Central de generación de energía eléctrica.

La invención describe una central (1) que comprende: una turbina (2) bajo el nivel del mar,

que tiene un conducto (3) de entrada de agua marina y un conducto (4) de salida; un tanque (5) de aire más profundo que la turbina (2), que tiene un conducto (6) de llenado conectado al conducto (4) de salida y cuyo extremo inferior abierto está separado del fondo del tanque (5); y una chimenea (7) de desagüe que se comunica superiormente con el mar, donde el fondo de la chimenea (7) de desagüe se comunica con el fondo del tanque (5) de aire a través un conducto (8) de desagüe situado por debajo del nivel del extremo inferior del conducto (6) de llenado, donde nivel del agua en el tanque (5) de aire es siempre superior al nivel del extremo inferior abierto del conducto (6) de llenado.

Central de generación de energía eléctrica OBJETO DE LA INVENCIÓN

La presente invención pertenece en general al campo de la generación de electricidad a partir de fuentes de energía renovables.

El objeto de la invención es una novedosa central capaz de generar energía eléctrica a partir de un salto de agua marina que se genera gracias al soterramiento de la turbina.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

Debido al continuo aumento de la contaminación atmosférica, actualmente se está impulsando a nivel mundial el desarrollo de sistemas de obtención de electricidad a partir de fuentes de energía renovables. Se conocen diversos tipos de centrales de generación de electricidad a partir de energías renovables. A modo de ejemplo, se pueden mencionar los aerogeneradores que aprovechan la energía eólica, las diversas tecnologías de centrales que aprovechan la energía del sol, otras centrales que aprovechan la energía de las olas o de las mareas, etc.

Un inconveniente de estas tecnologías conocidas es que con frecuencia las potencias obtenidas son bajas. Por ejemplo, en el caso de energía solar o eólica, esto implica que se requiere la instalación de un elevado número de placas solares o aerogeneradores para que la energía eléctrica total obtenida por una central de este tipo sea parecida a la que se obtiene utilizando centrales eléctricas convencionales basadas en el uso de combustibles fósiles como el carbón o el gas.

Otro inconveniente es que la mayor parte de centrales basadas en energías renovables dependen de que la fuente de energía, normalmente sol o viento, esté disponible. Las centrales basadas en energía solar sólo generan durante el día, y además la potencia generada varía dependiendo de si el día es soleado o nublado, o de si es verano o invierno. Por su parte, las centrales basadas en energía eólica sólo generan cuando hay viendo suficiente, lo cual es completamente incontrolable. En definitiva, resulta imposible controlar los momentos en que se genera electricidad, lo que puede constituir un inconveniente para

la estabilidad de la red eléctrica.

Por tanto, aún existe una necesidad en este campo de nuevas centrales basadas en energías renovables que puedan generar mayores cantidades de energía eléctrica y que lo puedan hacer de una forma controlada.

DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN

La presente invención describe una novedosa central diseñada para ubicarse soterrada junto a la orilla del mar, de tal manera que se crea un salto entre el nivel del mar y el nivel donde se disponen las turbinas de generación. Una vez turbinada, el agua retorna al mar sin necesidad de realizar ninguna aportación sustancial de energía gracias a un sistema formado por varios conductos y tanques.

De acuerdo con la invención, se describe una central para la generación de energía eléctrica que comprende fundamentalmente los siguientes elementos:

a) Turbina de generación

La turbina, que estará acoplada a un generador eléctrico, está situada por debajo del nivel del mar y tiene la entrada conectada a un conducto de entrada que toma agua marina esencialmente al nivel del mar y la salida conectada a un conducto de salida.

De acuerdo con una realización preferida de la invención, el conducto de retorno tiene una electroválvula antirretorno de seguridad destinada a impedir que se produzca la inversión del fluido.

La central puede comprender una única turbina, o bien un número mayor de turbinas que se elegirán en función de las potencias y caudales a gestionar.

b) Tanque de aire

Se trata de un tanque de aire que está situado a una profundidad mayor que la turbina y que recibe el agua de la turbina a través de un conducto de llenado. El conducto de llenado del tanque tiene un extremo superior conectado al conducto de salida de la turbina y un extremo inferior abierto ubicado en una porción inferior de dicho tanque

pero separado del fondo del mismo. Es decir, el extremo inferior del conducto de llenado está ubicado a algunos metros del fondo del tanque de aire pero sin llegar a tocarlo. Por ejemplo, para un tanque de una altura aproximada de 20 metros la distancia podría ser de entre 4 m y 6 m.

En principio el tanque puede tener cualquier forma, aunque de acuerdo con una realización preferida de la invención se trata de un tanque de forma cilíndrica.

c) Chimenea de desagüe

La chimenea de desagüe tiene el fondo situado a la misma profundidad que el fondo del tanque de aire y se comunica superiormente con el mar. El fondo de la chimenea de desagüe está en comunicación con el fondo del tanque de aire a través un conducto de desagüe situado por debajo del nivel del extremo inferior del conducto de llenado. Nótese que en caso de que la central tenga más de un tanque de aire, cada uno de ellos se comunicaría con la chimenea de desagüe a través de un conducto de desagüe particular.

Preferentemente, el conducto de desagüe tiene una electroválvula de seguridad que evita que se el flujo pueda invertirse debido a un mal funcionamiento del sistema.

Adicionalmente, en una realización preferida la central comprende además bombas de presión o similares en los lugares en que la instalación lo aconseje.

El funcionamiento de esta novedosa central es fundamentalmente el siguiente. El conducto de entrada toma agua marina al nivel del mar y la conduce hacia la entrada de la turbina situada por debajo del nivel del mar varias decenas o cientos de metros. La turbina mueve un generador eléctrico para proporcionar una potencia que está directamente relacionada con la profundidad a la que se encuentre la turbina, es decir, con la altura del salto de agua entre el nivel del mar y la turbina. Una vez turbinada, el agua continúa descendiendo a gran velocidad a lo largo de un conducto de salida de la turbina hasta enlazar con el conducto de llenado del tanque de aire, desciende por dicho conducto de llenado y descarga en la parte inferior del tanque de aire.

El tanque de aire está lleno de aire en su mayor parte, aunque su porción inferior está llena de agua hasta un nivel que es siempre superior al nivel del extremo inferior abierto del

conducto de llenado para evitar que el aire pueda escapar a través del conducto de llenado. El agua descargada a través del extremo inferior del conducto de llenado tiende en principio a hacer subir el nivel del agua del tanque desde un nivel inferior denominado "nivel de equilibrio" hacia un nivel superior denominado "nivel de expansión". Esto provoca la compresión del aire que ocupa la porción superior de dicho tanque. El correspondiente aumento de la presión del aire se transmite al agua de la porción inferior de dicho tanque hasta que se llega a un punto en que la suma de esta presión más la presión dinámica debido a la velocidad con que el agua descarga por el extremo inferior del conducto de llenado supera la presión puramente estática existente el fondo de la chimenea de desagüe. Como consecuencia, el agua que hay en la porción inferior del tanque de aire se desplaza a través del conducto de desagüe en dirección a la chimenea de desagüe, por lo que comienza a descender el nivel de agua en el tanque de aire. El nivel máximo de agua en el tanque de aire justo antes de comenzar el desagüe a través del conducto de desagüe es el llamado "nivel de expansión", mientras que el "nivel de equilibrio" es un nivel que nunca es inferior al del extremo inferior del conducto de llenado del tanque. Cuando se alcanza ese "nivel de equilibrio", se detiene el proceso de desagüe debido al descenso de presión que se ha ido produciendo a medida que el nivel de agua del tanque de aire descendía, comenzando de nuevo la etapa de acumulación de agua y ascenso de su nivel. Este proceso tiene lugar de forma continua, permitiendo la descarga del agua turbinada sin necesidad de emplear ningún tipo de energía adicional. Por tanto, la potencia generada por esta central es fundamentalmente toda la potencia que genera la turbina.

Por otra parte, remarcar que la configuración de la central que se ha descrito hasta ahora es la configuración más simple posible, donde únicamente se utiliza una turbina y un tanque de aire. Sin embargo, se entiende que sería posible diseñar una central dotada de varias turbinas y tanques, multiplicándose así la potencia generada.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS

La Fig. 1 muestra un esquema simplificado de un ejemplo de sistema de generación de acuerdo con la presente invención.

La Fig. 2 muestra una vista parcial en perspectiva del sistema de generación de la Fig. 1.

La Fig. 3 muestra una vista superior de la distribución de varios tanques de aire en el sistema de generación...

1. Central (1) de generación de energía eléctrica, caracterizada por que comprende:

- una turbina (2) de generación situada debajo del nivel del mar, cuya entrada está conectada a un conducto (3) de entrada que toma agua marina esencialmente al nivel del mar y cuya salida está conectada a un conducto (4) de salida;

- un tanque (5) de aire situado a una profundidad mayor que la turbina (2), que tiene un conducto (6) de llenado cuyo extremo superior está conectado al conducto (4) de salida de la turbina (2) y cuyo extremo inferior abierto está separado del fondo de dicho tanque (5) de aire; y

- una chimenea (7) de desagüe que tiene un fondo a la misma profundidad que el fondo del tanque (5) de aire y que se comunica superiormente con el mar, comunicándose además el fondo de la chimenea (7) de desagüe con el fondo del tanque (5) de aire a través un conducto (8) de desagüe situado por debajo del nivel del extremo inferior del conducto (6) de llenado,

donde el nivel del agua en el tanque (5) de aire es siempre superior al nivel del extremo inferior abierto del conducto (6) de llenado.

2. Central (1) de acuerdo con la reivindicación 1, donde el conducto (8) de desagüe tiene una electroválvula (9) antirretorno de seguridad.

3. Central (1) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde el conducto (4) de salida tiene una electroválvula (11) antirretorno de seguridad.

4. Central (1) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde el tanque (5) de aire tiene forma cilíndrica.

5. Central (1) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde la distancia entre el extremo inferior abierto del conducto (6) de llenado y el fondo del tanque (5) de aire es de entre 4 m y 6 m.