ES1296490U - Sistema concentrador y captador de energía eólica - Google Patents

Abstract

Sistema concentrador y captador de energía eólica, que utiliza turbinas y deflectores del viento, y se caracteriza porque comprende: a) Unas turbinas, de eje vertical u horizontal, de álabes radiales, que captan y concentran la energía del viento, b) Unos generadores eléctricas accionados por las turbinas eólicas que generan corriente continua o alterna, c) Unos dispositivos mecánicos accionados por las turbinas: compresores o bombas que impulsan a comprimen aire o liquido hidráulico, d) Unos sistemas de control, aviso y seguridad de los sistemas, e) Un sistema de protección de fuertes vientos, f) Un sistema de regulación del rpm de las turbinas y/o generadores para proporcionar 50 o60 cps, g) Unas instalaciones distribuidoras de la corriente y h) Unos descargadores de cargas estáticas.

Description

DESCRIPCIÓN

Sistema concentrador y captador de energía eólica

Sector de la técnica

En la obtención de energía eléctrica por medios renovables aprovechando el viento. Generando energía eléctrica para viviendas, agricultura, desalación del agua del mar, elevación del agua a estanques para su almacenamiento, realimentación de Ja corriente a la red eléctrica, obtención de hidrógeno por electrolisis del agua, etc.

El objeto de la invención consiste en:

Proporcionar un sistema sencillo, económico y práctico de aprovechar la energía cinética del viento.

Realizar deflexiones y concentraciones para aumentar la velocidad del viento de su corriente y poder obtener más rendimiento. El viento al incidir sobre una rampa pared o superficie inclinada no se comprime, pero si aumenta su velocidad y por lo tanto su energía.

Utilizar turbinas de eje vertical que permiten aprovechar el viento de todos los sentidos y también de turbinas de eje horizontal. Las turbinas verticales son muy simples, monopiezas y pueden utilizar el apoyo de su mástil solamente en su extremo inferior.

Utilizar turbinas que aprovechan el flujo del aire tangencialmente, generando un par de giro constante.

Utilizar un sistema que no daña la fauna.

Utilizar para su sujeción soportes y anclajes fijados al suelo sobre base o cimientos de hormigón. Utilizar materiales ligeros o ultraligeros, resistentes y anti-corrosión.

Usar un sistema de control y de seguridad. Utilizando destellos luminosos mediante diodos LED para aviso de su situación.

Puede usarse acero inoxidable o galvanizado, también pueden usarse fibras sintéticas muy resistentes, no afectadas por la corrosión, fibra de vidrio, etc. Las fibras sintéticas se pueden mezclar con grafeno u óxido de grafeno.

Ventajas: Favorece al medioambiente, evita el calentamiento global, el cambio Climatico y permite su recuperación, no mata las aves, el de eje vertical se orienta automáticamente hacia el viento, es muy sencillo, económico y práctico. El de eje horizontal aprovecha la mayor parte de los vientos añadiendo unas lonas deflectoras. Las rampas duplican o triplican la velocidad del aire y con ello se multiplica su energía por 8 o por 27 respectivamente.

Antecedentes de la invención

Los vientos se aprovechan utilizando lugares especiales, grandes estructuras y altos costos para conseguir altos rendimientos. Los aerogeneradores actuales utilizan grandes palas, las cuales no son útiles por dañar la fauna y estar expuestas a las grandes descargas eléctricas. La invención permite aprovechar la energía de que dispone el viento tanto en el campo como en las viviendas aisladas, cuando disponen de una cumbrera o caballete entre los faldones de cubiertas inclinadas de los tejados.

Explicación de la invención

La energía renovable aún no es lo suficientemente productiva para usarla en grandes cantidades, no es constante, produce cierta contaminación medioambiental, y por su discontinuidad necesita almacenarse. Con el presente sistema se obtiene mucha energía, pudiendo colocarse donde no perjudica ni contamina tanto eléctrica, audible como visualmente.

El sistema concentrador y captador de energía eólica, utiliza turbinas y deflectores del viento, y se caracteriza porque comprende:

a) Unas turbinas, de eje vertical u horizontal, de álabes radiales, que captan y concentran la energía del viento,

b) Unos generadores eléctricos accionados por las turbinas eólicas que generan corriente continua o alterna,

c) Unos dispositivos mecánicos accionados por las turbinas: compresores o bombas que impulsan o comprimen aire o líquido hidráulico,

d) Unos sistemas de control, aviso y seguridad de los sistemas,

e) Un sistema de protección de fuertes vientos,

f) Un sistema de regulación de las rpm de las turbinas y/o generadores para proporcionar 50 o 60 cps,

g) Unas instalaciones distribuidoras de la corriente,

h) Utilización como álabe: planchas, lonas, telas de fibras o de alambre de acero inoxidable, i) Unas aletas verticales o álabes guías que deflactan y concentran el viento incidente sobre las turbinas de eje vertical y

j) Unos descargadores de cargas estáticas.

Las turbinas horizontales se colocan o alojan parcialmente en oquedades realizadas a lo largo de las cumbreras o caballetes de los tejados entre los faldones inclinados de las cubiertas. Se pueden superponer a lo largo de las cumbreras o caballetes de los tejados, o pueden colocarse sobre el terreno. En ambos casos pueden añadir unas rampas laterales que incrementan la velocidad del viento incidente sobre la mitad superior de las turbinas. Las colocadas en las cumbreras deben descansar sobre unos soportes amortiguados de goma o de gomaespuma.

Las turbinas están formadas por un eje que puede ser hueco o compacto con unos álabes de placas radiales, planas y rígidas (pueden ser flexibles y curvas) que con el viento crean un par de giro. Las flexibles se retraen con fuertes vientos. Las de eje hueco rodean y giran sobre unos mástiles apoyados o incrustados en el suelo. En las de eje compacto el extremo inferior gira introducido en un soporte fijado en el suelo.

Para las turbinas, superficies deflectantes y rampas se usa Poliéster (Dacron). Vela laminada, Aramidas (o poliamidas aromáticas), Kevlar, Ultra PE (o polietileno de peso molecular ultra alto), PEN (o naftolato de polietileno), LCP ( polímeros de cristal líquido y el Mylar (película sintética de poliéster / lavsan) y la fibra de vidrio o carbono. También propileno-poliéster, polipropileno y fibras de alta resistencia. Todas pueden mezclarse con grafeno u óxido de grafeno.

Interesa la resistencia a los rayos UV, resistencia a la tracción, el costo, el Coeficiente de pérdida de resistencia y la Elasticidad. Y en caso de utilizar materiales metálicos, como el acero inoxidable en los mástiles, ejes de turbinas y sus soportes, deberán tener una capa protectora de cinc, estar galvanizados o recubiertos con una capa de fibra de vidrio.

Los generadores eléctricos pueden ser síncronos, y totalmente de imanes permanentes. En especial de tierras raras de samario-cobalto o de neodimio-hierro-boro

Como elementos mecánicos se usan motobombas para elevar agua o accionar generadores eléctricos.

Las aletas flexibles o alabes guías se inclinan reduciendo su inclinación y superficie de impacto con el aumento de la velocidad del viento. También pueden retraerse venciendo la resistencia de un muelle que tiende a mantenerlo extendido.

Las aletas flexibles o álabes guías se pueden retraer automáticamente con vientos de una determinada velocidad. También se pueden soltar algunas de sus aristas.

Las rampas deflectoras sobre el terreno formadas por el mismo terreno o por una plancha o lona deflectan el viento hacia arriba contra la turbina

Las turbinas de pequeñas dimensiones suelen ir muy revolucionadas y no necesitan multiplicadores. La energía mecánica obtenida se puede usar para elevar agua y se almacena en estanques en zona alta, posteriormente se descarga, regula y acciona un motor o turbina que impulsa un generador eléctrico.

Un sistema de control, aviso y seguridad informa del estado de cada uno de los dispositivos. Se utilizan señales luminosas para avisar de su situación a las posibles aeronaves que los sobrevuelan. Y se pueden añadir descargadores de estática.

Breve descripción de los dibujos

La figura 1 muestra una vista esquematizada y en alzado y frontal de una vivienda con una turbina del sistema captador de la invención.

La figura 2 muestra una vista esquematizada y en alzado y lateral de una vivienda con una turbina del sistema captador de la invención.

La figura 3 muestra una vista esquematizada, en alzado y lateral de una vivienda con una turbina del sistema captador de la invención añadiendo unas rampas deflectoras en sus laterales. Se complementa con un sistema de paneles fotovoltaicos.

La figura 4 muestra una vista esquematizada y planta de una turbina horizontal sobre el terreno de una variante del sistema captador de la invención.

La figura 5 muestra una vista esquematizada y lateral de la turbina de la figura 4.

La figura 6 muestra una vista esquematizada en alzado de una variante de turbina de eje vertical sobre el terreno.

La figura 7 muestra una vista esquematizada, en planta y parcial de la turbina de la figura 6. La figura 8 muestra una vista esquematizada, en planta y parcial de una variante de la turbina de la figura 6.

La figura 9 muestra una vista esquematizada y en planta de una turbina horizontal reforzada con aletas deflectoras laterales dispuestas sobre el terreno.

Realización preferente de la invención

La figura 1 muestra la turbina (1} incrustada en una oquedad realizada a lo largo de la cumbrera o caballete del tejado de una vivienda. Las flechas indican el modo de actuación y deflexión del viento. Una para cada sentido del viento. No se muestran los generadores eléctricos.

La figura 2 muestra la turbina {1) incrustada en una oquedad realizada a lo largo de la cumbrera o caballete del tejado de una vivienda. En los extremos de la turbina porta los generadores eléctricos (6) y en la zona central el soporte (16) del eje de la turbina. Puede tener uno o varios soportes, dependiendo de la longitud de la misma.

La figura 3 muestra la turbina (1) superpuesta a lo largo de la cumbrera o caballete del tejado de una vivienda. En los extremos de la turbina porta Jos generadores eléctricos {6) y en la zona central el soporte (16) del eje de la turbina. Puede tener uno o varios soportes, dependiendo de la longitud de la misma. En este caso la turbina está superpuesta y añade dos rampas deflectoras (2r) en sus laterales, las cuales cubren la mitad inferior de Ja turbina y se suman a la rampa o deflexión generada por los faldones inclinados de la cubierta del tejado. Se complementa con un sistema de paneles fotovoltaicos (14).

La figura 4 muestra la turbina (1) de eje horizontal colocada sobre el terreno y en sus laterales las rampas de lona (2r) deflectoras del viento hacia la zona superior de la turbina. Los soportes (16) del eje de la turbina y los generadores (6} a ambos lados. La flecha indica una posible dirección relativa del viento. La turbina se puede colocar perpendicular a los vientos dominantes de la zona.

La figura 5 muestra la turbina (1) de la figura 4 y en sus laterales las rampas de lona (2r) o tela plastificada o placas, deflectoras del viento hacia la zona superior de la turbina. Los soportes (16) del eje de la turbina y los generadores (6) a ambos lados. La flecha indica las típicas direccione del viento. Se pueden colocar perpendicular a los vientos dominantes de la zona.

La figura 6 muestra la turbina (1) de eje vertical, con sus palas o álabes (20) y rodeada de los alabes guías o superficies vélicas (2v) que dirigen el viento inclinado sobre los alabes de la turbina. El eje de la turbina acciona la pareja de engranajes (5}, accionando el generador eléctrico (6). Los álabes guías o superficies vélicas deflectoras pueden estar colocadas con las aristas de los extremos fijas, o como en la figura, sujetas solamente de su arista más externa por el cable o varilla (2g) que hace de eje de giro y está sujeta a los brazos radiales superiores e inferiores (21f). Las palas de la turbina y las superficies deflectoras son trapeciales y pueden ser flexibles. Las palas están dispuestas entre los dos discos transversales (7). Los álabes guías pueden ser flexibles, o rígidos y estar extendidos por la acción de un muelle, retrayéndose ambos proporcionalmente cuando aumenta el viento.

La figura 7 muestra la turbina (1) del captador de la figura (6) entre los discos transversales (7) y con los álabes guías (2v) los cuales se inclinan por la acción del viento y están fijados y giran alrededor del eje (2g), venciendo con el viento unos muelles no mostrados en la figura. Pudiendo protegerse de fuertes vientos.

La figura 8 muestra la turbina (1) del captador de la figura (6) entre los discos transversales (7), con los álabes guías (2v) sujetos de la arista (2a), los cuales son flexibles y flexionan por la acción del viento. Se retraen en función de la intensidad del viento. Pudendo protegerse de fuertes vientos.

La figura 9 muestra la turbina (1) de eje horizontal y en sus laterales las rampas de lona o tela plastificada (2r) deflectoras del viento hacia la zona superior de la turbina. Los soportes (16) del eje de la turbina y los generadores (6) en ambos extremos. Las flechas indican una posible dirección del viento, en este caso paralelo al eje de la turbina. Se añaden las superficies deflectoras (12h) que giran alrededor de los cables (2g) que soportan las aristas superiores y que actúan de ejes. En una dirección del viento se apoya en la malla vertical (12m). Con el viento en la dirección contraria la superficie deflectora (12h) se alinea con el viento, al no apoyarse sobre la malla (12m). Con vientos perpendiculares al eje de la turbina también se gira la superficie deflectora para que el viento incida sobre los álabes superiores.

Claims (19)

REIVINDICACIONES

1. Sistema concentrador y captador de energía eólica, que utiliza turbinas y deflectores del viento, y se caracteriza porque comprende:

a) Unas turbinas, de eje vertical u horizontal, de álabes radiales, que captan y concentran la energía del viento,

b) Unos generadores eléctricos accionados por las turbinas eólicas que generan corriente continua o alterna,

c) Unos dispositivos mecánicos accionados por las turbinas: compresores o bombas que impulsan o comprimen aire o líquido hidráulico,

d) Unos sistemas de control, aviso y seguridad de los sistemas,

e) Un sistema de protección de fuertes vientos,

f) Un sistema de regulación del rpm de las turbinas y/o generadores para proporcionar 50 o 60 cps,

g) Unas instalaciones distribuidoras de la corriente y

h) Unos descargadores de cargas estáticas.

2. Sistema según reivindicación 1, caracterizado porque los álabes de las turbinas consisten en unas placas planas, rígidas, flexibles o curvas, las cuales generan un par de giro.

3. Sistema según reivindicación 2, caracterizado porque los álabes son retráctiles.

4. Sistema según reivindicación 1, caracterizado porque las turbinas de eje horizontal se colocan o alojan parcialmente en oquedades realizadas a lo largo de las cumbreras o caballetes generados entre los faldones inclinados de la cubierta de los tejados.

5. Sistema según reivindicación 1, caracterizado porque las turbinas de eje horizontal se colocan superpuestas sobre y a lo largo de las cumbreras o caballetes de los tejados, añadiendo unas rampas que deflactan el aire hacia la mitad superior de la turbina.

6. Sistema según reivindicación 1, caracterizado porque las turbinas de eje horizontal se colocan sobre el terreno y añaden unas rampas laterales que deflactan el aire hacia la mitad superior de la turbina.

7. Sistema según reivindicación 1, caracterizado porque las turbinas de eje vertical están formadas por álabes o palas radiales dispuestas entre dos discos transversales en sus extremos

8. Sistema según reivindicación 7, caracterizado porque las turbinas están formadas por un eje que puede ser hueco y rodean y giran sobre unos mástiles apoyados o incrustados en el suelo.

9. Sistema según reivindicación 7, caracterizado porque las turbinas de eje vertical están formadas por un eje compacto cuyo extremo inferior gira introducido en un soporte cilíndrico fijado en el suelo o en una cimentación en el terreno.

10. Sistema según reivindicación 7, caracterizado porque unas aletas verticales o álabes guías inclinados deflactan y concentran el viento incidente sobre las turbinas de eje vertical.

11. Sistema según reivindicación 7, caracterizado porque las aletas verticales o álabes guías son flexibles.

12. Sistema según reivindicación 7, caracterizado porque los álabes guías se retraen venciendo la resistencia de un muelle que tiende a mantenerlos extendidos.

13. Sistema según reivindicación 7, caracterizado porque los álabes guías reducen su inclinación y superficie de impacto con el aumento de la velocidad del viento

14. Sistema según reivindicación 1, caracterizado porque en las turbinas y superficies deflectantes se utiliza Poliéster (Dacron), Vela laminada, Aramidas (o poliamidas aromáticas). Kevlar, Ultra PE (o polietileno de peso molecular ultra alto), PEN (o naftolato de polietileno), LCP (polímeros de cristal líquido) y el Mylar (película sintética de poliéster I lavsan) y la fibra de carbono. propileno-poliéster, polipropileno y fibras de alta resistencia, todas se mezclan con grafeno u óxido de grafeno, y se usan velas antiestáticas.

15. Sistema según reivindicación 1, caracterizado porque los mástiles y los ejes de las turbinas y sus soportes son de acero inoxidable con una capa protectora de cinc, o están galvanizados.

16. Sistema según reivindicación 1, caracterizado porque los generadores eléctricos son síncronos, y totalmente de imanes permanentes, en especial de tierras raras de samario-cobalto o de neodimio-hierro-boro.

17. Sistema según reivindicación 1, caracterizado porque como elementos mecánicos se usan motobombas para elevar agua o accionar generadores eléctricos.

18. Sistema según reivindicación 7, caracterizado porque los álabes de la turbina y los álabes guías son inclinables.

19. Sistema según reivindicación 1, caracterizado porque las turbinas colocadas en las cumbreras descansan sobre unos soportes amortiguados de goma o de gomaespuma.