Aerogenerador de alto rendimiento a baja velocidad de viento es un aerogenerador de eje vertical que se aloja en el suelo mediante una estructura (1).

El viento es conducido por las alas (5) y comprimido por el techo (2) haciendo que entre a la turbina (4) la cual aprovecha la energía eólica desde velocidades muy pequeñas. La turbina (4) está instalada en un eje vertical (3) sujeta por su parte superior con un rodamiento (9) a la estructura (1) y en la parte inferior anclado al suelo con un rodamiento axial (8). La energía eólica es convertida en movimiento rotativo en el eje central (3) donde está alojado un multiplicador de velocidad por trasmisión de correas u otro sistema (6) y este a su vez se une al alterna (7), donde es convertido en energía eléctrica.

Aerogenerador de alto rendimiento a baja velocidad de viento.

Objeto de la invención

La presente invención se refiere a una máquina capaz de generar energía eléctrica a partir de muy poca velocidad de viento. Formado por una estructura en la cual se ubican unas alas fijas a la misma, que guían y conducen el viento al interior de la estructura, donde se encuentra la turbina unida al eje vertical que a su vez un e generador eléctrico.

El aerogenerador es del tipo de desplazamiento positivo que dispone de velas o álabes en la turbina donde llega el fluido y se comprime desplazando la misma por efecto del viento, realizando un circuito cerrado en el que mueve un eje para generar energía eléctrica.

Antecedentes de la invención

Muchos son los proyectos que actualmente existen de aerogeneradores, tanto de eje vertical como horizontal. Por ejemplo en los documentos ES-547683, con eje horizontal, o el ES-2303490, también es otra invención con eje horizontal. El ES-2106156, es un aerogenerador de eje vertical como también el documento ES-2310965, entre otros muchos que existen. Todas estas máquinas que están inventadas, describen aerogeneradores formado por un marco enfrentado a fluidos cuyo resultado es generar otro tipo de energía como por ejemplo la energía eléctrica o la mecánica. No obstante en la actualidad ninguno de los anteriores inventos ha resuelto con efectividad su capacidad de rentabilidad y rendimiento por no tener una buena relación coste/producción. Por ello se desarrollan diversas formas y mecanismos tanto de hélices con aspas como de velas o alabes que aprovechan parcial mente la fuerza del viento intentando llegar a la curva de Betz, que es el máximo rendimiento de energía aprovechable del aire.

Para obtener un mejor rendimiento se ha investigado, desarrollado y comprobado que de manera sencilla, económica y eficaz por medio del aerogenerador objeto de la invención se ha resuelto dichos inconvenientes, según se describe a continuación.

Descripción de la invención

La instalación que la invención propone, comprende de una estructura base colocada en el suelo o bien en una plataforma elevada, donde se ubica el aerogenerador de alto rendimiento.

En la estructura se alojan las alas fijas que son las guías del aire que capta la turbina. Estas alas son de larga longitud y altura para atrapar el máximo de aire y se instalan en la propia estructura para que tengan fuerza y dispuestas con un ángulo de ataque o de inclinación para que el viento incida sobre la mitad de la turbina, la cual se encuentra en el centro de la estructura, obteniendo el máximo de empuje con el mínimo de rozamiento. Al tener alas alrededor de toda la estructura, dirigidas hacia la turbina en la parte central, garantiza que cualquier aire que haya predominando, sea cual sea la dirección que tenga, el viento será introducido a la turbina por lo que el aerogenerador es totalmente omnidireccional sin modificar para nada la máquina. El viento se puede mover de distintas maneras, a ráfagas, con turbulencias o con fluidez constante, huracanado, etc., y éste es conducido y comprimido al interior de la estructura donde se encuentra la turbina. El aire tiende a ser empujado y seguir su dirección, pero al encontrar un obstáculo, como arboles, montañas, casas, o como en este caso aerogeneradores, tiende a ser frenado y a coger otra dirección. También tiende a escapar de los obstáculos, como por ejemplo un muro o las propias alas de este invento que forman cuñas. Para atrapar dicho aire se coloca un techo en la parte superior de la estructura, que además de realizar la función de guía aérea, protege de las inclemencias del tiempo a la máquina. En el propio suelo hace la función de soporte de la estructura y alojamiento de la guía de aire, quedando así obligado el aire a no escapar y penetrar al interior de la máquina. Así pues con todos estos planos se ha construido un gran embudo para atrapar aire comprendido entre las dos alas laterales, el ala del suelo y el ala del techo que además es de una gran amplitud.

Para que haya paso de aire entre las alas y no se bloquee la fuerza eólica que queremos manejar, se deja una ranura de escape en la salida. Es decir entre las alas y la turbina se crea un hueco. Una vez que el aire pasa hacia el interior, se crea un camino por el que el viento fluye y llega a la turbina que se encuentra entre ese paso obligado de aire. Ésta es movida al chocar el viento en los álabes de la turbina con el resultado esperado de generar una fuerza en el eje de la turbina. Este empuje en la turbina se aprovecha para mover una transmisión multiplicadora mediante engranajes y poleas. A su vez transmitimos esa fuerza al generador de energía eléctrica que es el objetivo de este invento.

Las alas pueden estar mimetizadas con el entorno para evitar impactos visuales tan grandes como los que actualmente existen con otros aerogeneradores, este se puede camuflar con pinturas u ornamentos similares al entorno donde se encuentra. Esto minimiza el impacto visual encontrándonos más cómodos y evitando estrés por eliminar espacios naturales. Actualmente se está considerando que el impacto visual merece un impuesto y eso conlleva diversidad de opiniones.

Un aspecto a tener en cuenta es que en ocasiones los vientos superan unas velocidades muy elevadas, por lo que la máquina tiene un sistema de protección que es esencial parta evitar roturas en esos casos. La protección se encuentra en las propias alas, ya que estas tienen un sistema de apertura y cerradura que hace que, el hueco entre la turbina y las alas sea mayor o menor, para controlar la presión de aire que incide a la turbina, ya que al haber una mayor amplitud de escape del aire la turbina pierde potencia al perder presión y viceversa. Esto vuelve su estado de trabajo inicial cuando el aire cesa o disminuye.

Esta máquina apenas tiene impacto medioambiental por no ocupar excesivo espacio, no se producen evacuaciones de terreno para enterrar nada, no necesitar grandes infraestructuras, se puede realizar mimetizada con el entorno que le rodea por lo que apenas se ve, además tiene una alta producción de energía eléctrica y no produce apenas ruidos ni vibraciones. Comparativamente con otras máquinas este aerogenerador puede ser ubicado incluso en lugares próximos a nuestra vivienda o sobre ella por ser silenciosa.

Realización preferente de la invención

A la vista de las figuras reseñadas se puede observar que, en la presente memoria se presenta un caso práctico de la invención del aerogenerador de alto rendimiento, en la que a continuación indico los puntos y explicación de los mismos.

En las figuras 1, 2 y 3, se ve que todo el aerogenerador se monta sobre una estructura (1) fijada al suelo o en una plataforma sobre la que se instala la misma. Esta tiene una amplia sección, por lo que su base es firme y muy compacta, lo que garantiza que con vientos fuertes no se va a desplomar. El peso que debe soportar esta estructura (1) es muy escaso, casi todo es volumen por lo que no tiene riesgo que se hunda con ráfagas de viento ni de hacer excesivos cálculos de soporte donde vaya a ser instalado.

El aire que incide sobre la máquina figura 6, es conducido como se ve en las figuras 1, 2 y 5, por las alas (5) cuyas disposiciones son parte intrínseca de la estructura. El conjunto de las alas están compuestas de las alas laterales (5) que tienen grandes dimensiones para poder captar un gran volumen de aire, el ala del techo y el ala del suelo (5). A su vez el techo (2) hace la doble función de que no escape el aire y de proteger la máquina de inclemencias del tiempo como lluvia, granizo demás del polvo y las altas temperaturas del sol.

Como sistema de seguridad contra fuertes vientos, la máquina incorpora un mecanismo en las propias alas (5) siendo este un resorte elástico o de muelle de apertura y cierre que evita que aumente excesivamente la presión en la turbina y pueda romperse. A su vez regula la cantidad de energía generada al disminuir la potencia suministrada al generador.

En la figura 6 se puede observar como llega el viento y como incide sobre las alas, llegando a los álabes de la turbina (4). Al introducirse el aire con fuerza en los álabes, estos se llenan de aire que al continuar el empuje lo comprime en los huecos de las aspas o álabes, como se puede ver en el detalle de la figura 4. En este momento se empieza a producir el movimiento de la turbina (4) que a su vez está unida al eje (3).

Este eje (3) según se ve en las figuras 1, 3, 4...

1. Aerogenerador de alto rendimiento a baja velocidad de viento, que comprende una estructura (1) que es la base sobre la que se instala la turbina (4) y que esta es movida por el viento y cuyo movimiento va al eje (3), sujeto por un rodamiento (8) en la parte inferior y otro (9) en la parte superior, quedando totalmente sujeto pero que puede girar fácilmente y que transmite la energía obtenida a una multiplicadora (6), la cual mueve al generador (7) que produce la electricidad caracterizado porque unas alas (5) son las encargadas de capturar el máximo de viento y guiarlo al interior del aerogenerador para ser aprovechada la energía eólica a la vez que dispone de un techo (2) que hace doble función de guía de aire y proteger la máquina de inclemencias climatológicas.

2. Aerogenerador de alto rendimiento a baja velocidad de viento, en todo de acuerdo con la primera reivindicación, caracterizado porque las guías de aire (5) y (2) comprenden un conjunto que impide que el viento capturado escape y se introduzca por completo al interior de la estructura (1), donde directamente llega a la turbina (4).

3. Aerogenerador de alto rendimiento a baja velocidad de viento, en todo de acuerdo con la primera reivindicación, caracterizado porque las alas (5) incorporan unos elementos elásticos o muelles que hace que automáticamente regule el caudal de aire y la presión que llega a la turbina (4), impidiendo que haya excesiva potencia y se destruya.

4. Aerogenerador de alto rendimiento a baja velocidad de viento, en todo de acuerdo con la primera reivindicación, caracterizado porque incorpora un techo (2) que realiza una doble función de guía de aire, impidiendo que el aire captado por las alas laterales (5) se escape por arriba y que a la vez protege el aerogenerador contra inclemencias climáticas, así como del polvo, del sol, excrementos de aves y cualquier cosa que pueda caer desde arriba por cualquier circunstancia.

5. Aerogenerador de alto rendimiento a baja velocidad de viento, en todo de acuerdo con la primera reivindicación, caracterizado porque la estructura (1) tiene una base con muchos puntos de anclaje, por lo que no precisa cimientos profundos al repartir el peso entre muchos puntos, siendo esta estructura el lugar donde se van a ubicar las alas (5) del aerogenerador.

6. Aerogenerador de alto rendimiento a baja velocidad de viento, en todo de acuerdo con la primera reivindicación, caracterizado porque no repercute tan negativamente en el medio ambiente como otros aerogeneradores por poder tener un acabado mimetizado o camuflado con el entorno que le rodea, a la vez que puede ser ornamentado con elementos semejantes a dicho entorno para evitar la contaminación visual.

7. Aerogenerador de alto rendimiento a baja velocidad de viento, en todo de acuerdo con la primera reivindicación, caracterizado porque debido a la disposición de las alas (5) diseñadas y fabricadas con un ángulo que incide a la mitad longitudinal de la turbina (4), hace que disminuya la resistencia al aire, obteniendo mayor potencia al capturar cualquier tipo de brisa o viento, bien sea a ráfagas, continuo, etc., tenga la dirección que tenga, incluso si es cambiante.

8. Aerogenerador de alto rendimiento a baja velocidad de viento, en todo de acuerdo con la primera reivindicación, caracterizado porque exteriormente no tiene partes móviles como las aspas de molinos, evitando con esto que animales que vuelen por la zona no sufran impactos y por lo tanto mejore el hábitat de los animales.

9. Aerogenerador de alto rendimiento a baja velocidad de viento, en todo de acuerdo con la primera reivindicación, caracterizado porque al no tener partes giratorias de grandes velocidades, no produce roce y por tanto ruidos molestos, quedando limitado estos ruidos al propio generador (7) que tiene muy pocos decibelios.

10. Aerogenerador de alto rendimiento a baja velocidad de viento, en todo de acuerdo con la primera reivindicación, caracterizado porque al ser una turbina (4) cogida al eje (3) y sujeta a la estructura (1) por la parte inferior al rodamiento (8) y por la parte superior al rodamiento (9), no tiene ninguna vibración cuando gire la turbina (4).