BR102015024614A2 - turbina eólica offshore, veículo marítimo para sua sustentação e um processo para sua fabricação e instalação - Google Patents

Abstract

resumo turbina eólica offshore, veículo marítimo para sua sustentação e um processo para sua fabricação e instalação a presente invenção descreve uma turbina eólica offshore, isto é, uma turbina eólica parcialmente submersa no mar, onde as condições de atuação do vento são mais agressivas e, portanto, a quantidade de energia elétrica gerada é significantemente maior. a presente invenção também discorre sobre um veículo marítimo para transporte, sustentação e fabricação dessa turbina, e um processo de instalação da referida turbina na posição correta em alto mar, o que envolve içá-la cuidadosamente. a presente invenção se situa nos campo das engenharias e das tecnologias de geração de energia renovável.

Description

Relatório Descritivo de Patente de Invenção Turbina Eólica Offshore, VeIculo Marítimo para sua Sustentação e um Processo para sua Fabricação e Instalação Campo da Invenção [0001] A presente invenção descreve uma turbina eólica offshore, um veículo marítimo para transporte e sustentação dessa turbina, e um processo de fabricação e instalação da dita turbina em alto mar. A presente invenção se situa nos campo das tecnologias de energia renovável.

Antecedentes da Invenção [0002] A obtenção de energia a partir do vento tem se tornado cada vez mais comum devido à crescente necessidade de cessar o consumo de recursos naturais finitos do planeta, para tanto desenvolvendo tecnologias que permitam usufruir das fontes de energia renovável, como, por exemplo, da solar e da eólica. Desse modo, as turbinas eólicas têm sido objeto de estudo por empresas dos setores de tecnologia e energia renovável no Brasil e ao redor do mundo. Essas instituições procuram novos meios de aperfeiçoar os processos de geração de energia elétrica a partir do aproveitamento do fluxo natural de ar em determinadas áreas. Apesar do grande potencial eólico apresentado por outras regiões, a maior parte dos campos eólicos existentes ainda se concentra na Europa e na América do Norte.

[0003] Uma turbina eólica possui um aerogerador, que nada mais é do que um dispositivo presente no interior da carcaça do topo da turbina, denominada Nacelle. A torre eólica que sustenta a Nacelle possui aproximadamente 100 metros, assim como o diâmetro do rotor (entendido como componente que compreende as pás eólicas), podendo variar de acordo com a capacidade de geração da turbina. Além do aerogerador, a Nacelle contém outros dispositivos essenciais ao funcionamento da turbina, como o redutor e o refrigerador. Basicamente, o aerogerador agrega o rotor e um motor elétrico de indução trifásico operando como gerador, e sua função é realizar a transformação de energia eólica em energia elétrica, lembrando que a energia eólica aqui referida trata de energia mecânica armazenada no rotor da turbina.

[0004] Quanto mais vento incidir sobre a turbina eólica, maior será a intensidade de rotação do rotor e, finalmente, maior será a quantidade de eletricidade gerada. Porém, é importante ressaltar que o comprimento e a área de contanto das pás com o meio não seguem uma relação linear, de modo que um enorme aumento na área de contato das pás com o meio pode ocorrer em função de um pequeno aumento do comprimento das mesmas. Sendo assim, torna-se interessante a utilização de pás eólicas compridas para turbinas localizadas em regiões de reduzido potencial eólico.

[0005] Outra opção seria posicionar as turbinas eólicas em regiões de alto potencial eólico, como no mar (offshore). Para isso, alguns mecanismos da turbina eólica devem ser adaptados para submersão, e um veículo marítimo deve ser viabilizado para transporte dos componentes da turbina ou até mesmo para fabricação e instalação dela. Dispositivos da turbina como aqueles contidos na Nacelle são elétricos ou eletrônicos e não devem submergir.

[0006] Dentre as técnicas de instalação de turbinas eólicas offshore já existentes, a WindFlip merece citação. Nessa técnica, a turbina é transportada horizontalmente num barco que controla seu volume interior de água. Quando o barco estiver localizado nas coordenadas corretas, ele permite a entrada de água em seu interior para submergir verticalmente, com cautela, e depositar a turbina eólica já na posição adequada. Porém, os mecanismos das turbinas eólicas offshore utilizadas hoje em dia são incapazes de se adequar plenamente às condições marítimas de submersão, e ainda carecem de uma estrutura diferenciada que facilite seu transporte, sua fabricação e sua instalação em alto mar.

[0007] Assim, do que se depreende da literatura pesquisada, não foram encontrados documentos antecipando ou sugerindo os ensinamentos da presente invenção, de forma que a solução aqui proposta possui novidade, aplicação industrial e atividade inventiva frente ao estado da técnica.

Sumário da Invenção [0008] Dessa forma, a presente invenção tem por objetivo resolver os problemas constantes no estado da técnica a partir de: uma turbina eólica offshore com base flutuante e com o aerogerador, além dos demais dispositivos normalmente dispostos no interior da Nacelle (redutor e etc.), contidos na torre de sustentação; um veículo marítimo que facilite o transporte dos componentes da torre na posição horizontal; um processo de fabricação/montagem da turbina sobre o dito veículo marítimo, na posição horizontal; e, por fim, um método de instalação cauteloso, envolvendo içamento e ancoragem, da turbina em alto mar, na posição vertical adequada.

[0009] Estes e outros objetos da invenção serão imediatamente valorizados pelos versados na arte e pelas empresas com interesses no segmento, e serão descritos em detalhes suficientes para sua reprodução na descrição a seguir.

Breve Descrição das Figuras [0010] As seguintes figuras são apresentadas com o intuito de melhor definir e esclarecer o conteúdo do presente pedido de patente: [0011] A Figura 1 mostra um exemplo de turbina eólica offshore, de acordo com a presente invenção, na qual apenas a base flutuante se encontra submersa e toda estrutura está ancorada ao fundo do mar.

[0012] A Figura 2 mostra um exemplo de veículo marítimo, podendo ser um estaleiro, realizando o transporte de uma torre eólica offshore como a da Figura 1, para em seguida içá-la e instalá-la no local de operação.

Descrição Detalhada da Invenção [0013] As descrições que seguem são apresentadas a título de exemplo e não limitativas ao escopo da invenção e farão compreender de forma mais clara o objeto do presente pedido de patente.

[0014] A configuração da turbina eólica offshore é semelhante à das turbinas eólicas convencionais, ou seja, inclui uma torre eólica que conecta a base ao topo da turbina, onde se encontra o rotor (componente que compreende as pás eólicas), e possui equipamentos relacionados à geração de eletricidade. Então, as diferenças entre as duas configurações consistem basicamente no fato de que a base da turbina offshore é flutuante, podendo consistir de uma boia, por exemplo. Além disso, o conjunto de equipamentos relacionado à geração de energia está disposto no interior da torre, porém obrigatoriamente acima do nível do mar.

[0015] De acordo com a presente invenção, é favorável a instalação de turbinas eólicas em regiões offshore, próximas ao leito do mar, uma vez que as condições mais presentes do vento no local propiciam um melhor aproveitamento do sistema para a geração de eletricidade. A base flutuante da turbina está ancorada ao fundo do mar, de modo que a turbina permanecerá onde for incialmente instalada sem se mover em função das correntes marítimas ou até mesmo devido à influência do vento. Ademais, a base flutuante também impedirá que a seção da torre de sustentação, onde se encontram os dispositivos elétricos/eletrônicos (gerador, redutor e etc.), fique submersa.

[0016] O veículo marítimo, podendo ser um estaleiro, por exemplo, transporta os componentes da turbina do litoral até o ponto de operação da máquina enquanto ela é fabricada/montada no plano horizontal. O veículo deve possuir um mecanismo para içar a turbina cuidadosamente, após ela ter sido montada e preferencialmente até a posição adequada para operação (vertical), para fora do veículo até o local exato onde ela deve ser depositada para iniciar sua operação.

Reivindicações Turbina Eólica Offshore, VeIculo Marítimo para sua Sustentação e um Processo para sua Fabricação e Instalação

Claims (8)

1. Turbina eólica offshore dotada de: a. base flutuante; b. conjunto de pás eólicas girantes; c. torre eólica de sustentação associando a base flutuante e o conjunto de pás flutuante; e d. conjunto redutor e gerador, sendo a turbina eólica caracterizada pelo fato de compreender o conjunto redutor e gerador disposto no interior da torre eólica de sustentação.

2. Turbina eólica offshore, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato do conjunto redutor e gerador ser disposto acima do nível do mar.

3. Veículo marítimo para sustentação de uma turbina eólica em meio offshore caracterizado pelo fato de compreender meios de ancoragem com o leito do mar.

4. Processo de fabricação e instalação de uma turbina eólica caracterizado pelo fato de compreender as etapas de: a. associar componentes da turbina, montando a turbina na posição horizontal; b. içar a turbina até a posição vertical em relação ao solo.

5. Processo de fabricação e instalação de uma turbina eólica, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de a etapa de associação de componentes da turbina compreender a associação de todos os componentes necessários para operação da turbina.

6. Processo de fabricação e instalação de uma turbina eólica, de acordo com a reivindicação 4 ou 5, caracterizado pelo fato de a etapa de içamento da turbina até a posição vertical em relação ao solo se dar no momento e local de instalação da turbina.

7. Processo de fabricação e instalação de turbina eólica, de acordo com a reivindicação 4, 5 ou 6, caracterizado pelo fato da etapa de associação de componentes da turbina ocorrer em um estaleiro próximo ao leito do mar, para instalação de turbinas offshore.

8. Processo de fabricação e instalação de turbina eólica, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato da turbina ser conforme definida das reivindicações 1 a 2.