Sistema para la extracción de energía a partir del movimiento de las olas.

Sistema para la extracción de energía a partir del movimiento de las olas y mareas que comprende al menos un dispositivo captador (1) que comprende al menos:

- un recipiente flotante (2) que flota sobre una ola que lo mueve arriba y abajo,

- una polea (3) adosada al recipiente flotante (2), por la que pasa una cuerda, cable o tensor, en el que en uno de sus extremos lleva un ancla que fija el recipiente (2) al suelo marino,

- un eje de transmisión (10) fijado a la polea,

todo ello configurado de tal manera que la longitud de la cuerda, cable o tensor varían en función del oleaje, produciendo el giro del eje de transmisión (10) del dispositivo, dando lugar a un flujo de energía mecánica que es transformada en energía eléctrica en el centro de transformación (12)

Sistema para la extracción de energía a partir del movimiento de las olas.

La presente invención se refiere a un sistema para la extracción de energía a partir del movimiento de las olas del mar, es decir, para el aprovechamiento de la energía undimotriz.

Antecedentes de la invención

La Marea es el cambio periódico del nivel del mar. La amplitud de las mareas en alta mar es menor a 1 metro, pero cerca de las costas es mucho mayor, sobrepasando en algunos casos los 10 metros. En el cantábrico, por ejemplo, existen registros anuales de 6 metros.

Las olas son generadas por el viento que sacude la superficie creando rizaduras que dan lugar a ondulaciones que van creciendo en amplitud y altura hasta convertirse en olas de gravedad.

La ola medida más alta del mundo fue de 27'7 metros de altura. En España, la ola más alta registrada por una boya instalada en Estaca de Bares (Coruña) por Puertos del Estado (Ministerio de Fomento) alcanzó 12,8 metros. La media anual estatal arroja alturas de 1 a 2.5 metros, llegando en ocasiones a los 7 u 8 metros.

El período de la ola también es variable; de 3 a 12 segundos cuando la altura de la ola es de 1 metro y de 6 a 14 cuando es de 2,5. A todo esto hay que añadir las olas solapadas, muy habituales.

La parte alta de una ola es su cresta, y la parte más profunda de la depresión entre dos olas consecutivas se llama valle. A la distancia entre dos crestas se le denomina longitud de onda (?) y a la diferencia de altura entre una cresta y un valle se le llama altura de la ola. La amplitud es la distancia que la partícula se aparta de su posición media en una dirección perpendicular a la de la propagación. Se llama período (t) al tiempo que transcurre entre el paso de dos crestas consecutivas por el mismo punto.

La Energía Undimotriz es la energía producida por el movimiento de las olas; es menos conocida que la Mareomotriz pero cada vez se dedican más esfuerzos a su investigación. En estos momentos la energía Undimotriz está en sus inicios aunque en Cantabria (Santoña) y País Vasco (Motriku), por ejemplo, existen proyectos de centrales piloto que utilizan la fuerza de las olas.

Alguno de los sistemas o dispositivos que aprovechan la energía undimotriz conocidos hasta la fecha son, por ejemplo, un pozo con la parte superior hermética y la inferior comunicada con el mar, en cuya parte superior existe una pequeña abertura por la que sale el aire expulsado por las olas. Este aire mueve una turbina que genera electricidad. (Columna de agua oscilante, Motriku-Guipuzcoa).

También se utilizan sistemas flotantes compuestos de tubos articulados que se mueven al compás de las olas y cuyo movimiento se convierte en energía. (Pelamis, Portugal) o sistemas anclados al fondo y unidos a una boya a través de un cable en el que el movimiento de la boya se utiliza para mover un generador (Power Buoy, Santoña-Cantabria). Este último sistema es el más parecido al dispositivo objeto de la presente patente y aprovecha la energía de la oscilación vertical de las olas a través de una boya eléctrica que se eleva y desciende sobre una estructura similar a la de un pistón, en el que se instala una bomba hidráulica. El agua entra y sale de la bomba e impulsa un generador que produce electricidad. La corriente se transmite a tierra a través de un cable submarino. Iberdrola, la promotora, instalará 10 boyas a 2 km. de la costa y a 40 m. de profundidad, ocupando una superficie de 2000 km² aproximadamente.

Sin embargo, los ingenios actuales se adaptan correctamente a los generadores con el mar en estado regular pero no responden a las expectativas cuando el mar es bravo, llegando incluso a desmontarse de su anclaje y desaparecer con la consiguiente perdida económica. Casualmente, los periodos de mar bravo son los que más energía generan.

Por otro lado, las olas poseen diferentes alturas pero también diferentes longitudes (Tiempos), llegando incluso a solaparse, lo que da lugar a una velocidad variable que impide la extracción de electricidad mediante generadores ya que éstos se alimentan de una energía mecánica regular.

En definitiva, los dispositivo actuales son complejos en su mecánica y esto los hace poco robustos así como caros de fabricar.

Todos los dispositivos que se conocen hasta la fecha intentan recoger el 100% de la energía potencial, pero difícilmente superan el 50%, y ofrecen un Retorno sobre la Inversión (ROI) superior a 10 años.

Descripción de la invención

El sistema que se describe en la presente invención ofrece una solución a los problemas antes mencionados a partir de un dispositivo captador como medio de extracción de energía de las olas, que comprende al menos:

todo ello configurado de tal manera que la longitud de la cuerda, cable o tensor varían en función del oleaje, produciendo el giro del eje de transmisión del dispositivo, dando lugar a un flujo de energía mecánica.

Con independencia del número de dispositivos captadores colocados en el mar; los flujos de energía irregulares de los mismos se llevan a un colector, en un único flujo que se compensa de manera natural, y, una vez en la unidad de trasformación, en tierra, se rectifica con un regulador de caudal o de presión y se transforma la energía mecánica rectificada en eléctrica o en otros usos. El colector, el regulador de flujo y el generador si se sitúan en tierra, se facilita el mantenimiento y la seguridad de los dispositivos.

La utilización del sistema de Poleas como fijación al suelo marino permite que el dispositivo se adapte a cualquier altura de ola o marea.

Por otro lado, opcionalmente, dado que el dispositivo captador en su movimiento sólo usa la energía de subida (Flotación) pero no la de bajada (Peso), lo que genera irregularidad en el flujo de energía, para equilibrarlo, se dota al sistema de Poleas de un contrapeso que ofrezca una resistencia igual a la mitad de la fuerza de flotación, de manera que al dividir las fuerzas también se dividen los tiempos aprovechando, así, la energía de bajada.

Así mismo, la dirección del eje en su giro a derecha e izquierda se corrige, para llevarlo a un eje en una sola dirección, con un "Par de fuerza" y a una velocidad, utilizando para ello una Polea/Engrane unido a un sistema de carraca o similar.

Opcionalmente, para aprovechar toda la energía del eje en sus dos movimientos de giro se puede utilizar un sistema de pistones de doble función dispuestos de tal manera que siempre están recogiendo y enviando gas o fluido, alimentados por un sistema de válvulas antiretorno. Este sistema se puede usar con gases ecológicos como el aire o fluidos igualmente ecológicos como el agua, los cuales pueden moverse por un circuito abierto o cerrado.

En el caso de colocar en el mar más de un dispositivo; su geometría de planta sería cuadrada, hexagonal u octogonal, lo que posibilita resistencia hidrodinámica entre planos, acortando la distancia de seguridad y facilitando así la colocación de más dispositivos en el mismo espacio.

Una ventaja del dispositivo es que el comportamiento del recipiente es idéntico al del fluido mismo en el que está sumergido ya que posee las mismas características (Presiones, Velocidades...), lo cual impide que influya en los dispositivos contiguos.

La energía mecánica se puede transformar en eléctrica o en cualquier otra energía acumulable como el hidrógeno, usarse para otros servicios como obtención de hidrógeno o Desaladoras y también abre la posibilidad para almacenar energía mecánica.

El dispositivo de la invención permite, como se ha mencionado, convertir la energía mecánica en otro tipo de energía, también mecánica (hidráulica, neumática...) y su posterior transporte a un centro de transformación; consiguiendo una adaptación total a las diferentes velocidades de las olas y, consecuentemente, a los diferentes flujos de energía.

Los sistemas empleados son simples, robustos y seguros por lo que el dispositivo resultante posee las mimas cualidades de simplicidad, robustez y seguridad.

Con...

1. Sistema para la extracción de energía a partir del movimiento de las olas y mareas caracterizado por comprender al menos un dispositivo captador (1) que comprende al menos:

todo ello configurado de tal manera que la longitud de la cuerda, cable o tensor varían en función del oleaje, produciendo el giro del eje de transmisión (10) del dispositivo, dando lugar a un flujo de energía mecánica.

2. Sistema según reivindicación 1 caracterizado porque comprende una pluralidad de dispositivos (1) dispuestos con una geometría en planta cuadrada, hexagonal u ortogonal.

3. Sistema según reivindicación 1 y 2 caracterizado porque la cuerda, cable o tensor de la polea lleva en uno de sus extremos un contrapeso (4).

4. Sistema según reivindicación 3 caracterizado porque el contrapeso es una polea contigua a la polea (3) del sistema, conectada a un sistema de poleas o engranajes con elementos elásticos.

5. Sistema según las reivindicaciones anteriores caracterizado porque comprende una unidad de transformación (12) que recibe el flujo de energía del o los dispositivos (1) para su transformación en energía eléctrica.

6. Sistema según la reivindicación 5 caracterizado porque la unidad de transformación (12) se sitúan en tierra.

7. Sistema según la reivindicación 5 y 6 caracterizado porque la unidad de transformación (12) comprende un colector (5), un regulador (6 y 8) y un generador (11).

8. Sistema según reivindicaciones 5-7 caracterizado porque el eje de trasmisión (10) se conecta a una serie de engranajes (13).

9. Sistema según la reivindicación 8, caracterizado porque cada dispositivo (1) comprende un sistema de pistones de doble función dispuestos de tal manera que siempre están recogiendo y enviando gas o fluido, alimentados por un sistema de válvulas antiretorno.

10. Sistema según la reivindicación 8 caracterizado porque cada dispositivo (1) comprende una turbina (7) que transforma la energía mecánica obtenida en el eje de transmisión (10) en energía hidráulica.

11. Sistema según la reivindicación 9 y 10 caracterizado porque la unidad de transformación (12) comprende un regulador de caudal (6).

12. Sistema según la reivindicación 8, caracterizado porque cada dispositivo (1) comprende compresor (9) que transforma la energía mecánica del eje de transmisión (10) en energía neumática.

13. Sistema según la reivindicaciones 9 y 10 caracterizado porque la unidad de transformación (12) comprende un regulador de presión (8).

14. Procedimiento de obtención de energía a partir del movimiento de las olas caracterizado porque utiliza un sistema descrito en la reivindicación 1 que transforma la energía de la olas en energía mecánica por el movimiento continuo del eje de transmisión (10) en las siguientes etapas:

permitiendo así una adaptación total a las diferentes alturas de olas y mareas con respecto al suelo marino.

15. Procedimiento según la reivindicación 14 caracterizado porque la energía mecánica obtenida es transformada a otro tipo de energía también mecánica para su posterior transporte a un centro de transformación (12).

16. Procedimiento según la reivindicación 15 caracterizado porque la energía mecánica obtenida de las olas es transformada en energía hidráulica o neumática.

17. Procedimiento según la reivindicaciones 14-16 caracterizado porque la energía mecánica es transformada en energía eléctrica en el centro de transformación (12).