Una turbina (5) con al menos dos juegos de hélices contrarrotativasmontados de manera coaxial (10,

15) con un número distinto de hélicesdispuestas para que un juego no pueda eclipsar por completo al otro, un juegode hélices (10) estando a favor de la corriente del fluido durante sufuncionamiento y el otro estando contra la corriente (15), en el que las hélicescontracorriente (15) están dispuestas o tienen la forma para contrarrestar elremolino provocado por las hélices a favor de la corriente (10) para minimizar oreducir el remolino total contracorriente, cada juego de hélices estandooperativo para extraer cantidades similares de energía, en el que las hélices enun juego (10, 15) tienen diferente perfil al de las hélices del otro juego (10, 15) yel perfil de las hélices (10, 15) es tal que existe una diferencia en el par detorsión reactivo generado por cada hélice relativa a la hélice del otro juego dehélices para que sustancialmente no exista un par de torsión reactivo neto entrelos juegos de hélices.

TURBINA CON UN JUEGO DE HÉLICES COAXIALES

La presente invención hace referencia a una turbina, y en particular a una turbina para generar energía a partir de una corriente marina.

Antecedentes [0002] Con las reservas de petróleo disminuyendo, han aumentado los incentivos gubernamentales y la concienciación por los problemas medioambientales han provocado un aumento en el uso y conveniencia de generar energía mediante fuentes de energía renovables como la energía eólica, solar e hidráulica. Sin embargo, mientras que las fuentes de energía renovable a menudo tienen ventajas en cuanto a la sostenibilidad y el impacto medioambiental, en muchos casos también sufren desventajas como la imprevisibilidad de suministro. Por ejemplo, generar energía aprovechando la energía eólica o solar se limita a los momentos en los que sopla el viento o el sol brilla con fuerza. Estas situaciones están sujetas a un alto nivel de incertidumbre, especialmente en escalas de tiempo del orden de una semana o mayores. Esto conlleva dificultades para mantener un suministro constante a la red eléctrica y puede conllevar dificultades para programar las fuentes de generación de energía y la necesidad de una capacidad de reserva de electricidad. [0003] En los últimos años, una de las formas más usadas de energía renovable ha sido la energía eólica. Las turbinas de viento se utilizan para aprovechar la energía del viento para generar electricidad. Las turbinas de viento generalmente tienen dos o más hélices, optimizadas para la rotación con el viento y montadas sobre un eje que activa el generador mediante una caja de cambios. Comúnmente, las hélices están montadas en la parte alta sobre un soporte. Con tal de obtener niveles de utilidad de la energía, frecuentemente se agrupan varias turbinas. De este modo, las turbinas eólicas utilizadas para la producción de energía a gran escala son generalmente estructuras grandes, impactantes y situadas frecuentemente en áreas de belleza natural. Por ello, la implantación de turbinas eólicas está a menudo sujeta a objeciones por parte de los residentes de la localidad, los ecologistas y los grupos a favor del patrimonio natural. Un ejemplo de generador que funciona con viento se describe en la patente Estadounidense 4.039.848 y en WO-A- 2004/031577. [0004] La energía hidráulica es otra forma de energía renovable conocida. Este tipo de energía puede extraerse mediante una variedad de tecnologías. Estas incluyen la construcción de presas en los ríos para permitir una liberación controlada de agua a través de las turbinas y el uso de diques marinos que permiten al agua fluir a lo largo

del embalse a través de las compuertas durante las mareas altas y al agua almacenada fluir a través de las turbinas durante las mareas bajas. Un ejemplo de generador para una estación de energía eléctrica se describe en WO03/036080. Sin embargo, estos métodos incluyen varios problemas como los altos costes de construcción, la falta de emplazamientos adecuados y el impacto negativo medioambiental debido a la necesidad de estructuras de proporciones considerables y la inundación del terreno. [0005] Otra forma de energía hidráulica es la energía de las olas. Esta energía puede aprovecharse por diversos medios, incluyendo los dispositivos canalizadores que dirigen las olas hacia una cámara ya sea mediante una turbina directamente o provocando una corriente de aire que activa la turbina. Otra opción es utilizar una estructura flotante multisegmentada que utiliza el movimiento relativo entre los segmentos provocado por las olas para activar un pistón que activa el generador. Estos métodos también tienen inconvenientes, incluyendo una baja eficiencia de captura y la exposición a potenciales daños como tormentas y condiciones extremas del mar. [0006] Un medio prometedor de extracción hidráulica es a través del uso de las turbinas de agua. Estos dispositivos que utilizan hélices que giran por la corriente del agua, por ejemplo en ríos o debido a las corrientes marinas. Una ventaja de esta opción es que el equipo generador de energía puede con frecuencia sumergirse o situarse en el mar, lejos de las zonas habitables, con tal de evitar el impacto visual. Así, el movimiento del agua en forma de corrientes marinas es una fuente ideal sin explotar de energía renovable. [0007] La tecnología de turbina de agua convencional utiliza comúnmente una turbina con un único rotor, cada rotor teniendo dos o más hélices, dispuestas para girar bajo la acción de las corrientes de agua. El rotor puede estar al aire o encerrado dentro de una funda. La toma de fuerza es generalmente mediante un eje unido al rotor que activa un generador convencional. De manera alternativa, la turbina puede utilizarse para presurizar un fluido hidráulico para activar un motor hidráulico que a su vez hace funcionar un generador eléctrico. La velocidad de rotación del eje rotor puede controlarse a la velocidad óptima del generador situando una caja de cambios entre el rotor y el generador. Las turbinas pueden colgar bajo pontones flotantes o estar ancladas al fondo del mar o en el lecho del río. [0008] Pese a las ventajas del uso de energía mediante diques marinos y de río existen algunos retos que son necesarios superar para poder explotar esta fuente de energía. Debido a que el agua es más densa que el aire, las turbinas de agua generalmente tienden a girar más lento y están sujetas a un par de torsión mayor que el de las turbinas de viento equivalentes. Para que un generador funcione a una velocidad eficiente, la velocidad rotacional de la turbina de agua generalmente necesita ser aumentada mediante el uso de un engranaje. Debido al alto par de torsión, los engranajes son generalmente pesados e ineficientes. Además, añaden un exceso de peso y complejidad al sistema y requieren un mayor mantenimiento. Asimismo, el funcionamiento de las turbinas de agua convencionales puede crear una corriente de agua turbulenta a contracorriente, similar a la estela de un barco. Esto puede llevar a que la turbina rasgue a contracorriente el fondo del mar o el lecho del río. [0009] El mantenimiento de las turbinas de agua también puede ser problemático debido al efecto dañino de la contaminación provocada por el crecimiento en el sistema de organismos llevados por la corriente y el efecto corrosivo de la sal marina. Estos problemas se agravan por la dificultad del acceso a la turbina. La instalación y la extracción de estos dispositivos también puede ser problemática. Debido al alto par de torsión de las turbinas de agua, se utilizan generalmente medios de sujeción firmes, como por ejemplo el pilotaje. Estos requieren un largo tiempo de instalación, son costosos y pueden tener un impacto medioambiental negativo. Una opción alternativa es utilizar una base muy pesada. Sin embargo, esto no es adecuado para los sistemas que tienen un alto par de torsión reactivo, ya que puede provocar el desplazamiento de la instalación de turbina. [0010] Un objetivo de la presente invención es proporcionar una solución al menos a uno de los problemas mencionados arriba.

Resumen de la invención [0011] De acuerdo con un primer aspecto de esta invención se proporciona una turbina con al menos dos juegos de hélices contrarrotativas como se especifica en la reivindicación 1. Algunas características preferibles se definen en las reivindicaciones adjuntas. [0012] Al menos uno de los juegos de hélices puede estar montado sobre un primer eje. Al menos un juego de hélices puede estar montado sobre un segundo eje. [0013] La turbina puede utilizarse para funcionar con un generador eléctrico que tiene un rotor o rotores y un estátor. El estátor puede ser giratorio. El rotor del generador puede estar unido al primer eje y el estátor del generador puede estar unido al segundo eje. El primer y el segundo eje pueden ser coaxiales. El estátor y el rotor pueden estar dispuestos para que en funcionamiento, contrarroten relativos el uno al otro.

La turbina puede estar fijada para activarse con las corrientes de mareas. Descripción de los dibujos [0015] Varios aspectos de la invención se describirán ahora únicamente como modo de ejemplo y con referencia a los dibujos adjuntos en los que:

la Figura 1 es una vista en perspectiva de una turbina contrarrotativa y una unidad de generador con la estructura del generador cortada por la sección transversal; la Figura 2 es una vista en perspectiva de la parte delantera del generador de la Figura 1 con los juegos de hélice extraídos; la Figura 3 es una vista en perspectiva de la parte trasera del generador de la Figura 1 con los juegos de hélices extraídos; la Figura... [Seguir leyendo]

Una turbina (5) con al menos dos juegos de hélices contrarrotativas montados de manera coaxial (10, 15) con un número distinto de hélices dispuestas para que un juego no pueda eclipsar por completo al otro, un juego de hélices (10) estando a favor de la corriente del fluido durante su funcionamiento y el otro estando contra la corriente (15) , en el que las hélices contracorriente (15) están dispuestas o tienen la forma para contrarrestar el remolino provocado por las hélices a favor de la corriente (10) para minimizar o reducir el remolino total contracorriente, cada juego de hélices estando operativo para extraer cantidades similares de energía, en el que las hélices en un juego (10, 15) tienen diferente perfil al de las hélices del otro juego (10, 15) y el perfil de las hélices (10, 15) es tal que existe una diferencia en el par de torsión reactivo generado por cada hélice relativa a la hélice del otro juego de hélices para que sustancialmente no exista un par de torsión reactivo neto entre los juegos de hélices.

2. Una turbina (5) de acuerdo con la reivindicación 1, en la que un juego tiene un número par de hélices y otro juego tiene un número impar de hélices.

3. Una turbina (5) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que los juegos de hélices (10, 15) están montados sustancialmente adyacentes el uno con el otro.

4. Una turbina (5) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que al menos un juego de hélices (10, 15) está montado sobre un primer eje.

5. Una turbina (5) de acuerdo con la reivindicación 4, en la que al menos otro juego de hélices (10, 15) está montado sobre un segundo eje.

6. Una turbina (5) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que la turbina se utiliza para activar un generador eléctrico que tiene un rotor o rotores y un estátor.

7. Una turbina (5) de acuerdo con la reivindicación 6, en la que el estator es giratorio.

8. Una turbina (5) de acuerdo con la reivindicación 7, en la que el rotor del

generador está unido al primer eje y el estátor del generador está unido al segundo eje.

9. Una turbina (5) de acuerdo con la reivindicación 8, en la que el primer y el segundo eje son coaxiales.

10. Una turbina (5) de acuerdo con la reivindicación 9, en la que el estátor y el rotor o rotores están dispuestos para que en funcionamiento, contrarroten relativos uno con el otro.

11. Una turbina (5) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, dispuesta para su activación con las corrientes de mareas.

12. Un generador combinado con una turbina de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores.

LIº EA DE CUERDA DE LA HELICE