Sistema de conversión de energía undimotriz y procedimiento para convertir la energía undimotriz.

Sistema de conversión de energía undimotriz (1), que comprende un conducto de agua (14),

una cámara de superficie libre (16), y un dispositivo de conversión de energía (18), en el que:

la cámara de superficie libre (16) se delimita por paredes (28, 30),

la cámara de superficie libre (16) está durante el uso parcialmente llena con un líquido y parcialmente llena con un gas,

la cámara de superficie libre (16) define una superficie libre (54) a un nivel (52) en el que el líquido está contiguo al gas, teniendo la superficie libre un área de superficie libre,

el conducto de agua (14) se extiende desde un primer extremo (10) que se abre a una cuenca hidrográfica (8) hasta un segundo extremo (12) que se abre a la cámara de superficie libre (16), de tal forma que durante el uso el conducto de agua (14) se llena con el líquido y el líquido en la cámara de superficie libre (16) y el conducto de agua (14) forma un sistema masa-muelle en el que las olas superficiales en la cuenca hidrográfica hacen que la superficie libre (54) se eleve y descienda periódicamente, y

el dispositivo de conversión de energía (18) se dispone para convertir la energía fluidodinámica del líquido o el gas en una forma diferente de energía, caracterizado por que

al menos una de las paredes (30) puede desplazarse linealmente, y por que

el sistema comprende adicionalmente medios de desplazamiento (32), cuyos medios de desplazamiento (32) pueden manipularse para desplazar la pared desplazable (30) de tal forma que el tamaño del área de superficie libre es ajustable con el fin de ajustar el periodo natural del sistema masa-muelle.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/NL2010/050566.

Solicitante: Koninklijke BAM Groep N.V.

Nacionalidad solicitante: Países Bajos.

Dirección: Runnenburg 9 3981 AZ Bunnik PAISES BAJOS.

Inventor/es: TEN OEVER,ERIK.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • F03B13/14 SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION; ARMAMENTO; VOLADURA.F03 MAQUINAS O MOTORES DE LIQUIDOS; MOTORES DE VIENTO, DE RESORTES, O DE PESOS; PRODUCCION DE ENERGIA MECANICA O DE EMPUJE PROPULSIVO O POR REACCION, NO PREVISTA EN OTRO LUGAR.F03B MAQUINAS O MOTORES DE LIQUIDOS (máquinas o motores de líquidos y fluidos compresibles F01; motores de líquidos, de desplazamiento positivo F03C; máquinas de líquidos de desplazamiento positivo F04). › F03B 13/00 Adaptaciones de las máquinas o de los motores para una utilización particular; Combinaciones de las máquinas o de los motores con los aparatos accionados o que ellos accionan (si es el aspecto relativo a los aparatos lo que predomina, véanse los lugares apropiados para los aparatos considerados, p. ej. H02K 7/18 ); Estaciones motrices o conjuntos máquina-aparato (aspectos hidráulicos E02B; implicando nada más que máquinas o motores del tipo de desplazamiento positivo F03C). › Utilización de la energía de las olas.

PDF original: ES-2534061_T3.pdf

 


Fragmento de la descripción:

Sistema de conversión de energía undimotriz y procedimiento para convertir la energía undimotriz

La invención se refiere a un sistema de conversión de energía undimotriz, de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 1.

El documento WO-A1-2005/095790 desvela un sistema de conversión de energía undimotriz, en base a columnas de aguas oscilantes con una porción vertical y una porción horizontal. El sistema contiene tres columnas 10 verticales, que se inundan parcialmente con agua. Cada una de estas columnas verticales se extiende en horizontal en su extremo inferior por un conducto que alcanza una dirección de la ola ascendente y que termina una lumbrera que se abre al mar. Las áreas en sección transversal de los conductos horizontales son menores que las de sus columnas verticales adjuntas. El aire por encima del agua en las columnas verticales se mantiene en un habitáculo que se conecta a través de un turbo-generador accionado por aire al exterior del sistema. El agua de cada una de las columnas puede oscilar. Cada una de las columnas de agua oscilantes tiene un periodo de resonancia, que difiere de una columna a otra. Cuando el periodo de resonancia de una columna está cercano al periodo máximo de las olas en la lumbrera del conducto relevante, entonces el agua en esta columna puede oscilar en resonancia con las olas. El aire por encima del agua se comprimirá y descomprimirá de forma cíclica, lo que hace que el turbogenerador gire.

Un problema del sistema conocido es que la eficiencia general es baja.

La invención tiene el objeto de superar el problema que se ha mencionado anteriormente, al menos parcialmente, o proporcionar una solución alternativa. En particular, la invención tiene el objeto de conseguir un sistema de conversión de energía undimotriz con una eficiencia mayor que la del sistema conocido. La invención consigue este objetivo mediante un sistema como se define en la reivindicación 1.

Un sistema de conversión de energía undimotriz comprende un conducto de agua, una cámara de superficie libre y un dispositivo de conversión de energía. La cámara de superficie libre se delimita por paredes, está 30 durante el uso parcialmente llena con un líquido y parcialmente llena con un gas, y define una superficie libre que tiene un área de superficie libre a un nivel donde el líquido colinda con el gas. El conducto de agua se extiende desde un primer extremo, que está abierto se abre a un entorno del sistema, hasta un segundo extremo, que está abierto a la cámara de superficie libre. Durante el uso, el conducto de agua se llena con el líquido. El líquido en la cámara de superficie libre y el conducto de agua forma un sistema masa-muelle en el que las olas superficiales en la cuenca hidrográfica hacen que la superficie libre ascienda y descienda periódicamente. El dispositivo de conversión de energía se dispone para convertir energía fluidodinámica del líquido o el gas en una forma diferente de energía. Al menos una pared puede desplazarse, y el sistema comprende adicionalmente medios de desplazamiento, cuyos medios de desplazamiento pueden manipularse para desplazar la pared desplazable de tal forma que el tamaño del área de superficie libre es ajustable con el fin de ajustar el periodo natural del sistema masa-muelle.

Gracias a la pared desplazable y los medios de desplazamiento, el periodo natural del sistema puede ajustarse, de manera que pueda corresponder al periodo máximo de las olas. En comparación con la técnica anterior, esto significa que el sistema puede estar en resonancia con más de tres periodos máximos, usando a la vez menos espacio puesto que únicamente se requiere un conducto horizontal con cámara. Por consiguiente, la 45 eficiencia energética mejora, ya que el sistema se corresponderá con el periodo máximo de la ola durante más tiempo que con el dispositivo de la técnica anterior. Además, el requisito de espacio reducido puede conducir a una reducción del coste.

Cabe señalar que un artículo de Watts K.C. y col., titulado "Ocean Wave Energy Conversion Devices 50 Popular Today", publicado en Transactions of the Canadian Society for Mechanical Engineering, menciona una columna de agua oscilante de pared ajustable por TUNS. Sin embargo, en este caso, la forma de la columna oscilante se ajusta, girando las paredes inclinadas. Esto difiere de la invención actual en que las paredes no se mueven linealmente. Además, la sección transversal de la columna de agua no es constante en toda su altura debido a las paredes inclinadas. Por consiguiente, el sistema masa-muelle es no lineal. Además, el artículo 55 menciona que los experimentos indicaron un aumento del ancho de banda para las paredes de la cámara que descendían en la dirección vertical, contrariamente a los resultados teóricos. Una diferencia adicional es que el volumen total del agua en el sistema de la presente invención fluctúa relativamente menos que en el de la columna de agua oscilante de pared ajustable por TUNS (TUNS Adjustable Walled OWC) , puesto que también hay agua en el conducto de agua de la presente invención.

Se desvelan realizaciones ventajosas en las reivindicaciones dependientes.

Preferiblemente, el sistema de conversión de energía undimotriz comprende adicionalmente medios de control, en el que los medios de control están adaptados para determinar un periodo máximo de un patrón de olas de mar actual del mar, y para controlar los medios de desplazamiento de tal forma que el periodo natural del sistema masa-muelle corresponda al periodo máximo. La provisión de medios de control da como resultado una forma cómoda de ajustar la pared desplazable.

En una realización, los medios de desplazamiento comprenden al menos una barra de empuje que está conectada en un primer extremo con los primeros medios de conexión móviles a la pared desplazable, y en un segundo extremo con los segundos medios de conexión móviles a la parte fija. Los medios de desplazamiento que comprenden una barra de empuje dan como resultado construcciones más estilizadas que pueden acomodarse en un cajón.

Preferiblemente, el conducto de agua tiene un área en sección transversal sustancialmente constante, y la pared desplazable puede desplazarse de tal forma que el área de superficie libre pueda ajustarse de la mitad del área en sección transversal del conducto de agua a tres veces, preferiblemente dos veces, el área en sección transversal del conducto de agua. La limitación de la proporción entre estos límites da como resultado un ensanchamiento, o estrechamiento, relativamente pequeño del sistema a través del que fluye el líquido. De esta manera se minimizan las pérdidas debido a la turbulencia.

En una realización, el primer extremo del conducto de agua se une a una sección de pared superior oblicua, que está a un ángulo de 20º a 60º con un plano horizontal. Tal sección de pared facilita que las crestas de 25 las olas entren en el conducto de agua.

Preferiblemente, el primer extremo del conducto de agua se une a una sección de pared inferior convexa. Tal sección de pared inferior convexa minimiza la resistencia de las partículas líquidas cerca de la entrada del conducto de agua.

En una realización, la pared desplazable puede situarse opuesta al segundo extremo del conducto de agua. Situando la pared desplazable opuesta al segundo extremo del conducto de agua, en lugar de en el mismo lado que el conducto de agua, es relativamente fácil diseñar la cámara de superficie libre de tal forma que las pérdidas debido a la turbulencia cerca de la abertura del conducto de agua hasta la cámara de superficie libre se minimizan para todas las posiciones de la pared desplazable.

Preferiblemente, el segundo extremo del conducto de agua se sitúa más abajo que el primer extremo del conducto de agua. Esto permite que el primer extremo del conducto de agua, que está abierto al mar, se sitúe tan cerca como sea posible del nivel del mar, de manera que se experimente una velocidad máxima del movimiento del agua inducido por la ola. Al mismo tiempo, tener el segundo extremo más abajo permite que la cámara de superficie libre tenga una altura suficiente.

En una realización, el volumen de la cámara de superficie libre, con la pared desplazable situada de tal forma que el área de superficie libre sea máxima, equivale al menos al volumen de agua de una ola con una altura y 45 longitud operativas máximas. La cámara de superficie libre se hace muy grande, para que se absorba tanta energía como sea posible de cada ola.

Preferiblemente, el sistema de conversión de energía undimotriz comprende adicionalmente un conducto de aire, en el que el conducto de aire se extiende desde la cámara de superficie... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Sistema de conversión de energía undimotriz (1) , que comprende un conducto de agua (14) , una cámara de superficie libre (16) , y un dispositivo de conversión de energía (18) , en el que:

la cámara de superficie libre (16) se delimita por paredes (28, 30) , la cámara de superficie libre (16) está durante el uso parcialmente llena con un líquido y parcialmente llena con un gas, la cámara de superficie libre (16) define una superficie libre (54) a un nivel (52) en el que el líquido está contiguo al gas, teniendo la superficie libre un área de superficie libre, el conducto de agua (14) se extiende desde un primer extremo (10) que se abre a una cuenca hidrográfica (8) hasta 15 un segundo extremo (12) que se abre a la cámara de superficie libre (16) , de tal forma que durante el uso el conducto de agua (14) se llena con el líquido y el líquido en la cámara de superficie libre (16) y el conducto de agua (14) forma un sistema masa-muelle en el que las olas superficiales en la cuenca hidrográfica hacen que la superficie libre (54) se eleve y descienda periódicamente, y el dispositivo de conversión de energía (18) se dispone para convertir la energía fluidodinámica del líquido o el gas en una forma diferente de energía, caracterizado por que al menos una de las paredes (30) puede desplazarse linealmente, y por que el sistema comprende adicionalmente medios de desplazamiento (32) , cuyos medios de desplazamiento (32) pueden manipularse para desplazar la pared desplazable (30) de tal forma que el tamaño del área de superficie libre es ajustable con el fin de ajustar el periodo natural del sistema masa-muelle.

2. Sistema de conversión de energía undimotriz de acuerdo con la reivindicación 1, que comprende adicionalmente, medios de control, en el que los medios de control están adaptados para determinar un periodo máximo de un patrón de olas de mar actual del mar, y para controlar los medios de desplazamiento (32) de tal forma que el periodo natural del sistema masa-muelle corresponda al periodo máximo.

3. Sistema de conversión de energía undimotriz de acuerdo con la reivindicación 1 o 2, en el que los medios de desplazamiento (332) comprenden al menos una barra de empuje (334) que se conecta en un primer extremo con los primeros medios de conexión móviles (335) a la pared desplazable (330) y en un segundo extremo con los segundos medios de conexión móviles (335) a una parte fija (331) del sistema de conversión de energía undimotriz (301) .

4. Sistema de conversión de energía undimotriz de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el conducto de agua (14) tiene un área en sección transversal sustancialmente constante, y la pared desplazable (30) puede desplazarse de tal forma que el área de superficie libre puede ajustarse de la mitad del área en sección transversal del conducto de agua (14) a tres veces, preferiblemente dos veces, el área en sección transversal del conducto de agua (14) .

5. Sistema de conversión de energía undimotriz de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el primer extremo del conducto de agua (14) se une a una sección de pared superior oblicua (44) , que está a un ángulo de 20º a 60º con un plano horizontal.

6. Sistema de conversión de energía undimotriz de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el primer extremo del conducto de agua (14) se une a una sección de pared inferior convexa (46) .

7. Sistema de conversión de energía undimotriz de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 55 anteriores, en el que la pared desplazable (30) puede situarse opuesta al segundo extremo del conducto de agua (14) .

8. Sistema de conversión de energía undimotriz de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el segundo extremo del conducto de agua (14) se sitúa más abajo que el primer extremo del 9

conducto de agua (14) .

9. Sistema de conversión de energía undimotriz de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el volumen de la cámara de superficie libre (16) , con la pared desplazable (30) situada de tal forma que el área de superficie libre sea máxima, equivale al menos al volumen de agua de una ola con una altura y longitud operativas máximas.

10. Sistema de conversión de energía undimotriz de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende adicionalmente un conducto de aire (50) , en el que el conducto de aire se extiende desde la cámara de superficie libre (16) al entorno del sistema, de manera que, durante el uso, el conducto de aire (50) proporcione una conexión gaseosa entre el gas en la cámara de superficie libre (16) y el aire exterior.

11. Sistema de conversión de energía undimotriz de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que una pared de la cámara de superficie libre (16) puede situarse opuesta al segundo extremo del 15 conducto de agua (14) , cuya pared tiene una sección inferior curvada de manera cóncava.

12. Procedimiento para convertir la energía undimotriz, que comprende proporcionar un sistema de conversión de energía undimotriz (1) , de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1-11, en un mar (8) , de tal forma que el segundo extremo del conducto de agua (14) esté por debajo de un nivel del agua bajo de diseño y que el agua de mar entre en la cámara de superficie libre (16) a través del conducto de agua (14) , y desplazar de forma lineal la pared desplazable (30) para ajustar el tamaño del área de superficie libre con el fin de 25 ajustar el periodo natural del sistema masa-muelle.

13. Procedimiento para convertir la energía undimotriz de acuerdo con la reivindicación 12, que comprende adicionalmente determinar un periodo máximo de un patrón de olas de mar actual del mar, en el que la pared desplazable (30) puede desplazarse de tal forma que el periodo natural del sistema masa-muelle corresponda al periodo máximo.


 

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