Un sistema de generación de energía por corrientes submarinas (101),

comprendiendo dicho sistema: a) por lo menos un tubo de flotación (102); estando dicho por lo menos un tubo de flotación (102) presurizado con gas flotante; b) por lo menos un elemento de amarre anclado (106), caracterizándose el sistema de generación de energía por corrientes submarinas porque dicho elemento de amarre se dispone en comunicación mecánica con el por lo menos un tubo de flotación (102) y retiene el sistema (101), a fin de constituir una fuerza de elevación principal; y c) por lo menos una unidad de generación de energía de tipo inducción (104) dispuesta dentro de un alojamiento asociado con dicho por lo menos un tubo de flotación (102); y d) por lo menos una hélice (105) dispuesta en comunicación mecánica con dicha por lo menos una unidad de generador de tipo inducción (104) a través de un eje de transmisión

CAMPO DE LA INVENCIÓN

La presente invención se refiere en general a sistemas de generación de energía renovable, y en una forma de realización particular aunque no limitativa, a un sistema sumergido o hidráulico para generar energía derivada de corrientes de agua de movimiento rápido utilizando un generador de energía de tipo inducción.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

Con el aumento de los precios de los combustibles fósiles y la creciente demanda de energía en las economías y las industrias del mundo, se buscan constantemente procedimientos diferentes y más eficaces de desarrollar fuentes de energía. Son de particular interés las llamadas fuentes de energía alternativa renovable, como los dispositivos de energía solar y con baterías, los parques eólicos, y los sistemas que derivan energía de hidrógeno secuestrado.

Sin embargo, tales fuentes de energía no son aún capaces de suministrar energía a un área extensa a escala comercial. Además, algunas tecnologías propuestas, como los sistemas alimentados por hidrógeno que implican el refinamiento de agua de mar, realmente consumen más energía en el proceso de conversión de la que se suministra al final del sistema. Otras, como el hidrógeno derivado de metano, producen cantidades iguales o mayores de emisiones de combustibles fósiles que las tecnologías convencionales basadas en el petróleo que pretenden reemplazar, y otras más, como los sistemas basados en generadores eólicos, solar y batería, requieren tal exposición uniforme a vientos o luz solar significativos que su eficacia comercial se ve intrínsecamente limitada.

Un sistema de energía alternativa propuesto implica el aprovechamiento de energía hídrica derivada de corrientes de agua de movimiento rápido, por ejemplo, corrientes con unas velocidades de flujo máximas de 2 m/s o más.

En la práctica, sin embargo, los dispositivos de generación de energía submarina existentes han demostrado ser insuficientes, incluso cuando se instalan en sitios donde las velocidades de corriente son siempre muy rápidas. Esto es debido, por lo menos en parte, a una falta de medios eficaces tanto para generar la energía como para transferir de manera compatible la energía obtenida de los sistemas de generación de energía submarina hasta una estación transformadora de energía hidráulica o de tierra auxiliar.

Los diseños de hélice y los mecanismos de generación de energía hidráulica existentes también han demostrado ser insuficientes, al no proporcionar ni la generación de energía adecuada ni la estabilidad suficiente contra las corrientes de máxima velocidad. EP 0 931 931 A1, que es la técnica anterior más cercana al objeto de la reivindicación, describe las características del preámbulo de la reivindicación 1.

Otro problema importante son las cuestiones ambientales asociadas con la obtención de energía a partir de las corrientes de agua sin dañar la vida acuática circundante, como los arrecifes, la flora marina, bancos de peces, etc.

Por lo tanto, existe una importante y aún no satisfecha necesidad de un sistema de generación de energía por corrientes de agua que supere los problemas que existen actualmente en la técnica, y que genere y transfiera a una estación transformadora una cantidad significativa de energía de una manera segura, fiable, y respetuosa con el medio ambiente.

RESUMEN DE LA INVENCIÓN

Se proporciona un sistema de generación de energía por corrientes de agua según la reivindicación 1.

Breve descripción de los dibujos

Las formas de realización descritas en la presente memoria se entenderán mejor, y los numerosos objetos, características y ventajas se harán evidentes para los expertos en la materia haciendo referencia a los dibujos adjuntos.

La Figura 1 es una vista lateral de un sistema de generación de energía por corrientes de agua según una forma de realización de ejemplo de la invención.

La Figura 2 es una vista frontal de un sistema de generación de energía por corrientes de agua según una segunda forma de realización de ejemplo de la invención.

La Figura 3 es una vista en planta de un tubo de lastre con una pluralidad de cámaras de aislamiento de tipo laberinto según una tercera forma de realización de la invención.

La Figura 4A es una vista superior de un sistema de generación de energía por corrientes de agua según una cuarta forma de realización de ejemplo de la invención.

La Figura 4B es una vista superior de la forma de realización de ejemplo representada en la figura 4A, que incluye adicionalmente un sistema de anclaje y amarre asociados.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE VARIAS FORMAS DE REALIZACIÓN DE EJEMPLO

La siguiente descripción incluye una serie de diseños de sistemas de ejemplo y procedimientos de uso que incorporan las ventajas del objeto de la presente invención. Sin embargo, las personas capacitadas en la técnica entenderán que las formas de realización descritas admitirán la práctica sin algunos de los detalles específicos enumerados en el presente documento. En otros casos, no se han descrito o mostrado en detalle los equipos, protocolos, estructuras y técnicas de generación de energía submarinas conocidos a fin de evitar la ofuscación de la invención.

La Figura 1 representa una primera forma de realización de ejemplo de un sistema de generación de energía por corrientes de agua 101. En su forma más simple, el sistema comprende un tubo de flotación 102, un tubo de lastre 103, y una unidad de generación de energía de tipo inducción 104 equipada con una hélice 105.

Aunque la Figura 1 parece representar sólo un único tubo de flotación 102, la unidad de lastre 103 y el componente de generador 104, es de hecho una vista lateral de un sistema mayor, y las formas de realización comerciales que comprenden múltiples tubos y componentes de generador se contemplan y se describen más adelante. No obstante, los expertos en la materia pertinente entenderán fácilmente que la descripción de un sistema limitado con elementos singulares es ilustrativa, y no limitará el alcance del objeto descrito en la presente memoria.

La novedad del sistema radica en la unidad de generación de energía de tipo inducción 104, que otorga simplicidad y fiabilidad a las operaciones, y que produce energía que puede suministrarse sin transformación como una corriente alterna (CA) a una estación transformadora asociada (no mostrada). Por lo tanto, el sistema es capaz de producir energía de CA a una escala comercialmente viable que puede fácilmente venderse a y ser utilizada por una red eléctrica cercana.

Generalmente, los generadores de inducción son mecánicamente y eléctricamente más simples que otros tipos de generadores de energía eléctrica síncronos o generadores de corriente continua (CC). También tienden a ser más resistentes y duraderos, y no suelen requerir escobillas ni conmutadores.

Por ejemplo, una máquina de inducción asíncrona trifásica eléctrica (por ejemplo, un bobinado de jaula) funcionará, cuando se opere más lentamente que su velocidad síncrona, como un motor; el mismo dispositivo, sin embargo, cuando se opere más rápidamente que su velocidad síncrona, funcionará como un generador de inducción.

En resumen, los generadores de inducción pueden utilizarse para producir energía eléctrica alterna cuando un eje interno rota más rápidamente que la frecuencia síncrona. En la presente invención, la rotación del eje se lleva a cabo por medio de una hélice asociada 105 dispuesta en una corriente de agua de movimiento relativamente rápido.

La energía derivada del sistema se destinará, en la mayoría de los casos, a completar un sistema de red eléctrica cercano, y así las frecuencias de funcionamiento de la red determinarán la frecuencia de operación para el sistema de generación de energía. Por ejemplo, muchos sistemas de red eléctrica grandes emplean actualmente una frecuencia de operación de aproximadamente 50 ó 60 hercios.

Sin embargo, los generadores de inducción no se autoexcitan, por lo que requieren una fuente de alimentación externa (como podría obtenerse fácilmente de la red cercana utilizando un cordón umbilical a través del agua o por debajo de un lecho marino asociado) o bien un "arranque suave" por medio de un arrancador de voltaje reducido a fin... [Seguir leyendo]

1. Un sistema de generación de energía por corrientes submarinas (101), comprendiendo dicho sistema:

a) por lo menos un tubo de flotación (102); estando dicho por lo menos un tubo de flotación (102) presurizado con gas flotante; b) por lo menos un elemento de amarre anclado (106), caracterizándose el sistema de generación de energía por corrientes submarinas porque dicho elemento de amarre se dispone en comunicación mecánica con el por lo menos un tubo de flotación (102) y retiene el sistema (101), a fin de constituir una fuerza de elevación principal; y c) por lo menos una unidad de generación de energía de tipo inducción (104) dispuesta dentro de un alojamiento asociado con dicho por lo menos un tubo de flotación (102); y d) por lo menos una hélice (105) dispuesta en comunicación mecánica con dicha por lo menos una unidad de generador de tipo inducción (104) a través de un eje de transmisión.

2. El sistema de generación de energía por corrientes submarinas de la reivindicación 1, que comprende adicionalmente una estructura de cuerpo (404) que une una pluralidad de tubos de flotación (102; 402, 403), una pluralidad de unidades de generador de tipo inducción (104; 405, 406) y una pluralidad de hélices (105; 407) dispuestas en comunicación mecánica con dicha pluralidad de unidades de generador de tipo inducción.

3. El sistema de generación de energía por corrientes submarinas de la reivindicación 1, que comprende adicionalmente por lo menos una cámara de lastre (103), preferentemente una pluralidad de cámaras de lastre (103).

4. El sistema de generación de energía por corrientes submarinas de la reivindicación 3, en el que una pluralidad de dichas cámaras de lastre (103) están unidas mediante dicha estructura de cuerpo (404).

5. El sistema de generación de energía por corrientes submarinas de la reivindicación 3, en el que dicha por lo menos una cámara de lastre (103) comprende adicionalmente una o más cámaras de aislamiento de tipo laberinto (303, 304).

6. El sistema de generación de energía por corrientes submarinas de la reivindicación 5, en el que por lo menos una de dichas cámaras de aislamiento de tipo laberinto (303, 304) comprende adicionalmente una parte superior que aloja un gas y/o una parte inferior que aloja un líquido.

7. El sistema de generación de energía por corrientes submarinas de la reivindicación 5, en el que por lo menos una de dichas cámaras de aislamiento de tipo laberinto (303, 304) comprende adicionalmente una parte superior y una parte inferior separadas por un cilindro intermedio dispuesto en comunicación fluida con un fluido de barrera.

8. El sistema de generación de energía por corrientes submarinas de la reivindicación 5, en el que por lo menos una de dichas cámaras de aislamiento de laberinto (303, 304) comprende adicionalmente una válvula de control de la fuente de gas y/o una válvula de salida de gas (309) y/o una válvula de alivio de presión (307).

9. El sistema de generación de energía por corrientes submarinas de la reivindicación 5, en el que por lo menos una de dichas cámaras de aislamiento de laberinto (303, 304) comprende adicionalmente una válvula de admisión/expulsión de fluido (308) equipada con una pantalla para impedir la entrada de vida marina a dichas cámaras (303, 304).

10. El sistema de generación de energía por corrientes submarinas de la reivindicación 5, en el que por lo menos una de dichas cámaras de aislamiento de laberinto (303, 304) comprende adicionalmente una válvula antirretorno, que cuando se sobrepresuriza inicia la evacuación del agua de dicha una o más cámaras de aislamiento (303, 304).

11. El sistema de generación de energía por corrientes submarinas de la reivindicación 1, en el que por lo menos dos elementos de amarre (106; 408, 409) se disponen en comunicación con un único amarre de anclaje (410).

12. El sistema de generación de energía por corrientes submarinas de la reivindicación 11, en el que dicho único amarre de anclaje (410) se dispone en comunicación con un elemento de anclaje (411).