Sistema eólico para convertir energía a través de una turbina de eje vertical accionada por medio de cometas.

Un sistema eólico para la conversión de energía que comprende:

- al menos una cometa (1) que puede ser accionada desde el suelo, inmersa en al menos una corriente de viento W;

- una turbina eólica de eje vertical (2) colocada a nivel del suelo, estando dicha turbina eólica (2) equipada con al menos un brazo (3) conectado a través de dos cuerdas (4) a dicha cometa (1), estando dicha cometa (1) adaptada para ser accionada a través de dicha turbina (2) para girar dicho brazo (3) y realizar dicha conversión de energía eólica en energía eléctrica a través de al menos un sistema generador / motor (15a, 15b) que funciona como generador y que coopera con dicha turbina (2), estando dichas cuerdas (4) adaptadas tanto para transmitir energía mecánica desde y hasta dichas cometas (1) y para el control de una trayectoria de vuelo de dichas cometas (1), siendo accionado dicho sistema generador / motor (15a, 15b) por una rotación de dichos brazos (3) de dicha turbina eólica (2) cuando funciona como generador y es controlado por dicho sistema de control inteligente cuando funciona como motor, comprendiendo dicho sistema generador / motor (15a, 15b) un sistema de engranajes que tienen piñones adaptados para multiplicar y arrastrar una pluralidad de generadores;

- un sistema de control inteligente adaptado para controlar automáticamente dichas cometas (1) a lo largo de dicha trayectoria de vuelo, estando equipado dicho sistema de control inteligente con un conjunto de sensores colocados en dichas cometas (1) y con un conjunto de sensores en tierra;

caracterizado porque:

- cada uno de dichos brazos (3) de dicha turbina eólica (2) está soportado a través de al menos un sistema de soporte (5b);

- dicho brazo (3) de dicha turbina eólica (2) comprende al menos un dispositivo de recuperación (6) adaptado para recuperar dicha cometa (1) en reposo; y

- dicho sistema generador / motor (15b) está colocado en carros de amortiguación (20) que tienen al menos un par de ruedas (2) y es accionado mediante la rotación de dichas ruedas (21).

Sistema eólico para convertir energía a través de una turbina de eje vertical accionada por medio de cometas

La presente invención se refiere a un sistema eólico para convertir energía a través de una turbina de eje vertical accionada por medio de perfiles alados de potencia (genéricamente designados como "cometas"). La presente invención además se refiere a un procedimiento para la producción de energía eléctrica a través de dicho sistema.

En el pasado, el problema de la producción de energía a bajo coste mediante la explotación de fuentes de energía renovables ya ha sido abordado; en particular, en algunas patentes anteriores mencionadas a continuación, se han propuesto procesos de conversión de energía eólica, junto con varios dispositivos que sustraen energía eólica al viento a través de las cometas.

En particular, el documento US-A-4.124.182 describe un dispositivo equipado con "paracaídas ascensionales" ("parakites") (o "paracaídas modificados") para la captura de la energía eólica y convertirla en el movimiento giratorio de un eje que acciona un generador. Este dispositivo se caracteriza por un par de "trenes de paracaídas ascensionales" en los que todas las cometas están dispuestas en serie. Cada tren está equipado con una cuerda de energía. Estas cuerdas no son lo suficientemente largas para permitir que los trenes de los paracaídas ascensionales alcancen alturas en la que soplan vientos más fuertes y más uniformes con respecto a los que soplan a nivel de la superficie de la tierra. Cada tren está limitado por la correspondiente cuerda de energía a un tambor o un cabrestante cuyo sentido de rotación puede ser alternado con el fin de rebobinar las cuerdas, o permitir desenrollarlas debido al efecto de tracción de la corriente de viento. Cada tren de paracaídas ascensionales está equipado con una segunda cuerda, llamada "cuerda de cubierta", conectada a cada cometa del tren y a través de la cual es posible colapsar los paracaídas ascensionales de manera selectiva para que el procedimiento de rebobinado sea más fácil. A través de un reductor, se transfiere el movimiento giratorio de cada cabrestante a un generador que, cuando se acciona, produce electricidad. Existe un único sistema de poleas que, a través de embragues y engranajes giratorios, efectúa la recuperación de un tren de paracaídas ascensionales mientras que el otro asciende. La energía eólica capturada se convierte entonces en energía mecánica, que es parte consumida de inmediato para recuperar el tren de paracaídas ascensionales cuya cubierta ha sido cerrada, y convertida parcialmente en energía eléctrica. A través de un globo aerostático limitado a cada tren e inflado y desinflado en cada ciclo de funcionamiento, los paracaídas ascensionales se mantienen a una altura deseada y las cubiertas se mantienen con una orientación fija.

El documento CN-A-1.52.723, describe un generador de corriente de aire equipado con un par de cometas a través de las cuales la tracción ejercida por las corrientes de viento se convierte, a través de las cuerdas de alta resistencia, en el giro de un tambor colocado a nivel del suelo. El cabrestante acciona un motor hidráulico a través del cual se produce la corriente.

El documento GB-A-2.317.422 describe un dispositivo equipado con múltiples cometas que, debido al efecto de la acción del viento, hacen girar un eje vertical, conectado a un generador para producir corriente. Las cometas son empujadas por el viento que corre en una trayectoria circular en el plano horizontal. Cada cometa está equipada con un dispositivo capaz de modificar el ángulo de partida del viento a fin de garantizar la continuidad del vuelo.

El documento US-A-6.72.245 describe un dispositivo para el aprovechamiento de la energía eólica compuesto de múltiples cometas conectadas a las cuerdas que forman un bucle. Las cometas son accionadas con el fin de alternar una trayectoria ascendente con una trayectoria descendente, determinando un movimiento de anillo giratorio siempre a lo largo de la misma dirección. Cada cometa está conectada a una cuerda de energía para transmitir energía mecánica y a un sistema de cuerdas de control para ajustar el ángulo de partida del viento de cada cometa. La cuerda de energía genera la rotación de las poleas a través de las cuales tiene lugar la producción de electricidad. Las cuerdas de control se utilizan con el fin de hacer que cada cometa asuma una posición que, en su trayectoria ascendente, permita que la cometa sea arrastrada hacia arriba por el viento, y una segunda posición en su trayectoria descendente de modo que la cometa se vea sometida a un menor empuje del viento.

El documento US-A-6.254.34 describe un dispositivo equipado con una cometa ("aeronave atada") empujada por las corrientes de viento a una velocidad accionada, a fin de aprovechar la energía del viento. La cometa está conectada a través de una cuerda a un cabrestante que acciona un generador para producir energía eléctrica. A bordo de la cometa, está montado un sistema de control que detecta y modifica el ángulo de partida del viento y modifica el área frontal de captura del viento. Tal sistema es controlado desde tierra por un operador, que lee en una pantalla los datos transmitidos por sensores adecuados, o automáticamente a través de un sistema de control remoto. La cometa es accionada con el fin de que ascienda el viento descendente con un ángulo de partida más alto. Después de haber terminado la ascensión, se reduce el ángulo inicial y la cometa se desliza con el fin de obtener viento ascendente. Se recupera la cometa, se desliza de nuevo con viento descendente y el ciclo se repite.

El documento NL-A-117171C describe un dispositivo similar al dispositivo anterior, descrito más arriba en el que, sin

embargo, no se proporciona el modo de control manual y en el que se produce la recuperación de la cometa inclinándola como una bandera, con el fin de minimizar el empuje del viento al rebobinar las cuerdas.

El documento US-A-6.523.781 describe un dispositivo compuesto por una cometa ("cometa con superficie de sustentación") a través de la cual se puede capturar la energía eólica, que tiene un borde de entrada, un borde de salida y dos bordes laterales. Tal cometa es accionada a través de un mecanismo soportado por la propio cometa. Este dispositivo está equipado con cuerdas conectadas a los bordes de la cometa y se controla la cometa mediante la modificación, a través de estas cuerdas, del ángulo de ataque. El mecanismo de accionamiento se suministra a través de cables eléctricos colocados en el interior de una cuerda de energía que conecta la cometa a un cabrestante que acciona un generador para producir electricidad. La cometa asciende empujada por el viento aprovechando la fuerza de sustentación y se desplaza en una trayectoria que es casi perpendicular a la dirección de la velocidad del viento. Después de haber terminado el ascenso, se recupera la cometa y posteriormente es accionada a fin de captar de nuevo el viento.

El documento US-A-2546197 describe un dispositivo equipado con una cometa para el aprovechamiento de la energía eólica que genera electricidad mediante el accionamiento, por medio de cuerdas, de un cabrestante conectado a un generador. La cometa es accionada a través cuerdas adicionales a través de las cuales se puede modificar el ángulo de partida del viento. La cometa asciende con un ángulo de partida alto. Después de haber terminado el ascenso, se reduce al mínimo el ángulo de partida y se recupera la cometa de manera que el ciclo comienza de nuevo.

Como se puede observar mediante el análisis del estado de la técnica, los sistemas eólicos conocidos equipados con cometas tienen las siguientes características comunes:

- las cometas están equipadas tanto con cuerdas de energía y con cuerdas de control: esto significa que la carga de las cuerdas a través de las cuales se produce la electricidad no se transmite a los mecanismos para guiar la cometa, sino a otros componentes del sistema eólico, a través de cuerdas usadas adecuadamente para realizar tal función. La falta de uso de las cuerdas de energía para controlar las cometas hace que la estructura del sistema eólico sea complicada, con todas las desventajas siguientes;

- las cometas son accionadas a través de mecanismos que se instalan directamente en las cometas o a través de al menos, cuatro cuerdas auxiliares (de control). El desenrollado y rebobinado de estas cuerdas se producen por medio de cabrestantes usados sólo para tal fin, colocados a nivel del suelo o suspendidos del suelo (es decir, soportados por las propias cometas). En caso de usar cuerdas de control, la colocación de los cabrestantes a nivel del suelo no permite consumir... [Seguir leyendo]

1. Un sistema eólico para la conversión de energía que comprende:

- al menos una cometa (1) que puede ser accionada desde el suelo, inmersa en al menos una corriente de viento W;

- una turbina eólica de eje vertical (2) colocada a nivel del suelo, estando dicha turbina eólica (2) equipada con al menos un brazo (3) conectado a través de dos cuerdas (4) a dicha cometa (1), estando dicha cometa (1) adaptada para ser accionada a través de dicha turbina (2) para girar dicho brazo (3) y realizar dicha conversión de energía eólica en energía eléctrica a través de al menos un sistema generador / motor (15a, 15b) que funciona como generador y que coopera con dicha turbina (2), estando dichas cuerdas (4) adaptadas tanto para transmitir energía mecánica desde y hasta dichas cometas (1) y para el control de una trayectoria de vuelo de dichas cometas (1), siendo accionado dicho sistema generador / motor (15a, 15b) por una rotación de dichos brazos (3) de dicha turbina eólica (2) cuando funciona como generador y es controlado por dicho sistema de control inteligente cuando funciona como motor, comprendiendo dicho sistema generador / motor (15a, 15b) un sistema de engranajes que tienen piñones adaptados para multiplicar y arrastrar una pluralidad de generadores;

- un sistema de control inteligente adaptado para controlar automáticamente dichas cometas (1) a lo largo de dicha trayectoria de vuelo, estando equipado dicho sistema de control inteligente con un conjunto de sensores colocados en dichas cometas (1) y con un conjunto de sensores en tierra;

caracterizado porque:

- cada uno de dichos brazos (3) de dicha turbina eólica (2) está soportado a través de al menos un sistema de soporte (5b);

- dicho brazo (3) de dicha turbina eólica (2) comprende al menos un dispositivo de recuperación (6) adaptado para recuperar dicha cometa (1) en reposo; y

- dicho sistema generador / motor (15b) está colocado en carros de amortiguación (2) que tienen al menos un par de ruedas (2) y es accionado mediante la rotación de dichas ruedas (21).

2. Un sistema eólico de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque, en dicho sistema generador / motor (15a), un eje giratorio central (16) de dicha turbina (2) funciona como rotor y una parte fijada en el centro de dicha turbina (2) funciona como estator.

3. Un sistema eólico de acuerdo con la reivindicación 2, caracterizado porque dicho sistema generador / motor (15a) comprende al menos un rotor accionado por la rotación de dicho eje giratorio central (16) mediante la interposición de un multiplicador.

4. Un sistema eólico de acuerdo con la reivindicación 2, caracterizado porque dicho sistema generador / motor (15a) coopera con dicho eje central giratorio (16) mediante la interposición de al menos un multiplicador.

5. Un sistema eólico de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque dicho sistema generador / motor (15b) está conectado a dichas ruedas (21) mediante la interposición de al menos un reductor epicicloidal.

6. Un sistema eólico de acuerdo con la reivindicación 5, caracterizado porque se produce una transferencia de dicha energía eléctrica desde dicho sistema generador / motor (15b) hasta dicha parte fija de dicha turbina eólica (2) a través de un colector que es central o próximo a dichos carriles.

7. Un sistema eólico de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque dicho sistema de control inteligente opera sobre dichos primero y segundo cabrestantes (11, 13) del sistema de enrollado y desenrollado (1) de dichas cuerdas (4) y sobre dicho sistema de almacenamiento (12) de dichas cuerdas (4) para guiar dicha cometa (1) a lo largo de dicha trayectoria de vuelo a través de medios de procesamiento que implementan al menos un algoritmo predictivo que determina en cada instante una posición óptima que dichas cometas (1) deben ocupar en al menos un instante siguiente en función de los parámetros de vuelo y de control, de dicha información enviada desde dicho conjunto de sensores colocados en dichas cometas (1) y de dicho conjunto de sensores en tierra, dando prioridad a una fuerza de sustentación L generada por dicha corriente de viento.

8. Un sistema eólico de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque dicho sistema de control inteligente comprende un subsistema de autocalibración adaptado para implementar un procedimiento de autocalibración de dicho conjunto de sensores colocados sobre dichas cometas (1).

9. Un sistema eólico de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque dicho sistema de control inteligente comprende un subsistema de seguridad que interviene en dicho accionamiento de dichas cometas (1) para evitar colisiones en vuelo.

1. Un sistema eólico de acuerdo con la reivindicación 9, caracterizado porque dicho subsistema de seguridad coopera con un sistema de visión artificial.

11. Un sistema eólico de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque dicho sistema de visión artificial es de un tipo óptico.

12. Un sistema eólico de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque dicho sistema de visión artificial es de un 5 tipo de microondas.

13. Un sistema eólico de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 9 - 12, caracterizado porque dicho subsistema de seguridad coopera con un sistema de cizallamiento de dichas cuerdas (4), estando dicho sistema de cizallamiento preferentemente manejado a través de un "perro guardián".