DISPOSITIVO E INSTALACION PARA LA GENERACION DE ENERGIA REGENERATIVA Y RENOVABLE A PARTIR DE AGUA.

Dispositivo (1) para la generación de energía regenerativa y renovable a partir de agua,

con un árbol de transmisión (5) que presenta una pluralidad de álabes (21, 24) que se extienden al menos parcialmente en el agua (23) que fluye por ellos y este agua (23) hace que giren, estando dispuestos los álabes (21, 24) a lo largo del árbol de transmisión (5) y desplazados entre sí, así como realizados de tipo hélice, caracterizado por que está previsto al menos un generador (3) para la generación de energía eléctrica que está unido al árbol de transmisión (5), y por que la posición angular de los álabes (21, 24) es ajustable entre sí

Dispositivo e instalación para la generación de energía regenerativa y renovable a partir de agua.

La presente invención se refiere a un dispositivo para la generación de energía regenerativa y renovable a partir de agua, según el preámbulo de la reivindicación 1.

Además, la presente invención se refiere a una instalación para la generación de energía regenerativa y renovable a partir de agua que presenta una pluralidad de dispositivos de este tipo.

Desde hace más de 100 años es aprovechada el agua para la obtención de energía. Las centrales hidroeléctricas existentes son diseñadas de acuerdo con el caudal y el desnivel. Dependiendo de estas magnitudes se emplean turbinas Pelton, Francis o Kaplan o ruedas de agua. Además son conocidas también turbinas tubulares, así como las llamadas cócleas, según el principio del "tornillo de Arquímedes".

Las formas de construcción de las ruedas de agua y turbinas de este tipo conocidas desde hace años o incluso centurias no han dado lugar hasta ahora a ningún perfeccionamiento.

El empleo de los tipos de turbinas especificados antes depende por un lado del caudal y por otro lado del desnivel o de la presión de retención. Así, por ejemplo, son empleadas turbinas Pelton en caso de grandes desniveles y gran presión en las que al mismo tiempo hay poco caudal, mientras que son empleadas las turbinas Kaplan en caso de poco desnivel y caudales medios. Sin embargo, una utilización en caso de desnivel pequeño y caudales pequeños no es posible con los tipos de turbina conocidos.

Adicionalmente, caudales diferentes o caudales que varían constituyen igualmente problemas en el caso de estos tipos de turbina que están diseñados para un rango de caudal relativamente limitado. Cuando el caudal es demasiado alto o demasiado bajo, ya no es posible el empleo de la turbina respectiva.

Los tipos de turbina que en parte existen ya desde hace tiempo han agotado su grado de eficacia y ya no son mejorables. No tiene sentido por tanto pensar en perfeccionamientos correspondientes.

No sólo por los precios considerablemente altos de los combustibles fósiles y su disponibilidad limitada ha crecido fuertemente en los últimos años la necesidad de obtención de energía a partir de energías renovables, teniendo su empleo la ventaja de que con ello no se eleva el llamado efecto invernadero.

El inconveniente de los sistemas de energía hidroeléctrica conocidos es su enorme intromisión en la naturaleza con medidas de construcción extremas y modificaciones, como muestra la nueva central hidroeléctrica recién terminada en China.

Por el documento US-PS 1,903,545, que es considerado como el estado actual de la técnica, es conocido un dispositivo para la transformación de energía cinética a partir de una corriente de agua. El dispositivo allí mostrado tiene un árbol de transmisión que presenta una pluralidad de álabes que se extienden al menos parcialmente en el agua que fluye y este agua hace que giren, estando dispuestos los álabes a lo largo del árbol de transmisión y desplazados entre sí. Al final del árbol de transmisión es sacada la energía cinética. Los álabes están así fijados allí de forma rígida y con un ángulo fijo respecto al árbol de transmisión. El grado de eficacia conseguible por este dispositivo en la transformación de la energía cinética a partir de agua que fluye es sólo pequeño.

La presente invención se propone, por tanto, el objeto de conseguir un dispositivo para la generación de energía regenerativa y renovable especialmente compatible con el medio ambiente, que sea fácil de montar y de emplear y que además presente un grado de eficacia especialmente alto, incluso en caso de diferente disponibilidad de agua.

Además también debe conseguirse una instalación que pueda ser montada correspondientemente de forma modular a partir de dispositivos de este tipo.

El dispositivo según la invención para la generación de energía regenerativa y renovable a partir de agua comprende al menos un generador para la generación de energía eléctrica y unido al generador un árbol de transmisión que presenta una pluralidad de álabes que se extienden al menos parcialmente en el agua que fluye y esta agua hace que giren. Puesto que los álabes están dispuestos a lo largo del árbol de transmisión y desplazados entre sí, se obtiene un aprovechamiento óptimo de la presión existente por el agua que fluye y resulta un número de revoluciones sorprendentemente alto del árbol de transmisión, así como un momento de giro alto.

En particular, este número de revoluciones y el momento de giro en el dispositivo según la invención es más constante que en los tipos e instalaciones de turbina convencionales.

Con el dispositivo según la invención para la generación de energía regenerativa y renovable a partir de agua se consigue una pluralidad de ventajas que entre otras son:

Ventajosamente los álabes están realizados de tipo hélice. Las hélices tienen la misma estructura que los propulsores, pero según la definición los propulsores sirven para el accionamiento (por ejemplo de un avión o barco), mientras que las hélices son accionadas por medios que fluyen alrededor. Bajo el concepto de tipo hélice se entienden hélices que pueden presentar uno, dos o incluso más álabes.

Ventajosamente según la invención es ajustable la posición angular de los álabes entre sí. Esto conduce a una optimización del aprovechamiento del caudal que fluye, pudiendo ser diferente la posición angular de los álabes entre sí a lo largo del árbol de transmisión.

Además es ventajoso que la distancia de los álabes en la dirección longitudinal del árbol de transmisión sea ajustable y eventualmente sea diferente o no constante.

Además es ventajoso que la posición angular de la superficie de los álabes sea ajustable respecto al árbol de transmisión. Para ello la posición de la superficie de los álabes es ajustable en la presión del agua que le afecta y puede ser diferente a través de la longitud del árbol de transmisión. Por tanto, el ajuste puede realizarse por medio de control de ordenador y/o de forma mecánica, por electromotor, neumática o hidráulicamente.

En conjunto en el dispositivo según la invención es especialmente ventajoso que sea adaptable de forma óptima al "diagrama de rendimiento de las aguas" predominante, pudiendo realizarse el ajuste de los álabes ventajosamente también con un control de ordenador. En el "diagrama de rendimiento de las aguas" pueden influir los siguientes parámetros: el caudal de agua (en m³/s), el desnivel, la energía de flujo y la dinámica de presión de retención.

A través de la longitud del árbol de transmisión es registrado el diagrama de rendimiento de aguas eventualmente a través de sensores adecuados y la posición de los álabes entre sí adaptada al diagrama de aguas que eventualmente cambia, con lo que se puede conseguir siempre el grado de eficacia óptimo del dispositivo según la invención.

Puesto que los álabes están montados de forma separable en el árbol de transmisión, es posible un cambio rápido de álabes individuales, cuyo motivo puede ser por ejemplo desgaste o deterioro.

En una primera forma de realización preferida, el árbol de transmisión está unido directamente al generador y acciona éste directamente. Alternativamente el árbol de transmisión puede estar unido al generador...

1. Dispositivo (1) para la generación de energía regenerativa y renovable a partir de agua, con un árbol de transmisión (5) que presenta una pluralidad de álabes (21, 24) que se extienden al menos parcialmente en el agua (23) que fluye por ellos y este agua (23) hace que giren, estando dispuestos los álabes (21, 24) a lo largo del árbol de transmisión (5) y desplazados entre sí, así como realizados de tipo hélice, caracterizado por que está previsto al menos un generador (3) para la generación de energía eléctrica que está unido al árbol de transmisión (5), y por que la posición angular de los álabes (21, 24) es ajustable entre sí.

2. Dispositivo según la reivindicación 1, caracterizado por que la distancia entre los álabes (21, 24) es ajustable en la dirección longitudinal del árbol de transmisión (5).

3. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 ó 2, caracterizado por que la posición angular de la superficie (22) de los álabes es ajustable respecto al árbol de transmisión (5).

4. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado por que el ajuste de los álabes (21, 24) se realiza por medio de control por ordenador, pudiendo realizarse el ajuste de forma mecánica, por electromotor, neumática o hidráulicamente.

5. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado por que los álabes (21, 24) están montados de forma separable sobre el árbol de transmisión (5).

6. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado por que el árbol de transmisión (5) está unido directamente al generador (3).

7. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado por que el árbol de transmisión (5) está montado en un marco (7).

8. Dispositivo según la reivindicación 7, caracterizado por que el marco está dispuesto en una zanja (15) semiabierta o cerrada o en un tubo (35, 77).

9. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado por que está dispuesto horizontal, oblicuo o vertical.

10. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado por que está dispuesto preferentemente en el centro entre dos cuerpos ascensionales o flotantes (61) que presentan preferentemente un anclaje (63).

11. Dispositivo según la reivindicación 10, caracterizado por que presenta un mecanismo de timón autoorientable.

12. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 11, caracterizado por que comprende tubos conductores o de manguera que conducen el flujo de agua a los extremos exteriores de los álabes (21, 24).

13. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 12, caracterizado por que el árbol de transmisión (5) que soporta a los álabes (21, 24) está montado graduable en altura.

14. Dispositivo según la reivindicación 13, caracterizado por que el árbol de transmisión (5) está montado basculante.

15. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 14, caracterizado por que el árbol de transmisión (5) está montado tanto en los dos extremos como en al menos otro lugar (87) entre los extremos.

16. Dispositivo según la reivindicación 15, caracterizado por que para el apoyo del árbol de transmisión (5) están previstos cojinetes de deslizamiento o de bolas exentos de mantenimiento y sin aceite, incluso de plástico o cerámica.

17. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 16, caracterizado por que el árbol de transmisión (5) está realizado como un árbol (40) de múltiples dientes y el soporte de los álabes (21, 24) respectivos como soporte (48) de múltiples dientes.

18. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 17, caracterizado por que en su cara frontal está previsto un tamiz basto (81), preferentemente con forma de arado puntiagudo y preferentemente con deflectores redondos (85) que flotan por arriba o que se encuentran en la zona de la superficie del agua y por debajo.

19. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 18, caracterizado por que está prevista además una jaula de rejilla que rodea al dispositivo.

20. Dispositivo según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que cada dos álabes (24) desplazados 180º forman un perfil hueco (26) común que presenta un espacio hueco (28) en el que existe un líquido (30).

21. Dispositivo según la reivindicación 20, caracterizado por que el líquido existente en el espacio hueco (28) es agua.

22. Dispositivo según la reivindicación 20 o 21, caracterizado por que el líquido (39) llena el espacio hueco (28) esencialmente hasta la mitad.

23. Instalación para la generación de energía regenerativa y renovable a partir de agua, caracterizada por que presenta una pluralidad de dispositivos (1) dispuestos uno tras otro y/o uno junto a otro y/o uno sobre otro según una de las reivindicaciones 1 a 22.

24. Instalación según la reivindicación 23, caracterizada por que los árboles de transmisión (5) de los dispositivos (1) están unidos entre sí por juntas de cardán.