Dispositivo aerogenerador vertical, del tipo de los diseñados para estar soportado a través de un eje vertical y sobre una torre (1) asentada sobre el suelo,

que comprende una turbina (2) que dispone de dos bases (3, 3') planas, preferentemente circulares, y entre cuyas bases se han dispuesto una pluralidad de álabes (4) que alternan formas cóncavas y convexas en su disposición, centradas respecto a un eje central y fijadas a las bases (3, 3') a través de un tubo eje de estructural central (5). La turbina (2) dispone preferentemente de cinco álabes (4) en formas curvas, alternando formas cóncavas y convexas, y sujetas en los extremos por las estructuras finales del tubo eje estructural central (5).

Dispositivo aerogenerador vertical.

Objeto de la invención

La invención propone un dispositivo aerogenerador vertical, diseñado para conseguir el aprovechamiento máximo de la energía eólica transformada en energía cinética, pudiendo trabajar tanto con vientos fuertes como escasos, sin necesidad de motor de arranque.

Antecedentes de la invención

Son conocidos en el estado de la técnica gran cantidad de aerogeneradores. Un aerogenerador es un generador eléctrico movido por una turbina eólica accionada por el viento. La energía eólica es en realidad energía cinética del aire en movimiento que proporciona energía mecánica a una hélice que a través de un sistema de transmisión mecánico, hace girar el rotor de un generador que convierte la energía mecánica rotacional en energía eléctrica.

Existen diferentes tipos de aerogeneradores, dependiendo de su potencia, disposición de su eje de rotación, tipo de generador, y otros.

Los aerogeneradores de eje vertical son aquellos en los que el giro del rotor es paralelo al suelo. Ejemplos de este tipo de aerogeneradores se describe por ejemplo en las patente WO 2008/135119, o en la patente DE 19521740.

En los actuales diseños de los generadores, las turbinas no son capaces de arrancar sin la ayuda del motor, con vientos escasos, sin obtener el rendimiento deseado. Otros aerogeneradores que sí podrían aprovechar vientos escasos, disponen de un diseño poco robusto que podría provocar un derribo en fuertes vientos.

La gran cantidad de piezas y tornillos de unión para los diferentes elementos de los aerogeneradores hace que su montaje, instalación y mantenimiento sea costoso, así como se necesita invertir gran cantidad de tiempo en estas operaciones.

Descripción de la invención

La invención propuesta consiste en un dispositivo aerogenerador vertical que, conociendo la gran cantidad de dispositivos existentes en este campo, destaca por su funcionamiento silencioso, sin hacer ruido. Su diseño de turbina le permite arrancar sólo sin la ayuda del motor, con vientos de sólo 4 m/s.

Las formas convexas y cóncavas alternadas de sus álabes en la disposición le permiten obtener un rendimiento altísimo aprovechando al máximo la energía cinética sin obstrucción al giro ergonómico. Además, su robustez mecánica le permite trabajar con vientos fuertes sin el temido derribo de sus elementos.

Su diseño de turbina consta de un sistema de perfil que combina la obstrucción del viento con el desplazamiento del volumen másico sin la pérdida de carga por el fenómeno cilíndrico. Asimismo, su forma aerodinámica de la turbina que le confiere un buen arranque con vientos flojos, 4 m/s, no entra en pérdida aerodinámica con vientos de 18 m/s y superiores, debido a la condición de sus álabes de parte convexa y cóncava. Este perfil se ocupa de no entrar en la sobrepresión.

Las presiones axiales están controladas, la combinación de cojinetes de contacto angular con cojinetes cilíndricos, son suficientes para mantener la posición orbital en su eje sin el menor desplazamiento. Su conjunto estructural mantiene la rigidez y la geometría en el punto cero para garantizar el mínimo esfuerzo mecánico y por consiguiente la mínima fricción, evitando vibraciones.

La turbina, fabricada con materiales de última generación, combina aleaciones de acero, aluminio y composites, para garantizar tanto el compromiso mecánico de no mantenimiento en más de 20000 horas de uso, como la corrosión en más de 20 años.

La facilidad de montaje es otra parte importante debido a su diseño de enlace de piezas tipo mecano de direcciones opuestas, no necesita de tornillos para sujetarse entre sí. Sus componentes se sujetan con encajes que simplifican el sistema con la mínima cantidad de tornillos y que estos solo son para posicionar.

El mecano de la estructura, que comprende tres partes iguales, le confieren una gran robustez, un costo muy razonable, y a la vez poca resistencia al viento. Esta estructura se aplica sólo a modelos de potencia superior a lo 10 KW, consiguiendo que sea más estética en los modelos destinados a las zonas urbanas que son las de menos potencia.

La transmisión se realiza a través de una corona dentada en línea recta y un piñón de igual forma. El motor es un motor asíncrono de cuatro cuadrantes, sin escobillas.

El software permite controlar el motor con relación a la velocidad del viento. El inversor también combina la función de entregar a la red, a la planta auxiliar, a un acumulador, de forma automática. Además con la lectura de suministro automatizada regulando en cada caso la frecuencia, tensión, voltaje, etc.

El peso es otro factor a tener en cuenta en el montaje del aerogenerador, pues sus piezas son un mecano que se transporta con un sistema convencional de pequeño tonelaje. Tampoco se necesitan grandes grúas para la elevación.

La turbina puede llevar tres o más álabes, que según las condiciones del viento, se pueden instalar indistintamente. La realización preferente será con 5 álabes.

Descripción de los dibujos

Para completar la descripción que se está realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características del invento, de acuerdo con un ejemplo preferente de la realización práctica del mismo, se acompaña como parte integrante de dicha descripción, un juego de dibujos en donde con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente:

La Figura 1.- muestra una vista en planta superior de la turbina (2) de la invención con cinco álabes (4), sin las bases (3, 3'), y representada con cinco álabes (4) siendo esta la realización preferente de la invención. Se observa la disposición cóncava y convexa de dichos álabes.

La Figura 2.- muestra una vista en perspectiva de la turbina (2) de la invención con cinco álabes (4).

La Figura 3.- muestra una vista del aerogenerador de la invención cuando se encuentra ya totalmente montado sobre una torre asentada al suelo.

La Figura 4.- muestra una vista del tubo eje estructura central (5) que fija los álabes (4).

La Figura 5.- muestra una vista lateral de la turbina del aerogenerador de la invención visto en la Figura 1.

La Figura 6.- muestra una vista en una realización preferente de uno de los álabes de la turbina de la invención.

Realización preferente de la invención

La invención propuesta consiste en un dispositivo aerogenerador vertical, del tipo de los diseñados para estar soportado a través de un eje vertical y sobre una torre (1) asentada sobre el suelo. El dispositivo aerogenerador vertical comprende una turbina (2) que dispone de dos bases (3, 3') planas, preferentemente circulares, y entre cuyas bases (3, 3') se han dispuesto una pluralidad de álabes (4) que alternan formas cóncavas y convexas en su disposición, centradas respecto a un eje central y fijadas a las bases (3, 3') a través de un tubo estructural central.

El dispositivo aerogenerador vertical, puede disponer de cualquier número de álabes (4) entre las bases (3, 3') de la turbina (2), aunque preferentemente se dispondrán cinco álabes (4) en formas curvas. Como se ha dicho anteriormente se alternan las formas cóncavas y convexas de los álabes (4), de modo que se logra un rendimiento muy alto aprovechando al máximo la energía cinética sin obstrucción del giro ergonómico. Los álabes (4) se encuentran sujetas en los extremos por las estructuras finales del tubo estructural central (5). Aunque preferentemente se diseña la turbina con cinco álabes (4), también es muy común el uso de una turbina (2) con cuatro o tres álabes (4), sin limitación a cualquier número de álabes (4).

La turbina se asegura a la torre (1) fijada al suelo a través de una estructura de largueros y travesaños que le dan mayor robustez y resistencia ante fuerte viento. El conjunto del generador dispone de un motor regulable asíncrono de cuatro cuadrantes. La turbina (2) se fabrica de aleaciones de acero, aluminio y composites, de modo que se evita el mantenimiento y la corrosión.

1. Dispositivo aerogenerador vertical, del tipo de los diseñados para estar soportado a través de un eje vertical y sobre una torre (1) asentada sobre el suelo, caracterizado porque comprende una turbina (2) que dispone de dos bases (3, 3') planas, preferentemente circulares, y entre cuyas bases se han dispuesto una pluralidad de álabes (4) que alternan formas cóncavas y convexas en su disposición, centradas respecto a un eje central y fijadas a las bases (3, 3') a través de un tubo eje de estructural central (5).

2. Dispositivo aerogenerador vertical, según reivindicación 1, caracterizado porque la turbina dispone de cinco álabes (4) en formas curvas, alternando formas cóncavas y convexas, y sujetas en los extremos por las estructuras finales del tubo eje estructural central (5).

3. Dispositivo aerogenerador vertical, según reivindicación 1, caracterizado porque la turbina (2) dispone de cuatro álabes (4) en formas curvas, alternando las formas cóncavas y convexas, y sujetas en los extremos por las estructuras finales del tubo eje estructural central (5).

4. Dispositivo aerogenerador vertical, según reivindicación 1, caracterizado porque la turbina (2) dispone de tres álabes (4) en formas curvas, alternando las formas cóncavas y convexas, y sujetas en los extremos por las estructuras finales del tubo eje estructura central (5).

5. Dispositivo aerogenerador vertical, según reivindicación 1, caracterizado porque la turbina (2) se asegura a la torre (1) fijada al suelo a través de una estructura de largueros y travesaños que le dan mayor robustez y resistencia ante fuerte viento para turbinas de más de 10 KW.

6. Dispositivo aerogenerador vertical, según reivindicación 1, caracterizado porque se dispone de un motor regulable asíncrono de cuatro cuadrantes.

7. Dispositivo aerogenerador vertical, según reivindicación 1, caracterizado porque la turbina (2) se fabrica de aleaciones de acero, aluminio y composites, de modo que se evita el mantenimiento y la corrosión.