Aparato de energía undimotriz que comprende una pluralidad de brazos dispuestos para pivotar con un desfase mutuo.

Un aparato (102) de energía undimotriz que comprende:

- una pluralidad de brazos (122),

cada uno de los cuales está soportado de forma rotativa en un extremopor medio de un eje (126), y en el que cada brazo porta un flotador (124) en su otro extremo, que esopuesto al extremo soportado, de forma que un movimiento de desplazamiento del flotador provocadopor una ola da como resultado la rotación del brazo en torno al eje,

- medios de conversión de energía para convertir energía transmitida de la ola a los brazos en energíaeléctrica, estando dispuesta la pluralidad de brazos en una fila, de forma que una ola que pasa por la filade brazos provoca que los brazos pivoten de forma sucesiva en torno al eje, estando dispuestos losbrazos a distancias mutuas, de forma que el paso de la ola provoca que los brazos pivoten con undesfase mutuo, comprendiendo los medios de conversión de energía un sistema de accionamientohidráulico con un motor (182) accionado de forma hidráulica,

en el que cada brazo está conectado al sistema de accionamiento hidráulico por medio de al menos un cilindrohidráulico (128) que provoca que un medio hidráulico del sistema de accionamiento hidráulico sea desplazadohasta el interior del motor, estando dispuestos los cilindros para desplazar el medio hidráulico hasta el motorpor medio de conductos hidráulicos comunes (180),

caracterizado porque

cada cilindro está dotado de un sensor (206) para determinar una posición y/o una velocidad de movimiento delpistón (130) del cilindro, estando dispuesto el sensor para transmitir una señal a una unidad de control de loscilindros y de las válvulas asociadas, de forma que la transmisión de energía desde cada cilindro individual(128) a las partes restantes del sistema de accionamiento hidráulico es controlable de forma individual enrespuesta a la señal que representa la posición y/o la velocidad de movimiento del pistón del cilindro individual.

Aparato de energía undimotriz que comprende una pluralidad de brazos dispuestos para pivotar con un desfase mutuo

Campo técnico La presente invención versa acerca de un aparato de energía undimotriz para convertir energía de las olas del mar o del océano en energía útil, tal como electricidad. El aparato según la invención tiene como objetivo específicamente proporcionar un sistema en el que se pueda conseguir una salida de potencia uniforme.

Antecedentes de la invención Es bien conocido que las olas del mar parecen constituir un recurso casi ilimitado de energía que, si es aprovechado de forma eficaz, puede quizá solucionar una proporción significativa de los problemas energéticos del mundo. Sin embargo, a pesar de muchos intentos por aprovechar la energía de las olas del mar, no se ha ideado hasta la fecha ningún sistema de éxito comercial para convertir la energía de las olas 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 similar a una cadena articulada. Cada par de miembros cilíndricos adyacentes está conectado entre sí por medio de un miembro de acoplamiento, que permite un movimiento giratorio relativo de los miembros cilíndricos en torno a un eje transversal. Los miembros de acoplamiento adyacentes pueden permitir una rotación relativa en torno a ejes transversales mutuamente ortogonales. Cada miembro de acoplamiento está dotado de elementos, tal como un conjunto de arietes hidráulicos, que resisten y extraen energía del movimiento giratorio 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 que tienen capacidad para moverse a lo largo de la superficie del mar bajo la acción de las olas, y un miembro de referencia, que está completamente sumergido en el mar a cierta profundidad, y que sustancialmente no es afectado por las olas; véase 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 porta uno o más flotadores que se mueven por medio de las olas. La energía motriz de las olas es transmitida a los brazos y puede ser trasladada a un sistema hidráulico, como en el sistema del documento US 4.013.382, o a un sistema mecánico de ejes que, por medio de un sistema mecánico de transmisión, acciona uno o más generadores eléctricos para la producción de electricidad, como en el sistema del documento WO 01/92644. Se da a conocer otro sistema de este tipo según la técnica anterior en el documento US 5.986.349. Aquí, el sistema de aprovechamiento de la energía undimotriz comprende un flotador dividido en múltiples segmentos en el que cada segmento está libre para moverse de forma independiente de los otros segmentos. El movimiento de cada segmento provocará que aumente el fluido hidráulico en un cilindro hidráulico, de forma que se pueda extraer la energía de ese cilindro.

La presente invención versa, en general, acerca del tercer tipo de aparatos de energía undimotriz mencionados anteriormente. Un objeto de las realizaciones preferentes de la invención es proporcionar un aparato, que permite una salida de potencia uniforme de los medios de conversión de energía del aparato, es decir una salida de potencia que es sustancialmente constante en el tiempo. Un objeto adicional de las realizaciones preferentes es proporcionar un sistema que reduce o elimina la necesidad de convertidores de frecuencia. Un objeto adicional de las realizaciones preferentes es proporcionar un aparato de energía undimotriz que pueda dejarse inoperativo, de forma conveniente, por ejemplo, para evitar la formación de hielo en diversas partes del aparato durante su operación. Otro objeto adicional de las realizaciones preferentes de la invención es proporcionar un aparato, que permite un acceso conveniente para mantenimiento de los brazos y flotadores, más preferentemente para permitir el acceso para mantenimiento de brazos y flotadores individuales en sistemas que comprenden una pluralidad de brazos, cada uno dotado de un flotador. Otro objeto adicional de las realizaciones preferentes es proporcionar un aparato que pueda ser transportado de forma conveniente desde un centro de producción en la costa al lugar de explotación en mar abierto.

Resumen de la invención La presente invención proporciona un aparato de energía undimotriz que comprende una pluralidad de brazos, cada uno de los cuales está soportado de forma giratoria en un extremo por medio de un eje, y en el que cada brazo porta 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 eje, comprendiendo el aparato

medios de conversión de energía para convertir la energía transmitida por la ola a los brazos, en energía eléctrica, estando dispuesta la pluralidad de brazos 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 eje, estando dispuestos los brazos a distancias mutuas, de forma que el paso de la ola provoca que los brazos pivoten con un desfase mutuo. Además, los medios de conversión de energía comprenden un sistema de accionamiento hidráulico con un motor accionado hidráulicamente. Además, cada brazo está conectado al sistema de accionamiento hidráulico por medio de al menos un cilindro hidráulico que hace que un medio hidráulico del sistema de accionamiento hidráulico sea desplazado hasta el interior del motor, estando dispuestos los cilindros para desplazar el medio hidráulico hasta el motor por medio de conductos hidráulicos comunes. Además, cada cilindro también está dotado de un sensor para determinar una posición y/o una velocidad de movimiento del pistón del cilindro, estando dispuesto el sensor para transmitir una señal a una unidad de control de los cilindros y de las válvulas asociadas, de forma que la transmisión de energía desde cada cilindro individual a las partes restantes del sistema de accionamiento hidráulico es controlable de forma individual en respuesta a la señal que representa la posición y/o la velocidad de movimiento del pistón del cilindro individual.

Los brazos están dispuestos, preferentemente, a distancias mutuas, de forma que, en todo momento, al menos dos de los brazos suministren simultáneamente un aporte de energía a los medios de conversión de energía. Los medios de conversión de energía comprenden, preferentemente, un actuador hidráulico asociado con cada brazo, suministrando los accionadores hidráulicos un medio hidráulico al interior de al menos un motor hidráulico por medio de conductos hidráulicos compartidos. En consecuencia, se puede conseguir una salida de potencia uniforme de los medios de conversión de energía. Este es en particular el caso en realizaciones del aparato que comprenden un gran número de brazos, flotadores y actuadores, por ejemplo 60, dado que la suma de los aportes de energía de los actuadores individuales es esencialmente constante en el tiempo. Las posibles fluctuaciones de presión en el lado de presión del motor hidráulico pueden ser esencialmente eliminadas por medio de un dispositivo de eliminación de picos que es conocido per se, estando dispuesto el dispositivo de supresión de picos en comunicación de fluido con los conductos hidráulicos compartidos. Preferentemente, la suma de todos los aportes de energía es esencialmente constante en un cierto oleaje, es decir, altura de las olas y frecuencia de las olas. Preferentemente, el motor hidráulico es un motor hidráulico con un volumen variable de desplazamiento por revolución. Se pueden compensar los cambios en el oleaje por medio de un circuito de control que controla el volumen de desplazamiento por revolución del motor para mantener las rpm del motor esencialmente constantes. Para generar una corriente alterna a una frecuencia dada sin utilizar un convertidor de frecuencia, las rpm del... [Seguir leyendo]

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

- una pluralidad de brazos (122) , cada uno de los cuales está soportado de forma rotativa en un extremo por medio de un eje (126) , y en el que cada brazo porta un flotador (124) en su otro extremo, que es

opuesto al extremo soportado, de forma que un movimiento de desplazamiento del flotador provocado por una ola da como resultado la rotación del brazo en torno al eje,

- medios de conversión de energía para convertir energía transmitida de la ola a los brazos en energía eléctrica, estando dispuesta la pluralidad de brazos en una fila, de forma que una ola que pasa por la fila de brazos provoca que los brazos pivoten de forma sucesiva en torno al eje, estando dispuestos los brazos a distancias mutuas, de forma que el paso de la ola provoca que los brazos pivoten con un desfase mutuo, comprendiendo los medios de conversión de energía un sistema de accionamiento hidráulico con un motor (182) accionado de forma hidráulica,

en el que cada brazo está conectado al sistema de accionamiento hidráulico por medio de al menos un cilindro hidráulico (128) que provoca que un medio hidráulico del sistema de accionamiento hidráulico sea desplazado hasta el interior del motor, estando dispuestos los cilindros para desplazar el medio hidráulico hasta el motor por medio de conductos hidráulicos comunes (180) , caracterizado porque cada cilindro está dotado de un sensor (206) para determinar una posición y/o una velocidad de movimiento del pistón (130) del cilindro, estando dispuesto el sensor para transmitir una señal a una unidad de control de los cilindros y de las válvulas asociadas, de forma que la transmisión de energía desde cada cilindro individual

(128) a las partes restantes del sistema de accionamiento hidráulico es controlable de forma individual en respuesta a la señal que representa la posición y/o la velocidad de movimiento del pistón del cilindro individual.

2. Un aparato de energía undimotriz según la reivindicación 1, en el que la fila de brazos está orientada de tal forma con respecto al rumbo de la ola que la fila forme un ángulo 8 de +/- 600 con respecto al rumbo.

3. Un aparato de energía undimotriz según la reivindicación 1 o 2, en el que cada uno de los brazos (122) transmite de forma intermitente energía a los medios de conversión de energía cuando una ola pasa el flotador

(124) 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.

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

5. Un aparato de energía undimotriz según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el diámetro 35 del flotador (124) es al menos 5 veces su altura.

6. 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.

7. 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.

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

(122) y los flotadores (124) están fabricados de un material que tiene una densidad máxima de 1000 kg/m3.

9. Un aparato de energía undimotriz según la reivindicación 1, en el que el al menos un cilindro hidráulico (128) de cada brazo (122) comprende un cilindro de doble acción.

10. Un aparato de energía undimotriz según la reivindicación 9, en el que el sistema de accionamiento hidráulico

comprende al menos un acumulador hidráulico (216, 218, 220, 222) para almacenar de forma intermitente energía en el sistema de accionamiento hidráulico, y en el que el sistema de accionamiento hidráulico es controlable para liberar la energía almacenada en el acumulador, cuando pasa un flotador por un seno de ola, de forma que se obliga al flotador portado por el brazo a entrar en la ola.

11. Un aparato de energía undimotriz según las reivindicaciones 1 y 10, en el que el medio hidráulico es suministrado al acumulador hidráulico por medio de los conductos hidráulicos comunes (180) .

12. Un aparato de energía undimotriz según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el eje (126) y los medios de conversión de energía están soportados por una estructura (104) de soporte que está anclada al fondo del mar por medio de un ancla (121) de succión o un soporte gravitatorio.

13. Un aparato de energía undimotriz según la reivindicación 12, en el que la estructura de soporte comprende una estructura (104) de refuerzo, y en el que el ancla (121) de succión está dispuesta en un primer punto nodal

(112) de la estructura de refuerzo.

14. Un aparato de energía undimotriz según la reivindicación 13, en el que el al menos un brazo (122) está 5 soportado por medio de la estructura (104) de refuerzo en un segundo punto nodal (114) de la misma.

15. Un aparato de energía undimotriz según la reivindicación 14, en el que dicho segundo punto nodal (114) está dispuesto en una cima de una subestructura triangular de la estructura de refuerzo, y en el que la subestructura triangular define dos vértices en el fondo del mar, con un ancla en cada una de las esquinas.

16. Un aparato de energía undimotriz según la reivindicación 15, en el que la estructura (104) de refuerzo

comprende una subestructura poligonal, preferentemente una subestructura rectangular, dispuesta por encima de la subestructura triangular.

17. Un aparato de energía undimotriz según cualquiera de las reivindicaciones 12-16, en el que la estructura (104) de soporte comprende un lastre para proporcionar una fuerza descendente sobre la estructura de soporte, estando dispuesto el lastre por encima del nivel del mar.

18. Un aparato de energía undimotriz según la reivindicación 17, en el que el lastre comprende al menos un depósito de lastre o un contenedor de lastre.

19. Un aparato de energía undimotriz según cualquiera de las reivindicaciones 12-18, en el que el brazo (122) está conectado al eje (126) en al menos dos puntos (136, 138) a lo largo del eje, que están desplazados con respecto a un eje central del brazo, y en el que el eje está soportado de forma giratoria por medio de una estructura fija (142) de soporte que comprende dos cojinetes (144) dispuestos para contrarrestar fuerzas radiales y axiales.

20. Un aparato de energía undimotriz según la reivindicación 19, en el que los cojinetes (144) están pretensados en una dirección axial.

21. Un aparato de energía undimotriz según la reivindicación 19 o 20, que comprende una pluralidad de brazos

(122) y una pluralidad de ejes (126) , de forma que cada brazo está soportado por su propio eje, estando conectado cada brazo a su propio eje en al menos dos puntos (136, 138) a lo largo del eje, que están desplazados con respecto a un eje central del brazo, en el que cada eje está soportado de forma giratoria por la estructura fija de soporte por dos cojinetes (144) dispuestos para contrarrestar fuerzas radiales y axiales.

22. Un aparato de energía undimotriz según cualquiera de las reivindicaciones 19-21, en el que cada uno de los cojinetes comprende un cilindro o anillo interno y uno externo (145, 147) , estando fijado el anillo interno (145) a un eje de rotación del brazo, y estando fijado el anillo externo (147) a un soporte fijo, comprendiendo el cojinete, además, un material flexible entre el anillo interno y el externo.

23. Un aparato de energía undimotriz según la reivindicación 22, en el que el material flexible comprende al menos una cavidad o una perforación (151) .

24. Un aparato de energía undimotriz según la reivindicación 22 o 23, en el que el material flexible comprende al menos un miembro (147) de resorte, tal como un resorte plano.

25. Un aparato de energía undimotriz según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, que comprende, además, un sistema de izado hidráulico para levantar el flotador (124) fuera del océano y para bloquear el flotador en una posición superior por encima de la superficie del océano.

26. Un aparato de energía undimotriz según las reivindicaciones 9 y 25, en el que el cilindro de doble acción forma parte del sistema de izado hidráulico, de forma que el cilindro (128) es controlable para levantar el flotador fuera del océano.