CENTRAL ELÉCTRICA HÍBRIDA SOLAR-EÓLICA.

La central eléctrica comprende un colector (5) de aire que es calentado por radiación solar (R,

S) durante el día, dicho colector tiene un extremo distal (6) abierto hacia el ambiente que lo rodea, y un extremo proximal opuesto (8) que se comunica con una chimenea (1), una serie de turbinas diseñadas para impulsar un conjunto de generadores eléctricos (12) que están interpuestos entre dicho extremo proximal (10) de dicha chimenea (1), caracterizada porque dichas turbinas son turbinas soportadas magnéticamente con un eje vertical de rotación (7).

Central eléctrica híbrida de energía solar-eólica.

La presente invención está relacionada con una central eléctrica híbrida solar-eólica.

Más particularmente, la invención está relacionada con una central eléctrica del tipo que comprende un colector de aire que es calentado por la radiación solar durante el día, dicho colector comprende un extremo distal abierto hacia el entorno que lo rodea, y un extremo proximal abierto que se comunica con una chimenea, una serie de turbinas diseñadas para impulsar un conjunto de generador eléctrico que está interpuesto entre dicho extremo proximal y dicha chimenea.

El principio implementado es el de la circulación de aire que se produce naturalmente desde una región más cálida (en el colector) hacia una región más fría (en la parte superior de la chimenea) , la región es más fría cuanto más alta es la chimenea, y es esta circulación de aire la que impulsa las turbinas que rotan. La rotación de las turbinas, por su parte, impulsa un conjunto de generador que de este modo produce electricidad.

La central eléctrica, de este modo, es alimentada, simultáneamente, de manera solar, en el sentido de que en el piso es el sol el que calienta el aire, y es alimentada por viento, en el sentido de que es la corriente de aire generada por la diferencia de temperatura entre el interior del colector y la parte superior de la chimenea la que hace que las turbinas roten.

En el documento WO 2008/022372 se concibió una central eléctrica de este tipo, pero, como es sabido por los solicitantes, no se produjo una construcción correspondiente. Además, a menos que haya habido un error, esta solicitud PCT no dio lugar a una entrada en la fase nacional o regional, y por lo tanto el proyecto presuntamente se ha abandonado. De hecho, la razón de esto es, probablemente, que el tipo de turbina que se pretendía hacer funcionar con esta central eléctrica es sólo capaz de producir una cantidad insignificante de energía en comparación con el tamaño de la central eléctrica o que es necesario que la central eléctrica sea extremadamente grande.

El documento WO 2008/022372 no especifica el tipo de turbina que se pretende utilizar, pero muestra, sin duda, que está relacionado con turbinas que rotan alrededor de un eje horizontal (figura 1; números de referencia 90, 95) . El objetivo de la presente invención es proporcionar una central eléctrica híbrida solar-eólica que sea capaz de suministrar una energía de aproximadamente 250 MW/h.

Las turbinas de eje horizontal se utilizan predominantemente en los aerogeneradores, y el tamaño de sus palas puede ser considerable (hasta 180 metros en la extremidad de la pala) , para una cantidad bastante modesta de energía producida (6 MW/h) . En otras palabras, con el fin de obtener 250 MW/h se necesitan más de cuarenta turbinas, que, dispuestas en un círculo, formarían un perímetro mínimo de aproximadamente 200 m x 40 = 8 km, o un diámetro de más de 2, 5 km. Si se añade el tamaño del colector, el área superficial ocupada por la central eléctrica sería enorme.

Está claro que si, con el fin de tratar de reducir el tamaño de la central eléctrica, se concibe utilizar turbinas más pequeñas de eje horizontal, tales como las que se muestran en el documento WO 2008/022372, se necesita un número poco razonable de turbinas (un aerogenerador pequeño produce menos de 36 kW/h) , o la energía que se produciría sería significativamente menos que el objetivo buscado por la presente invención.

La presente invención resuelve este problema mediante la sustitución de las turbinas de eje horizontal de rotación por turbinas con levitación magnética que tienen un eje vertical de rotación.

Las turbinas de este tipo se conocen, por ejemplo, desde el documento CN 101761454. Dichas turbinas tienen la ventaja de eliminar, lo máximo posible, los problemas de rozamiento entre las piezas fijas y piezas móviles, y de este modo optimizar el uso de la corriente de aire que les da vida.

Se entiende que, en el contexto de la presente invención, la especificación "levitación magnética" no excluye la implicación mecánica en dicha levitación.

Para un diámetro de rotor de aproximadamente 18 metros, las turbinas de este tipo producen de manera individual una energía de aproximadamente 4000 kW/hora. Sesenta turbinas de este tipo pueden producir de este modo aproximadamente 250 MW/hora.

En una realización preferida de la invención, el conjunto de turbinas define una región circular, y el conjunto de generador se dispone en dicha región.

Para que la central eléctrica funcione también durante la noche como lo hace durante el día, el piso del colector se forma de manera ventajosa por un pavimento refractario que simplemente puede formarse de piedras secas. Dicho pavimento almacena calor durante el día y lo devuelve durante la noche, manteniendo de ese modo una corriente de aire que puede hacer funcionar las turbinas. Por la noche, el aire en el colector es sin duda menos caliente que durante el día, pero dado que en la parte superior de la chimenea la temperatura también es menor que durante el día, la circulación del aire se mantiene.

Como alternativa o adicionalmente, el calor puede ser suministrado durante la noche por un fluido de transferencia de calor que circula por encima o en el piso del colector.

Con esta finalidad, se puede incrustar una red de circulación en el pavimento del piso del colector, o puede discurrir sobre la superficie, y esta red se puede conectar a un abastecimiento de agua de una fuente geotérmica. De esta manera, el calor suministrado por geotermia se añade al calor almacenado por el piso refractario y calienta el aire que hay contenido en el colector.

La central eléctrica según la invención será particularmente útil en entornos áridos y desérticos, en los que el número de días con luz solar y la intensidad de la luz solar son óptimos. Sin embargo, la desventaja de este tipo de entornos, si no se adoptan medidas de protección, es que generan polvo o están sometidos a tormentas de arena, que son perjudiciales para el buen funcionamiento de la central eléctrica.

Como resultado, el extremo distal del colector, abierto al entorno que lo rodea, estará protegido contra la entrada de arena y/o polvo.

La invención se puede entender mejor leyendo la descripción siguiente con referencia a la figura 1, que es una sección vertical parcial esquemática de la central eléctrica según la invención.

Como se puede ver en dicha figura 1, la central ecléctica comprende una chimenea 1, el extremo superior 2 de la misma se abre hacia el exterior, y el extremo inferior de la misma define, alrededor de un deflector cóncavo aproximadamente cónico 3 que tiene una pared exterior, un pasaje 4 que conecta dicha chimenea 1 con dicho colector 5. Dicho colector 5 cubre sustancialmente la forma de un anillo cilíndrico abierto, hacia el entorno que lo rodea, en la periferia exterior 6 del mismo, al que se hace referencia como el extremo distal. Se monta una serie de turbinas 7 de eje vertical, en un círculo, entre la periferia interior 8, a la que se hace referencia como el extremo proximal, del colector 5 y el pasaje 4.

Como ejemplo no limitativo, la chimenea puede tener una altura de aproximadamente 700 metros y un diámetro de aproximadamente 70 metros. Es evidente por sí mismo que durante la construcción se adoptan medidas para asegurar la estabilidad de dicha torre (tal como la variación de grosor desde la base hasta la parte superior, refuerzos radiales interiores, etc.) . El colector puede tener un radio exterior de aproximadamente 750 metros y una altura media de aproximadamente 20 metros. Más particularmente, el colector 5 puede tener una altura de aproximadamente 10 metros en la periferia exterior 6 y una pendiente de aproximadamente el 2% entre dicha periferia exterior 6 y la periferia interior 8 de la misma, con el fin de asegurar el drenaje del agua pluvial y el agua condensada.

La chimenea puede hacerse de hormigón. Naturalmente, la pared superior del colector 5 debe hacerse de uno o más materiales conductores de calor de modo que el aire contenido en el colector sea calentado por los rayos R del sol S. Sería adecuada una disposición, preferiblemente una disposición radial, de chapas metálicas y paneles translúcidos, por ejemplo hechos de zinc y de PVC, pero la invención no se limita a dicha elección. El piso del colector 5 está pavimentado con piedras secas 10 sobre las que discurre una red de bobinas, tales como 11, dicha red está integrada en el piso y se conecta a una fuente de agua geotérmica.

Como también se muestra en la figura 1, por debajo del piso, bajo la región delimitada...

1. Central eléctrica híbrida solar-eólica del tipo que comprende un colector (5) de aire calentado por radiación solar (R, S) durante el día, dicho colector tiene un extremo distal (6) abierto hacia el entorno que lo rodea, y un extremo proximal opuesto (8) que se comunica con una chimenea (1) , una serie de turbinas diseñadas para impulsar un conjunto de generador eléctrico (12) que está interpuesto entre dicho extremo proximal (8) y dicha chimenea (1) , caracterizada porque dichas turbinas son turbinas con levitación magnética (7) que tienen un eje vertical de rotación.

2. Central eléctrica según la reivindicación 1, caracterizada porque la turbina (7) define una región circular y porque dicho conjunto de generador (12) se dispone bajo esa región.

3. Central eléctrica según la reivindicación 1 o la reivindicación 2, caracterizada porque el piso del colector (5) está formado por un pavimento refractario (10) .

4. Central eléctrica según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizada porque en el piso del colector (5) , se incrusta o por encima de él discurre una red (10) para la circulación de fluido térmico.

5. Central eléctrica según la reivindicación 4, caracterizada porque dicha red (10) está diseñada para ser conectada a un abastimiento de agua de una fuente geotérmica.

6. Central eléctrica según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizada porque el extremo distal (6) del colector (5) , dicho extremo está abierto hacia el entorno que lo rodea, está protegido (13-16a) contra la entrada de arena y/o polvo.

7. Central eléctrica según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque, para un diámetro de rotor de aproximadamente 18 metros, dichas turbinas (7) producen individualmente una energía de aproximadamente 4000 kW/hora.

Figura 1