste en cables, cadenas, cuerdas, barras, postes y estacas o cualquier combinación de los mismos.

12. Turbina eólica de alta mar flotante según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que la torre comprende un peso (12) .