ES1248065U

ES1248065U - Sistema de produccion de energia hidroelectrica

Info

Publication number: ES1248065U
Application number: ES202030689U
Authority: ES
Inventors: Hernandez Ana Vanesa Ortiz
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2020-04-22
Filing date: 2020-04-22
Publication date: 2020-06-19
Anticipated expiration: 2030-04-22
Also published as: ES1248065Y

Abstract

Sistema de producción de energía hidroeléctrica caracterizado porque contiene una bomba centrífuga (1), usada como turbina, unida solidariamente mediante un eje a un motor de imanes permanentes (2), usado como generador, cuya salida se conecta a un puente rectificador (3) para transformar la corriente alterna en continua y así poder exportar dicha energía a la red eléctrica (8) mediante el uso de un inversor fotovoltaico (6) o bien cargar una pluralidad de baterías (10) mediante un cargador fotovoltaico (9).

Description

DESCRIPCIÓN

SISTEMA DE PRODUCCIÓN DE ENERGÍA HIDROELÉCTRICA

Objeto de la invención

El objeto de la presente memoria es un sistema de producción de energía hidroeléctrica, que se utiliza esencialmente para producir energía eléctrica a partir de un caudal circulante y un salto de presión, mediante un sistema eficiente, fiable y de bajo coste.

Antecedentes de la invención

En la actualidad, es de sobra conocido en el estado de la técnica el uso de turbinas hidráulicas para producción de energía eléctrica a gran escala en centrales a pie de presa.

No obstante, cuando se trata de aprovechar pequeños caudales como los existentes en redes de agua potable, riego o incluso pequeños saltos de agua en represas de riachuelos, etc., las turbinas convencionales (del tipo Francis, Kaplan, Pelton,etc.) no son aplicables por trabajar con caudales y potencias mucho más elevados.

Como solución a este problema, tradicionalmente se ha recurrido al uso de bombas como turbinas (denominadas PAT, "PumpUsed as Turbine” por sus siglas en inglés), en el que la energía hidráulica es transformada en energía mecánica mediante una bomba centrífuga convencional trabajando en sentido inverso, de manera que junto con un generador eléctrico constituye un sistema simple y económico de generar energía.

El problema de esta solución radica en que al contrario que una turbina convencional, una PAT no dispone de un sistema regulación mediante álabes móviles u otro similar, de manera que su funcionamiento es muy sensible ante cualquier cambio de caudal o presión. En la práctica esto supone que estos sistemas solo se apliquen en instalaciones con condiciones muy estables, lo cual es poco frecuente en redes de abastecimiento de agua, donde el caudal y la presión varían continuamente en función de la demanda.

En tal sentido, y como mejora del desempeño de las bombas usadas como turbinas, se conocen invenciones basadas en la variación electrónica de velocidad que las dotan de una mayor flexibilidad mejorando su comportamiento frente a posibles cambios de caudal o presión en la instalación. Dichos sistemas están basados en el concepto del frenado regenerativo, y a nivel práctico suelen implementarse mediante variadores de frecuencia equipados con dicha función, es decir, que son capaces de inyectar la energía procedente de la bomba usada como turbina a la red eléctrica.

Hoy en día dichos equipos están presentes en ciertos sectores de la industria, por ejemplo, en ascensores que durante el trayecto de bajada generan energía inyectándola a la red eléctrica del edificio. El principal inconveniente de esta solución es por un lado su elevado coste y por otro que no cumplen la normativa exigida para exportar energía de forma continua a la red eléctrica, lo cual hace que tengan que añadirse protecciones externas adicionales e incluso realizar ensayos en laboratorio para certificar su correcto funcionamiento, como paso previo a que la compañía eléctrica autoricen la conexión a sus redes, lo cual encarece notablemente el coste del proyecto y muchos se descartan por falta de rentabilidad.

Descripción de la invención

El problema técnico que resuelve la presente invención es explotar pequeños aprovechamientos hidráulicos que normalmente no resultan rentables debido a su bajo potencial energético. Para ello, el sistema de producción de energía hidroeléctrica, objeto del presente modelo de utilidad, está compuesto por una bomba centrífuga, usada como turbina, unida solidariamente mediante un eje a un motor de imanes permanentes, usado como generador, cuya salida se conecta a un puente rectificador para transformar la corriente alterna en continua y así poder exportar dicha energía a la red eléctrica (para autoconsumo o venta de excedentes) mediante el uso de un inversor fotovoltaico, o bien destinarla a la carga de baterías mediante el uso de un cargador fotovoltaico.

De esta forma, el sistema aquí descrito podrá configurarse de dos formas. Por un lado, como método de exportación de energía a la red eléctrica donde se usará un inversor fotovoltaico, el cual recibirá la corriente continua procedente de la PATde la misma forma que la recibiría de los paneles fotovoltaicos para los cuales ha sido diseñado. Por otro lado, como método para carga de baterías, en el cual la corriente continua procedente del rectificador se conectará a un cargador de baterías fotovoltaico donde el cargador recibirá la corriente continua procedente de la PAT de la misma forma que la recibiría de los paneles fotovoltaicos para los cuales ha sido diseñado.

Gracias a su diseño, el sistema está dotado de resistencias de frenado en cualquiera de sus configuraciones, de manera que, si hubiera un fallo del inversor o bien del cargador fotovoltaico la energía generada se disiparía en forma de calor manteniendo una velocidad de giro segura en la PAT (bomba usada como turbina), evitando así el fenómeno conocido como “embalamiento”. A nivel práctico, esto se realizará mediante un chopper de frenado configurado para derivar energía a resistencias a partir de un determinado nivel de tensión continua configurable, la cual está directamente relacionada con la velocidad de giro. De esta forma, cuando se alcanza cierta velocidad de giro la energía generada será disipada en forma de calor en las resistencias.

Además, para dotar al sistema de mayor seguridad, también se incluye una válvula de cierre automático en caso de fallo, de manera que si el fallo es prolongado no se estará continuamente derivando energía a las resistencias de frenado. Evitando así generar una excesiva disipación del calor que podría provocar un aumento considerable de la temperatura ambiente, generando un problema si las resistencias de frenado se hubieran ubicado en un local cerrado.

Breve descripción de las figuras

A continuación, se pasa a describir de manera muy breve una serie de dibujos que ayudan a comprender mejor la invención y que se relacionan expresamente con una realización de dicha invención que se presenta como un ejemplo no limitativo de ésta.

FIG 1. Muestra un esquema del sistema de producción de energía hidroeléctrica, objeto del presente modelo de utilidad, en su configuración como método de exportación de energía a la red eléctrica.

FIG 2. Muestra un esquema del sistema de producción de energía hidroeléctrica, objeto del presente modelo de utilidad, en su configuración como método para carga de baterías.

Exposición de un modo detallado de realización de la invención

En las figuras adjuntas se muestra una realización preferida de la invención. Más concretamente,el sistema de producción de energía hidroeléctrica, objeto del presente modelo de utilidad, está caracterizado porque contiene una bomba centrífuga (1), usada como turbina, unida solidariamente mediante un eje a un motor de imanes permanentes (2), usado como generador, cuya salida se conecta a un puente rectificador (3) para transformar la corriente alterna en continua y así poder exportar dicha energía a la red eléctrica (8) mediante el uso de un inversor fotovoltaico (6) tras el paso por un contador (7), o bien destinarla a la carga de baterías (10) mediante un cargador fotovoltaico (9).

En una realización particular, se incorpora un sistema automático de frenado (4) que comprende resistencias eléctricas de frenado (5) en la salida de corriente continua del rectificador (3) para evitar el efecto conocido como “embalamiento” en caso de fallo.

En una segunda realización particular, se incorpora una válvula de cierre automático (11) que se detiene la bomba centrífuga (1) en caso de fallo del sistema.

Claims

REIVINDICACIONES

1 Sistema de producción de energía hidroeléctrica caracterizado porque contiene una bomba centrífuga (1),usada como turbina, unida solidariamente mediante un eje a un motor de imanes permanentes (2), usado como generador, cuya salida se conecta a un puente rectificador (3) para transformar la corriente alterna en continua y así poder exportar dicha energía a la red eléctrica (8) mediante el uso de un inversor fotovoltaico (6) o bien cargar una pluralidad de baterías (10) mediante un cargador fotovoltaico (9).

Sistema de producción de energía hidroeléctrica según la reivindicación 1 donde se incorpora un contador (7) como paso previo a la conexión con la red eléctrica (8).

Sistema de producción de energía hidroeléctrica según la reivindicación 1 donde se incorpora un cargador fotovoltaico (9) como paso previo a la conexión con una pluralidad de baterías (10).

Sistema de producción de energía hidroeléctrica según las reivindicaciones 1 a 3 donde se incorpora un sistema automático de frenado (4) que comprende una serie de resistencias eléctricas de frenado (5) en la salida de corriente continua del rectificador (3).

Sistema de producción de energía hidroeléctrica según las reivindicaciones 1 a 4 donde se incorpora una válvula de cierre automático (11) que detiene la bomba centrífuga (1), usada como turbina, en caso de fallo del sistema.