Aerogenerador carenado de doble entrada de aire y doble sistema de álabes.

Se describe un aerogenerador destinado a generar corriente eléctrica a partir del flujo ascendente generado entre un espacio cerrado y el exterior cuando la temperatura del interior es mayor que la del exterior, junto con el flujo de aire que circula por el exterior. El aerogenerador incluye una base de fijación del conjunto en el lugar de instalación, un carenado soportador por dicha base y que encierra los órganos dinámicos del aerogenerador, un dispositivo generador-alternador eléctrico compuesto por un rotor que incluye múltiples imanes permanentes de neodimio y un estator de tipo lineal, arqueado, y de posición autoajustable respecto al rotor, y una unidad de control estructurada en base a un procesador con software de aplicación específica, y que controla todos los parámetros operativos del conjunto. El rotor comprende una corona con álabes pequeños proyectados desde su periferia externa, y álabes más grandes dispuestos radialmente en el interior. El aerogenerador es utilizable además como extractor eólico

Aerogenerador carenado de doble entrada de aire y doble sistema de álabes.

Objeto de la invención

La presente invención se refiere a un aerogenerador carenado de doble entrada de aire y doble sistema de álabes, que aporta esenciales características de novedad y notables ventajas con respecto a los medios conocidos y utilizados para los mismos fines en el estado actual de la técnica.

Más en particular, la invención está dirigida a un molina aerogenerador carenado mediante el que se consigue aprovechar la burbuja de aire caliente existente normalmente en todo tipo de locales, naves, edificios, etc., que en virtud de la diferencia de temperatura con el ambiente exterior, desarrolla una corriente de aire capacitada para mover un aerogenerador y producir una determinada cantidad de energía eléctrica. El aerogenerador responde a un nuevo diseño de generador carenado con doble entrada de aire y doble sistema de álabes, merced al cual permite aprovechar no solo la corriente de convección originada por la diferencia de temperatura ya comentada, sino que también aprovecha el impulso derivado del movimiento del aire que circula por el exterior, siendo también susceptible de aprovechamiento como extractor eólico. El generador comprende un rotor portador de una multiplicidad de imanes permanentes, mientras que el estator es de tipo lineal, arqueado, equipado con medios de posicionamiento autoajustable respecto al rotor. Una unidad de control estructurada en base a un procesador apropiado, se encarga de recopilar todos los datos de funcionamiento del conjunto, ejerciendo sobre éste un perfecto control posicional y funcional en base al software de aplicación especifica cargado en dicho procesador.

El campo de aplicación de la invención se encuentra comprendido dentro del sector industrial dedicado a la fabricación e instalación de aparatos, dispositivos y medios para la generación de energía eléctrica a partir de otras fuentes alternativas.

Antecedentes y sumario de la invención

Es un hecho conocido el agotamiento progresivo experimentado por los recursos naturales a nivel mundial como consecuencia de la necesidad de energía de los países industrializados o de los que están en vías de desarrollo. Los combustibles fósiles utilizados como fuentes tradicionales de energía, reducen sus niveles de reserva a una velocidad cada vez mayor debido al incesante aumento de las necesidades energéticas mundiales, circunstancias que junto con otras consecuencias adversas del tipo del aumento global de temperatura que se está produciendo como resultado del calentamiento ocasionado por la emisión de las enormes cantidades de gases de efecto invernadero que se generan a diario a nivel mundial, ha hecho que desde hace ya varias décadas se estén realizando esfuerzos considerables por aprovechar otras fuentes de energías limpias e inagotables como son las energías alternativas. A tal efecto, las energías solar y eólica son las que acaparan el interés principal, y como resultado son visibles en la actualidad un sin fin de instalaciones que ocupan extensiones de terreno considerables, con un impacto ambiental importante, pero en las que se genera una cantidad de energía eléctrica que una vez acondicionada es inyectada en la red eléctrica para su consumo en cualquier lugar remoto. En la actualidad, la cantidad de energía eléctrica generada mediante este tipo de instalaciones alternativas, supone ya un porcentaje nada despreciable que en el caso de España, por ejemplo, está en torno al 7-8% del total de la energía eléctrica consumida.

Ahora bien, las instalaciones para aprovechamiento de fuentes de energía renovables, solamente son rentables cuando se diseñan para la generación de una cantidad de energía por encima de unos niveles mínimos preestablecidos. El coste de este tipo de instalaciones es elevado, y por lo tanto es necesario que se cumplan unas exigencias mínimas de producción de energía que justifiquen la inversión.

Sin embargo, como reconocen los expertos, existen otras múltiples situaciones a nivel doméstico en las que se generan cantidades apreciables de energía que no tienen aprovechamiento alguno, y que con una inversión mucho más reducida, podrían ser transformadas en energía eléctrica suficiente como para atender determinadas necesidades internas, como por ejemplo, iluminación de zonas comunes en edificaciones de cualquier tipo, alimentación de bombas de agua o de bombas de gasoil para calefacción central, alimentación eléctrica de alarmas, porteros automáticos, etc. Éste es el caso, de por ejemplo, las corrientes de convección asociadas a las "burbujas de aire caliente" que se crean en el interior de estas edificaciones cuando existen diferencias de temperatura entre el interior y el exterior de un recinto. No se tiene conocimiento de la existencia en el mercado de dispositivos que permitan realizar un aprovechamiento adecuado de estas cantidades de energía, ahora vertidas indiscriminadamente a la atmósfera y por tanto completamente desperdiciadas.

Teniendo en cuenta lo anterior, la presente invención se ha propuesto como objetivo principal el desarrollo y fabricación de un dispositivo aerogenerador, del tipo de un generador eléctrico termodinámico, que responde a un nuevo concepto de generador específicamente diseñado para el aprovechamiento de tales burbujas de aire caliente, mediante el que resulte posible generar energía eléctrica al ser accionado por las corrientes de aire que se originan en conducciones tales como colectores de evacuación de gases de edificios, huecos de escalera, huecos de ascensores, y en general, en cualquier conducto preferentemente vertical que comunique zonas del interior y del exterior, mientras se mantenga una temperatura algo más elevada en el interior que en el exterior. Este objetivo ha sido plenamente alcanzado mediante el aerogenerador que va a ser objeto de descripción en lo que sigue, cuyas características principales están recogidas en la porción caracterizadora de la reivindicación 1 anexa.

En esencia, el aerogenerador propuesto por la invención ha sido construido a partir de una base fija, preparada para su fijación al conducto de evacuación del recinto en el que se instale, a la que se encuentra acoplado un carenado de orientación controlada en cuyo interior se alojan todos los elementos dinámicos del aerogenerador, los conductos de paso de las corrientes de aire, el alternador generador de electricidad, etc. Por su parte, el generador está estructurado a partir de un rotor y un estator, de los que el rotor comprende una corona rotatoria en la que se ha incorporado, a lo largo de toda su periferia, una multiplicidad de imanes permanentes, del tipo de imanes de los imanes de neodimio, tierras raras o similares, con polaridades sucesivamente invertidas, mientras que proyectados asimismo desde la circunferencia perimetral externa de esta corona emergen una multiplicidad de álabes de pequeño tamaño sobre los que incide la corriente de convección procedente del interior del recinto para el inicio del movimiento giratorio del rotor, estando el espacio interior de la corona ocupado por álabes de mayor tamaño, sobre los que incide la corriente de aire del exterior con el consiguiente aprovechamiento cinético del viento. El estator adopta una configuración lineal, arqueado, con una curvatura equivalente a la periferia del rotor, compuesto por una o más porciones pivotables respecto a uno de los extremos, y vinculadas por el extremo opuesto a un medio de autoajuste de la distancia con respecto al rotor, estando dicho medio de autoajuste formado por un servomotor que a través de un husillo actúa sobre brazos que componen un paralelogramo deformable a efectos de provocar el acercamiento/alejamiento del estator respecto al rotor. El conjunto incluye además un dispositivo de anemómetro y veleta para la obtención de datos en tiempo real respecto a la velocidad y la dirección del viento con vistas a una orientación correcta del carenado, estando todo ello controlado por medio de una unidad de control que como se ha dicho, incorpora un dispositivo procesador con un software de aplicación específica. La energía eléctrica obtenida desde dicho generador, puede ser almacenada en un conjunto de baterías, en el que las fases de carga y descarga están asimismo optimizadas por la citada unidad de control.

Como se comprenderá, con una instalación como la que ha sido descrita de manera resumida en lo que antecede, se logra el objetivo de generar energía a partir de la burbuja de aire caliente que se forma normalmente en el interior de cualquier tipo local, nave, edificio, etc., cuando la temperatura...

1. Aerogenerador carenado de doble entrada de aire y doble sistema de álabes, en particular un aerogenerador concebido y diseñado para su instalación en conductos de evacuación de locales, naves industriales, edificios residenciales o en general cualquier recito cerrado en el que la temperatura interior es superior a la temperatura del exterior generando con ello una burbuja de aire caliente que provoca una corriente ascendente a través del conducto de evacuación, todo ello con vistas a la generación de energía eléctrica a partir de movimiento impartido a los órganos productores del aerogenerador, caracterizado porque comprende:

una base (1) fija, susceptible de fijación a la salida del conducto en el que se instale el aerogenerador;

un carenado (2), soportado por dicha base (1), susceptible de orientación rotacional con respecto a esta última, que encierra en su interior todos los elementos dinámicos del aerogenerador, estando el carenado diseñado de manera que presenta un paso para un primer flujo (F₁) correspondiente a la corriente ascendente desde el interior del recinto cerrado y que accede a través de una tobera (6) de entrada, y un segundo paso (2') de forma general circular, independiente del primero, y dispuesto de forma que permite la circulación de un segundo flujo (F₂) derivado del movimiento del aire exterior;

un dispositivo generador de corriente eléctrica, de tipo alternador, compuesto por un rotor ubicado en el interior del segundo paso (2') del carenado (2), y un estator (8) asociado a dicho carenado (2) y susceptible de pivotamiento respecto a uno de sus extremos por medio de un eje (E) vinculado al propio carenado (2), y

una unidad de control (17), estructurada en base a un hardware que incluye un dispositivo procesador que ejecuta un software de aplicación específica mediante el que se controlan todos los parámetros operativos del aerogenerador.

2. Aerogenerador según la reivindicación 1, caracterizado porque el rotor del dispositivo generador de energía eléctrica comprende una corona (3) en la que se encuentran sujetos una multiplicidad de imanes permanentes (9) a lo largo de todo su recorrido perimetral,

y porque la corona (3) del rotor comprende, por una parte, una multiplicidad de álabes (4) de pequeño tamaño proyectados hacia el exterior con una inclinación radial predeterminada desde la circunferencia perimetral externa de la misma, sobre los que incide el caudal (F₁) ascendente que emerge a través de la tobera (6), y por otra parte, álabes (7) de mayor tamaño dispuestos radialmente en el espacio interior de dicha corona (3) y sobre los que incide la corriente de aire (F₂) externa.

3. Aerogenerador según la reivindicación 2, caracterizado porque los imanes (9) son del tipo de imanes de neodimio o tierras raras, de alto rendimiento, y están dispuestos a lo largo de la corona (3) con la polaridad sucesivamente invertida.

4. Aerogenerador según las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque el estator es de tipo lineal, con una curvatura equivalente a la circunferencia del de la corona (3) del estator, y comprende múltiples bobinados (10) distribuidos a lo largo de su recorrido lineal arqueado.

5. Aerogenerador según una o más de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque el estator (8) comprende un dispositivo (11) de autoajuste posicional respecto al rotor del generador, vinculado al extremo del estator opuesto al de pivotamiento, estando dicho dispositivo de autoajuste compuesto por un servomotor que actúa sobre el punto de articulación de dos brazos (12) que en conjunto forman un paralelogramo deformable, y de los que uno de dichos brazos (12) está articulado por su otro extremo con dicho estator (8).

6. Aerogenerador según una o más de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque comprende además un medio de orientación posicional (5) encerrado en el interior de la base (1) fija, destinado a orientar el generador adecuadamente en base a los datos de dirección y velocidad de viento externo recibidos en dicha unidad (17) de control y procedentes de un conjunto de veleta (14) y anemómetro (15) exterior.

7. Aerogenerador según una o más de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque la unidad de control (17) realiza además el rectificado de la corriente procedente del generador, para su entrega a un dispositivo de almacenaje tal como un conjunto de baterías (21).

8. Aerogenerador según una o más de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el generador de corriente eléctrica consiste en un alternador o una dinamo exterior al carenado (2), al que se comunica movimiento desde el rotor (3) por medio de un una transmisión de engranajes, de correas, u otra similar.

9. Utilización del aerogenerador según una o más de las reivindicaciones 1 a 8 para el aprovechamiento de corrientes ascendente generada en recintos cerrados, tal como fábricas, naves industriales, edificios habitacionales o similares, cuando la temperatura del interior supera a la temperatura del exterior dando lugar a la generación de una burbuja termodinámica ascendente, para la generación de energía eléctrica acumulable para su posterior utilización en la alimentación de servicios comunes, luces de paso, bombas para los servicios de calefacción, u otras aplicaciones similares, mediante la instalación de uno o más aerogeneradores en azoteas, tejados, cumbreras, de tales recintos cerrados.