Convertidor de energía eólica que usa cometas.

Sistema eólico (1) para convertir energía, que comprende:

- al menos una cometa (2) adaptada para dirigirse desde el suelo sumergida en al menos una corriente de viento (W);

- al menos un módulo (5) adaptado para trasladarse sobre al menos un riel (6; 7) colocado cerca del suelo, dicho módulo (5) que se conecta mediante al menos una cuerda (4) a dicha cometa (2), dicha cometa (2) que se adapta para dirigirse por dicho módulo (5) con el objetivo de arrastrar dicho módulo (5) sobre dicho riel (6; 7) y realizar dicha conversión de energía eólica en energía eléctrica mediante al menos un sistema generador que coopera con dicho módulo (5) y dicho riel (6; 7), dicha cuerda (4) que se adapta tanto para transmitir energía mecánica desde y hacia dicha cometa (2) como para controlar una trayectoria de vuelo de dicha cometa (2),

caracterizado porque:

dicho riel (6; 7) está equipado con electroimanes para permitir una levitación magnética y/o una conversión de energía mediante motores lineales que se usan de manera reversible, y

dicho sistema generador está configurado para convertir energía mecánica en energía eléctrica por medio de un movimiento relativo entre dicho módulo (5) y dicho riel (6; 7).

Convertidor de energía eólica que usa cometas

La presente invención se refiere a un sistema para convertir energía eólica mediante la traslación sobre un riel de módulos arrastrados por cometas. La presente invención se refiere además a un proceso para producir energía eléctrica mediante tal sistema.

En el pasado, ya se ha tratado el problema de producir electricidad a bajo costo mediante la explotación de fuentes de energía renovables; particularmente, en algunas patentes anteriores que se mencionan más abajo, se han propuesto procesos para convertir la energía eólica, junto con varios dispositivos que sustraen energía del viento mediante perfiles de ala de potencia (denominados genéricamente con el término "cometa").

Particularmente, la patente US 4.124.182 describe un dispositivo equipado con "paracometas" (o "paracaídas modificados") para capturar la energía eólica y convertirla en el movimiento de rotación de un vástago que acciona un generador. Este dispositivo se caracteriza por un par de "trenes de paracometas" en los cuales las cometas se disponen en serle. Cada tren se equipa con una cuerda de potencia. Tales cables son lo suficientemente largos para permitir que los trenes de paracometas alcancen alturas en las cuales soplan vientos más fuertes y más uniformes con respecto a los que soplan al nivel de la superficie terrestre. Cada tren se restringe mediante la correspondiente cuerda de potencia a un tambor o un cabrestante cuyo sentido de giro puede alternarse de manera que bobine de nuevo las cuerdas o permita desenrollar las cuerdas debido a la tracción de la corriente del viento. Cada tren de paracometas se equipa con una segunda cuerda, llamada "de tapa", conectada a cada cometa del tren y mediante la cual es posible colapsar selectivamente las paracometas para facilitar el procedimiento de rebobinado. Mediante un reductor, el movimiento giratorio de cada cabrestante se transfiere a un generador que, cuando se acciona, produce electricidad. Hay un sistema único de poleas que, mediante embragues y engranes, hace que un tren de paracometas se recupere mientras que el otro asciende. La energía eólica capturada se convierte por ello en energía mecánica que en parte se gasta inmediatamente para recuperar el tren de paracometas cuya tapa se ha cerrado, y en parte se convierte en energía eléctrica. Mediante un globo aerostático limitado a cada tren y que se infla y se desinfla en cada ciclo de operación, las paracometas se mantienen a una altura deseada y las tapas tienen una orientación fija.

La patente china CN 1.052.723 describe un generador eólico de corriente equipado con un par de cometas mediante las cuales la tracción ejercida por las corrientes de viento se convierte, mediante cuerdas de alta resistencia, en la rotación de un tambor colocado a nivel del suelo. El cabrestante acciona un motor hidráulico mediante el cual tiene lugar la producción de corriente.

La patente británica GB 2.317.422 describe un dispositivo equipado con una pluralidad de cometas que, debido al efecto de la acción del viento, hace girar un vástago vertical conectado a un generador para producir corriente. Las cometas se empujan por el viento y describen una trayectoria circular en el plano horizontal. Cada cometa se equipa con un dispositivo capaz de modificar el ángulo de ataque del viento con el objetivo de garantizar la continuidad del vuelo.

La patente de los Estados Unidos US 6.072.245 describe un dispositivo para explotar la energía eólica compuesto de una multitud de cometas conectadas a cuerdas que forman un anillo. Las cometas se dirigen con el objetivo de alternar un trayecto ascendente con uno descendente, que determina un movimiento giratorio del anillo siempre a lo largo de la misma dirección. Cada cometa se conecta a una cuerda de potencia para transmitir la energía mecánica y a un sistema de cuerdas de dirección para ajustar el ángulo de ataque del viento de cada cometa. La cuerda de potencia determina la rotación de las poleas mediante las cuales tiene lugar la producción de electricidad. Las cuerdas de dirección se usan para hacer que cada cometa tome una posición que, en el trayecto ascendente, permite que la cometa se arrastre hacia arriba por el viento, y una segunda posición en el trayecto descendente de manera que la cometa se somete a un menor empuje del viento.

La patente de los Estados Unidos US 6.254.034 describe un dispositivo equipado con una cometa ("aparato aéreo atado") empujado por las corrientes de viento a una altura controlada, con el objetivo de explotar la energía eólica. La cometa se conecta mediante una cuerda a un cabrestante que acciona un generador para producir energía eléctrica. A bordo de la cometa, se ensambla un sistema de dirección, que detecta y modifica el ángulo de ataque del viento y modifica el área frontal Interceptada por el viento. Tal sistema se controla desde el suelo por un operador, que lee en una pantalla los datos transmitidos por los sensores adecuados, o automáticamente mediante un sistema de control remoto. La cometa se dirige con el objetivo de ascender en la dirección del viento con un ángulo de ataque alto. Después de que ha terminado la ascensión, el ángulo de ataque se reduce y la cometa planea con el objetivo de regresar contra el viento. La cometa se recupera, planea de nuevo a favor del viento y el ciclo se repite.

La patente holandesa NL1017171C describe un dispositivo similar al descrito anteriormente en el cual sin embargo no se proporciona el modo de dirección manual, y en el cual la recuperación de la cometa tiene lugar al Inclinar la cometa como una bandera, con el objetivo de minimizar el empuje del viento cuando se rebobinan las cuerdas.

La patente de los Estados Unidos US 6.523.781 describe un dispositivo compuesto de una cometa ("cometa de perfil aerodinámico") mediante la cual se captura la energía eólica, que tiene un borde de ataque, un borde de salida y dos bordes laterales. Esta cometa se dirige mediante un mecanismo que se soporta por la propia cometa. Este dispositivo se equipa con cuerdas conectadas a los bordes de la cometa y la cometa se dirige por la modificación, mediante estas cuerdas, del ángulo de ataque. El mecanismo de dirección se suministra por los cables eléctricos colocados dentro de una cuerda de potencia que conecta la cometa a un cabrestante que acciona un generador para producir electricidad. La cometa asciende empujada por el viento mediante el uso de la fuerza de sustentación y describe una trayectoria casi perpendicular a la dirección de la velocidad del viento. Después de que ha terminado la ascensión, la cometa se recupera y luego se dirige con el objetivo de capturar de nuevo el viento.

La solicitud de patente de los Estados Unidos US2005046197 describe un dispositivo equipado con una cometa para explotar la energía eólica que genera electricidad mediante el accionamiento, por medio de cuerdas, de un cabrestante conectado a un generador. La cometa se dirige por medio de cuerdas adicionales mediante las cuales se modifica el ángulo de ataque del viento. La cometa asciende con un ángulo de ataque alto. Después de que ha terminado la ascensión, el ángulo de ataque se minimiza y la cometa se recupera con el objetivo de iniciar el ciclo de nuevo.

La solicitud de patente italiana T02006A000491 del mismo Solicitante de la presente solicitud describe un sistema eólico para convertir energía que comprende al menos una cometa que puede dirigirse desde el suelo sumergida en al menos una corriente de viento y un aerogenerador de eje vertical colocado a nivel del suelo, tal aerogenerador que se equipa con al menos un brazo conectado mediante dos cuerdas a la cometa, tal cometa que se adapta para dirigirse por la turbina con el objetivo de hacer girar el brazo y realizar la conversión de la energía eólica en energía eléctrica mediante al menos un sistema generador/motor que funciona como generador que coopera con la turbina, las cuerdas que se adaptan tanto para transmitir la energía mecánica desde y hacia las cometas como para controlar la trayectoria de vuelo de la cometa. En tal sistema eólico con brazos y vástago giratorio, la producción de energía eléctrica tiene lugar mediante la explotación del momento de torsión generado en los brazos de la turbina por las cometas y la dirección de las cometas tiene lugar sólo por medio de las cuerdas. Además, en tal sistema eólico con brazos y vástago giratorio, los componentes dispuestos para guardar las cuerdas y dirigir las cometas están en el centro de la turbina y por ello lejos del punto en el cual las cuerdas salen del suelo hacia las cometas. Finalmente, en tal sistema eólico con brazos y vástago giratorio, las tuberías que recuperan la cometa son fijas.

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1. Sistema eólico (1) para convertir energía, que comprende:

- al menos una cometa (2) adaptada para dirigirse desde el suelo sumergida en al menos una corriente de viento (W);

- al menos un módulo (5) adaptado para trasladarse sobre al menos un riel (6; 7) colocado cerca del suelo, dicho módulo (5) que se conecta mediante al menos una cuerda (4) a dicha cometa (2), dicha cometa (2) que se adapta para dirigirse por dicho módulo (5) con el objetivo de arrastrar dicho módulo (5) sobre dicho riel (6; 7) y realizar dicha conversión de energía eólica en energía eléctrica mediante al menos un sistema generador que coopera con dicho módulo (5) y dicho riel (6; 7), dicha cuerda (4) que se adapta tanto para transmitir energía mecánica desde y hacia dicha cometa (2) como para controlar una trayectoria de vuelo de dicha cometa (2),

caracterizado porque:

dicho riel (6; 7) está equipado con electroimanes para permitir una levitación magnética y/o una conversión de energía mediante motores lineales que se usan de manera reversible, y

dicho sistema generador está configurado para convertir energía mecánica en energía eléctrica por medio de un movimiento relativo entre dicho módulo (5) y dicho riel (6; 7).

2. Sistema eólico (1) de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque dicho módulo (5) está equipado con al menos un carro (11) para trasladarse a lo largo de dicho riel (6; 7), dicho carro (11) que se traslada sobre dicho riel (6; 7) por medio de imanes permanentes y/o electroimanes, mediante la explotación de un principio de levitación magnética.

3. Sistema eólico (1) de acuerdo con la reivindicación 2, caracterizado porque dicho carro (11) está equipado con ruedas (16, 17) para soportar dicho peso del carro (11).

4. Sistema eólico (1) de acuerdo con la reivindicación 3, caracterizado porque dichas ruedas (16, 17) están en interfaz con dicho módulo (5) a través de resortes acoplados en paralelo con amortiguadores.

5. Sistema eólico (1) de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque cada uno de dichos módulos (5) está equipado con ¡manes permanentes, dichos imanes permanentes inducen corrientes en dichos electroimanes con el cual está equipado el dicho riel (6) de tal manera que dichas corrientes generan parcialmente un campo magnético que se opone al campo inductor que hace que levite dicho módulo (5).

6. Sistema eólico (1) de acuerdo con la reivindicación 5, caracterizado porque dichos imanes permanentes son ayudados por solenoides superconductores.

7. Sistema eólico (1) de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque una composición modular de dichos imanes permanentes y de los respectivos electroimanes que se enfrentan en dicho riel (6) y en dicho módulo (5) causa una variación continua de los flujos inducidos durante una traslación relativa de dicho módulo (5) con respecto a dicho riel (6).

8. Sistema eólico (1) de acuerdo con la reivindicación 7, caracterizado porque dichas variaciones de flujo en dichos electroimanes se acoplan con los bobinados recolectores de energía eléctrica.

9. Sistema eólico (1) de acuerdo con la reivindicación 8, caracterizado porque dichos bobinados recolectores de energía eléctrica son controlados por una electrónica de potencia.

10. Sistema eólico (1) de acuerdo con la reivindicación 7, caracterizado porque dichos imanes permanentes son imanes de neodimio hierro boro.

11. Sistema eólico (1) de acuerdo con la reivindicación 7, caracterizado porque una conexión de dichos imanes permanentes a dicho carro (11) tiene dos grados de libertad similar a una articulación de tipo bola.

12. Sistema eólico (1) de acuerdo con la reivindicación 7, caracterizado porque una conexión de dichos imanes permanentes a dicho carro (11) está en una zona del baricentro de dichos imanes permanentes.