BR0110787B1 - aparelho para armazenamento de energia potencial. - Google Patents

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Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "APARELHOPARA ARMAZENAMENTO DE ENERGIA POTENCIAL".
A presente invenção refere-se a um aparelho para armazena-mento de energia potencial usando a água de uma massa de água profunda,que compreende pelo menos um módulo, cujo módulo compreende um cilin-dro, um pistão conectado de modo deslizável no cilindro, uma coluna paraarmazenar a água da massa de água recebida através de uma entrada queestá em comunicação com o cilindro/pistão, e um tubo de conexão que mu-tuamente conecta o cilindro e a coluna, e onde o aparelho adicionalmentecompreende recurso acionador para deslocar de modo alternado o pistão emrelação ao cilindro.
Um tal aparelho é conhecido do Pedido de Patente Britânico Ns2068 469. O recurso acionador desse aparelho conhecido consiste de umabóia que é presa no pistão para o movimento alternado do mesmo. A bóia semove livremente para cima e para baixo nas ondas do mar no qual o apare-lho é aplicado. Esse aparelho conhecido tem a desvantagem de que a bóianão é capaz de gerar força suficiente para empurrar o pistão para baixo, oupelo menos para empurrar o pistão para baixo com um curso suficiente-mente grande para deslocar a água para a coluna. Portanto, esse aparelhonão é muito eficiente.
O objetivo da invenção é proporcionar um aparelho para arma-zenamento de energia potencial que usa a água de uma massa de águaprofunda, por exemplo mar, cujo aparelho é mais eficiente do que o aparelhoconhecido da técnica anterior.
Isso é obtido de acordo com a invenção por um aparelho que écaracterizado em que o recurso acionador compreende um eixo de manivelaconectado de maneira acionável no pistão e pelo menos um volante sendomontado no eixo de manivela para neutralizar a pressão como resultado daágua armazenada na coluna. Com o eixo de manivela e o(s) volante(s), ummomento extra, ou força, pode ser criado para neutralizar a altura de cargana coluna. Dessa maneira, o mecanismo de manivela e eixo de manivela éπ ma maneira eficiente para transformar o movimento rotativo em alternado.Em uma modalidade do aparelho de acordo com a invenção, orecurso acionador adicionalmente compreende um moinho de vento ou tur-bina de vento que é eletricamente ou mecanicamente acoplado no eixo demanivela.
Em uma outra modalidade do aparelho, o recurso acionador adi-cionalmente compreende recurso para converter o movimento vertical daágua do mar em movimento rotativo do eixo de manivela. O movimento daágua do mar causado pelas ondas, vaga e maré está sendo usado em mui-tas propostas conhecidas para a conversão de sua energia. Sob esse as-pecto, é feito referência especialmente ao Pedido de Patente InternacionalN9 WO 98/41758, no qual exemplos de dispositivos para conversão de ener-gia do movimento vertical da água do mar são descritos.
O recurso de conversão pode compreender uma estrutura sendoaplicada no fundo do mar e um corpo flutuante sendo móvel em relação àestrutura o que é causado pelo movimento vertical da água do mar e sendomecanicamente acoplado no eixo de manivela. De preferência, o acopla-mento mecânico entre o corpo flutuante e o eixo de manivela consiste deuma engrenagem da manivela. Além do mais, o recurso de conversão podecompreender um corpo oco produzido com pelo menos uma abertura na suaparede tal que a água do mar fica livre para se mover para dentro e para forado corpo oco, e um corpo flutuante sendo móvel em relação ao corpo ocoque é causado pelo movimento vertical da água do mar e estando em comu-nicação com o espaço no corpo oco, de modo a mudar o seu volume cau-sando um fluxo de fluido dentro do corpo oco. O fluxo do fluido pode serusado para diretamente acionar o eixo de manivela com o(s) volante(s). Étambém possível indiretamente acionar o eixo de manivela por meio do fluxode um fluido gerado pelo corpo flutuante se movendo em relação ao corpooco. Nesse caso, o recurso de conversão adicionalmente compreende umaturbina sendo acoplada em um gerador, tal que o fluxo do fluido gira a turbi-na e a turbina aciona o gerador, o que por sua vez gera a energia elétrica. Aenergia elétrica é usada para acionar o eixo de manivela.
De acordo com a invenção, o ou cada módulo do aparelho adiei-onalmente compreende de preferência uma válvula de aspiração fornecidana entrada e/ou uma válvula de pressão fornecida no tubo de conexão. Nocurso ascendente do pistão, a água será aspirada para dentro através daválvula de aspiração na entrada enquanto que a válvula de pressão para acoluna permanece fechada. No curso descendente, a válvula de aspiraçãona entrada fechará enquanto a válvula de pressão para a coluna abrirá, talque a água é transferida através do tubo de conexão para a coluna na qualela fica armazenada. A coluna de água armazenada forma uma altura decarga que contém a energia potencial. Quando desejado, essa energia po-tencial armazenada pode ser recuperada e convertida para energia elétrica.
A presente invenção será descrita abaixo em mais detalhes comreferência aos desenhos acompanhantes, nos quais:
A figura 1 mostra uma vista em perspectiva de uma primeiramodalidade do aparelho de acordo com a invenção,
A figura 2 mostra uma vista em perspectiva de uma segundamodalidade do aparelho de acordo com a invenção e
A figura 3 mostra uma vista em perspectiva de uma terceira mo-dalidade do aparelho de acordo com a invenção.
Na figura 1, uma primeira modalidade de um aparelho para ar-mazenamento da energia potencial que usa a água de uma massa profundade água, por exemplo o mar, é mostrada. O aparelho compreende um oumais módulos 20. Nas modalidades das figuras 1-3, o aparelho tem seis mó-dulos 20 colocados em uma configuração simétrica. Entretanto, outras confi-gurações e mais ou menos módulos do que seis são também possíveis.
Cada módulo 20 compreende um cilindro 1, um pistão 2 sendoconectado de modo deslizável no cilindro 1, uma coluna 3 para armazena-mento da água do mar recebida através de uma entrada 4 que está em co-municação com o cilindro/pistão 1,2 e um tubo de conexão 5 que mutua-mente conecta o cilindro 1 e a coluna 3. Dessa maneira, o aparelho compre-ende um eixo de manivela 6 sendo conectado nos pistões 2 dos módulos 20e dois volantes 7 sendo montados no eixo de manivela 6 para deslocar demodo alternado os pistões 2 em relação aos cilindros 1. Na primeira modali-dade, são proporcionados moinhos de vento 8 sendo eletricamente ou me-canicamente acoplados no eixo de manivela 6 para induzir o seu movimentorotativo. Além do mais, cada pistão 2 é proporcionado com uma válvula de ar9 para deixar sair o ar, que está preso entre o pistão 2 e a água no cilindro 1,antes do aparelho ser utilizado.
Na figura 2, uma segunda modalidade do aparelho de armaze-namento de energia é mostrada. Para o movimento rotativo do eixo de mani-vela 6, o aparelho adicionalmente compreende uma estrutura 10 sendo apli-cada no fundo do mar e um corpo flutuante 11 sendo móvel em relação àestrutura 10 o que é causado pelo movimento vertical da água do mar esendo mecanicamente acoplado no eixo de manivela 6 por meio de uma en-grenagem da manivela 12. A estrutura 10 meramente proporciona um guiapara o corpo flutuante 11 circundando-a.
De acordo com a terceira modalidade da figura 3, o aparelhocompreende um corpo oco 13 produzido com duas aberturas 14 na sua pa-rede, tal que a água do mar fica livre para se mover para dentro e para forado corpo oco 13. O aparelho adicionalmente compreende um corpo flutuanteque consiste de uma tampa 15 para fechar o topo do corpo oco 13 e flutua-dores 16 presos na tampa 15. O corpo flutuante 15,16 é móvel em relaçãoao corpo oco 13 o que é causado pelo movimento vertical da água do mar eestá em comunicação com o espaço no corpo oco 13 de modo a mudar oseu volume causando um fluxo de fluido dentro do corpo oco 13. Além domais, uma turbina 17 e gerador 18 são aplicados na abertura de saída 19 datampa 15 através da qual o fluxo do fluido induzido circula. A unidade de tur-bina/gerador 17,18 é eletricamente acoplada no eixo de manivela 6. Então,nesse caso o fluxo do fluido aciona o eixo de manivela 6 indiretamente via aunidade de turbina/gerador 17,18. Além disso, também é possível usar ofluxo do fluido para diretamente acionar o eixo de manivela 6, onde a unida-de de turbina/gerador 17,18 pode ser omitida.
Em todas as modalidades mostradas, cada módulo 20 tem umaválvula de aspiração 21 na sua entrada 4 e uma válvula de pressão 22 noseu tubo de conexão 5. Ambas as válvulas 21,22 são válvulas unidirecionais.Portanto, no curso ascendente dos pistões 2 pelo movimento rotativo do eixode manivela 6, a água será aspirada para dentro através da válvula de aspi-ração 21 enquanto que a válvula de pressão permanece fechada. No cursodescendente dos pistões 2 pelo movimento rotativo do eixo de manivela 6, aválvula de aspiração 21 fechará enquanto que a válvula de pressão 22 abri-rá, tal que o aspirado na água é transferido para a coluna 3 na qual ele éarmazenado. A quantidade armazenada de água na coluna 3 forma umaaltura de carga que contém energia potencial. Quando desejado, essa ener-gia potencial armazenada pode ser recuperada e convertida para energiaelétrica. Cada coluna 3 é produzida com uma saída 23, onde cada ou todas(em série ou paralelo) as saídas 23 é/são direcionadas para uma unidade deturbina/gerador (não mostrada nas figuras) para converter a energia potenci-al em energia elétrica.
Embora os módulos 20 sejam representados nas figuras 1-3como sendo aplicados no fundo do mar, é possível instalar esses módulos20 na terra e proporcionar uma conexão com a água no mar ou uma outramassa de água.

Claims (10)

1. Aparelho para armazenamento de energia potencial usandoágua de uma massa de água profunda, que compreende pelo menos ummódulo (20), cujo módulo compreende um cilindro (1), um pistão (2) conec-tado de modo deslizável no cilindro, uma coluna (3) para armazenar a águado mar recebida através de uma entrada (4) que está em comunicação como cilindro/pistão, e um tubo de conexão (5) que mutuamente conecta o cilin-dro e a coluna, e onde o aparelho adicionalmente compreende recurso acio-nador para deslocar de modo alternado o pistão em relação ao cilindro, ca-racterizado em que, o recurso acionador compreende um eixo de manivela(6) conectado de modo acionável no pistão e pelo menos um volante (7)montado no eixo de manivela para neutralizar a pressão como resultado daágua armazenada na coluna.
2. Aparelho de acordo com a reivindicação 1, no qual o recursoacionador adicionalmente compreende um moinho de vento (8) ou turbina devento eletricamente acoplado no eixo de manivela.
3. Aparelho de acordo com a reivindicação 1, no qual o recursoacionador adicionalmente compreende um moinho de vento (8) ou turbina devento mecanicamente acoplado no eixo de manivela.
4. Aparelho de acordo com a reivindicação 1, no qual o recursoacionador adicionalmente compreende recurso para converter o movimentomecânico da água do mar em movimento rotativo do eixo de manivela.
5. Aparelho de acordo com a reivindicação 4, no qual o recursode conversão compreende uma estrutura (10) aplicada no fundo do mar eum corpo flutuante (11) sendo móvel em relação à estrutura, o que é causa-do pelo movimento vertical da água do mar e sendo mecanicamente acopla-do no eixo de manivela.
6. Aparelho de acordo com a reivindicação 5, no qual o acopla-mento mecânico entre o corpo flutuante e o eixo de manivela consiste deuma engrenagem da manivela (12).
7. Aparelho de acordo com a reivindicação 4, no qual o recursode conversão compreende um corpo oco (13) produzido com pelo menosuma abertura (14) na sua parede tal que a água do mar fica livre para semover para dentro e para fora do corpo oco, e um corpo flutuante (15,16)sendo móvel em relação ao corpo oco, o que é causado pelo movimentovertical da água do mar e estando em comunicação com o espaço no corpooco de modo a mudar o seu volume causando um fluxo de fluido dentro docorpo oco.
8. Aparelho de acordo com a reivindicação 7, no qual o recursode conversão adicionalmente compreende uma turbina (17) acoplada em umgerador (18).
9. Aparelho de acordo com uma das reivindicações precedentes,no qual uma válvula de aspiração (21) é proporcionada na entrada do ou decada módulo.
10. Aparelho de acordo com uma das reivindicações preceden-tes, no qual uma válvula de pressão (22) é proporcionada no tubo de cone-xão do ou de cada módulo.
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