BR112015032711B1

BR112015032711B1 - Turbina flutuante

Info

Publication number: BR112015032711B1
Application number: BR112015032711-7A
Authority: BR
Inventors: Khalil Abu Al-Rubb
Original assignee: Khalil Abu Al-Rubb
Priority date: 2013-06-27
Filing date: 2014-06-27
Publication date: 2022-06-28
Also published as: BR112015032711A2; KR20170133532A; MX368225B; AU2014300778B2; PE20200647A1; CY1122299T1; PT3456955T; CN105473846A; RU2703864C2; JP6581679B2; CL2015003745A1; PE20160338A1; AP2016008982A0; ES2743179T3; DOP2019000130A; GB201311461D0; PH12016500112A1; RU2016102614A; WO2014207478A2; EP3456955B1

Abstract

TURBINA FLUTUANTE. É descrita uma turbina flutuante (10), que é móvel sobre uma guia orientada substancialmente verticalmente (20) de modo que a turbina (10) pode se mover para baixo ao longo da guia (20) sob força gravitacional. O equipamento da turbina (10) é de flutuabilidade negativa para facilitar o seu afundamento, mas é ainda fornecido com meios de flutuabilidade ajustáveis para permitir que ao arranjo da turbina seja conferida uma flutuabilidade positiva quando necessário. Quando é conferida uma flutuabilidade positiva ao equipamento da turbina (10) ele flutua de volta ao longo da guia orientada verticalmente (20) movido pela força de flutuação. Ao se mover para baixo na guia (20) devido à força da gravidade, ou para cima na guia (20), devido à força de flutuação, uma corrente artificial eficaz é gerada pelo movimento através das lâminas de turbina, girando as lâminas que, por sua vez, fazem com que um gerador produza eletricidade, tipicamente por uma engrenagem adequada.

Description

CAMPO TÉCNICO

[001] A presente invenção se refere a uma turbina flutuante para a geração de eletricidade, e a um sistema de geração que usa tal turbina.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

[002] A água do mar é 832 vezes mais densa que o ar, o que significa que uma corrente de 5 nós tem mais energia cinética que um vento de 350 km/h. São conhecidos esquemas com turbinas subaquáticas situadas em áreas costeiras com altas correntes de maré, como o esquema executado por Marine Current Turbines, de Bristol UK, em Strangford Lough na Irlanda do Norte. Aqui faz-se com que as lâminas de turbina de 15 a 20 metros transversalmente girem a 10-20 revoluções por minuto pela ação de correntes de maré. Um protótipo está em funcionamento em Strangford Narrows, Irlanda do Norte, e usa rotores gêmeos de 16 m de diâmetro para desenvolver uma potência nominal de 1,2 MW a uma velocidade de corrente de 2,4 m/s. Isto leva a uma eficiência efetiva para transformar a energia cinética da água em eletricidade de 43% para todo o sistema de turbina.

[003] No entanto, a implantação de tais projetos é dependente das condições costeiras locais que geram correntes de maré adequadas, e não é adequada, por exemplo, em águas profundas, offshore. Há, portanto, uma necessidade por uma solução para gerar eletricidade em águas profundas usando turbinas acionadas pela água, e que: 1) pode ser implantada em águas sem correntes naturais significativas; e 2) tem uma alta produção de energia/ m2 do leito marinho utilizado.

[004] Geradores de flutuabilidade são conhecidos na técnica a partir das WO2009/026610, GB2456798, US2006/017292, GB507093 e US2005188691.

[005] SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[006] Um aspecto da presente invenção resolve o problema acima pelo fornecimento de uma turbina flutuante para armazenar e gerar eletricidade, que é móvel sobre uma guia orientada substancialmente verticalmente de modo que a turbina possa se mover para baixo ao longo da guia devido à força gravitacional. O equipamento da turbina tem flutuabilidade negativa para facilitar o seu afundamento, mas ainda é fornecido com meios de flutuabilidade ajustáveis para permitir que seja conferida uma flutuabilidade positiva ao arranjo da turbina quando necessário. Quando conferido com flutuabilidade positiva o equipamento da turbina flutua até a guia orientada verticalmente movido pela força de flutuação. Ao mover para baixo a guia devido à gravidade, e de volta para a guia sob flutuabilidade uma corrente artificial eficaz é gerada pelo movimento relativo da água através das lâminas de turbina, girando as lâminas o que, por sua vez, faz com que um gerador produza eletricidade.

[007] Para fornecer a flutuabilidade controlada em algumas modalidades é fornecido um compressor que fornece ar comprimido a uma pressão adequada para as ancoragemportas de ancoragem fornecidas na extremidade inferior da guia e às quais o equipamento da turbina é ancorado quando alcança a extremidade da guia. O equipamento da turbina é fornecido com tanques de lastro ou meios de ajuste de flutuabilidade similares, como bolsas de flutuação, nos quais o ar comprimido ou outro gás pode ser bombeado de modo a conferir flutuabilidade geral positiva para o equipamento da turbina.

[008] A energia necessária para executar o compressor é importante, desde que a energia necessária ao compressor para comprimir ar ou gás suficiente para conferir flutuabilidade positiva é menor do que a soma da energia gerada pelo equipamento da turbina em ambas suas trajetórias descendentes e ascendentes subsequentes, então o arranjo será positivo no balanço energético em termos de geração.

[009] Em um cenário de implantação preferido várias dessas unidades de turbina e guia são implantadas como uma "fazenda", com uma unidade compressora única que fornece ar comprimido para as unidades. Os "ciclos de funcionamento" ascendentes e descendentes das turbinas são escalonados no tempo, de modo que somente uma ou um subconjunto de turbinas estão sendo alimentadas com ar comprimido a qualquer momento, e o resto ou uma maioria das turbinas estão envolvidas em seus respectivos ciclos de funcionamento, e consequentemente estão gerando eletricidade.

[010] Em uma implantação típica prevê-se que as lâminas de turbina podem estar na região de 10 a 20 metros de diâmetro, e o peso da turbina e equipamento de geração e tanques de lastro associados podem estar na ordem de 8 a 15 toneladas. Prevê-se que o comprimento dos meios de guia está na faixa de 100 a 1000 de metros. Por exemplo, uma turbina de 10 toneladas em um meio de guia de 1000 m de comprimento tem energia potencial de 98 MJ. Se fosse para ela afundar a uma taxa de 2,4 m/s então uma energia máxima potencial de 235,5 kW estaria disponível, assumindo 100% de eficiência. Embora tal eficiência seja impossível, mesmo imaginando uma eficiência conservativa de somente 30%, então uma produção de energia em excesso de 70 kW é produzida. Com a mesma eficiência que a turbina do estado da técnica (43%), então a potência em excesso de 100 kw é produzida, por 416 segundos (o tempo que a turbina demora para cair os 1000 metros ao longo da guia.

[011] A 1000 m a pressão da água é aproximadamente 100 atm (~1470psi), no entanto compressores de alta pressão como aqueles disponíveis junto a Hydro-Pac, Inc, são capazes de produzir uma pressão de descarga de 1500 psi (10 MPa), fornecendo, por exemplo 111 metros cúbicos normais por hora a tal pressão a partir da potência do motor de 45 kW (ver especificamente o número do modelo C1.56-70/140LX, a título de exemplo). Para elevar uma massa de 10 toneladas do leito oceânico, então um excesso de 10 m3 de água precisaria ser deslocado para produzir uma flutuabilidade positiva, mas com tais compressores este volume de ar pode ser fornecido em uma pressão adequada em menos do que a quantidade de tempo que a turbina demora para afundar ao longo da guia. Especificamente, a uma taxa de 111 metros cúbicos normais por hora, então em 416 segundos, um total de 12,82 metros cúbicos de ar pode ser fornecido a uma pressão maior do que a pressão da água circundante, o que é mais que suficiente para elevar a turbina. Como a turbina também gerará energia na subida, o sistema é positivo no balanço energético , enquanto a energia gerada é necessária para executar o compressor, esta é significativamente menor do que a quantidade da energia gerada pela turbina enquanto ela afunda e ascende.

[012] Em vista do exposto acima, a partir de um aspecto a presente invenção fornece uma turbina flutuante que compreende um conjunto giratório de lâminas de turbina comunicativamente acopladas a um sistema de geração de eletricidade disposto para gerar eletricidade quando as lâminas de turbina giram, a turbina flutuante sendo fornecida ainda com um sistema de controle de flutuabilidade disposto para transmitir de forma controlada uma flutuabilidade positiva para a turbina flutuante, a turbina sendo fornecida ainda com um seguidor de guia disposto para seguir uma guia ao longo da qual a referida turbina pode se mover, a turbina flutuante sendo para submersão em água, as lâminas de turbina estando dispostas para girar a turbina conforme ela se move através da água.

[013] Outro aspecto da invenção fornece uma torre de ar suspensa dentro da água. A torre compreende um tubo que se estende a partir de acima de uma superfície da água para uma profundidade abaixo da superfície da água. O tubo é aberto para e preenchido com ar relativamente quente e úmido a partir de acima da superfície da água. Quando a profundidade da água aumenta, a temperatura da água diminui. Os oceanos, por exemplo, têm camadas distintas com a camada mais superior chamada de camada de superfície. Esta camada pode se estender a cerca de 250 metros abaixo da superfície tendo uma temperatura de cerca de 22 graus Celsius. Abaixo desta, há uma termoclina, que é uma camada de limite de temperatura. A termoclina pode variar de 250 a 1000 metros abaixo do nível do mar com a temperatura da água diminuindo através da termoclina a partir de cerca de 22 a cerca de 5 graus Celsius.

[014] A torre de ar suspensa é resfriada pela temperatura da água ambiente e pode se estender através da termoclina da água do mar. O efeito de resfriamento em uma torre pela água circundante é mais proeminente quando a profundidade da água aumenta e a temperatura da água diminui. A torre resfriada age para resfriar o ar contido dentro e o ar quente e úmido é resfriado abaixo de seu limite de saturação. Abaixo do limite de saturação, a água se condensa fora do ar em ambos os interiores da torre e dentro da torre que cai como chuva.

[015] A água será coletada dentro da torre de formando um reservatório da água não-salina. Esta água pode ser bombeada para fora a partir de dentro da torre e usada para consumo humano ou animal, ou irrigação, por exemplo. Um sistema de geração de água não-salina é fornecido por este meio, que requer apenas uma quantidade muito pequena de energia para bombear a água não salina para fora a partir de dentro da torre de ar. Em comparação, os sistemas de purificação de água atuais, como aqueles que empregam a osmose inversa, requerem grandes quantidades de energia para fornecer água não-salina.

[016] O resfriamento do ar dentro da torre de água pode ser facilitado usando sistemas de troca de calor ativos ou passivos entre a água que cerca a torre, a própria parede da torre e/ou o ar dentro da torre.

[017] O ar frio a partir do qual a água se condensou pode ser bombeado para fora da torre e usado para fins de resfriamento. Uma bomba pode estar localizada dentro ou fora da torre, para bombear o ar frio e não úmido para um estabelecimento residencial ou comercial, onde é usado para controle de temperatura, reduzindo assim a necessidade de condicionamento de ar, por exemplo. O controle de temperatura usando o ar frio bombeado economiza energia que de outra forma seria usada para refrigerar o ar quente como parte de um aparelho de ar condicionado. Além disso, quando o ar fresco é bombeado para fora da torre de ar, o ar quente e úmido é puxado para dentro da torre a partir da superfície da água mantendo o processo de condensação dentro da torre.

[018] A torre de ar pode se estender para o leito do corpo de água no qual é formada, ou se estender somente parcialmente para o leito ao qual ela pode ser fixada ou por uma estrutura ou um tirante.

[019] Recursos e aspectos adicionais da invenção serão aparentes a partir das reivindicações anexas.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[020] Recursos e vantagens adicionais da presente invenção serão aparentes ainda a partir da descrição a seguir das modalidades da mesma, apresentadas a título de exemplo somente, e pela referência aos desenhos de acompanhamento, sendo que numerais de referência iguais se referem a partes iguais, e sendo que:

[021] A Figura 1 é um diagrama esquemático da vista lateral do equipamento da turbina de uma modalidade da invenção;

[022] A Figura 2 é diagrama esquemático da vista do equipamento da turbina da Figura 1;

[023] Figura 3 é um diagrama mostrando um cenário de implantação típico em uma modalidade da invenção;

[024] Figura 4 é um diagrama de uma variação da guia usada em uma modalidade da invenção;

[025] Figura 5 é um fluxograma que ilustra o método de operação de uma modalidade da invenção;

[026] Figura 6 é uma vista lateral esquemática do equipamento da turbina de acordo com outra modalidade da invenção;

[027] Figura 7a é uma vista em seção transversal de um primeiro sistema de trilho guia;

[028] Figura 7a é uma vista em seção transversal de um segundo sistema de trilho guia;

[029] Figura 8 é uma vista esquemática de uma parte inferior de uma torre de ar;

[030] Figura 9 é uma vista lateral esquemática de um mecanismo de ajuste de passo do rotor;

[031] Figura 10 é um fluxograma para o controle das válvulas de liberação de pressão; e

[032] Figura 11 é uma vista lateral esquemática de uma lâmina do rotor.

DESCRIÇÃO DAS MODALIDADES

[033] As Figuras 1 e 2 ilustram uma turbina flutuante exemplar 10 que forma uma modalidade da invenção. A turbina flutuante 10 é fornecida com lâminas de turbina 12 que são conectadas ao invólucro de gerador 14, contendo equipamento de geração de energia elétrica. Por exemplo, o invólucro de gerador 14 pode conter engrenagem adequada e um gerador ou alternador acoplado à engrenagem e disposto para gerar energia elétrica quando as lâminas de turbina giram. O arranjo das lâminas de turbina é tal que elas giram ao redor do invólucro de gerador 14 quando a turbina flutuante 10 se move para cima e para baixo através da água.

[034] A turbina flutuante é disposta para se mover para cima e para baixo em uma guia 20, que nesta modalidade passa através do eixo central da turbina ao redor do qual as lâminas giram. Em outras modalidades a guia pode tomar uma forma diferente, e não precisa estar no eixo central. Por exemplo, em uma modalidade alternativa a guia pode assumir a forma de um tubo perfurado cheio de água ou corpo similar a tubo através da qual a turbina flutuante se move.

[035] A turbina flutuante 10 é fornecida com uma caixa de lastro 16, que nesta modalidade contém tanques de lastro 18 dispostos para receber ar comprimido ou outro gás quando deseja-se conferir uma flutuabilidade positiva à turbina flutuante 10. Em uma modalidade os tanques de lastro 18 são bolsas de elevação expansíveis, como aquelas que podem ser usadas em operações de salvamento. De preferência, no entanto, as bolsas são fornecidas com uma válvula de modo que quando elas levantamm a turbina flutuante para uma profundidade rasa o ar é liberado a partir delas, de modo que a turbina possa então afundar de volta para a extremidade da guia devido à gravidade.

[036] Em outra modalidade, a caixa de lastro 16 é um tanque de lastro em forma de anel toroidal 18. O tanque de lastro em anel toroidal 18 circunda a guia 20 e a guia passa através do centro do anel.

[037] A turbina é pesada para ser ligeiramente negativamente flutuante em relação à superfície da água do mar, quando o tanque de lastro 18 é preenchido por água do mar. Isto assegura que uma quantidade mínima de ar pode tornar a turbina flutuante quando a sua flutuabilidade é aumentada na estação de ancoragem 36, maximizando assim a eficiência da turbina.

[038] Em uma modalidade, a turbina flutuante 10 é usada como uma unidade de armazenamento de energia. A energia elétrica é armazenada como energia potencial ou em uma turbina flutuante de flutuabilidade positiva ou negativa mecanicamente mantida debaixo d’água. Enquanto a turbina está presa, ela não tem nem uma entrada de energia nem uma saída de energia. No entanto, quando a turbina é liberada de uma posição presa, sua flutuabilidade cria ou uma força ascendente ou descendente para gerar energia elétrica.

[039] Uma força ascendente é criada quando a turbina flutuante 10 é positivamente flutuante. A turbina flutuante pode ser mantida no seu ponto mais baixo (ou seja, uma ancoragemestação de ancoragem localizada no leito do mar) e sua caixa de lastro preenchida com ar tornando-a positivamente flutuante. Quando a energia elétrica é necessária, a força de retenção aplicada pelos grampos adequados, um eletroímã ou semelhante é liberado e a força ascendente criada pela flutuabilidade positiva gera um movimento ascendente da turbina através da água circundante e uma força de rotação para a turbina é fornecida pelo movimento das lâminas 12 que passam através da água circundante. A turbina proporciona uma produção de energia elétrica até atingir um limite superior de movimento. Neste limite superior, a turbina flutuante permanece positivamente flutuante na água, assim, não há movimento da turbina flutuante dentro da água e nenhuma geração de energia elétrica.

[040] A energia potencial gravitacional é armazenada pela turbina flutuante 10 nesta posição, que pode ser liberada para gerar energia elétrica pela purga da caixa de lastro do ar e preenchimento da mesma com água para tornar a turbina flutuante negativamente flutuante. A turbina flutuante com flutuabilidade negativa irá afundar através da água circundante e as lâminas 12 irão proporcionar um movimento de rotação para a turbina converter em energia elétrica. A turbina flutuante 10 continuará a descer através da água circundante que produz eletricidade até que ela atinja uma faixa inferior de movimento na qual a geração elétrica do ponto diminui.

[041] A guia 20 é de preferência formada de modo que não seja possível para a turbina como um todo girar em torno da guia. A turbina 10 é fornecida com um orifício de formato correspondente através dela, através do qual a guia é recebida. Como mostrado na Figura 2, uma guia em forma oval pode ser utilizada, embora outras formas, tais como retangular, quadrada, ou de qualquer forma, exceto circular, sejam preferíveis. Se uma guia de seção transversal circular é usada, em seguida, um mecanismo como guias ou ranhuras ou semelhante pode ser fornecido na guia dentro da qual os ressaltos na turbina se encaixam, de modo que o equipamento da turbina como um todo não se limita a girar ao redor da guia quando sobe e desce. Por exemplo, um tubo circular com calhas ou guias em forma de T que se projetam a partir dele pode ser usado.

[042] Nesta modalidade, a guia 20 se estende desde a superfície da água para a ancoragemestação de ancoragem, que está localizada no leito do mar. A implementação de tal guia significa que não são necessários cabos para prender a turbina ou à estação de ancoragem ou uma plataforma opcional localizada sobre a superfície da água. A guia também significa que, mesmo na presença de correntes de mar aberto, a turbina irá subir e descer ao longo da mesma trajetória, reduzindo as preocupações de segurança no caso de múltiplas turbinas funcionando no mesmo corpo d’água.

[043] Opcionalmente, uma bomba (não mostrada) pode ser fornecida, quer como parte da turbina 10 ou em uma doca na faixa inferior de movimento da turbina 10 para expelir água do tanque de lastro 18. Quando a água é bombeada para fora dos tanques de lastro 18, um vácuo parcial é criado dentro do tanque de lastro pela expansão do ar aprisionado no interior do tanque de lastro. O vácuo parcial no interior do tanque de lastro 18 aumenta a flutuabilidade do tanque de lastro tornando a turbina 10 flutuante.

[044] A Figura 3 mostra um cenário de implantação típico, onde uma "fazenda" que compreende vários conjuntos de turbinas flutuante 10A - 10E são fornecidos, cada um com suas próprias respectivas guias 20, mostrados neste caso se estendendo desde o leito do mar para a superfície. Na extremidade inferior de cada guia 20 está uma ancoragemporta de ancoragem 36, fornecida com válvulas de encaixe (não mostradas) acopladas comunicativamente a um compressor de gás 32, através das respectivas mangueiras de conexão 38. O compressor 32 é fornecido com uma entrada de ar 34 que se prolonga para a superfície do oceano. O compressor 32 pode ser um compressor da série LX disponível junto a Hydro Pac, Inc., e, particularmente, o compressor referido anteriormente.

[045] Na implantação da Figura 3 cinco turbinas flutuantes 10A a 10E são mostradas, cada uma em um estágio diferente de seu ciclo de funcionamento de descida e subida. Por exemplo, a turbina 10A está aproximadamente no meio do caminho através da perna descendente do seu ciclo de funcionamento e, portanto, estará produzindo energia elétrica quando se move através da água devido à gravidade. Da mesma forma, a turbina 10B também está no estágio de descida do seu ciclo de funcionamento, mas está mais alta na água do que turbina A, e, portanto, está antes no estágio de descida do que a turbina 10A. A este respeito, o ciclo de funcionamento da turbina 10B é escalonado de modo a atrasar o da turbina 10B.

[046] As turbinas 10C e 10D estão ambas nos estágios de subida dos respectivos ciclos de funcionamento, com a turbina 10D à frente da turbina 10C no tempo. Observe que neste exemplo ambas as turbinas 10C e 10D têm as bolsas de elevação 18 fornecidas em tanques de lastro 16 inflados, a fim de que elas tenham flutuabilidade positiva. Em outras modalidades os tanques de lastro, com válvulas de regulação da pressão podem ser usados. Em outras modalidades uma combinação de tanques de lastro e bolsas de elevação pode ainda ser utilizada. Dependendo da força fornecida pelas bolsas de elevação e/ou tanques de lastro, as turbinas 10C e 10D estarão em movimento através da água a uma certa velocidade, e, portanto, produzindo eletricidade quando as respectivas lâminas de turbina giram com o movimento. Em uma modalidade a taxa de elevação das turbinas é substancialmente compensada com a taxa de afundamento, de modo que o gerenciamento fácil dos respectivos ciclos de funcionamento das diferentes turbinas é obtido. No entanto, isto não é essencial, e é possível para o estágio de subida ter duração diferente, talvez mais longa, do que o estágio de descida.

[047] A turbina 10E terminou seu estágio de descida e está ancorada com a sua respectiva ancoragemporta de ancoragem 36. Tal como observado anteriormente, a ancoragemporta de ancoragem 36 é fornecida com válvulas de ancoragem ou válvulas de engate rápido, que se ligam com as válvulas de alimentação fornecidas no corpo da turbina, as quais fornecem gás comprimido a partir do compressor para o tanque de lastro 16 e/ou bolsas de elevação 18. Como mostrado, as bolsas de elevação 18 da turbina 10E estão apenas parcialmente preenchidas, estando no processo de ser preenchidas pelo compressor. Uma vez preenchidas com uma quantidade suficiente o mecanismo de ancoragem se solta e a turbina fica então livre para flutuar para a superfície, gerando eletricidade, uma vez que prossegue para cima.

[048] O sulco criado por um movimento de rotação das lâminas de uma primeira turbina flutuante dentro da água cria correntes parasitas na água circundante. As correntes parasitas espalhar-se a partir das lâminas da primeira turbina flutuante e as lâminas de uma segunda turbina que passa através da mesma água circundante podem passar através das correntes parasitas. As lâminas de turbina serão mais eficientes ao passarem através da água laminar, assim, as correntes parasitas diminuirão a eficiência da segunda turbina.

[049] O espaçamento relativo de uma pluralidade de turbinas flutuantes que formam uma disposição de fazenda é planejado para minimizar a turbulência inter-turbina causada pelo sulco de qualquer turbina flutuante que afeta adversamente a eficiência da outra turbina flutuante.

[050] Adicionalmente, a turbulência inter-turbina pode ser reduzida apenas pelo funcionamento de uma turbina enquanto turbinas adjacentes são estacionárias, ou vice-versa.

[051] O ciclo de funcionamento de qualquer uma turbina é mostrado pelo diagrama de fluxo da Figura 5. Em primeiro lugar, assume-se uma turbina no topo de um estágio de subida. Aqui, uma válvula é aberta para liberar todo o gás do tanque de lastro e/ou bolsas de elevação, e, em seguida, a turbina afunda devido à gravidade (s.5.2). Enquanto afundando as lâminas de turbina giram e a eletricidade é gerada (s.5.4). Uma vez na parte inferior do estágio de subida a turbina se ancora na interface de ancoragem inferior (s.5.6), e a interface de fundo, em seguida, começa a encher as bolsas de elevação e/ou encher os tanques de lastro com gás comprimido (s.5.8). Uma vez preenchida com a quantidade desejada, a interface de ancoragem libera a turbina, e a turbina começa a subir sob a flutuabilidade positiva transmitida a partir dos bolsas de elevação e/ou tanques de lastro (s.5.10). Na subida as turbinas rodam (geralmente na direção oposta da descida, se a inclinação é fixa) e a eletricidade é gerada. O estágio de subida continua até que a turbina se aproxime da superfície, caso em que o gás de elevação é liberado a partir das bolsas de elevação/tanques de lastro (s.5.14), e, em seguida, o ciclo começa novamente.

[052] Como observado, os ciclos de funcionamento das turbinas na fazenda devem ser preferencialmente escalonados, de modo que apenas uma turbina esteja encaixada e recebendo ar comprimido a partir do compressor, em qualquer momento, e outras turbinas estão em estágios de subida ou de descida de modo que elas sejam capazes de fornecer energia para fazer funcionar o compressor. A fase exata dos ciclos de funcionamento vai depender principalmente do comprimento das guias de turbina, que determina o número de turbinas que podem ser executadas a partir de um único compressor de ar 100% utilizado. Em uma modalidade alternativa, o escalonamento também pode ser monitorado por vários sensores montados sobre a turbina e ainda controlado por uma CPU/PLC.

[053] O arranjo da turbina flutuante da Figura 3 pode ser usado para armazenar a energia de uma forma que permita uma liberação controlada. Uma ou mais turbinas flutuantes 10A - 10E são presas por um mecanismo de ancoragem enquanto são preenchidas com gás comprimido por um compressor acionado por energia elétrica. Essas turbinas armazenam energia potencial enquanto presas, mas transduzem a energia potencial armazenada em energia elétrica quando são liberadas pelo mecanismo de ancoragem.

[054] No que diz respeito a como a energia gerada é fornecida à superfície, a Figura 4 ilustra a guia 20 em mais detalhes. Aqui, pode-se ver que uma guia 20 pode compreender um anel superior flutuante 42, que flutua na superfície. O corpo da guia é então formado a partir de um número de fios individuais 42 que pendem do anel flutuante superior 42, e ao longo dos quais a turbina se move. A turbina é fornecida com contatos de escova que estão em contato, pelo menos, com um dos fios, a fim de fornecer a corrente elétrica gerada para ela, com o fio, em seguida, carregando a corrente para o fundo, ou, alternativamente, para a superfície a partir de onde ela pode ser então tirada para dentro um sistema de distribuição de rede elétrica da costa.

[055] Várias modificações podem ser feitas na modalidade acima descrita para fornecer outras modalidades. Por exemplo, as turbinas podem ter lâminas de inclinação fixa ou, alternativamente, podem ser fornecidas com lâminas de inclinação variável. A vantagem das lâminas de inclinação variável é que a inclinação pode ser controlada para variar o atrito sobre as lâminas de turbina, e, portanto, a taxa de subida e descida, e desse modo a potência produzida. Além disso, no mínimo, a inclinação das lâminas pode ser invertida entre as fases de subida e descida, e vice-versa, de modo que a turbina gire na mesma direção em ambas as fases do ciclo. Isso elimina a necessidade de engrenagem de inversão.

[056] Além disso, cada turbina flutuante pode ser fornecida com mais do que um conjunto de lâminas, por exemplo, pode ser fornecida com conjuntos de lâminas de contra-rotação. Esses sistemas do tipo de propulsor de contra- rotação mostraram-se mais eficazes do que um único conjunto de lâminas.

[057] A Figura 9 mostra um mecanismo de controle da inclinação da lâmina para uso com uma lâmina de turbina. Uma câmara de engrenagem 96 é formada em um tanque de lastro 16. A face frontal 90 é exposta quer para um lado superior e/ou inferior do tanque de lastro 16, de modo que um movimento do tanque de lastro 16 para cima e/ou para baixo através da água circundante altera a pressão sobre a face frontal 90. A face frontal 90 é móvel em relação ao tanque de lastro 16 e é acoplada a um pistão 91, que é móvel com a face frontal 90. O pistão 91 está ligado por uma engrenagem linear 92 a um meio de inclinação, por exemplo, uma mola mecânica. Os meios de inclinação fornecem uma força para resistir ao movimento provocado pela pressão na face frontal 90. Uma roda dentada 94 está acoplada à engrenagem linear 92 e roda com o movimento da engrenagem linear (e pistão). Em uma modalidade, uma lâmina de turbina (não mostrada) está diretamente acoplada à roda dentada 94 em torno do seu eixo de rotação. Em outra modalidade, a lâmina é acoplada à roda dentada de componentes intermediários, que podem incluir engrenagens. Em ambas as modalidades acima, a rotação da roda dentada 94 por movimento do pistão 91 altera a inclinação da lâmina da turbina.

[058] Um mecanismo de controle da inclinação de lâmina única pode controlar a inclinação de uma única lâmina de turbina ou, em alternativa, o mecanismo único pode controlar a inclinação de uma pluralidade de lâminas por ligações mecânicas.

[059] Ainda em outra modalidade, uma unidade de controle eletrônica monitora a taxa de subida e/ou de descida e controla o ângulo da lâmina da turbina usando a torção criada pelo mecanismo de controle da inclinação da lâmina.

[060] A Figura 11 mostra uma lâmina de turbina giratória 12a a partir de uma perspectiva ao longo do eixo de rotação 12r da lâmina. Três setas ocas paralelas representam o movimento da água em relação à lâmina e uma seta sombreada de bloco único representa o movimento desejado da lâmina para fins de geração de energia.

[061] A lâmina 12a é mostrada em uma primeira orientação desenhada utilizando uma linha sólida. A lâmina 12b é mostrada em uma segunda orientação desenhada utilizando uma linha tracejada, sendo que a lâmina girou por um ângulo α em torno do eixo de rotação 12r para alcançar a segunda orientação a partir da primeira orientação.

[062] A lâmina fornece i. resistência mínima para a subida e/ou descida, quando a lâmina da turbina 12a é posicionada com um ângulo igual a 0 graus (mostrado na Figura 11 com a lâmina de turbina desenhada utilizando uma linha sólida); e ii. resistência máxima à subida e/ou descida, quando a lâmina da turbina está posicionada com um ângulo α igual a 90 graus (não mostrado na Figura 11).

[063] A inclinação da lâmina mais eficiente para a geração de eletricidade utilizando a invenção refere-se às características do alternador usado na turbina e o número, tamanho, formato e inclinação das lâminas de turbina. O ângulo de inclinação (α) pode ser calculado a partir da inclinação (inclinação) e raio (r) das lâminas que usam a fórmula:

[064] tan α =inclinação/2nr [Fórmula 1].

[065] Em uma modalidade, o ângulo médio ao longo do comprimento da lâmina da turbina está entre 45 e 60 graus. Em outra modalidade, o ângulo médio ao longo do comprimento da lâmina da turbina está entre 55 e 60 graus.

[066] Na Figura 9, o mecanismo de controle da inclinação da lâmina é mostrado parcialmente contido no interior da câmara de engrenagem 96 dentro do tanque de lastro 16. Alternativamente, o mecanismo de controle da inclinação da lâmina é disposto dentro de outras estruturas da turbina.

[067] Em outra modificação, o compressor não precisa estar localizado no leito do mar, mas em vez disso poderia estar flutuante na superfície ou em terra junto a uma fazenda de tanques de ar comprimido, com mangueiras de alimentação, que se estendem, então, para as docas de interface na parte inferior das guias.

[068] Em outra modificação, em vez de fornecer o compressor na fazenda de turbina, uma alimentação de gás comprimido, como um tanque de gás comprimido pode ser fornecida, quer no leito do mar, ou sobre a superfície. Isso elimina a necessidade de alimentar um compressor localmente. No entanto, haverá ainda uma necessidade de alimentar um compressor em algum lugar para comprimir o gás a colocar no tanque, mas desde que a energia necessária para executar tal compressor e, então, transportar o tanque para a fazenda da turbina é menor do que a gerada no total pelas turbinas, então, todo o arranjo ainda será positivo no balanço energético .

[069] Em outra modificação, o compressor pode ser alimentado por meios de energia renovável, como aqueles alimentados pelo vento ou energia solar. Desta forma, quando uma rede de geração de energia está em execução com um excedente, a energia pode ser armazenada em ar comprimido, e, posteriormente, utilizada para ser transmitida para dentro da turbina flutuante para alterar a sua flutuabilidade. Isto significa que através da implementação da turbina flutuante da presente invenção em uma rede dependente de fontes de energia renováveis, a saída da rede pode facilmente ser suavizada e ajustada dependendo das exigências dos consumidores.

[070] Em uma modificação adicional, em vez de fornecer um tanque de lastro ou bolsas de elevação, alguma outra parte da turbina pode em vez disso ser preenchida com o líquido flutuante para iniciar uma fase de subida. Por exemplo, as lâminas de turbina podem ser ocas, e preenchidas com água em uma fase de descida, a qual é então bombeada para fora e substituída com um fluido aquecido antes de um estágio de subida.

[071] Ainda em outra modificação, a turbina pode ser auto orientável, por exemplo, sendo fornecida com eletrônicos de orientação de controle, e pequenos propulsores de direção, de modo que seja então possível para acabar com a guia 20. Em tal caso, a turbina pode subir e descer livremente, mas controla a sua posição lateral através dos impulsores de direção (por exemplo, pequenos propulsores impulsionados por motores elétricos montados no corpo da turbina), de modo a permitir que a turbina se acople com a interface inferior.

[072] Figura 6 ilustra uma modalidade adicional do equipamento da turbina 10. Aqui, os tanques de lastro 16 tem forma hidrodinâmica para reduzir o arrasto quando a turbina passa através da água, em ambos os sentidos. Além disso, ver-se-á que os tanques de lastro 16 são fornecidos tanto acima quanto abaixo do sistema de geração de eletricidade 14.

[073] Além disso, as lâminas de turbina são fornecidas com uma proteção, compreendendo blindagens esquerda e direita 62 e 64, cada uma fixada ao corpo da turbina central por escoras 66. As blindagens 62 e 64 são curvas de modo a atuar como um tubo de Venturi para guiar a água para as lâminas de turbina a uma velocidade maior do que a velocidade de movimento da turbina ao longo da guia. Isto deve aumentar a vazão de água através da turbina, mas sem aumentar a velocidade da turbina ao longo da guia, e pode fornecer um aumento na energia obtida.

[074] As blindagens 62 e 64 podem controladamente deslizar para cima e para baixo em suportes de blindagem ligados à extremidade proximal das escoras 66 para as blindagens, de modo que a largura da garganta de entrada efetiva do tubo de Venturi formada pelas blindagens pode ser variada de modo a ser aumentada ou diminuída.

[075] As blindagens 62 e 64 também podem ser feitas de um material rígido, que pode se flexionar. Isto permitiria que um tubo de Venturi auto expansível fosse criado na direção de deslocamento da turbina ao mesmo tempo que mantêm a outra extremidade da blindagem comprimida e mais estreita. Isto pode alcançar a vantagem do tubo de Venturi necessária sem consumo de energia. Este mecanismo também pode ser eletromecanicamente, eletricamente, ou eletro-hidraulicamente controlado pelo ECU para variar a velocidade de descida/subida da turbina.

[076] A Figura 7a mostra uma guia esférica 20 cercada pelo invólucro de gerador 14. Quatro pares de rodas 70 são fixados giratoriamente a uma superfície interna do invólucro de gerador 14 por quatro pares de eixos 72. Os pares de rodas 70 são igualmente espaçados ao redor da superfície interna do invólucro de gerador 14. Cada roda 70 corre em seu próprio trilho de guia em forma de U 74 que é fixado a uma parede externa da guia esférica 20 por um primeiro braço do trilho de guia em forma de U 74 que se estende mais do que um segundo braço. Alternativamente, a guia 20 pode ser não-esférica, possivelmente elíptica, e/ou pode haver mais ou menos pares de rodas.

[077] A Figura 7b mostra um sistema de guia elíptico 20 rodeado por um invólucro do gerador esférico 14. O sistema de guia compreende dois pares de trilhos de guia 76 que se prolongam para o interior ao longo do comprimento do sistema de guia com os pares correndo ao longo dos lados opostos. Um único trilho de guia 78 é montado no interior de dois lados do invólucro do gerador 14 e se estende para fora. Cada trilho de guia único 78 se estende entre um único par de trilhos de guia 76 e pode deslizar ao longo do comprimento do par de trilhos de guia 76. Em alternativa, o sistema de guia 76, 78 pode incluir outros conjuntos de trilhos de guia e/ou o único trilho de guia 78 pode ser substituído por um trilho de guia dupla 76 e vice-versa.

[078] A Figura 8 mostra uma seção de uma entrada de ar, que pode ser a entrada de ar 34 da Figura 3 ou uma modalidade separada daquela mostrada na Figura 3. A seção da entrada de ar 34 mostrada na Figura 8 é uma extremidade inferior; no entanto, os recursos mostrados na Figura 8 podem ser fornecidos mais acima na entrada de ar 34 e não nas posições relativas ilustradas.

[079] A entrada de ar cheia de ar 34 chega à superfície onde o ar é ao mesmo tempo quente e úmido. Perto da superfície, a água também é relativamente quente; no entanto, a temperatura da água diminui quando aumenta a profundidade da água. O corpo da entrada de ar 34 é resfriado pela água circundante para uma maior extensão que a profundidade da água aumenta. O ar quente e úmido a partir da superfície é resfriado pelo corpo da entrada de ar 34 e o vapor de água se condensa fora do ar dentro da entrada de ar sobre a superfície mais fria dentro da entrada de ar.

[080] O ar fresco é aquele dentro da entrada de ar 34 na parte inferior onde a temperatura do mar é mais baixa. Abaixo da termoclina a temperatura da água do mar cai para 0 °C. Uma vez que este sistema foi concebido para tirar vantagem de profundidades significativas do oceano, este diferencial de temperatura significa que o presente sistema é eficaz para o resfriamento do ar na coluna de ar. Nesta região inferior, há uma porta de extração de ar 80 no interior da parede da entrada de ar 34. A porta de extração de ar 80 aspira o ar frio a partir da entrada de ar 34 através de um tubo de ar frio isolado termicamente 81. O tubo de ar frio 81 transporta o ar frio tanto para estruturas residenciais ou comerciais onde é usado para fins de resfriamento distritais. O ar frio é movido ao longo do tubo de ar frio usando uma bomba de ar 82. Na Figura 8, a bomba de ar é mostrada em uma posição ao longo do tubo de ar frio 81 perto da entrada de ar 34; no entanto, a bomba de ar frio 82 pode estar localizada dentro da entrada de ar 34, ou mais ao longo do tubo de ar frio 81 e até mesmo em terra.

[081] A entrada de ar 34 é mostrada na Fig. 3 por ser separada das turbinas flutuantes presentes no sistema. Em uma modalidade (não mostrada na Fig. 3), a entrada de ar pode ser alojada no interior dos meios de orientação 20. A entrada de ar 30 forma uma torre de ar que se estende a partir da superfície da água, onde o ar da temperatura da superfície é puxado para dentro da torre. A torre de ar tem uma pista que coopera com os meios de orientação que estão instalados sobre a turbina flutuante.

[082] O uso do ar resfriado do mar em estruturas residenciais ou comerciais remove ou reduz a necessidade de condicionamento de ar, que é um processo de energia intensiva.

[083] A água que se condensa a partir do ar úmido é retirada da superfície se move por ação da gravidade para a parte inferior da entrada de ar, onde é coletada e extraída através de uma porta de extração de água 84. A água é bombeada ao longo de um tubo de água 86 por uma bomba de água 85. A bomba de água 85 é mostrada localizada perto da entrada de ar 34; no entanto, pode ser localizada quer no interior da entrada de ar, ou em um outro ponto ao longo do tubo de água 86.

[084] A água condensada é não-salina e pode ser usada como água potável. O processo de condensação e de bombeamento requer muito menos energia do que os métodos convencionais de purificação de água.

[085] Um sistema de troca de calor 87 é fornecido dentro da entrada de ar 34. O sistema de troca de calor é mostrado como um radiador com a água salina fria sendo arrastada para a entrada de ar através de uma abertura do radiador inferior. A água salina fria é retirada através da entrada de ar 34 que resfria o ar dentro da entrada de ar 34. O efeito de resfriamento do radiador aumentará a condensação de água dentro da entrada de ar 34. Como a água salina fria é aquecida indiretamente pelo ar dentro da entrada de ar 34, sua densidade diminui e a solução salina quente flui para cima dentro do radiador antes de sair através de uma abertura superior do radiador. Uma bomba (não mostrada) pode ser usada para bombear água através do sistema de troca de calor 87, aumentando assim o seu efeito de resfriamento.

[086] Vantajosamente, como o vapor de água se condensa em água líquida, o seu volume diminui diminuindo assim a pressão de ar no interior da entrada de ar 34, a qual puxa o ar para baixo da entrada de ar 34 a partir da superfície. Daí a necessidade de economia de um compressor de ar para bombear ar atmosférico para o eixo.

[087] Em uma modalidade, o compressor de gás 32 da Figura 3 é usado como a bomba de ar 82 da Figura 8.

[088] A Figura 6 mostra um conjunto de válvulas de liberação de pressão superiores e inferiores 68, 69. Quando a turbina sobe, o ar contido dentro das caixas de lastro 16 se expandirá e reduzirá a sua densidade (aumentando a flutuabilidade do dispositivo, aumentando assim a taxa de subida). O ar em expansão é seletivamente liberável a partir de ambas válvulas de liberação de pressão superiores ou inferiores.

[089] As válvulas de liberação de pressão inferiores 68, quando abertas, liberam um jato do ar em expansão a partir do tanque de lastro da turbina e fornecem uma força ascendente que acelera a turbina para aumentar a taxa de subida. As válvulas de liberação de pressão superiores 69 direcionam o jato do ar em expansão para cima para diminuir a taxa de subida da turbina.

[090] O número e posicionamento de ambas as válvulas de liberação de pressão superiores e inferiores podem ser alterados para ajustar as propriedades hidrodinâmicas da turbina. Em algumas modalidades, a turbina compreende uma ou mais válvulas de liberação de pressão superiores 69 ou uma ou mais válvula(s) de liberação de pressão inferiores 68.

[091] O fluido liberado através da(s) válvula(s) de liberação de pressão 68 pode ser um fluido que não seja ar, por exemplo, pode ser água, ou qualquer outro gás abundante.

[092] A Figura 10 mostra um método para controlar as válvulas de liberação de pressão da Figura 6. O método controla a taxa de subida através da abertura e fechamento seletiva das válvulas para aumentar ou diminuir a taxa de subida da turbina.

[093] Na etapa s.10.0, o método começa e segue para a etapa s.10.1. Na etapa s.10.1, o método verifica se a turbina atingiu um limite superior de viagens ao longo da sua guia associada. Se o limite superior tiver sido atingido, o método prossegue para a etapa s.10.2 onde termina. Se o limite superior não tiver sido atingido, o método prossegue para a etapa s.10.3 onde uma taxa de subida instantânea da turbina é medida. Se a taxa de subida for inferior a uma primeira taxa predeterminada, as válvulas ascendentes são fechadas (etapa s.10.4) e as válvulas descendentes são abertas (etapa s.10.5) e o método prossegue para a etapa s.10.6. Isto irá aumentar a taxa de subida. Se a taxa de subida instantânea medida for superior ou igual à primeira velocidade predeterminada, o método prossegue para a etapa s.10.6 e as válvulas superior e inferior não são alteradas. Na s.10.6, se a taxa de subida está acima de uma segunda velocidade predeterminada (maior ou igual à primeira velocidade predeterminada), as válvulas descendentes são fechadas (s.10.7) e as válvulas ascendentes são abertas (s.10.8) e o método retorna para a etapa s.10.1. Isto irá diminuir a taxa de subida. Se a velocidade de subida instantânea medida for inferior ou igual à segunda velocidade predeterminada, o método volta para a etapa s.10.1.

[094] O método da Fig. 10 pode ser adaptado de modo que a medição seja da profundidade debaixo de água da turbina, em vez da taxa de subida, uma vez que a pressão a uma determinada profundidade é conhecida. O controle das válvulas é, portanto, dependente de quão longe a turbina percorreu desde a superfície da água. A distância acima de um ponto fixo também pode ser usada para controlar as válvulas, o ponto fixo, constituindo o fundo da massa de água, ou o limite inferior do movimento da turbina flutuante, definido pela guia 20.

[095] Outras modificações, quer em virtude de adição, substituição ou deleção podem ser feitas às modalidades acima descritas para proporcionar outras modalidades, toda e qualquer das quais se destinam a cair dentro do escopo das reivindicações anexas.

Claims

1. Turbina flutuante caracterizada por compreender: um conjunto giratório de lâminas de turbina operáveis para girar ao redor de um eixo comum e comunicativamente acopladas a um sistema de geração de eletricidade disposto para gerar eletricidade quando as lâminas de turbina giram; um sistema de controle de flutuabilidade disposto para transmitir de forma controlada uma flutuabilidade positiva para a turbina flutuante; um ou mais jatos de ar, em que o ar liberado a partir de um ou mais jatos de ar aumentará ou diminuirá a taxa de subida da turbina; e um meio de orientação para guiar a turbina ao longo do eixo comum enquanto ela se move; sendo que a turbina flutuante é adequada para submersão em água, e as lâminas de turbina estão dispostas para girar a turbina conforme ela se move através da água.

2. Turbina, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por a turbina ter uma forma hidrodinâmica.

3. Turbina, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 2, caracterizada por o sistema de controle de flutuabilidade compreender um ou mais tanques de lastro com forma hidrodinâmica.

4. Turbina, de acordo com a reivindicação 3, caracterizada por os um ou mais tanques de lastro com forma hidrodinâmica serem um tronco de um cone com coluna central ausente, sendo que o meio de orientação é fornecido com a coluna central.

5. Turbina, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizada por o meio de orientação ser coaxial com o eixo comum.

6. Turbina, de acordo com a reivindicação 5, caracterizada por o meio de orientação compreender um ou mais conjuntos de rodas montados na turbina flutuante dispostos para correr ao longo de um curso fixo.

7. Turbina, de acordo com a reivindicação 5, caracterizada por o meio de orientação compreender uma projeção engatável com uma ou mais projeções que se estendem a partir de um curso fixo.

8. Turbina, de acordo com qualquer uma reivindicações 1 a 7, caracterizada por um ou mais jatos de ar compreenderem um ou mais primeiros jatos de ar direcionados para longe de uma superfície de água, sendo que o ar liberado a partir dos um ou mais primeiros jatos de ar aumentará a taxa de subida da turbina.

9. Turbina, de acordo com qualquer uma reivindicações 1 a 8, caracterizada por um ou mais jatos de ar compreenderem um ou mais segundos jatos de ar direcionados em direção a uma superfície da água, sendo que o ar liberado a partir dos um ou mais segundos jatos de ar diminuirá a taxa de subida da turbina.

10. Turbina, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizada por compreender adicionalmente um sistema de controle para operar seletivamente um ou mais jatos dependendo da velocidade de subida.

11. Turbina, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 10, caracterizada por compreender adicionalmente um sistema de controle para operar seletivamente um ou mais jatos dependendo da profundidade debaixo de água da turbina.

12. Turbina, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 11, caracterizada por compreender adicionalmente um meio de detecção de velocidade para detectar a velocidade à qual o dispositivo se move através da água; e um meio de ajuste de lâmina da turbina para ajustar um ângulo de inclinação de uma ou mais das lâminas de turbina; sendo que o ângulo de inclinação de uma ou mais das lâminas de turbina é dependente da velocidade detectada pelo meio de detecção de velocidade.

13. Turbina, de acordo com a reivindicação 12, caracterizada por o meio de ajuste de lâmina de turbina compreender um dispositivo mecânico operável para converter uma pressão de água em controle da inclinação das uma ou mais lâminas do rotor.

14. Turbina, de acordo com a reivindicação 13, caracterizada por o dispositivo mecânico compreender uma placa acoplada a uma engrenagem linear que é inclinada para a posição; e uma roda dentada montada rotativamente em engate com a engrenagem linear, sendo que a roda dentada é acoplada às uma ou mais lâminas de turbina; e sendo que a placa é móvel com a aplicação de uma pressão de água à placa para causar uma rotação correspondente de uma ou mais lâminas de turbina.

15. Turbina, de acordo com a reivindicação 12, caracterizada por o meio de ajuste de lâmina de turbina compreender um meio de detecção eletrônico disposto para detectar uma taxa de subida; um processador acoplado ao meio de detecção eletrônico; e um acionador acoplado às uma ou mais lâminas de turbina, sendo que o acionador é controlado pelo processador, e operável para ajustar a inclinação das uma ou mais lâminas de turbina.

16. Turbina, de acordo com a reivindicação 15, caracterizada por o meio de detecção eletrônico compreender um sensor de pressão eletrônico, e o processador estar disposto para interpretar dados coletados pelo sensor de pressão eletrônico.

17. Turbina, de acordo com a reivindicação 15 ou 16, caracterizada por o processador ser disposto adicionalmente para calcular uma taxa ideal de subida e para ajustar a inclinação das uma ou mais lâminas do rotor, para fornecer a taxa ideal de subida calculada.

18. Turbina, de acordo com a reivindicação 12, caracterizada por o ângulo de inclinação do primeiro conjunto de lâminas de turbina giratórias e o ângulo de inclinação do segundo conjunto de lâminas de turbina giratórias serem ambos ajustáveis usando o meio de ajuste de lâmina de turbina.

19. Sistema para armazenar energia caracterizado por compreender uma turbina flutuante, de acordo com qualquer das reivindicações 1 a 18; sendo que a turbina flutuante é negativamente flutuante em um limite inferior de movimento e está disposta para ser mantida em posição por uma doca; o sistema de controle de flutuabilidade da turbina flutuante está disposto para permitir a entrada de ar, conferindo assim a flutuabilidade positiva à turbina flutuante e armazenamento de energia dentro do sistema; e a turbina flutuante é operável para ser liberada da doca quando a energia é exigida do sistema.

20. Sistema para armazenar energia, de acordo com a reivindicação 19, caracterizado por compreender adicionalmente uma torre de ar, em que a torre de ar compreende um tubo que se estende de cima de uma superfície da água para uma profundidade abaixo da superfície da água, em que o tubo é aberto para e cheio de ar de cima da superfície da água, e o tubo define uma cavidade da torre.

21. Sistema para armazenar energia, de acordo com a reivindicação 20, caracterizado por o sistema de controle de flutuabilidade ser disposto para receber o ar bombeado pela bomba de ar da torre de ar.

22. Sistema para armazenar energia, de acordo com a reivindicação 20 ou 21, caracterizado por a torre de ar compreender um curso fixo, e o meio de orientação da turbina flutuante cooperar com o curso fixo.