Procedimiento eolicoforzado de producción de energía eléctrica.

El procedimiento se encuadra en el sector técnico de las centrales de producción de energía eléctrica,

más concretamente en las centrales eólicas o parques eólicos.

La batería de motoventiladores (1) (2) aspira aire de la atmósfera y descarga en el conducto de forma tronco de pirámide rectangular (3), en la descarga del conducto se instala una turbina (4) conectada a un generador eléctrico (5). La turbina evacua a la atmósfera. Aplicando al diagrama n° 1 y 2 las fórmulas del cálculo de potencia, en la entrada y salida del conducto y estableciendo la relación obtenemos que

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Con este procedimiento se puede obtener hidrógeno a precios más económicos, que los del petróleo. La contaminación por CO2, se reduce prácticamente a cero.

El procedimiento se puede utilizar en todos los sectores de la industria y en especial en aquellos donde el consumo es significativo.

PROCEDIMIENTO EOLICOFORZADO DE PRODUCCION DE ENERGIA ELECTRICA

S Sector de la técnica

10 El procedimiento se encuadra en el sector técnico de las centrales de producción de energía eléctrica, mas concretamente en las centrales eólicas o parques eólicos. Estado de la técnica

1S 20 25 Actualmente, según la clase de energía primaria utilizada, se tienen los siguientes tipos: Centrales hidroeléctricas, cuando las maquinas productoras de energía, son accionadas por turbinas hidráulicas. Se dividen en centrales de agua corriente, en la que no existe la posibilidad de acumulación de liquido, por lo cual toda el agua recibida se utiliza sin intervalos de tiempo, centrales de embalse, en las cuales, es posible la conservación en embalses construidos aguas arriba, por lo cual el aprovechamiento del agua puede efectuarse en el momento deseado y centrales de bombeo, en las cuales el agua es bombeada de un embalse inferior a otro superior, normalmente se bombea, cuando el consumo en la red eléctrica es menor y se turbina cuando el consumo es mayor. Centrales térmicas, cuando las maquinas motrices son de vapor (generalmente turbinas) o bien motores de combustión interna. Dependiendo de la materia prima utilizada para la producción de vapor, tenemos, centrales térmicas de carbón, centrales térmicas de fuel-oil y centrales térmicas de gas o ciclo combinado. Centrales nucleares o atómicas, son las que utilizan la energía producida por la transmutación del átomo para producir calor, que serviria

a su vez, para acclOnar las maqumas eléctricas. Centrales geotermoelectricas, son las que aprovechan, el vapor desprendido espontáneamente de la corteza terrestre. Energías renovables, son las que utilizan la energía producida por los fi, nómenos naturales, como el viento,

el sol, las olas, las mareas o la biomasa.

Seria deseable que la producción de energía eléctrica no dependiera de una manera significativa del petróleo y sus derivados, para evitar la especulación que se produce en el sector y las emisiones de CO2 a la atmósfera.

La presente invención utiliza como energía pnmana, la energía eléctrica de la red, para mover una hateria de ventiladores, que recircula aIre de la atmósfera a un conducto en forma de tronco de pirámide rectangular. La descarga del conducto, se conecta con un turbogenerador eólico, que evacua a la atmósfera.

La velocidad del aire a la salida del conducto es mayor, que en la entrada. Como la energía es proporcional al cuadrado de la velocidad, la energía en la salida será mayor que en la entrada. Un proceso trabajando en las condiciones expuestas, auto alimentaría la red eléctrica y la regularía, evitando la dependencia del petróleo y las emisiones de CO, .

Descripción detallada de la invención.

La formula para el cálculo de la potencia útil es:

p" = Cp 112 P Q y2 = Cp 112 P S y3 donde p" = Potencia útil Q = Caudal Cp = Coeficiente de potencia P = densidad y = Yelocidad S = Ã?rea barrida

Aplicando las formulas al proceso del diagrama nº 1 tenemos para la entrada al conducto (S, )

P, = Cp, 1I2*1, 24Q, y2, /l OO =Cp, 1I2*1, 24S, y3, /lOO donde P, = Potencia en la entrada al conducto en KW Cp, = 0, 4 (coeficiente de potencia del ventilador) Q, = Caudal en la entrada del conducto en m3/seg.

• 2

S, = Area barrida en la entrada I~n m Y, = velocidad en la entrada del conducto en mlseg.

Salida del conducto (S2)

P2= Cpl 112*1 , 24Q2 y 22/100 = CplIl2*1, 24S2y3 2/100 donde P2= Potencia en la salida del canal en KW

"

Cpl = 0, 2 (coeficiente de potencia de la turbina) Q, = Caudal en la salida del conducto en m'/seg. S, = Ã?rea barrida en la salida en m' V, = velocidad en la salida del conducto en mlseg.

Si dividimos la potencia de la saJida del conducto (P, ) por la potencia en la entrada (p¡) tenemos:

El caudal en la entrada es el mismo que el caudal en la salida, luego Q¡=Q, como Q=SV

S¡V, = S, V, Y V, = S¡V, /S, Sustituyendo tenemos Sustituyendo n = numero de motobombas S, = Ã?rea de descarga del ventilador

Pv = Potencia del ventilador en KW

, ••

Si S2=0, IS, P2 = Cp/Cp• 100 P, V2 = 10 V,

Si S, = 0, 05S,

P, = Cp/Cp• 400 P, V, =20V,

Como se puede observar si S, es igual al 10% de S" la potencia en la turbina es cien (100) veces mayor que la potencia de los ventiladores y la velocidad en la salida es diez (10) veces mayor que en la entrada.

y si S, es igual al 5% de S" la potencia en la turbina es cuatrocientas (400) veces mayor que la potencia de las ventiladores y la velocidad en la salida es veinte (20) veces mayor que en la entrada.

Con este procedimiento se puede obtener hidrogeno a precios mas económicos, que los del petróleo, La contaminación por CO" se reduce prácticamente a cero.

El procedimiento se puede utilizar en todos los sectores de la industria y en especial en aquellos donde el consumo es significativo,

Diagrama nº 1 y 2

La batería de ventiladores (2) aspira aire de la atmósfera y descarga en el conducto en forma de tronco de pirámide rectangular (2) , en la descarga del conducto se instala una turbina (4) conectada a un generador eléctrico (5) ,

La turbina evacua a la atmósfera. Los ventiladores se mueven con motores eléctricos (I) Exposición detallada de un modo d, e realización de la invención CENTRAL EOLlCOFORZADA DE 1500KW

Elegimos un ventilador rotativo de baja presión, conocido y probado. En este caso, un ventilador de las características siguientes: Potencia (P) = 5, 5 KW Caudal (Q) = 2 m' /seg.

1440 r.p.m. Presión de descarga = 120 mm C.A, Sección de descarga = 0, 504 *0, 406 = 0.2 m' Elegimos como turbina eólica, una turbina de eje vertical tipo H ó similar. El área barrida (S) la elegimos por ta.nteo, en éste caso de 1, 20*1, 20=1, 44 m' La potencia de una turbina eólica se calcula con la fórmula siguiente: P = 1!2 CpP S y ' /100 Cp= 11. luego P = 1/211. P S y 'Il00 dónde P = potencia en KW, 11. = rendimiento total, p = densidad del aire, S= área barrida en m' , Y = velocidad del aire en mlseg., 11. = 11m 11, Cp dónde 11m= rendimiento mecánico, lle= rendimiento eléctrico, Cp = coeficiente de potencia ó rendimiento de la turbina. Si 11m = 0, 85, 11, = 0, 8 Y Cp = 0, 3 ( Para una turbina d eje vertical y una relación de velocidades de 5)

11. = 0, 85*0, 80*0, 30 = 0, 204. Despejando y = (P*100*2/11.*P*S) I/3 dónde P= 1500KW

-11. = 0, 2 -p = 1, 24 S = 1.44 m'

v = (1500*100*2/0, 2*1, 24*1, 44) "3 = 94, 3559 m/seg. El caudal necesario = VoS = 94, 3559*1 , 44 = 135, 872496 = 136 m3/seg., si cada ventilador tiene un caudal de 2 m3/seg. El número de ventiladores será de 136/2 = 68 Elegimos 70 para tener algunos de reserva Las dimensiones del conducto, las de fine parcialmente el volumen de los equipos. La sección de entrada la d (, fine los ventiladores y la sección de salida la turbina. Sección de entrada = 110 *2, 5 = 275 m' Sección de salida = 1, 3*2, 5 = 3, 25 m' Longitud = 175 m.

Las revoluciones de la turbina las d (, fine el Cp = 0, 30, que corresponde a una relación de velocidades de 5, es decir W*rN = 5 , 2J1rW/60V = 5 dónde W = 5*60*V/2J1r = 5*60*94, 3559/2*3.14*.60 = 7510 rpm.

Elegimos una turbia de eje vertical de 7500 rpm.

Si elegimos un generador asíncrono de rotor en cortocircuito y un convertidor de plena regenerativo para conectar a red, de 1500Kw 400V 50Hz y 3000 rpm, necesitamos un multiplicador de ejes paralelos de alta velocidad y una relación 7500/3000 = 2, 5

Todos los materiales y equipos son de fabricación comercial, su elección depende de la calidad, que se desee en la instalación.

Producción de la instalación 1500KWh

Consuno " 70*5, 5 = 385 KWh

Como se puede observar la produc.~ión es casi cuatro veces mayor, que el consu mo.

l. Un procedimiento para la producción continua de energía eléctrica, utilizando la energía cinética del aire, producida por la recirculación forzada del aire, en un conducto, con sección de entrada, mayor que la sección de salida. Un procedimiento que comprende las siguientes etapas: -La batería de moto ventiladores, centrifugos de baja o media presión, aspira aire de la atmósfera y descarga , en el conducto en fonna de tronco de pirámide rectangular. En la entrada y salida de aire de cada ventilador, se

instala una compuerta de regulación. Los motores eléctricos, trifásicos, de los ventiladores, se conectan a la red eléctrica con transfonnador,

seccionador, equipo de medida y prote:cciones.

-En el conducto de sección de entrada mayor que la sección de salida, el

aire, aumenta su velocidad en la secc:ión de salida. Con un dimensionado adecuado, se puede conseguir la veloc.idad y la energía cinética deseada. -La energía cinética del aire, se convierte en energía mecánica, en la turbina, de eje horizontal o verti (:al. La turbina, se puede acoplar

directamente al generador eléctrico o con multiplicador. La energía mecánica de la turbina, se convierte en energía eléctrica en el generador eléctrico. El generador eléctrico, trifásico, puede ser síncrono o asíncrono. Si utilizamos el generador asíncrono, es recomendable, con rotor en cortocircuito y un convertidor de plena carga regenerativo para conectar a la red eléctrica con transfonnador, seccionador, equipo de medida y protecciones. La potencia eléctrica se regula, actuando sobre el caudal de aire en recirculación. La turbina evacua el aire a la atmósfera.

"