Dispositivo para extraer energía de un flujo de líquido.

Un dispositivo (10) para extraer energía de un flujo de líquido (100),

comprendiendo el dispositivo (10):una cámara de compresión 5 de aire (24); y

una serie de válvulas (40), que pueden operarse para abrir y cerrarse para regular el flujo del líquido (100) através de aberturas de válvula (32) asociadas,

caracterizado por que las aberturas de válvula (32) dentro de la serie se extienden en un gradiente ascendenteen la dirección del flujo de líquido (100) y las válvulas (40) están dispuestas para cerrarse progresivamente amedida que el flujo de líquido (100) incide sobre las mismas, centrándose así el flujo del líquido (100) hacia lacámara de compresión de aire (24) y comprimiendo el aire en su interior, y para abrirse en un flujo de retorno dellíquido desde la cámara de compresión de aire (24).

Dispositivo para extraer energía de un flujo de líquido La presente invención se refiere a un dispositivo para extraer energía de un flujo de líquido, y más particularmente a un generador de potencia por líquidos que genera de variaciones de presión de aire que se pueden utilizar para impulsar una turbina de aire.

Los últimos años han visto que el interés en el desarrollo de fuentes de energías renovables aumenta dado que se ha incrementado el impacto de las emisiones de carbono al medio ambiente. Si bien se ha centrado principalmente en el desarrollo de energía eólica y solar, estas tecnologías tienen varias desventajas. La generación de energía eólica es dependiente de la presencia de ráfagas de viento de un valor umbral dado para mover la hélice a una velocidad suficiente para impulsar una turbina. La energía eólica requiere también de una gran área de tierra dedicada a la producción de energía y los grandes “parques eólicos” suelen ser antiestéticos y pueden representar

un peligro para la flora y fauna circundante. La energía solar tiene también las desventajas de proporcionar una fuente no fiable de electricidad y sufre también de una baja eficacia y alto coste.

Dispositivos de energía de las olas o de las mareas pueden superar muchas de las desventajas mencionadas anteriormente. Los mismos proporcionan una fuente confiable de energía dado que se dejan llevar por la fuerza inherente dentro de las mareas y olas de los océanos y tienen también el potencial de colocarse en un gran número de áreas, particularmente en áreas costeras con grandes trazados, como la costa occidental de Europa.

Varias técnicas diferentes han sido empleadas para aprovechar la fuerza de las olas, de las mareas o del océano. Los dispositivos de energía mareomotriz tradicionales se han centrado en una disposición de barrera que cuando se coloca dentro de un sistema de marea se llena de agua durante la marea alta y libera el agua durante la marea baja a través de una turbina para generar electricidad. Han surgido preocupaciones porque el uso de dispositivos de energía mareomotriz de tipo barrera convencionales puede resultar peligroso para la vida silvestre y los barcos. Adicionalmente, estos dispositivos se pueden utilizar solo después de cada marea alta y, por lo tanto, no proporcionan un suministro constante de energía.

El documento FR2506394 desvela un dispositivo de energía de las olas que comprende una serie de pasos y válvulas de caucho ubicados verticalmente uno encima del otro con el fin de canalizar el agua de olas de diferentes altura en una cámara de compresión de aire.

El documento GB2034413 desvela un dispositivo para extraer energía de un cuerpo de agua en movimiento y comprende compuertas de evacuación configuradas para abrirse alternativamente para admitir agua en dos pasajes verticalmente dispuestos para comprimir el aire en una cámara de aire asociada.

Un ejemplo de un colector de energía de las olas se desvela en el documento EP 1115976. Este dispositivo utiliza el movimiento de giro relativo entre pluralidades de segmentos para impulsar un motor hidráulico.

Una técnica alternativa es utilizar la naturaleza oscilatoria de olas para comprimir un volumen de aire (un Dispositivo de Columna de Agua Oscilante) . Al sumergir una estructura con una cámara de aire y una abertura bajo el agua, una ola de superficie incidente hace que el nivel de líquido dentro de la cámara suba, comprimiendo el volumen de aire 45 dentro de la cámara de aire. Este aire comprimido (adiabático) se puede utilizar después para impulsar una turbina, cuyo giro se puede utilizar para alimentar un generador. A medida que el nivel del agua disminuye, la presión del aire se reduce y el aire se introduce de nuevo en la cámara a través de la turbina. Un ejemplo de este tipo de dispositivo se muestra en el documento EP 0948716, por lo que la ola parabólica se centra en una cámara en la que el aire se comprime y se utiliza para impulsar una turbina unidireccional. Otro ejemplo de un Dispositivo de Columna de Agua Oscilante se ha desarrollado por Wavegen y se ha denominado el ‘Limpet’.

Un problema inherente de estos dispositivos es la eficacia de conversión de energía relativamente baja, junto a la naturaleza variable del tamaño y la fuerza de las ondas incidentes, lo que conduce a una incierta salida de energía. Estos dispositivos se encuentran también en o cerca de la costa para aprovechar las olas parabólicas más altas en 55 la orilla. De nuevo, esto conduce a una variación en la producción de energía entre las mareas alta y baja. Adicionalmente, los dispositivos anteriores se centran en olas oceánicas parabólicas a través de elementos estructurales, por ejemplo una base inclinada ascendente o una pared generalmente vertical. Estos dispositivos también son inadecuados en escenarios de flujo o corriente constante, por ejemplo, los flujos de las mareas; corrientes oceánicas inducidas por termohalina, por ejemplo, la corriente del Atlántico Norte y del Golfo; y los flujos de líquidos inducidos por gravedad, por ejemplo en los ríos.

La presente invención tiene como objetivo superar estos problemas proporcionando un dispositivo mejorado para extraer energía de un flujo de líquido.

Un objetivo adicional de la presente invención es proporcionar un generador de potencia por agua mejorado. Un objetivo adicional de la presente invención es proporcionar un dispositivo de potencia del agua que requiere poco de poco mantenimiento.

De acuerdo con la presente invención, se proporciona un dispositivo para extraer energía de un flujo de líquido. El dispositivo comprende una cámara de compresión de aire y una serie de válvulas, que se pueden operar para abrir y

cerrarse para regular el flujo del líquido a través de las aberturas de válvula asociadas. Las aberturas de válvula dentro de la serie se extienden en un gradiente ascendente en la dirección del flujo de líquido y las válvulas se disponen para cerrarse progresivamente a medida que el flujo de líquido incide sobre las mismas, centrándose así el flujo del líquido hacia la cámara de compresión de aire y comprimiendo el aire en su interior, y para abrirse en un flujo de retorno del líquido desde la cámara de compresión de aire.

Una ventaja es que el dispositivo se configura para centrar la energía en un flujo de líquido para comprimir el aire en una cámara de compresión de aire. El dispositivo se configura de modo que esto puede ocurrir de manera cíclica. El cierre progresivo de las válvulas centra el flujo de líquido para comprimir el aire en la cámara de compresión de aire. Al líquido, que fluye después de nuevo fuera de la cámara de compresión de aire, se le permite fluir a través de las aberturas mediante la abertura de las válvulas. Otro ciclo de compresión puede después comenzar por el cierre progresivo de las válvulas. En consecuencia, el dispositivo se puede utilizar en cualquier líquido que fluye, tal como un río, o flujo de mareas o corriente oceánica, para extraer energía en forma de aire comprimido.

Las realizaciones de la invención pueden comprender, además, una cámara de acumulación para el almacenamiento del aire comprimido que se ha comprimido en la cámara de compresión de aire.

Ventajosamente, el dispositivo puede comprender, además, una turbina que puede operar para ser impulsada por el aire comprimido. Una cámara de descompresión se puede situar aguas abajo de la turbina para mejorar un diferencial de presión a través de la turbina durante el flujo de retorno de líquido desde la cámara de compresión de aire.

Las válvulas pueden ser válvulas de charnela. Estas válvulas de charnela pueden comprender respectivos elementos de flotación. Los elementos de flotación pueden tener un desplazamiento angular requerido para cerrar las válvulas de charnela, el desplazamiento angular creciendo hasta el gradiente. La flotabilidad de los elementos de flotación puede aumentar también hasta el gradiente y los elementos de flotación pueden comprender neumáticos.

En realizaciones de la invención, las válvulas comprenden elementos alerón para facilitar la deflexión del flujo de líquido a lo largo del gradiente inclinado ascendente y/o para ayudar a la apertura de las válvulas durante el flujo de retorno.

Otras realizaciones comprenden un estabilizador o medios de amarre para sujetar el dispositivo en una posición predeterminada. Este estabilizador puede tomar la forma de un ancla, cabos, cadenas o cualquier otro anclaje.

Las realizaciones de la invención comprenden además el uso del dispositivo como un dispositivo de energía mareomotriz, para impulsar una turbina de... [Seguir leyendo]

1. Un dispositivo (10) para extraer energía de un flujo de líquido (100) , comprendiendo el dispositivo (10) :

una cámara de compresión de aire (24) ; y una serie de válvulas (40) , que pueden operarse para abrir y cerrarse para regular el flujo del líquido (100) a través de aberturas de válvula (32) asociadas, caracterizado por que las aberturas de válvula (32) dentro de la serie se extienden en un gradiente ascendente en la dirección del flujo de líquido (100) y las válvulas (40) están dispuestas para cerrarse progresivamente a medida que el flujo de líquido (100) incide sobre las mismas, centrándose así el flujo del líquido (100) hacia la cámara de compresión de aire (24) y comprimiendo el aire en su interior, y para abrirse en un flujo de retorno del líquido desde la cámara de compresión de aire (24) .

2. Un dispositivo de acuerdo con la reivindicación 1, que comprende además una cámara de acumulación (22a) para 15 el almacenamiento de aire comprimido que se ha comprimido en dicha cámara de compresión de aire (24) .

3. Un dispositivo de acuerdo con la reivindicación 1 o reivindicación 2, que comprende además una turbina (50) que puede operarse para ser impulsada por aire comprimido en dicha cámara de compresión de aire (24) .

4. Un dispositivo de acuerdo con la reivindicación 3, que comprende una cámara de descompresión (22b) situada aguas abajo de la turbina (50) para mejorar un diferencial de presión a través de la turbina (50) durante dicho flujo de retorno de líquido desde la cámara de compresión de aire (24) .

5. Un dispositivo de acuerdo con cualquier reivindicación anterior, en el que las válvulas (40) dentro de la serie son 25 válvulas de charnela.

6. Un dispositivo de acuerdo con la reivindicación 5, en el que las válvulas de charnela (40) comprenden respectivos elementos de flotación (42) .

7. Un dispositivo de acuerdo con la reivindicación 6, en el que los elementos de flotación (42) tienen un desplazamiento angular requerido para cerrar las válvulas de charnela (40) , aumentando el desplazamiento angular según el gradiente ascendente.

8. Un dispositivo de acuerdo con la reivindicación 6 o la reivindicación 7, en el que la flotabilidad de los elementos de 35 flotación (42) aumenta según el gradiente ascendente.

9. Un dispositivo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 6 a 8, en el que las válvulas (40) comprenden elementos de alerón (44) para facilitar la desviación del flujo de líquido a lo largo del gradiente ascendente y/o para ayudar a la apertura de las válvulas (40) durante dicho flujo de retorno.

10. Un dispositivo de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende además un estabilizador (11) para sujetar el dispositivo en una posición predeterminada.

11. Un dispositivo de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el flujo de líquido 45 (100) es uno de un flujo de mareas, un flujo fluvial o un flujo oceánico.

12. Un dispositivo de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el dispositivo (10) impulsa una turbina de agua.

13. Un dispositivo de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el dispositivo (10) bombea agua a un depósito más elevado.

14. Una red de dispositivos que comprende múltiples dispositivos (10) de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que los múltiples dispositivos (10) están dispuestos o unidos entre sí para formar 55 dicha red de dispositivos.