APARATO DE EXTRACCIÓN DE LA ENERGÍA DE LAS OLAS POR COLUMNA DE AIRE IMPULSADO.

Aparato de extracción de la energía de las olas por columna de aire impulsado,

para la generación de energía eléctrica, que comprende un cuerpo principal sumergido, sujeto a una base anclada al fondo del mar, en el que se encuentra el grupo turbo-generador para la generación de energía eléctrica, un pistón de accionamiento de la circulación de aire, unos medios de estabilización del flujo de aire que atraviesa la turbina del turbo-generador y unos medios de ajuste de las mareas.

Comprende a su vez, una boya flotante como mecanismo de captura de la energía de las olas, siendo el movimiento ondulatorio de la boya, que está conectada al cuerpo principal mediante unos medios de conexión, el que acciona el pistón que crea el flujo de aire que activa el funcionamiento del grupo turbo-generador.

Tipo: Patente de Invención. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: P201131680.

Solicitante: UNIVERSIDAD DEL PAIS VASCO-EUSKAL HERRIKO UNIBERTSITATEA.

Nacionalidad solicitante: España.

Inventor/es: ALBERDI GOITIA,Mikel.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • F03B13/24 SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION; ARMAMENTO; VOLADURA.F03 MAQUINAS O MOTORES DE LIQUIDOS; MOTORES DE VIENTO, DE RESORTES, O DE PESOS; PRODUCCION DE ENERGIA MECANICA O DE EMPUJE PROPULSIVO O POR REACCION, NO PREVISTA EN OTRO LUGAR.F03B MAQUINAS O MOTORES DE LIQUIDOS (máquinas o motores de líquidos y fluidos compresibles F01; motores de líquidos, de desplazamiento positivo F03C; máquinas de líquidos de desplazamiento positivo F04). › F03B 13/00 Adaptaciones de las máquinas o de los motores para una utilización particular; Combinaciones de las máquinas o de los motores con los aparatos accionados o que ellos accionan (si es el aspecto relativo a los aparatos lo que predomina, véanse los lugares apropiados para los aparatos considerados, p. ej. H02K 7/18 ); Estaciones motrices o conjuntos máquina-aparato (aspectos hidráulicos E02B; implicando nada más que máquinas o motores del tipo de desplazamiento positivo F03C). › para producir un desplazamiento del aire, p. ej. para arrastrar una turbina de aire.
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APARATO DE EXTRACCIÓN DE LA ENERGÍA DE LAS OLAS POR COLUMNA DE AIRE IMPULSADO.

Fragmento de la descripción:

Aparato de extracción de la energía de las olas por columna de aire impulsado Campo técnico de la invención La presente invención corresponde al campo técnico de los aparatos de extracción de la energía de las olas, para la obtención de energía renovable.

En concreto se refiere a los aparatos que comprenden un mecanismo que debido a la acción de las olas sobre el mismo, capturan esta energía de las olas y la transforman en energía mecánica, para después, mediante un generador convertirla en energía eléctrica.

Antecedentes de la Invención En la actualidad existe una gran cantidad de dispositivos que tratan de obtener energía eléctrica a partir del movimiento de las olas del mar, en la búsqueda de un tipo de energía renovable y limpia, que pueda suponer la alternativa a la obtenida a partir de combustibles fósiles.

Tanto por motivos de escasez de estos combustibles fósiles no renovables, como por una actitud de responsabilidad frente al medio ambiente cada vez más extendida, han surgido líneas de investigación en diversos campos en busca de una energía limpia que sustituya en la medida de lo posible, la existente en la actualidad.

En el estado de la técnica se puede encontrar distintos aparatos que buscan la extracción de la energía de las olas para transformarla en energía eléctrica.

Como ejemplo concreto se pueden mencionar las siguientes memorias existentes en el estado de la técnica, de referencia WO-2008040822, US-20060230750-A1, GB-2460553, WO-2006043086-A1, ES-0248015-U, y ES-0454039-A1.

La memoria de referencia WO 2008040822, corresponde a un principio de captación de la energía por cuerpos boyantes, que además aporta la utilización de un giroscopio, mediante el que se consigue transformar el movimiento oscilante de las olas en una rotación unidireccional que impulsa un generador eléctrico. Tanto el generador como el volante de inercia están contenidos en la estructura flotante.

En la memoria US-20060230750-A1, cuyo principio de captación es por rebosamiento, el agua impulsada por las olas de mar es conducida a un depósito para hacerla luego fluir por unas turbinas, como una pequeña central hidroeléctrica para la producción de la electricidad.

Las restantes memorias, de referencias GB-2460553, WO-2006043086-A1, EP-0950812, WO-8401603A1, ES-0248015-U, y ES-0454039-A1, responden a un principio de captación de la energía por diferencias de presión, concretamente por el método de Columna de Agua Oscilante. En ellas una columna de agua ascendente/descendente comprime o conduce una columna de aire haciéndolo pasar por la turbina que pone en marcha el generador de energía.

La primera de ellas, la GB-2460553 consiste en una boya dividida en tres subcámaras, cada una de ellas con dos o más turbinas por las que se conduce el flujo de aire, que genera el movimiento de las olas. Presenta un sistema de adaptación a los diferentes estados de mar.

En el caso de la WO-2006043086-A1, son de nuevo las olas las que inician el movimiento ascendente/descendente de la columna de agua. Comprende unos medios de ajuste de la frecuencia natural de oscilación del dispositivo, optimizando la extracción de energía.

La memoria de referencia ES-0248015-U, a diferencia de las dos anteriores, consiste en un sistema en el que es la propia boya la que acciona la circulación del aire a través de la turbina para la generación de energía eléctrica. La boya presenta un centro de gravedad muy bajo que la hace mantener su posición siendo un flotador interior el que se eleva o desciende con el paso de las olas, expulsando el aire contenido en la carcasa, que en su salida atraviesa la turbina del generador de energía.

Por último, la ES-0454039-A1, consiste en una pluralidad de boyas que son las que como en el caso anterior, con su movimiento ascendente/descendente, desplazan unos émbolos que generan la presurización de una columna de aire superior que posteriormente se conduce a tierra donde se encuentran las turbinas y el generador para producir la energía eléctrica. No puede estar por tanto muy alejado de la costa.

En todos los casos mencionados del estado de la técnica, se cumple que la turbina y el generador se encuentran contenidos en la propia boya o en la parte de la estructura sobre el nivel del mar. Esto genera unos problemas de mantenimiento importantes pues el sistema de generación de energía está continuamente expuesto a la dureza del oleaje durante las tempestades y en caso de pérdida de la boya o rotura de la parte superior de la estructura, más expuesta a las inclemencias, se pierde toda la parte destinada a la generación de energía. En un único caso, el ES-0454039-A1, el generador no se encuentra en la boya, por encontrarse en tierra, con lo cual se imposibilita un funcionamiento fuera de costa, por el elevado coste que supondría la conexión con el generador en tierra.

El hecho de que todos estos ejemplos tengan su estructura o parte de ella sobre el nivel del mar aumenta el nivel de impacto ambiental de la misma, así como el rechazo social a estos sistemas debido a dicho impacto.

A ello hay que sumar el hecho de la escasa eficiencia de estos sistemas que dependen en gran medida de la altura de la marea, para la que únicamente dos de los documentos mencionados del estado de la técnica, incluyen algún sistema que trate de ajustar el mecanismo a dicha variación de altura de las mareas. En el resto de caso, la generación de energía así como la cantidad generada va a depender de dicha altura de la marea.

Por otra parte, en los casos en los que un flujo de aire atraviesa la turbina del generador, al variar este en función de la amplitud de las olas, la generación de electricidad aportada por estos sistemas es totalmente irregular y estos generadores están obligados a funcionar en distintos rangos de velocidad, con lo cual deben presentar una complejidad eléctrica importante.

Descripción de la invención El aparato de extracción de la energía de las olas por columna de aire impulsado, para la generación de energía eléctrica, que aquí se propone, está formado por un cuerpo principal sumergido, una boya flotante, una base anclada al fondo marino y unos medios de conexión de la boya al cuerpo principal sumergido.

Este cuerpo principal comprende un grupo turbo-generador para la generación de energía eléctrica, un pistón para el accionamiento de la circulación del aire, así como unos medios de estabilización del flujo de aire que atraviesa la turbina del grupo turbo-generador y unos medios de ajuste de las mareas.

Este cuerpo principal va sujeto a la base anclada al fondo marino. Por su parte, el grupo turbogenerador comprende preferentemente una turbina, un generador de inducción doblemente alimentado y un convertidor variable de frecuencia.

La boya flotante es el mecanismo de captura de la energía de las olas, donde el movimiento ondulatorio de la misma es el que acciona el pistón que crea el flujo de aire que activa el funcionamiento del grupo turbo-generador.

Esta boya se encuentra sujeta al cuerpo principal sumergido mediante unos medios de conexión, que permiten la conducción de aire así como la transmisión del movimiento de la boya al pistón de accionamiento del grupo turbo-generador.

Los medios de estabilización del flujo de aire que atraviesa la turbina del grupo turbo-generador, modifican el volumen de aire en circulación, de forma que se puede controlar el mismo y por tanto la velocidad del grupo turbogenerador, ajustándose a la altura de las olas.

Por otra parte, los medios de ajuste de las mareas modifican la altura de la boya en función del estado de la marea, de manera que la obtención de energía eléctrica resulte efectiva independientemente de la altura de la misma, al poder adaptar la altura de la boya según las necesidades.

Con el aparato de extracción de energía de las olas por columna de aire impulsado, para la obtención de energía eléctrica que aquí se presenta se consigue mejorar importantes aspectos del estado de la técnica.

En primer lugar cabe destacar el hecho de que en este aparato de extracción de energía de las olas a diferencia del estado de la técnica, tanto la turbina como el generador se encuentran comprendidos en el cuerpo principal que se encuentra sumergido, sujeto a una base anclada en el fondo marino.

Esto supone una mejora importante en el mantenimiento y explotación del aparato de extracción de energía dado que estos elementos de generación se encuentran menos expuestos al oleaje y a las inclemencias y malas condiciones del mismo.

De este modo, ante una posible pérdida o rotura de la boya flotante, ocasionada por un fuerte oleaje, el mecanismo...

 


Reivindicaciones:

1. Aparato de extracción de la energía de las olas por columna de aire impulsado, para la generación de energía eléctrica, caracterizado por que comprende:

- un cuerpo principal (1) sumergido que comprende el grupo turbo-generador (4) para la generación de energía eléctrica, un pistón (5) de accionamiento de la circulación de aire, unos medios de estabilización del flujo de aire que atraviesa la turbina (8) del grupo turbo-generador (4) y unos medios de ajuste de las mareas,

- una boya (2) flotante como mecanismo de captura de la energía de las olas,

- donde el movimiento ondulatorio de la boya (2) es el que acciona el pistón (5) que crea el flujo de aire que activa el funcionamiento del grupo turbo-generador (4) ,

-una base (3) anclada al fondo marino (12) a la que se sujeta el cuerpo principal (1) sumergido y

- unos medios de conexión de la boya (2) flotante y el cuerpo principal (1) sumergido.

2. Aparato de extracción de la energía de las olas por columna de aire impulsado, según la reivindicación 1, caracterizado por que los medios de estabilización del flujo de aire comprenden un cilindro hidráulico (10) , que modifica el volumen de aire en circulación.

3. Aparato de extracción de la energía de las olas por columna de aire impulsado, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que los medios de conexión de la boya (2) flotante y el cuerpo principal (1) sumergido comprenden una tubería (9) doble para la conducción del aire y unas cadenas (7) de amarre de la boya (2) que la conectan al cuerpo principal (1) .

4. Aparato de extracción de la energía de las olas por columna de aire impulsado, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que los medios de ajuste de las mareas comprenden un conjunto de cilindros hidráulicos (11) , que a través de las cadenas de amarre (7) de la boya (2) al cuerpo principal (1) , modifican la altura de la boya en función del estado de la marea.

5. Aparato de extracción de la energía de las olas por columna de aire impulsado, según la reivindicación 4, caracterizado por que la tubería (9) doble para la conducción del aire es de un material de naturaleza flexible.

6. Aparato de extracción de la energía de las olas por columna de aire impulsado, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el grupo turbo-generador (4) comprende una turbina (8) , un generador (6) de inducción doblemente alimentado y un convertidor variable de frecuencia.

7. Aparato de extracción de la energía de las olas por columna de aire impulsado, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la base (3) anclada al fondo marino es un bloque de hormigón.


 

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