BR102020015950A2

BR102020015950A2 - Turbina eólica flutuante offshore

Info

Publication number: BR102020015950A2
Application number: BR102020015950-0A
Authority: BR
Inventors: Dirceu Durães Sanford Barros
Original assignee: Dirceu Duraes Sanford Barros
Priority date: 2020-08-05
Filing date: 2020-08-05
Publication date: 2022-02-15

Abstract

"Turbina Eólica Flutuante Offshore" caracterizado por ser uma turbina eólica fixada em uma balsa flutuante, e que será posicionada em grandes lagos ou em mar aberto, e fixada através de uma ancora. Este tipo de sistema, evita que a torre de sustentação da turbina eólica, como no modelo tripás, seja fixada no fundo do mar, o que irá acarretar uma imensa estrutura de pedras e concreto armado, afora, irá modificar o meio ambiente marinho da região instalada, enquanto os modelo de tripás flutuantes são onerosas e de complexa montagem, como também de difícil manutenções. O desenho geométrico desta turbina eólica é do tipo savonius, porém, posicionado na horizontal, possuindo dois defletores. O sistema de geração de energia terá dois geradores acoplados, sendo estes fixados nas duas extremidades do eixo da turbina eólica, evitando a paralização da geração, no caso da pane de um dos geradores. Esta balsa terá um motor propulsor, não necessitando assim de reboques para se deslocar. O seu sistema não terá um mecanismo para direcionar a turbina eólica para a direção útil dos ventos, visto que a balsa ancorada com a turbina eólica, irá sempre se deslocar na direção dos ventos, a partir da ancora, se movimentando 360°, sempre na direção do vento, deixando o rotor na posição frontal aos ventos, resultando no maior arrasto, consequentemente, maior potencia.

Description

TURBINA EÓLICA FLUTUANTE OFFSHORE

[001] "Turbina Eólica Flutuante Offshore" caracterizado por ser uma turbina eólica fixada em uma balsa flutuante, e que será posicionada em mar aberto, afastado da costa, e fixada através de uma âncora fixada no fundo do mar. O direcionador dos ventos será o cabo de aço da âncora, que deslocará a balsa/turbina eólica em 360°, mediante as mudanças de direção dos próprios ventos. As regiões em mar aberto possuem um potencial eólico superior, aos encontrados no continente. Esta balsa terá um motor propulsor mecânico, não necessitando assim de reboques para se deslocar. Este tipo de sistema flutuante, evita que a torre de sustentação da turbina eólica, como no modelo tripás, seja fixada no fundo do mar, o que irá acarretar uma imensa estrutura de pedras e concreto armado para fixá, afora, irá modificar o meio ambiente marinho das regiões instaladas. Estas turbinas eólicas flutuantes, também poderão ser instaladas em regiões onde a profundidade não permita a fixação de torres de sustentação. Cada sistema de turbina eólica flutuante terá dois geradores acoplados, sendo estes fixados nas duas extremidades do eixo da turbina eólica. O desenho geométrico desta turbina eólica é do tipo savonius, porém, posicionado na horizontal, possuindo dois únicos defletores, destinado a orientar os ventos, para a parte útil do rotor da turbina eólica. A estrutura do rotor da turbina eólica é construída por tubos de aço carbono e as pás, que dependendo da região, poderá ser em número de seis, oito ou doze pás, que serão construídas em fibra de vidro/carbono.

[002] Atualmente, os projetos de turbinas eólicas flutuantes, tipo tripás, são onerosas e de difícil montagem. Seu deslocamento para mar aberto é feito através de rebocadores e guindastes flutuantes, e a sua manutenção, também é de difícil acesso, uma vez que o gerador é fixado no alto da torre, interligado ao eixo com as três pás. Da mesma forma, as turbinas eólicas convencionais tipo tripás, que são fixadas no fundo do mar, tem uma manutenção muito difícil.

[003] É sabido que o potencial eólico em mar aberto é superior ao potencial encontrado em terra firme. Afora, a instalação em mar aberto das turbinas eólicas flutuantes, aqui referidas, não terão os mesmos custos de aquisição de terrenos e pagamento de royalties, das que são praticados em terra firme. As turbinas eólicas flutuantes, aqui apresentadas, serão mais potentes que as turbinas eólicas tipo tripás, com as mesmas proporções, devido a possuir um maior arrasto, afora serem inovadoras, eficientes e com um custo inferior as dos modelos tipo tripás.

[004] Com o intuito de solucionar tais problemas desenvolveu-se a presente invenção, onde a referida turbina eólica flutuante em mar aberto, tem baixo custo de produção, propulsor próprio, possui menor dimensão e maior potência, comparada com os modelos tripás, e quando são transportadas para o mar aberto, já se encontram totalmente montada e pronta para entrar em funcionamento. Afora, estas turbinas eólicas flutuantes podem se deslocar facilmente para outras localidades, que possuam, em um período do ano, um maior potencial eólico, ou que necessite de um maior potencial de geração de energia elétrica no local com déficit de energia.

[005] O desenho geométrico do rotor da turbina eólica, proporciona alto rendimento, por ter um maior arrasto em relação às turbina tipo tripás. Possui dois defletores, que aumentam o volume de ar direcionado ao rotor, como também orientam os ventos, a se dirigirem para a parte útil da turbina eólica. O seu orientador de direção de vento é o próprio vento. Isto porque os ventos mantém a balsa que se encontra ancorada, sempre posicionado na direção dos ventos, enquanto o cabo que está interligado entre a âncora e a balsa, garante um movimento rotacional de 360° contínuo. Desta forma, as pás da turbina eólica flutuante, receberam os ventos de frente, o que irá gerar uma maior potência de geração de energia elétrica. Este sistema de direcionamento da turbina eólica, não exige manutenção e irá simplificar seu mecanismo de funcionamento e reduzir os custos de produção da turbina eólica flutuante.

[006] A invenção poderá ser melhor compreendida através da seguinte descrição detalhada, em consonância com as figuras em anexo, onde:

[007] A FIGURA 1 os dois desenhos representa uma vista da referida turbina eólica flutuante, em ângulos diferentes, com os seguintes componentes: (1) representam os vetores que indicam a direção dos ventos, e com a balsa ancorada, esta embarcação ficará sempre posicionada na direção dos ventos, não necessitando da turbina eólica ter um direcionador de ventos; (2) defletor inferior, que direciona os ventos para a parte útil da turbina eólica; (3) rotor da turbina eólica, onde as pás são fabricadas em fibra de vidro/carbono e a sua estrutura fabricada em aço carbono; (4) rolamento onde fica o ponto de fixação do eixo da turbina eólica (5) eixo de conexão com coroa e pião, entre o eixo da turbina e o gerador elétrico; (6) longarina treliça de fixação do eixo do rotor da turbina; (7) gerador elétrico; (8) balsa; (9) hélice da balsa; (10) eixo entre o motor da balsa e a hélice; (11) motor a diesel da balsa; (12) nível do mar e (13) cabo de aço entre a balsa e a âncora.

[008] A FIGURA 2 representa uma vista de cima, do sistema de funcionamento da turbina eólica flutuante, onde (1) balsa; (2) representa o defletor inferior, que será fabricado em fibra de vidro ou PVC; (3) rotor da turbina eólica que funciona com duplo efeito e será fabricado em fibra de vidro/carbono, (4) eixo da turbina eólica; (5) gerador elétrico direito; (6) gerador elétrico esquerdo; (7) longarina treliça de fixação do eixo do rotor da turbina; (8) cabo de aço que interliga a balsa à âncora; (9) representa o defletor superior, que será fabricado em fibra de vidro ou PVC; (10) direção do vento; (11) movimento circular da balsa, que se movimente com a mudança da direção dos ventos e (12) âncora e cabo de aço de sustentação, interligando a balsa a âncora.

[009] A FIGURA 3 representa o desenho geométrico do rotor da turbina eólica de eixo vertical.

Claims

O sistema da Turbina Eólica Flutuante Offshore "caracterizado por", possui uma turbina eólica fixada em uma balsa flutuante, e que será posicionada em mar aberto, e fixada através de uma ancora, onde este tipo de sistema, evita que a torre de sustentação da turbina eólica, como no modelo tripás, seja fixada no fundo do mar, o que irá acarretar uma imensa estrutura de pedras e concreto armado, afora, irá modificar o meio ambiente marinho da região instalada, enquanto os modelo de tripás flutuantes são onerosas e de complexa montagem, como também as suas manutenções.
Conforme indicação 1 "caracterizado por", possui um desenho geométrico da turbina eólica do tipo savonius, porém, posicionado na horizontal, possuindo dois defletores, que direciona aumenta a massa de ar dirigida ao rotor da turbina eólica, aumentando a sua potencia.
Conforme indicação 1 e 2 "caracterizado por", possui no seu sistema de geração de energia, dois geradores acoplados, sendo estes fixados nas duas extremidades do eixo da turbina eólica, evitando a paralização da geração, no caso da pane de um dos geradores; esta balsa terá um motor propulsor, não necessitando assim de reboques para se deslocar.
Conforme indicação de 1 a 3 "caracterizado por", possui um sistema próprio para direcionar a turbina eólica para a direção útil dos ventos, visto que a balsa ancorada com a turbina eólica irá sempre se deslocar 360°, de forma circular, onde os cabos entre a ancora e a balsa será o raio e a ancora será o eixo de rotação, posicionando sempre a turbina eólica na direção dos ventos, deixando o rotor na posição frontal aos ventos, resultando no maior arrasto, consequentemente, maior potência.
Conforme indicação de 1 a 4 "caracterizado por", possui um motor propulsor próprio, onde a balsa não necessitará de reboques, facilitando o seu redirecionamento e deslocamento para o porto mais próximo, para serviços de manutenção.
Conforme indicação de 1 a 5 "caracterizado por", possui dois defletores, um superior e um inferior, o que aumente consideravelmente a massa do fluido do ar direcionada ao rotor, aumentando a potência da turbina eólica.