Aparato de energía undimotriz.

Un aparato (102) de energía undimotriz que comprende:

- al menos un brazo (122),

que está soportado de forma rotativa en un extremo por medio de un árbol(126) y que tiene un flotador (124) en su otro extremo, que es opuesto al extremo soportado, de formaque un movimiento de traslación del flotador provocado por una ola tiene como resultado la rotación delbrazo (122) en torno al árbol (126),

- medios de conversión de energía para convertir energía transmitida por las olas al al menos un brazo(122) en energía eléctrica por medio de un sistema hidráulico impulsor con al menos un medioaccionado hidráulicamente por medio de un sistema hidráulico impulsor con al menos un motor (182)accionado hidráulicamente, y

- un sistema hidráulico de elevación para elevar el flotador (124) fuera del océano y para bloquear elflotador en una posición superior por encima de la superficie del océano,

caracterizado porque

- dicho al menos un brazo (122) comprende una pluralidad de brazos (122) soportados de forma rotativa,cada uno de los cuales tiene un flotador (124),

- cada brazo (122) está conectado al sistema hidráulico impulsor por medio de al menos un accionador(128) que provoca que un medio hidráulico del sistema hidráulico impulsor sea desplazado al interioruno o más motores mutuos (182, 208, 210), estando dispuestos los accionadores para desplazar elmedio hidráulico al o a los motores por medio de los conductos hidráulicos comunes (180), y

- el sistema hidráulico de elevación está adaptado para elevar individualmente cada flotador (124) fueradel océano

Aparato de energía undimotriz

Campo técnico

La presente invención versa acerca de un aparato de energía undimotriz para convertir la energía undimotriz del mar

o del océano en energía útil, tal como electricidad. El aparato según la invención está diseñado específicamente para soportar condiciones extremas de olas marinas que se producen durante tempestades y huracanes.

Antecedentes de la invención Es bien conocido que las olas del mar parecen constituir un recurso casi ilimitado de energía que, si es aprovechada de forma eficaz, puede solucionar posiblemente una proporción significativa de los problemas energéticos del mundo. Sin embargo, a pesar de muchos intentos por aprovechar la energía undimotriz del mar, hasta la fecha no se ha ideado ningún sistema comercialmente exitoso para convertir energía undimotriz del mar en energía eléctrica.

En general, se han propuesto tres tipos distintos de aparatos de energía undimotriz en la técnica anterior. En el documento US 6.476.511 se da a conocer un aparato de ese tipo, comprendiendo el aparato una pluralidad de miembros flotantes de cuerpo cilíndrico conectados entre sí en sus extremos para formar una estructura articulada similar a una cadena. Cada par de miembros cilíndricos adyacentes están conectados entre sí por medio de un miembro de acoplamiento, que permite un movimiento rotacional relativo de los miembros cilíndricos en torno a un eje transversal. Los miembros adyacentes de acoplamiento pueden permitir una rotación relativa en torno a ejes transversales mutuamente ortogonales. Cada miembro de acoplamiento está dotado de elementos, tales como un conjunto de pistones hidráulicos, que resisten y extraen energía del movimiento rotacional relativo de los miembros del cuerpo. El aparato flota libremente en la superficie del mar y está anclado al fondo del mar.

Un segundo tipo de aparato de energía undimotriz comprende uno o más flotadores de superficie capaces de moverse a lo largo de la superficie del mar bajo la acción de olas, y un miembro de referencia, que está completamente sumergido en el mar a una cierta profundidad, y que sustancialmente no se ve afectado por las olas, cf. por ejemplo el documento US 4.453.894. El movimiento del flotador en la superficie del mar provoca el desplazamiento de un fluido hidráulico en un sistema hidráulico que comprende dispositivos hidráulicos que interconectan el o los flotadores de superficie y el miembro de referencia, por lo que se puede extraer energía útil del sistema hidráulico. Se apreciará que este aparato también está anclado al fondo del mar.

Finalmente, un tercer tipo de aparato de energía undimotriz es uno que tiene uno o más brazos soportados por una estructura de soporte que tiene uno o más flotadores que las olas hacen que se muevan. La energía de olas en movimiento es transmitida a los brazos y puede ser transmitida a un sistema hidráulico, como en el sistema del documento US 4.013.382, o a un sistema mecánico de árboles que, por medio de un sistema de transmisión mecánica, accionan uno o más generadores eléctricos para la producción de electricidad, como en el sistema del documento WO 01/9644. En el documento WO 89/07197 se da a conocer otro sistema según la técnica anterior.

La presente invención versa, en general, acerca del tercer tipo de aparato de energía undimotriz mencionado anteriormente. Se ha descubierto que un problema general en tales sistemas es evitar que impactos extremos que se producen durante tempestades y huracanes dañen los flotadores, los brazos y otras partes de los aparatos de energía undimotriz. Por lo tanto, un objeto de las realizaciones preferentes de la presente invención es proporcionar un aparato de energía undimotriz, que es capaz de soportar condiciones extremas de olas del mar. Un objeto adicional de las realizaciones preferentes es proporcionar un aparato de energía undimotriz que pueda ser sacado de operación, de forma conveniente, por ejemplo, para evitar la formación de hielo sobre diversas partes del aparato durante su operación. Un objeto adicional más de las realizaciones preferentes de la invención es proporcionar un aparato, que permita un acceso conveniente de mantenimiento a los brazos y flotadores, más preferentemente para permitir un acceso de mantenimiento de brazos y flotadores individuales en sistemas que comprenden una pluralidad de brazos, cada uno dotado de un flotador.

Resumen de la invención La presente invención proporciona en consecuencia un aparato de energía undimotriz que tiene las características de la reivindicación 1 y que comprende al menos un brazo, que está soportado de forma giratoria en un extremo por medio de un árbol, y que tiene un flotador en su otro extremo, que es opuesto al extremo soportado, de forma que un movimiento de traslación del flotador provocado por una ola tiene como resultado la rotación del brazo en torno al árbol, comprendiendo el aparato medios de conversión de energía para convertir energía transmitida por la ola a los brazos en energía eléctrica, estando caracterizado el aparato de energía undimotriz por un sistema hidráulico de elevación para elevar el flotador fuera del océano y para bloquear el flotador en una posición superior por encima de la superficie del océano.

Gracias al sistema hidráulico de elevación, el flotador puede ser sacado del océano y mantenido en una posición bloqueada por encima de la superficie del océano tras la incidencia, por ejemplo, de una tempestad o antes de la

incidencia de una helada. Por lo tanto, el único impacto sobre el flotador cuando está sacado del océano es el impacto del viento, cuyas fuerzas son significativamente menores que las fuerzas de las olas. En una realización, los brazos pueden ser elevados fuera del agua al generar una presión hidráulica en el sistema hidráulico de elevación, lo que provoca que los brazos sean desplazados fuera del océano, y al cerrar de forma apropiada una válvula, preferentemente por medio de un pasador cónico de bloqueo, de forma que se mantenga la presión de elevación. El sistema hidráulico de elevación puede ser controlado desde una ubicación remota en tierra, o por medio de un sistema de control que forma parte de la máquina de energía undimotriz, y que actúa en respuesta a una señal indicativa de una condición tormentosa, por ejemplo, a una señal de un dispositivo electrónico para determinar continuamente la velocidad del viento. El sistema de control puede estar programado para sacar el flotador y el brazo del agua a una altura predeterminada de las olas. Por ejemplo, esta altura de las olas puede ser una cierta fracción, por ejemplo 30%, de la ola más grande prevista con referencia al sitio de operación del aparato, la denominada “ola del siglo”. Con una profundidad del océano de 20 m, esta altura es de aproximadamente 18 m y, en consecuencia, el sistema de control saca el flotador y el brazo del océano con una altura de las olas de aproximadamente 6 m. Se puede determinar la altura de las olas por medio de un sistema mecánico, óptico, electromagnético o acústico, por ejemplo, un sistema transductor de presión con un transductor de presión dispuesto en el fondo del mar, un sistema de sondeo por eco dispuesto en los flotadores, un sistema de sondeo por eco dispuesto en una estructura fija de soporte del aparato y apuntado hacia arriba hacia la superficie de las olas, o que opera en el aire apuntando hacia abajo hacia la superficie del agua, o un sistema de detección con un medio de transmisión de luz o de recepción de luz dispuesto sobre los flotadores y/o sobre la estructura fija de soporte, siendo tal luz, por ejemplo, luz láser. De forma alternativa, se puede proporcionar un sistema de radar en la estructura. La presión de un medio hidráulico en el sistema de elevación puede ser generada por una bomba que forma parte del sistema hidráulico de elevación. De forma alternativa, la presión puede ser generada al liberar el medio hidráulico presurizado de un acumulador hidráulico apropiado. El acumulador puede, por ejemplo, ser cargado por un sistema hidráulico impulsor que, en una realización de la invención, está comprendido en el medio de conversión de energía. Por ejemplo, el acumulador para suministrar la presión hidráulica de elevación puede ser un acumulador, o una pluralidad de acumuladores en una denominada batería de acumuladores, para obligar al flotador a entrar la ola en un valle de ola, como se describe con detalle a continuación.

El aparato comprende una pluralidad de brazos, cada uno dotado de un flotador. El sistema hidráulico de elevación está adaptado para elevar individualmente cada flotador fuera del océano. Por ejemplo, el sistema de elevación puede comprender... [Seguir leyendo]

1. Un aparato (102) de energía undimotriz que comprende:

- al menos un brazo (122) , que está soportado de forma rotativa en un extremo por medio de un árbol

(126) y que tiene un flotador (124) en su otro extremo, que es opuesto al extremo soportado, de forma que un movimiento de traslación del flotador provocado por una ola tiene como resultado la rotación del brazo (122) en torno al árbol (126) ,

- medios de conversión de energía para convertir energía transmitida por las olas al al menos un brazo

(122) en energía eléctrica por medio de un sistema hidráulico impulsor con al menos un medio accionado hidráulicamente por medio de un sistema hidráulico impulsor con al menos un motor (182) 10 accionado hidráulicamente, y

- un sistema hidráulico de elevación para elevar el flotador (124) fuera del océano y para bloquear el flotador en una posición superior por encima de la superficie del océano,

caracterizado porque

-dicho al menos un brazo (122) comprende una pluralidad de brazos (122) soportados de forma rotativa, 15 cada uno de los cuales tiene un flotador (124) ,

- cada brazo (122) está conectado al sistema hidráulico impulsor por medio de al menos un accionador

(128) que provoca que un medio hidráulico del sistema hidráulico impulsor sea desplazado al interior uno o más motores mutuos (182, 208, 210) , estando dispuestos los accionadores para desplazar el medio hidráulico al o a los motores por medio de los conductos hidráulicos comunes (180) , y

-el sistema hidráulico de elevación está adaptado para elevar individualmente cada flotador (124) fuera del océano.

2. Un aparato de energía undimotriz según la reivindicación 1, en el que el flotador (124) está unido de forma pivotante al brazo (122) .

3. Un aparato de energía undimotriz según la reivindicación 1 o 2, que comprende una pluralidad de brazos (122) , estando soportado cada brazo por medio de al menos dos cojinetes (144) que están dispuestos a lo largo de un eje central común, que coincide con un eje de rotación del brazo, estando desplazados los cojinetes del eje central, de forma que se contrarrestan las fuerzas radiales y axiales.

4. Un aparato de energía undimotriz según la reivindicación 3, en el que los cojinetes (144) están precargados en 30 una dirección axial.

5. Un aparato de energía undimotriz según la reivindicación 3 o 4, en el que cada uno de los cojinetes (144) comprende un anillo o cilindro interno (145) y uno externo (147) , estando fijado el anillo interno a un árbol giratorio del brazo, y estando fijado el anillo externo a un soporte fijo, comprendiendo el cojinete, además, un material flexible (149) entre el anillo interno y el externo.

6. Un aparato de energía undimotriz según la reivindicación 5, en el que el material flexible (149) comprende al menos una cavidad (151) o perforación.

7. Un aparato de energía undimotriz según la reivindicación 5 o 6, en el que el material flexible (149) comprende al menos un miembro de resorte, tal como un resorte plano (342) .

8. Un aparato de energía undimotriz según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el al menos

un brazo (122) comprende una pluralidad de brazos que están dispuestos en una fila, de forma que una ola que pasa la fila de brazos provoca que los brazos pivoten de forma sucesiva en torno al árbol (126) , estando dispuestos los brazos a distancias mutuas, de forma que en todo momento al menos dos de los brazos suministran simultáneamente un aporte de energía a los medios de conversión de energía, comprendiendo los medios de conversión de energía un accionador hidráulico asociado (128) con cada brazo, introduciendo los 45 accionadores hidráulicos un medio hidráulico en al menos un motor hidráulico (182, 208, 210) por medio de conductos hidráulicos comunes (180) .

9. Un aparato de energía undimotriz según la reivindicación 8, en el que la fila de brazos está orientada de tal manera con respecto al rumbo de la ola que forma la fila un ángulo de menos de +/- 60º con respecto al rumbo.

10. Un aparato de energía undimotriz según la reivindicación 8 o 9, en el que cada uno de los brazos transmite

energía de forma intermitente a los medios de conversión de energía cuando una ola pasa el flotador del brazo, estando dispuestos los brazos y los flotadores con tales distancias mutuas que, en todo momento, al menos dos brazos y flotadores suministran simultáneamente un aporte de energía a los medios de conversión de energía.

11. Un aparato de energía undimotriz según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que la 55 flotabilidad del flotador (124) es al menos 10 veces su peso en seco.

12. Un aparato de energía undimotriz según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el diámetro del flotador (124) es al menos 5 veces su altura.

13. Un aparato de energía undimotriz según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que la pluralidad de brazos (122) comprende al menos cinco brazos por longitud de onda de las olas.

14. Un aparato de energía undimotriz según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que la pluralidad de brazos (122) comprende al menos cinco brazos que abarcan una longitud total de 50 – 200 m.

15. Un aparato de energía undimotriz según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que los brazos y los flotadores están fabricados de un material que tiene una densidad de, cómo máximo, 1000 kg/m3.

16. Un aparato de energía undimotriz según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el al menos 10 un accionador de cada brazo comprende un cilindro (128) de doble acción.

17. Un aparato de energía undimotriz según la reivindicación 16, en el que el cilindro (128) de doble acción forma parte del sistema hidráulico de elevación, de forma que el cilindro es controlable para elevar el flotador (124) fuera del océano.

18. Un aparato de energía undimotriz según la reivindicación 16 o 17, en el que el sistema hidráulico impulsor

comprende al menos un acumulador hidráulico (186) para almacenar energía de forma intermitente en el sistema hidráulico impulsor, y en el que el sistema hidráulico impulsor es controlable para liberar la energía almacenada en el acumulador, cuando se pasa un flotador (124) por un valle de ola, de forma que se obliga al flotador portado por el brazo a entrar en la ola.

19. Un aparato de energía undimotriz según la reivindicación 18, en el que el medio hidráulico es introducido en el 20 sistema acumulador hidráulico (186) por medio de los conductos hidráulicos comunes (180) .

20. Un aparato de energía undimotriz según cualquiera de las reivindicaciones 16-20, en el que cada cilindro (128) está dotado de un sensor (206) para determinar una posición y/o una tasa de movimiento del pistón (130) del cilindro, estando dispuesto el sensor para transmitir una señal a una unidad de control de los cilindros y válvulas asociadas, de forma que la transmisión de energía de los cilindros individuales a las partes restantes del sistema hidráulico impulsor es controlable individualmente en respuesta a la señal que representa la posición y/o la tasa de movimiento de la posición del pistón del cilindro.

21. Un aparato de energía undimotriz según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el árbol y los medios de conversión de energía están soportados por medio de una estructura (104) de soporte que está anclada al fondo del mar por medio de un ancla (121) de succión.

22. Un aparato de energía undimotriz según la reivindicación 21, en el que la estructura (104) de soporte está anclada al fondo del mar por medio de un ancla (121) de succión y/o un soporte gravitacional.

23. Un aparato de energía undimotriz según la reivindicación 21 o 22, en el que la estructura de soporte comprende una estructura (104) de refuerzo y en el que el ancla (121) de succión está dispuesto en un primer punto nodal (812) de la estructura de refuerzo.

24. Un aparato de energía undimotriz según la reivindicación 23, en el que la estructura de soporte comprende una estructura (104) de refuerzo y en el que el al menos un brazo (122) está soportado por la estructura de refuerzo en un segundo punto nodal de la misma.

25. Un aparato de energía undimotriz según la reivindicación 24, en el que dicho segundo punto nodal está

dispuesto en una cima de una subestructura triangular de la estructura de refuerzo, y en el que la subestructura 40 triangular define dos vértices en el fondo del mar, con un anclaje (121) en cada una de las esquinas.

26. Un aparato de energía undimotriz según la reivindicación 25, en el que la estructura (104) de refuerzo comprende una subestructura poligonal, preferentemente una subestructura rectangular (111) dispuesta por encima de la subestructura triangular.

27. Un aparato de energía undimotriz según cualquiera de las reivindicacione.

2. 26, en el que la estructura de

soporte comprende un lastre para proporcionar una fuerza descendente sobre la estructura (104) de soporte, estando dispuesto el lastre por encima del nivel del mar.

28. Un aparato de energía undimotriz según la reivindicación 27, en el que el lastre comprende al menos un tanque de lastre o un depósito de lastre.