Un convertidor de energía undimotriz que comprende:

- Una tubería flexible (204,

301 ó 404) extendiéndose entre un extremo de entrada (205) y un extremo de salida (215);

y Caracterizado porque el convertidor de energía undimotriz comprende

- Una tubería de entrada rígida (205) con un extremo de entrada abierto y un extremo de salida (403) unido en comunicación fluida con dicho extremo de entrada de dicha tubería flexible; y

- Un tanque de lastre (401, 502, 602 ó 702) unido a dicha tubería de entrada para mantener a flote y/o mover adelante y atrás dicha tubería de entrada en un cuerpo de agua; y

En donde la entrada ingiere, de forma gradual, golpes de aire y agua hacia el interior de la tubería flexible, al unísono con las olas y en donde el convertidor es sujeto de forma adecuada para mantener el eje, de popa a proa, normalmente perpendicular a la dirección de las olas.

Convertidor de energia de olas que flotan libremente

CAMPO DE LA INVENCIÓN

La presente invención se relaciona con energía marina y, más en concreto, convertidores de energía undimotriz (CEU) . A diferencia del reto de los sistemas CEU del estado de la técnica, que captan energía predominantemente de las ondulaciones de olas o del oleaje, casi todos en el eje vertical, de acuerdo con la presente invención la energía se extrae de la propagación de olas en el plano horizontal. Una “tubería flexible” flota sobre la superficie del agua y se adapta a la forma de la ola. Tanto el aire como el agua quedan atrapados en la tubería y se dividen, debido a la fuerza de gravedad, en discretos segmentos o “golpes”, en las crestas o valles, respectivamente. Los segmentos son empujados por las olas y se extienden de un extremo al otro. Así, se extrae la energía por medio de la propagación de las olas. Los segmentos pueden fluir incluso contra la presión, si se aplica en la Salida. La presión total en una tubería será en función de la presión diferencial acumulativa de todos los segmentos de agua en dicha tubería menos las pérdidas.

DESCRIPCIÓN DEL ESTADO DE LA TÉCNICA

Se han conocido convertidores de energía undimotriz (CEU) desde hace muchos años, pero ha sido solamente durante la última década y media o así que se iniciaron esfuerzos serios dirigidos a su explotación comercial. Se han desarrollado desde entonces diversos dispositivos de transformación de energía undimotriz, pero solamente unos pocos llegaron a una fase de prueba de gran alcance, pero ninguno de ellos ha sido todavía completamente desarrollado a una escala comercial. La principal desventaja de la energía undimotriz es el coste no rentable de su extracción.

Aunque están disponibles actualmente en el mundo diversos convertidores de energía undimotriz (CEU) y muchas patentes relativas a los mismos, aún se hacen esfuerzos para encontrar soluciones realmente económicas y prácticas, especialmente para su aplicación a escala global. El principal problema ha sido la complejidad y el coste elevado de los sistemas, que, adicionalmente, son agravados por las irregularidades y dureza del mar océano.

El Consejo Mundial de la Energía estima que podrían obtenerse de los océanos mundiales 2 TW de energía, el equivalente a dos veces de la producción mundial de energía. Sin embargo, debido a que las olas no son ni lo suficientemente regulares ni concentradas, no ha sido posible extraer y suministrar energía de forma viable. El principal problema con el diseño de convertidores de energía undimotriz ha residido en el manejo del amplio intervalo de variaciones de energía en el oleaje oceánico, desde una media aproximada de 50 kW/m llegando a un máximo de 10 MW/m (una relación 1:200) .

Además, el objetivo principal ha estado predominantemente en la mejora de la eficiencia de los dispositivos – por medio de una sofisticación cada vez mayor. Por tanto, en el estado de la técnica, los convertidores de energía undimotriz (CEUs) se han hecho altamente sofisticados, especializados y exigen tecnologías muy específicas. Esto conlleva subida de costes, además de incremento del grado de dificultad en cuanto a su desarrollo y mantenimiento. Pero es aún más serio el que sea improbable que cualquier CEU de hoy en día pueda ser desarrollado con fuentes de dominio público. Los dispositivos podrían ser altamente sofisticados, incluso más energéticamente eficientes, pero quizás, no tan rentables, en términos de coste por kW.

Por ello, se venía necesitando una solución verdaderamente rentable y más simple, que también ofrece un alto grado de supervivencia, facilidad de desarrollo y mantenimiento.

Tipos de Convertidores de Energía Undimotriz

Los dispositivos de transformación de energía del estado de la técnica se han clasificado generalmente en las siguientes categorías básicas:

Flotadores o Dispositivos de Lanzado (lanzado de boyas)

Estos dispositivos producen electricidad de la acción de agitado o lanzamiento de un objeto flotante. El objeto puede ser instalado en una balsa flotante o en un dispositivo fijo en el fondo oceánico. Para generar grandes cantidades de energía, puede desplegarse una multitud de dichos dispositivos, cada uno de ellos con su propio pistón y equipo de toma de energía.

Columnas de agua oscilantes (CAO)

Estos dispositivos generan, en un eje cilíndrico, electricidad procedente de la elevación y caída del agua llevada por las olas. La columna de agua ascendente y descendente hace entrar y salir aire de la parte superior del eje, suministrando energía a una turbina movida por aire.

Dispositivos de sobretensión ondulatoria o focalización (descollamiento)

Estos dispositivos de la línea de costa, también llamados sistemas “de canal cónico”, se basan en una estructura instalada en la costa para canalizar y concentrar las olas, conduciéndolas a un depósito elevado. El flujo de agua de este depósito se usa para generar electricidad, usando tecnologías hidroeléctricas normalizadas.

Convertidores de contorno de bisagra

Es un sistema de boyas consistente de cilindros de acero tubular, unidos entre sí por bisagras capaces de interactuar con una zona oceánica muy grande, a lo largo de su longitud. La fuerza que las olas ejercen al mover cada segmento en relación con sus partes colindantes es capturada por pisones hidráulicos que presionan líquido hacia los acumuladores, que, a su vez, suministran energía a una cantidad de generadores.

Se hace también referencia a la patente estadounidense nº 4.672.222, que proporciona un dispositivo para producir electricidad del movimiento de olas en un cuerpo de agua que comprende un sistema auto estabilizado y nodularmente extensible de indicadores de punto independientemente operativos con transmisión de energía y generadores eléctricos respectivos.

La solicitud soviética 1129407 describe un convertidor de energía undimotriz que comprende una tubería flexible, y un dispositivo de entrada, donde la tubería flexible sigue una forma de ola y flota en la superficie de las olas y la entrada está unida a la tubería flexible, estando el dispositivo en su conjunto sujeto y dando hacia las olas entrantes.

La solicitud rusa 2004837 hace referencia a un ingenio de energía hidráulica y puede ser usado en plantas de propulsión undimotriz. El equipo regulador de la instalación de energía undimotriz está conectado a un convertidor y contiene una tubería elástica flotante a la que se fijan válvulas de control. La sección inicial de la tubería está dotada de tanques de lastrado, mientras que las válvulas de control están ubicadas de manera uniforme a lo largo de la tubería.

El sistema de energía undimotriz descrito en la patente británica 2024957 consiste en una cantidad de tuberías/conductos dispuestos horizontalmente y unidos de forma flexible a un flotador similar a una balsa, que proporciona la flotabilidad requerida. Las tuberías están provistas con válvulas unidireccionales de entrada y salida.

De forma similar, la solicitud PCT 84/00583 divulga un procedimiento de utilización de la energía en las olas de la superficie en un cuerpo de líquido por medio de un dispositivo que comprende tuberías flexibles alargadas provistas de válvulas sin retorno.

Por tanto, se ha sentido desde hace largo tiempo la necesidad de desarrollar tal convertidor de energía undimotriz, que supera las desventajas del estado de la técnica y se consigue energía de un tipo más económico por un procedimiento y un dispositivo más sencillos.

La presente invención es nada similar al resto de los sistemas del estado de la técnica. Su singularidad reside principalmente en su principio de operación, que, a diferencia del resto de los sistemas de CEU del estado de la técnica, que captan predominantemente energía de las ondulaciones de olas en el eje vertical u oleaje, el Transformador de Energía de Olas que Flotan Libremente de la presente invención extrae energía de la propagación de olas en el plano horizontal.

Además, y principalmente, el Transformador de Energía de Olas que Flotan Libremente no tiene componentes que contacten y partes móviles, aparte de la/s propia/s tubería/s flexible/s. Así, el Transformador de Energía de Olas que Floten Libremente es de un diseño, construcción,... [Seguir leyendo]

1. Un convertidor de energía undimotriz que comprende:

- Una tubería flexible (204, 301 ó 404) extendiéndose entre un extremo de entrada (205) y un extremo de salida (215) ; y

Caracterizado porque el convertidor de energía undimotriz comprende

- Una tubería de entrada rígida (205) con un extremo de entrada abierto y un extremo de salida

(403) unido en comunicación fluida con dicho extremo de entrada de dicha tubería flexible; y

- Un tanque de lastre (401, 502, 602 ó 702) unido a dicha tubería de entrada para mantener a flote y/o mover adelante y atrás dicha tubería de entrada en un cuerpo de agua; y

En donde la entrada ingiere, de forma gradual, golpes de aire y agua hacia el interior de la tubería flexible, al unísono con las olas y en donde el convertidor es sujeto de forma adecuada para mantener el eje, de popa a proa, normalmente perpendicular a la dirección de las olas.

2. El convertidor de energía undimotriz de acuerdo con la reivindicación 1 incluyendo un tubo de aspiración de agua (507) con un extremo superior unido en comunicación fluida con la parte inferior del interior de dicho tanque de lastre y un extremo inferior que se abre en el interior del cuerpo de agua.

3. El convertidor de energía undimotriz de acuerdo con la reivindicación 2 incluyendo un conducto neumático (506) que tiene un extremo superior ubicado en la parte superior del interior de dicho tanque de lastre y una manga neumática (505) unida a dicho conducto neumático para modificar la presión neumática en el interior de dicho tanque de lastre.

4. El convertidor de energía undimotriz de acuerdo con la reivindicación 1 en donde dicho tanque de lastre es inflable y está unido a una fuente de presión neumática por medio de una manga neumática.

5. El convertidor de energía undimotriz de acuerdo con la reivindicación 1 incluyendo un generador para generar electricidad.

6. El convertidor de energía undimotriz de acuerdo con la reivindicación 1 incluyendo al menos otro tanque de lastre unido a dicha tubería de entrada y medios para controlar la flotabilidad de dichos tanques de lastrado por lo cual pueden ser controlados el tiempo y volumen de la ingestión de aire y agua.

7. El convertidor de energía undimotriz de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6 incluyendo una vara de suspensión (405) con un lastre (406) extendiéndose desde el fondo de dicho tanque de lastrado para proporcionar estabilidad en un eje vertical.

8. El convertidor de energía undimotriz de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7 incluyendo una cámara de presión (208) unida en comunicación fluida con dicho extremo de salida de dicha tubería flexible.

9. El convertidor de energía undimotriz de acuerdo con la reivindicación 8 incluyendo una tubería rígida de salida (207) con un extremo de entrada unido en comunicación fluida con dicho extremo de salida de dicha tubería flexible y un extremo de salida unido en comunicación fluida con dicha cámara de presión, estando ubicada dicha tubería de salida en una zona de turbulencias cerca de una orilla del cuerpo de agua.

10. El convertidor de energía undimotriz de acuerdo con la reivindicación 1 comprendiendo:

- Una multitud de tuberías flexibles (204) , cada una extendiéndose entre un extremo de entrada y un extremo de salida;

- Una multitud de tuberías flexibles de entrada (205) , teniendo cada uno de ellos un extremo de entrada abierta y un extremo de salida unido en comunicación fluida con dicho extremo de entrada de una tubería flexible asociada de entre las mencionadas;

- Una multitud de tanques de lastre (702) cada uno de ellos unido a una tubería de entrada asociada de entre las mencionadas para hacer flotar dichas tuberías de entrada en un cuerpo de agua; y

- Un colector (206) unido en comunicación fluida con dicho extremo de salida de cada una de dichas tuberías flexibles.

11. El convertidor de energía undimotriz de acuerdo con la reivindicación 10 incluyendo una tubería rígida

de salida (207) con un extremo de entrada unido en comunicación fluida con dicho colector y un extremo de salida, estando ubicado dicha tubería de salida en una zona de turbulencias (203) cerca de una orilla del cuerpo de agua.

12. El convertidor de energía undimotriz de acuerdo con la reivindicación 10 incluyendo un generador (210) 10 unido a dicho colector para generar electricidad.

13. El convertidor de energía undimotriz de acuerdo con la reivindicación 10 incluyendo al menos otro tanque de lastre unido a cada una de dichas tuberías de entrada y medios para variar la flotabilidad de dichos tanques de lastre para ajustar las longitudes de los golpes alternos de agua y aire que penetran

dichas tuberías de entrada.

14. El convertidor de energía undimotriz de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 10 a 13 incluyendo una vara de suspensión (405) con un lastre (406) extendiéndose desde el fondo de dicho tanque de lastre para proporcionar estabilidad en un eje vertical.

15. El convertidor de energía undimotriz de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 10 a 14 incluyendo una cámara de presión (208) unida en comunicación fluida con dicho colector para crear y hacer disponible presión neumática.

TUBERÍAS EN "U" UNIDAS EN SERIE

NivelMínimo

de agua

REALIZACIÓN PREFERIDA

"GOLPES BAJO PRESIÓN" DE LA TUBERÍA FLEXIBLE

TUBO DE ENTRADA INDIVIDUAL TIPO

FLOTABILIDAD VARIABLE DE ENTRADA

ENTRADA - TANQUE DE LASTRE INFLABLE CON CONTROL