Generador para el aprovechamiento energético de corrientes marinas.

Generador para el aprovechamiento energético de corrientes marinas,

que tiene un sistema de generación, un casco central (1) y unos flotadores (2) unidos a éste. Además, el generador tiene un par de rotores (3, 3') contrarrotativos enfrentados y separados entre sí, que están conectados al sistema de generación, y que están formados por una pluralidad de palas (4) fijadas a un buje (5). Cada uno de los rotores (3, 3') está unido por el buje (5) a un extremo de una carcasa horizontal (6), la cual aloja el eje de giro (7) de los rotores, estando fijada dicha carcasa horizontal (6) al casco central (1) bajo éste, de tal forma que quedan sumergidos en el agua cada uno de los rotores (3, 3'). Adicionalmente, el generador presenta un mecanismo de variación (8) del ángulo de ataque de las palas (4) de los rotores (3, 3') con respecto a la corriente marina.

Generador para el aprovechamiento energético de corrientes marinas

CAMPO TÉCNICO DE LA INVENCIÓN

La presente invención pertenece al campo técnico de las energías renovables marinas, y más concretamente al aprovechamiento de la energía de las corrientes marinas.

El objeto de la presente invención es un generador para el aprovechamiento energético de corrientes marinas, formado por un sistema de generación y un par de rotores contrarrotativos conectados a éste, junto con un mecanismo de variación del ángulo de ataque de las palas de los rotores con respecto a la corriente marina, que permite la modificación del ángulo de ataque de las palas adaptando éstas en función de la corriente marina y de las necesidades de la plataforma.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

La industria naval ha sido ampliamente estudiada a lo largo de los últimos siglos para poder adaptarse a las necesidades existentes en este sector. En esta línea se ha desarrollado un gran número de sistemas de propulsión formados por rotores, algunos de ellos con sistemas de paso variable que permiten modificar ligeramente el ángulo de ataque de las palas, a través de diferentes soluciones.

Por otro lado, el avance de nuevas tecnologías y la expansión de las energías renovables han originado el desarrollo de la industria de generación de energía a partir de corrientes marinas, lo que ha propiciado la creación de diversos dispositivos de generación mediante rotores, con variadas soluciones a los problemas encontrados.

El documento US7541688 describe un dispositivo flotante semi-sumergido, con un rotor para aprovechar cada una de las dos corrientes principales. Este dispositivo compensa el ángulo de escora empleando unas aletas superiores de estabilización, y el trimado de la estructura se regula mediante el sistema de fondeo. Sin embargo, dicho documento no muestra palas con ángulo de ataque variable, lo que mejoraría la eficiencia de la instalación, y ayudaría a la estabilidad de la misma.

El documento WO2008/100157 muestra un dispositivo flotante semi-sumergido constituido por varios rotores enfrentados en el que existen unas palas planas para poder aprovechar las corrientes marinas en los dos sentidos sin utilizarse un cambio de paso o variación del ángulo de ataque de éstas.

Existe otro documento, el US2008/0226450, que presenta una turbina contrarrotativa formada por dos rotores contrarrotativos. La turbina está optimizada para maximizar la captación de energía de las corrientes marinas, teniendo cada rotor diferente numero de palas, y las palas un sistema de paso variable. Sin embargo, la invención de este documento no permite la captación de energía en los dos sentidos de la corriente sin cambiar la posición de todo el conjunto, pues el paso variable del que dispone es de pequeña amplitud, además de que sería necesario cambiar el conjunto entero de sentido, por tener diferente numero de palas las dos turbinas.

En cuanto al documento US2009/0121487, éste describe una estructura pivotante en el fondo marino, por lo que no tiene la necesidad de equilibrar el sistema frente a la escora. Sin embargo, dicha configuración no es apta para ubicaciones a más de 40 metros de profundidad, por la complicación de la instalación a dichas profundidades y el incremento de coste que supondría su mantenimiento.

El documento US2009/0230686 muestra un dispositivo flotante con uno o varios rotores que no contempla modificación del paso de las palas y por lo tanto, una vez fondeado, no pueden aprovechar diferentes sentidos de las corrientes, por ser un dispositivo creado para aprovechamiento de las corrientes en un río.

La invención del documento US2008/0258465 es una estructura flotante con doble turbina con distintos ejes longitudinales, situadas en el mismo plano de enfrentamiento a la corriente. Esta estructura presenta una sola línea de fondeo por lo que la plataforma debe rotar para aprovechar los dos sentidos de la corriente, lo que supone problemas a la hora de montar parques de aprovechamiento de corrientes y crea mayores tensiones en la línea de fondeo y en el sistema de rotación de la plataforma.

Era por tanto deseable un sistema que consiguiera un aprovechamiento energético eficiente de las corrientes marinas, evitando los inconvenientes existentes en los anteriores sistemas del estado de la técnica.

DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN

La presente invención resuelve los problemas existentes en el estado de la técnica mediante un generador para el aprovechamiento energético de corrientes marinas, que tiene un sistema de generación, un casco central y unos flotadores que están unidos al casco central, y que proporcionan flotabilidad y estabilidad al generador.

Conectados al sistema de generación, el generador tiene un par de rotores contrarrotativos enfrentados y separados entre sí, que presentan unas palas fijadas a un buje. Cada uno de los rotores está unido por el buje a un extremo de una carcasa horizontal, la cual aloja en su interior los ejes de giro de los rotores. Esta carcasa horizontal se fija al casco central bajo éste, quedando así cada uno de los rotores sumergidos en el agua.

Así, mediante el par de rotores contrarrotativos se mantiene la estabilidad del conjunto generador, compensando el momento generado por el primer rotor el momento generado por el segundo.

Además, el generador objeto de la presente invención dispone de un mecanismo de variación del ángulo de ataque de las palas de los rotores con respecto a la corriente marina.

De forma particular, este mecanismo de variación del ángulo de ataque de las palas está formado por un eje accionador dispuesto en el interior de cada uno de los ejes de giro de los rotores, siendo concéntricos con éstos. En el extremo de cada uno de los ejes accionadores, dispuesto en el interior de cada uno de los bujes, se dispone un engranaje cónico recto principal, el cual engrana con un engranaje cónico recto secundario que se dispone en la base de cada una de las palas, en el interior del buje. Este engrane proporciona el giro de las palas y la variación del ángulo de ataque de éstas con respecto a la corriente marina, lo que permite adaptar los rotores al estado óptimo de funcionamiento, y además aprovechar los dos sentidos de la corriente marina en cualquier dirección, manteniendo el generador siempre en una misma posición y fondeada al lecho marino.

Por lo tanto, el presente generador para el aprovechamiento de las corrientes marinas, bidireccional, de doble rotor, contrarrotativos y de paso variable, busca solventar principalmente dos problemas que se producen como consecuencia de su utilización en infraestructuras de generación de energía eléctrica a partir de corrientes marinas en zonas con una dirección de corriente principal pero con dos sentidos.

El primero de los problemas a solventar tiene que ver con la escora, o inclinación lateral, del casco central que soporta el sistema de rotores planteado. Este movimiento de escora se produce cuando un rotor gira, produciendo un momento o par que inclina el casco central. El inconveniente del movimiento de escora es que afecta a los diferentes componentes que forman parte del generador, y al comportamiento del conjunto, produciéndose rozamientos, turbulencia, etc., que afectan a la producción de energía y a la vida útil de los componentes del generador. Como se ha visto anteriormente, este problema se solventa con el uso de dos rotores que giran en sentidos opuestos, es decir, rotores contrarrotativos. Estos giros en sentidos opuestos permiten estabilizar el movimiento escorante de todo el conjunto del generador. Para hacer el sistema más eficiente y mejorar la estabilidad será necesario modificar también las velocidades de giro de los rotores a través de la modificación del paso de las palas que forman los rotores.

Este segundo rotor ayuda a aumentar la productividad de energía del generador, pues a igual tamaño, el efecto directo de dos rotores es un aumento de energía producida, aunque en ocasiones puede ser interesante mantener la producción eléctrica, y reducir el tamaño de los rotores, y por lo tanto los costes.

Los rotores se disponen enfrentados, uno delante del otro y separados una distancia en la que se minimice el efecto del rotor dispuesto aguas arriba sobre el dispuesto aguas abajo, y viceversa.

El segundo problema tiene que ver con el paso de ataque de las palas de los rotores. La modificación del ángulo de ataque es clave para lograr reducir el momento escorante. El sistema de paso variable cumple una importante misión adicional, que es la de permitir aprovechar los dos sentidos de la corriente, ascendente y descendente. Para ello se ha desarrollado...

1. Generador para el aprovechamiento energético de corrientes marinas, que comprende un sistema de generación, un casco central (1) y unos flotadores (2) unidos a éste, los cuales proporcionan flotabilidad y estabilidad a dicho casco central (1) , dicho generador caracterizado por que comprende

-un par de rotores (3, 3’) contrarrotativos enfrentados y separados entre sí, conectados al sistema de generación, que comprenden una pluralidad de palas (4) fijadas a un buje (5) , cada uno de los rotores (3, 3’) unido por el buje (5) a un extremo de una carcasa horizontal (6) , la cual aloja los ejes de giro (7) de los rotores (3, 3’) , estando fijada dicha carcasa horizontal (6) al casco central (1) bajo éste, quedando sumergidos en el agua cada uno de los rotores (3, 3’) ,

-y un mecanismo de variación (8) del ángulo de ataque de las palas (4) de los rotores (3, 3’) con respecto a la corriente marina.

2. Generador para el aprovechamiento energético de corrientes marinas, según la reivindicación 1, caracterizado por que el mecanismo de variación (8) del ángulo de ataque de las palas (4) de los rotores (3, 3’) comprende

-un eje accionador (9) dispuesto en el interior de cada uno de los ejes de giro (7) del rotor (3, 3’) y concéntrico con éste, y dispuesto en su extremo, en el interior del buje (5)

-un engranaje cónico recto principal (10) , que engrana con

-un engranaje cónico recto secundario (11) dispuesto en la base de cada una de las palas (4) , en el interior del buje (5) ,

proporcionando el mecanismo de variación (8) del ángulo de ataque de las palas (4) el giro de dichas palas (4) y la variación del ángulo de ataque de éstas con respecto a la corriente marina.

3. Generador para el aprovechamiento energético de corrientes marinas, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el sistema de generación está dispuesto en la carcasa horizontal (6) .

4. Generador para el aprovechamiento energético de corrientes marinas, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 2, caracterizado por que el sistema de generación está dispuesto en el casco central (1) .

5. Generador para el aprovechamiento energético de corrientes marinas, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que cada uno de los rotores (3, 3’) comprende tres palas (4) .