Sistema de transferencia de energía y métodos asociados.

Sistema de transferencia de energía (10) comprendiendo un dispositivo de transferencia de energía (12) incluyendo al menos una entrada de agua (14) y una salida de agua (16),

estando dicho dispositivo de transferencia de energía (12) situado adyacente a una estructura (18), y separado de una fuente de agua (20), al menos una tubería de entrada de agua (22) con un primer extremo (26) conectado a la entrada de agua (14) y un segundo extremo (28) opuesto al primer extremo (26) en comunicación con la fuente de agua (20), y una tubería de salida de agua (32) con un primer extremo (34) conectado a la salida de agua (16) y un segundo extremo (36) opuesto al primer extremo (34) en comunicación con la fuente de agua (20), estando el sistema de transferencia de energía (10) caracterizado por el hecho de que: dicha al menos una tubería de entrada de agua (22) se extiende por dentro de un respectivo al menos un conducto perforado dirigido horizontalmente (30) desde la fuente de agua (20) hasta la al menos una entrada de agua (14); y

dicha tubería de salida de agua (32) se extiende por dentro de un conducto perforado dirigido horizontalmente (30) desde la salida de agua (16) hasta la fuente de agua (20);

dicha al menos una tubería de entrada de agua (22) se utiliza para extraer agua de la fuente de agua (20) y transportar el agua a dicho dispositivo de transferencia de energía (12), y dicha tubería de salida de agua (32) se utiliza para descargar agua desde el dispositivo de transferencia de energía (12) a la fuente de agua (20); y dicho segundo extremo (28) de dicha al menos una tubería de entrada de agua (22) extrae agua de la fuente de agua (20) a una respectiva al menos una profundidad de extracción predeterminada, y el segundo extremo (36) de dicha tubería de salida de agua (32) descarga agua a la fuente de agua (20) a una profundidad de descarga predeterminada.

Sistema de transferencia de energía y métodos asociados.

Campo de la invención [0001]La presente invención se refiere al campo de la transferencia de energía, y más particularmente, al campo del uso de la diferencia de temperatura en una fuente de agua para transferir energía. Un sistema de transferencia de energía tal y como se define en el preámbulo de la reivindicación 1 se describe por ejemplo en el documento FC-A-2655715.

Antecedentes de la invención [0002] Los sistemas de transferencia de energía que utilizan diferencias de temperatura de fuentes de agua adyacentes son conocidos. Estos sistemas generalmente extraen agua de varias profundidades de fuentes de agua adyacentes para ser usada en aplicaciones de intercambio de calor y aplicaciones de generación de energía. Los sistemas incluyen típicamente tuberías que se montan en la superficie, y que deben ser hundidas cuidadosamente en una fuente de agua, generalmente desde una chalana, por ejemplo. Este tipo de instalación, no obstante, requiere mucha mano de obra y es costoso.

Las tuberías, tales como a las que se ha hecho referencia anteriormente, quedan también normalmente expuestas en la fuente de agua, y por consiguiente, corren el riesgo de ser dañadas por fuerzas de la naturaleza, p. ej., terremotos, huracanes, o corrientes violentas. La instalación de tales tuberías también requiere generalmente un daño de la línea de costa. En otras palabras, para conducir una tubería de este tipo desde la línea de costa hasta la estructura adyacente, se suelen excavar zanjas para enterrar las tuberías. La exposición de estas tuberías a la fuente de agua reduce de forma desfavorable el ciclo vital de las tuberías.

Resumen de la invención [0004] Teniendo en cuenta los antecedentes anteriores, es por lo tanto un objeto de la presente invención proporcionar un sistema de transferencia de energía que utiliza agua de una fuente de agua a varias profundidades para proporcionar servicios ventajosamente a una estructura adyacente. Es también un objeto de la presente invención el acceso al agua de una fuente de agua a varías profundidades utilizando perforación horizontal direccional.

Estos y otros objetos, características, y ventajas de la presente invención son proporcionados por un sistema de transferencia de energía comprendiendo un dispositivo de transferencia de energía. El dispositivo de transferencia de energía puede incluir una entrada de agua y una salida de agua, y puede estar situado adyacente a una estructura, y distanciado de una fuente de agua.

El sistema de transferencia de energía puede incluir también una tubería de entrada de agua con un primer extremo conectado a la entrada de agua, y un segundo extremo en comunicación con la fuente de agua. La tubería de entrada de agua se extiende por dentro de un conducto perforado dirigido horizontalmente desde la fuente de agua hasta la entrada de agua.

El sistema de transferencia de energía puede incluir también una tubería de salida de agua con un primer extremo conectado a la salida de agua y un segundo extremo en comunicación con la fuente de agua. La tubería de salida de agua se extiende preferiblemente por dentro de un conducto perforado dirigido horizontalmente desde la salida de agua a la fuente de agua. Alternativamente, la tubería de salida de agua se puede utilizar para descargar agua desde el dispositivo de transferencia de energía a la fuente de agua.

El segundo extremo de la tubería de entrada de agua puede extraer agua de la fuente de agua a una profundidad de extracción predeterminada. El segundo extremo de la tubería de salida de agua descarga agua a la fuente de agua a una profundidad de descarga predeterminada.

La profundidad de extracción es preferiblemente mayor que la profundidad de descarga. Más específicamente, la profundidad de extracción predeterminada está preferiblemente entre 100 y 1200 metros de profundidad. Además, la profundidad de extracción predeterminada puede estar dentro de una zona afótica de la fuente de agua. Por lo tanto, el agua que se extrae de la profundidad de extracción predeterminada está preferiblemente entre 3 y 20 grados Celsius. Una profundidad de descarga predeterminada está preferiblemente dentro de la zona fótica de la fuente de agua.

En algunas formas de realización, la tubería de entrada de agua puede comprender una primera tubería de entrada de agua y una segunda tubería de entrada de agua. Ambas, la primera y la segunda tubería de entrada de agua pueden incluir primeros extremos conectados al dispositivo de transferencia de energía y segundos extremos en comunicación con la fuente de agua. Además, el segundo extremo de la primera tubería de entrada de agua puede extraer agua de una primera profundidad de extracción predeterminada, y el segundo extremo de la segunda tubería de entrada de agua puede extraer agua de una segunda profundidad de extracción predeterminada. La primera profundidad de extracción predeterminada es preferiblemente mayor que la segunda profundidad de extracción predeterminada. Más específicamente, la primera profundidad de extracción predeterminada puede estar en la zona afótica de la fuente de agua para extraer agua fría de la fuente agua, mientras la segunda profundidad de extracción predeterminada puede estar en la zona fótica de la fuente de agua para extraer agua caliente de la fuente de agua.

El agua fría extraída de la fuente de agua puede ser utilizada por el dispositivo de transferencia de energía para enfriar la estructura adyacente. El agua caliente extraída de la fuente de agua puede ser utilizada por el dispositivo de transferencia de energía para proporcionar calor a la estructura adyacente.

El sistema de transferencia de energía también puede comprender un dispositivo de desalinización en comunicación con el dispositivo de transferencia de energía. El dispositivo de desalinización se puede utilizar para desalinizar el agua extraída de la fuente de agua. El dispositivo de desalinización puede descargar agua mineral. El sistema de transferencia de energía también puede comprender un dispositivo de almacenamiento de agua para almacenar el agua mineral.

El dispositivo de transferencia de energía puede comprender ventajosamente un intercambiador de calor. Por consiguiente, la diferencia de temperatura del agua extraída de y descargada a la fuente de agua puede ser usada ventajosamente para ambas cosas, calentar y enfriar la estructura adyacente. Además, el dispositivo de transferencia de energía puede comprender un generador de energía. Nuevamente, la diferencia de temperatura entre el agua extraída de y descargada a la fuente de agua se puede utilizar ventajosamente para generar energía para ser suministrada a la estructura adyacente. El sistema de transferencia de energía puede incluir también una bomba o compresor de aire en comunicación con la tubería de entrada de agua para extraer agua mecánicamente de la fuente de agua.

Un aspecto del método de la presente invención es para usar un sistema de transferencia de energía. El método puede incluir la colocación de un dispositivo de transferencia de energía adyacente a una estructura, conduciendo una tubería de entrada de agua a través de un conducto perforado dirigido horizontalmente desde una fuente de agua al dispositivo de transferencia de energía, y conduciendo una tubería de salida del agua a través de un conducto perforado dirigido horizontalmente desde una salida de agua a la fuente de agua.

El método puede incluir además la extracción de agua a una profundidad de extracción predeterminada utilizando la tubería de entrada de agua, y la descarga de agua en la fuente de agua a una profundidad de descarga predeterminada usando la tubería de salida de agua.

Breve descripción de los dibujos [0016] La fig. 1 es una vista esquemática de un sistema de transferencia de energía según la presente invención.

La fig. 2 es una vista esquemática más detallada de una primera forma de realización del sistema de transferencia de energía mostrado en la fig. 1.

La fig. 3 es una vista esquemática más detallada de otra forma de realización del sistema de transferencia de energía mostrado en la fig. 1.

La fig. 4 es una vista esquemática de un sistema de generación de energía según la presente invención.

La fig. 5 es una vista esquemática del sistema de generación de energía ilustrado en la fig. 4 y mostrando un detalle mayor del dispositivo... [Seguir leyendo]

1. Sistema de transferencia de energía (10) comprendiendo un dispositivo de transferencia de energía (12) incluyendo al menos una entrada de agua (14) y una salida de agua (16) , estando dicho dispositivo de transferencia de energía (12) situado adyacente a una estructura (18) , y separado de una fuente de agua (20) , al menos una tubería de entrada de agua (22) con un primer extremo (26) conectado a la entrada de agua (14) y un segundo extremo (28) opuesto al primer extremo (26) en comunicación con la fuente de agua (20) , y una tubería de salida de agua (32) con un primer extremo (34) conectado a la salida de agua (16) y un segundo extremo (36) opuesto al primer extremo (34) en comunicación con la fuente de agua (20) , estando el sistema de transferencia de energía (10) caracterizado por el hecho de que:

dicha al menos una tubería de entrada de agua (22) se extiende por dentro de un respectivo al menos un conducto perforado dirigido horizontalmente (30) desde la fuente de agua (20) hasta la al menos una entrada de agua (14) ; y dicha tubería de salida de agua (32) se extiende por dentro de un conducto perforado dirigido horizontalmente (30) desde la salida de agua (16) hasta la fuente de agua (20) ;

dicha al menos una tubería de entrada de agua (22) se utiliza para extraer agua de la fuente de agua (20) y transportar el agua a dicho dispositivo de transferencia de energía (12) , y dicha tubería de salida de agua (32) se utiliza para descargar agua desde el dispositivo de transferencia de energía (12) a la fuente de agua (20) ; y dicho segundo extremo (28) de dicha al menos una tubería de entrada de agua (22) extrae agua de la fuente de agua (20) a una respectiva al menos una profundidad de extracción predeterminada, y el segundo extremo (36) de dicha tubería de salida de agua (32) descarga agua a la fuente de agua (20) a una profundidad de descarga predeterminada.

2. Sistema de transferencia de energía (10) según la reivindicación 1, en el que la respectiva al menos una profundidad de extracción predeterminada es mayor que la profundidad de descarga predeterminada.

3. Sistema de transferencia de energía (10) según la reivindicación 1, en el que la respectiva al menos una profundidad de extracción predeterminada está entre 100 y 1200 metros.

4. Sistema de transferencia de energía (10) según la reivindicación 1, en el que la respectiva al menos una profundidad de extracción predeterminada está dentro de una zona afótica de la fuente de agua (20) .

5. Sistema de transferencia de energía (10) según la reivindicación 1, en el que el agua extraída de la respectiva al menos una profundidad de extracción predeterminada de la fuente de agua (20) está a una temperatura entre 3 y 20 grados Celsius.

6. Sistema de transferencia de energía (10) según la reivindicación 1, en el que la profundidad de descarga predeterminada está en la zona fótica de la fuente de agua (20) .

7. Sistema de transferencia de energía (10) según la reivindicación 1, en el que dicha al menos una tubería de entrada de agua (22) comprende una primera tubería de entrada de agua (22) y una segunda tubería de entrada de agua (24) .

8. Sistema de transferencia de energía (10) según la reivindicación 7, en el que dicha primera tubería de entrada de agua (22) tiene un primer extremo (26) conectado a dicho dispositivo de transferencia de energía (12) , y un segundo extremo (28) en comunicación con la fuente de agua (20) a una primera profundidad de extracción predeterminada, y en el que dicha segunda tubería de entrada de agua (24) tiene un primer extremo (26) conectado a dicho dispositivo de transferencia de energía (12) , y un segundo extremo (28) en comunicación con la fuente de agua (20) a una segunda profundidad de extracción predeterminada.

9. Sistema de transferencia de energía (10) según la reivindicación 8, en el que la primera profundidad de extracción predeterminada es mayor que la segunda profundidad de extracción predeterminada.

10. Sistema de transferencia de energía (10) según la reivindicación 8, en el que la primera profundidad de extracción predeterminada está en una zona afótica de la fuente de agua para extraer agua fría de la fuente de agua (20) , y en el que la segunda profundidad de extracción predeterminada está en la zona fótica de la fuente de agua (20) para extraer agua caliente de la fuente de agua (20) .

11. Sistema de transferencia de energía (10) según la reivindicación 10, en el que el agua fría extraída de la fuente de agua (20) es usada por dicho dispositivo de transferencia de energía (12) para enfriar la estructura adyacente (18) .

12. Sistema de transferencia de energía (10) según la reivindicación 10, en el que el agua caliente extraída de la fuente de agua (20) es usada por dicho dispositivo de transferencia de energía (12) para proporcionar calor a la estructura adyacente (18) .

13. Sistema de transferencia de energía (10) según la reivindicación 1, comprendiendo además un dispositivo de desalinización (40) en comunicación con dicho dispositivo de transferencia de energía (12) para desalinizar el agua

extraída de la fuente de agua (20) .

14. Sistema de transferencia de energía (10) según la reivindicación 13, en el que dicho dispositivo de desalinización

(40) descarga agua mineral.

15. Sistema de transferencia de energía (10) según la reivindicación 14, comprendiendo además un dispositivo de almacenamiento de agua (42) para almacenar el agua mineral.

16. Sistema de transferencia de energía (10) según la reivindicación 1, en el que dicho dispositivo de transferencia de energía (12) comprende al menos uno de un intercambiador de calor (46) y un generador de energía (44) .

17. Sistema de transferencia de energía (10) según la reivindicación 1, comprendiendo además al menos uno de una bomba (48) y un compresor de aire (50) en comunicación con dicha al menos una tubería de entrada de agua (22) .

18. Método para utilizar un sistema de transferencia de energía (10) comprendiendo:

posicionamiento de un dispositivo de transferencia de energía (12) adyacente a una estructura (18) , incluyendo el dispositivo de transferencia de energía (12) al menos una entrada de agua (14) y una salida de agua (16) ;

conducción de al menos una tubería de entrada de agua (22) a través de un respectivo al menos un conducto perforado dirigido horizontalmente (30) desde una fuente de agua (20) separada del dispositivo de transferencia de energía (12) hasta la al menos una entrada de agua (14) ;

conducción de una tubería de salida de agua (32) a través de un conducto perforado dirigido horizontalmente (30) desde la salida de agua (16) hasta la fuente de agua (20) ; y extracción de agua usando la al menos una tubería de entrada de agua (22) de una respectiva al menos una profundidad de extracción predeterminada, y descarga de agua en la fuente de agua (20) usando la tubería de salida de agua (32) a una profundidad de descarga predeterminada.

19. Método según la reivindicación 18, en el que la respectiva al menos una profundidad de extracción predeterminada es mayor que la profundidad de descarga predeterminada.

20. Método según la reivindicación 18, en el que la respectiva al menos una profundidad de extracción predeterminada está entre 10 y 250 metros.

21. Método según la reivindicación 18, en el que la respectiva al menos una profundidad de extracción predeterminada está dentro de una zona afótica de la fuente de agua (20) ; y en el que la profundidad de descarga está dentro de una zona fótica de la fuente de agua (20) .

22. Método según la reivindicación 18, en el que el agua extraída de la respectiva al menos una profundidad de extracción predeterminada de la fuente de agua (20) está entre 3 y 15 grados Celsius.

23. Método según la reivindicación 18, en el que la conducción de la al menos una tubería de entrada de agua (22) comprende además la conducción de una primera tubería de entrada de agua (22) dentro de un primer conducto perforado dirigido horizontalmente (30) desde una primera entrada de agua (14) hasta la fuente de agua (20) , y la conducción de una segunda tubería de entrada de agua (22) dentro de un segundo conducto perforado dirigido horizontalmente (30) desde la fuente de agua (20) hasta una segunda entrada de agua (14) .

24. Método según la reivindicación 23, en el que la extracción de agua comprende además la extracción de agua de una primera profundidad de extracción predeterminada usando la primera tubería de entrada de agua (22) y la extracción de agua de una segunda profundidad de extracción predeterminada utilizando la segunda tubería de entrada de agua (24) ; y en el que la primera profundidad de extracción predeterminada está en una zona afótica de la fuente de agua (20) para extraer agua fría de la fuente de agua (20) , y la segunda profundidad de extracción está en una zona fótica de la fuente de agua (20) para extraer agua caliente de la fuente de agua (20) .

25. Método según la reivindicación 24, en el que el agua fría extraída de la fuente de agua (20) es usada por el dispositivo de transferencia de energía (12) para enfriar la estructura adyacente (18) , y donde el agua caliente extraída de la fuente de agua (20) es usada por el dispositivo de transferencia de energía (12) para calentar la estructura adyacente (18) .

26. Método según la reivindicación 18, comprendiendo además la desalinización del agua extraída de la fuente de agua (20) , la descarga de agua mineral, y el almacenamiento del agua mineral en un dispositivo de almacenamiento (42) .

27. Método según la reivindicación 18, en el que el dispositivo de transferencia de energía (12) comprende al menos uno de un intercambiador de calor (46) y un generador de energía (44) .