ES1301844U - Dispositivo de generacion de energia electrica a partir de la energia de las olas del mar - Google Patents

Abstract

Un dispositivo de generación de energía eléctrica a partir de la energía undimotriz, que contiene un flotador, cuyos extremos están conectados a través de una conexión cinemática con elementos de guía, elementos de soporte y con un receptor de energía mecánica, caracterizado por que los elementos de soporte están hechos en forma de columnas de soporte de guía vertical, y el flotador está adicionalmente provisto de elementos de guía en partes laterales y con un vástago conectado fijamente en la parte superior, que engrana con una cadena estirada entre dos ruedas dentadas, superior e inferior, que tienen un accesorio móvil en los extremos de los vástagos de la bomba hidráulica, hecho en forma de cilindro de doble efecto con pistón y cilindros inferior y superior, en el que el cuerpo de la bomba hidráulica se fija de forma inamovible en el bastidor del dispositivo, y el acumulador hidráulico, hecho en forma de un recipiente de alta presión, un generador hidráulico y un tanque de descarga están instalados en la plataforma del dispositivo, en el que las mangueras de alta y baja presión están unidas a los cilindros superior e inferior de la bomba hidráulica, que los conectan al acumulador hidráulico, al generador hidráulico y al tanque de descarga.

Description

DESCRIPCIÓN

DISPOSITIVO DE GENERACIÓN DE ENERGÍA ELÉCTRICA A PARTIR DE LA ENERGÍA

DE LAS OLAS DEL MAR

CAMPO TÉCNICO Y OBJETO DE LA INVENCIÓN

El grupo de invenciones se refiere a la industria hidroeléctrica y está destinado a producir energía eléctrica a partir de la energía undimotriz.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

La energía hidroeléctrica, a saber: la energía de las olas es un tipo de energía no convencional basada en el uso de la energía undimotriz mediante la conversión de la energía cinética de las olas en energía hidráulica de maquinaria accionada por energía hidroeléctrica para su uso en generadores eléctricos para generar energía eléctrica. La energía undimotriz es una fuente de energía renovable, virtualmente inagotable, respetuosa con el medio ambiente, y contribuye a la conservación del medio ambiente.

El problema de obtener nuevos tipos de energía limpia que protejan el medio ambiente y contribuyan a su restauración es importante y debe abordarse con urgencia mediante el desarrollo y la implementación de nuevas tecnologías, principalmente de ahorro de recursos.

Hay varias formas de generar energía de las olas. El principal, el más usado, es la forma de usar un movimiento hacia arriba y hacia abajo de una gran ola para crear un flujo de aire o agua y dirigir su presión para accionar una turbina o una boya flotante para generar energía eléctrica. Los giroscopios de par se utilizan a menudo en los métodos de generación de energía de las olas.

Existen diversos dispositivos e instalaciones para implementar los métodos adecuados para la generación de energía eléctrica a partir de la energía undimotriz.

Recientemente, las estructuras que combinan dispositivos e instalaciones para producir energía eléctrica a partir de la energía undimotriz en un complejo u objeto integral y utilizan tales dispositivos e instalaciones como módulos o secciones han ido ganando uso práctico. Estas estructuras combinadas se denominan estaciones o islas de energía en alta mar.

De este modo, se conoce un método de generación de energía eléctrica a partir de la energía undimotriz, según el cual el proceso de generación de energía eléctrica consta de las siguientes etapas: transferencia de la fuerza del movimiento de las olas del mar al árbol de rotación de un giroscopio rotatorio mediante la presión de la palanca y transferencia del movimiento rotatorio del árbol del giroscopio al árbol del inducido del generador.

Según el método conocido, el proceso de generación de energía eléctrica es el siguiente: la rueda motriz del árbol del rotor gira el árbol del inducido del generador que genera energía eléctrica, que es girado por dos ruedas motrices del giroscopio. La rueda motriz del giroscopio giratorio gira debido a la presión de la palanca, que transmite la fuerza de las olas del mar al árbol de rotación del giroscopio giratorio (ver, por ejemplo, la solicitud internacional con número de publicación DE 102009032930, IPC F03B 13/18 de fecha 14.07.2009, SARDAK Viktor "Método de Generación de Energía Eléctrica que Permite Emplear la Energía Undimotriz Marina para Girar la Rueda Motriz de un Eje Rotor”).

Sin embargo, este método es relativamente ineficiente. Su descripción no ofrece una imagen completa de toda la secuencia de transmisión y conversión de la energía de las olas. Este método requiere un equipo complejo y tiene una fiabilidad de funcionamiento comparativamente insuficiente.

Otro método conocido para generar energía eléctrica a partir de la energía undimotriz consiste en transmitir el movimiento de los flotadores a través de las cadenas a las primeras ruedas dentadas, que pueden girar tanto en sentido horario como antihorario, las cuales transmiten luego movimiento a través de las cadenas a las segundas ruedas dentadas, lo que, gracias a acoplamientos unilaterales insertados en los primeros piñones, gira solo en una dirección de forma interrumpida, cuando los flotadores se mueven hacia arriba, más allá de la transmisión del movimiento a través de las cadenas a las terceras ruedas dentadas que transmiten el movimiento de rotación a la columna rotatoria y a través de la transmisión al árbol del generador eléctrico. Dado que la energía eléctrica producida por un generador eléctrico se suministra con interrupciones, se proporciona una batería para la acumulación de energía eléctrica y uso futuro (véase, por ejemplo, la solicitud internacional con el número de publicación US5066867, IPC F03B 13/18 del 19.11.1991, Shim Hyun J "Método y dispositivo para generar energía eléctrica usando la fuerza de las olas").Sin embargo, este método es relativamente ineficiente, ya que requiere un equipo complejo que tiene relativamente poca fiabilidad en la operación, ya que la transmisión opera bajo cargas y tensiones dinámicas alternas, y no asegura la longevidad del sistema en operación.

También, se conoce un método para utilizar la energía undimotriz, que incluye capturar la energía de las olas por los objetos flotantes y transferir esta energía al mecanismo actuador por medio de varillas verticales unidas a los objetos flotantes, y transmisión por engranajes, donde los objetos flotantes que capturan la energía de las olas se colocan en árboles de guía, que están atados, transmitir energía al actuador por medio de cremalleras dentadas, que se instalan en cajas de engranajes con posibilidad de movimiento en ellas, y engranajes de trinquete, que se instalan en el árbol principal, por lo que las varillas están dispuestas paralelas a los árboles de guía, las cremalleras se engranan con los trinquetes cuando los objetos flotantes se mueven hacia arriba y se desacoplan cuando los objetos flotantes se mueven hacia abajo, acumulando energía mecánica en la línea del árbol principal, que se coloca horizontalmente con el volante, y transmitiéndolo a través de la caja de cambios al generador eléctrico, (véase, por ejemplo, la solicitud internacional con número de publicación RU2221933, IPC F03B 13/18 del 14.02.2002, Kyrchanov A. H. "Método y dispositivo para usar la energía undimotriz").

Sin embargo, este método es relativamente ineficiente, ya que requiere un equipo complejo. Por el giro intermitente del volante y la aceleración del árbol principal del actuador, es difícil regular el suministro uniforme de energía eléctrica al consumidor. Por lo tanto, este método tiene una fiabilidad relativamente insuficiente en funcionamiento.

Otro método conocido para generar energía eléctrica a partir de la energía undimotriz consiste en transmitir el movimiento de las olas a través de un sistema de transmisión de energía a un dispositivo que está conectado al cuerpo principal y ubicado en la superficie del mar, y se mueve con el movimiento de las olas verticales; la amplitud del movimiento del flotador se controla a través del control de movimiento y el control del flotador para controlar la amplitud de su movimiento; luego, la potencia se transfiere a la bomba de presión para crear un fluido a alta presión, y luego el fluido a alta presión se transfiere desde la bomba de presión al tanque de capacidad variable para su almacenamiento, luego, el fluido se transfiere desde el tanque de capacidad variable al convertidor de energía de las olas, que consta de una bomba de accionamiento y un generador de energía. Además, el proceso conocido usa un material que acumula presión en el tanque de capacidad variable del fluido a alta presión. Este material se utiliza además para resortes de suspensión, neumáticos, materiales de absorción de choque, materiales de aislamiento sísmico, etc. La energía residual producida por el generador se utiliza para concentrar agua de mar y extraer minerales de ella mediante síntesis electrolítica (ver, por ejemplo, la solicitud internacional con número de publicación JP2013185582, IPC F03B 13/22 del 19.09.2013, TSUJI NOBUYOSHI "Conversor de potencia de olas eléctricas y método de producción de recursos oceánicos").

Sin embargo, este método es relativamente ineficiente, ya que requiere un equipo complejo según sus tareas, principalmente para la obtención de minerales a partir del agua de mar mediante la conversión de la energía undimotriz en la energía eléctrica necesaria para realizar la síntesis electrolítica.

Para implementar el método reivindicado, se conoce un dispositivo de una planta de energía de las olas para producir energía eléctrica a partir de la energía undimotriz. El dispositivo contiene un convertidor de energía de tornillo, hecho en forma de hélice de palas, conectado por un acoplamiento al árbol y a través de un engranaje de refuerzo al generador, una carcasa y un flotador y, además, contiene un vástago, que está rígidamente fijado al flotador; una varilla conectada de forma pivotante al vástago; un soporte en el que un árbol está montado en cojinetes; un soporte que se une a la varilla por un lado y al soporte por el otro lado; un concentrador de flujo de agua con paletas de guía, que se conecta al soporte por medio de soportes; y las paletas de guía son flexibles y elásticas y están unidas rígidamente a un lado de los radios del eje (ver, por ejemplo, la solicitud de Modelo de Utilidad ucraniano UA59023U, IPC F03B 13/14, F03B 13/16, F03B 13/20, F03B 13/22, de fecha 26.04.2011, Slobodiuk V.O. "Planta de energía de las olas de alta mar").

Sin embargo, el dispositivo conocido es relativamente ineficaz. Requiere un equipo adicional complejo, tal como un concentrador de flujo de agua, y el convertidor de energía helicoidal tiene una fiabilidad relativamente insuficiente en funcionamiento cuando hay olas altas.

También se conoce un dispositivo tal como una central eléctrica de olas en alta mar. La central eléctrica undimotriz en alta mar contiene un pontón central, en cuyo perímetro exterior se montan los pontones principales, sobre el que se colocan cilindros de alta presión (HPC) y una turbina hidráulica; varios pontones principales están conectados por bisagras axiales horizontales a lo largo del perímetro exterior del pontón central; Los HPC están montados en los pontones principales; Los HPC se fijan desde un extremo al pontón principal mediante una bisagra axial horizontal paralela a la bisagra axial entre el pontón central y el principal; un pistón se coloca en el medio de cada cilindro y tiene la forma de un bastidor espacial, en el que se monta una turbina de hélice de álabes ajustables con un ángulo de rotación de los álabes de -(D a ©, una varilla hueca, conectada en un extremo a un pistón hecho en forma de bastidor espacial, en el otro extremo conectado a la plataforma, que se encuentra en una bisagra axial horizontal paralela a la bisagra axial del HPC, que lo conecta con el pontón principal; una turbina de hélice de palas ajustables y el generador eléctrico están conectados por un eje axial, que se encuentra dentro de la varilla hueca, por medio de ejes nervados; el generador eléctrico se coloca en la plataforma, la varilla y el eje axial están provistos de juntas y cojinetes (ver, por ejemplo, la Patente de Invención ucraniana UA92993, MFIK F03B 13/12, F03B 13/14, de fecha 27.12.2010, Slobodiuk V.O. "Planta de energía de las olas de alta mar").

Sin embargo, el dispositivo conocido es relativamente ineficaz. Para reducir las rupturas de línea en equipos, el fluido de operación de los cilindros de alta presión y el depósito se suministra directamente a la turbina de hélice de palas ajustables conectada a un generador eléctrico. El equipo del dispositivo conocido es relativamente complejo y tiene una fiabilidad de funcionamiento relativamente insuficiente.

Para implementar el método reivindicado, también se conoce una central eléctrica de olas en alta mar, en el que se montan seis pares de pontones alrededor del pontón central a lo largo de su perímetro exterior. El pontón principal es el más cercano al pontón central, y el pontón auxiliar es el más lejano y el pontón auxiliar es el más lejano. Los pontones central, principal y auxiliar están conectados entre sí en serie por bisagras axiales horizontales. La citada central eléctrica conocida consiste en un pontón central, con una sala de máquinas con un tanque de descalcificación de alta presión en la parte superior, una turbina hidráulica y un generador eléctrico, así como un depósito de residuos líquidos debajo de la sala de máquinas. El perímetro exterior del pontón central está flanqueado por pares de pontones principales y pontones auxiliares conectados por bisagras axiales horizontales. Los pontones principales están equipados con cilindros de alta presión (HPC) con sistema de válvulas de entrada y salida, líneas elásticas de alta presión y líneas de vacío. Las varillas del pistón del HPC están articuladas al pontón central y a los cuerpos auxiliares del pontón. La planta está anclada mediante al menos dos anclajes.

Se supone que la planta propuesta tiene el doble de módulos de tamaño similar, y toda la energía recibida de las olas se convierte en energía eléctrica en una sala de máquinas, que se encuentra en el pontón central. La planta se lleva a por lo menos dos anclajes para evitar la rotación del pontón central alrededor de su eje, que permitirá transmitir la energía eléctrica producida a través de un cable eléctrico submarino (ver, por ejemplo, la Patente de Invención ucraniana UA87918, IPC F03B 13/24, F03B 13/14, de fecha 25.08.2009, Slobodiuk V.O. "Planta de energía de las olas de alta mar",).

Sin embargo, esta central eléctrica undimotriz en alta mar es relativamente ineficiente, ya que existe la posibilidad de que los pontones centrales giren alrededor de su eje, lo que constituye un inconveniente en su funcionamiento y, por lo tanto, la estación tiene una fiabilidad comparativamente baja en su funcionamiento.

Se conoce una central eléctrica marina que contiene una plataforma flotante en forma de armazón flotante, por ejemplo, en forma de estructura metálica hueca para asegurar su flotabilidad, con al menos un módulo ensamblado previamente que contiene un generador eléctrico y un convertidor de energía de hélice diseñado como una hélice con un árbol ubicado en la zona de corriente submarina y conectado al árbol del generador a través de un mecanismo de transmisión y adicionalmente provisto de una plataforma submarina, que está conectada por al menos un refuerzo rígido a la plataforma flotante, y la hélice de cada módulo está colocada sobre un soporte, cuya parte inferior está instalada en una ranura practicada en la plataforma submarina; la parte superior está unida por medio de sujetadores extraíbles a la plataforma flotante; la plataforma subacuática está provista de al menos cuatro cadenas de anclaje al fondo, y los módulos ensamblados previamente están conectados eléctricamente entre sí. Las dimensiones de la plataforma flotante son tales que aseguran la insumergibilidad de toda la estructura. También, las dimensiones de la plataforma flotante dependen de la cantidad de módulos ensamblados previamente diseñados para convertir la energía del flujo de agua en energía eléctrica. De este modo, si se van a utilizar centrales eléctricas más grandes (es decir, con más módulos (de potencia) ensamblados previamente), el área de la plataforma flotante debe ser más grande. Si fuese necesario, el número de módulos ensamblados previamente se puede cambiar uniéndolos o separándolos mecánicamente. (véase, por ejemplo, la solicitud de Modelo de Utilidad ucraniano UA93412U, IPC F03B 13/18, F03B 13/22, de fecha 25.09.2014, Berhulev A.S. "Planta de energía de alta mar").

Sin embargo, la central eléctrica marina ya conocida es relativamente ineficiente porque sus plataformas, tanto las inferiores bajo el agua como las superiores flotantes, son móviles, lo que constituye una comodidad insuficiente en su funcionamiento e imposibilita el uso de la estación como isla.

El método, que es el más cercano a la invención reivindicada en términos de naturaleza técnica y el resultado obtenido, es el método para generar energía mecánica a partir de la energía undimotriz con su posterior conversión en energía eléctrica y/o en la energía de la presión de un medio como el agua o el aire. Este método consiste en posicionar un flotador en un cuerpo de agua sujeto a oleaje, asegurando el movimiento del flotador alrededor de un eje paralelo al eje del flotador con un radio de rotación variable que se logra deslizando los extremos del flotador en los elementos de guía que gira bajo la acción de las olas, luego se realiza una conexión cinemática desde los elementos de guía del flotador al receptor de energía mecánica a través de un engranaje flexible y/o un engranaje dentado con ajuste automático de la posición del flotador a lo largo del radio de rotación de los elementos de guía, (véase, por ejemplo, la Patente de Invención ucraniana UA121858, IPC F03B 13/18, F03B 13/22, F03B 13/20 de 10.08.2020, Remenets M.I. "Método de conversión de la energía de las olas en energía mecánica y planta de energía de las olas para su implementación"). PROTOTIPO

Sin embargo, este método es relativamente ineficiente. Su descripción establece que la energía mecánica recibida se transforma en energía eléctrica y/o energía de presión de un medio como el agua o el aire, pero no da una imagen completa de toda la secuencia de esta transferencia y transformación de la energía de las olas desde el receptor de la energía mecánica hasta su conversión en energía eléctrica y/o energía de media presión, lo cual es bastante relevante e importante en la producción de energía respetuosa con el medio ambiente.

El método, que es el más cercano a la implementación del método reivindicado, es un dispositivo conocido como central eléctrica undimotriz que consta de una sección. Esta estación contiene un flotador longitudinal, hecho con la posibilidad de su rotación alrededor del eje, que es paralelo y externo al flotador, cerca del círculo con un radio de rotación variable bajo la acción de las olas, los extremos del flotador están conectados cinemáticamente a los elementos de guía, los elementos de soporte y al menos un receptor de energía mecánica a través de un engranaje flexible y/o dentado. Esta estación tiene un mecanismo de regulación de la inmersión del flotador, el cual se conecta de forma deslizante con sus extremos para guiar elementos colocados a lo largo de su radio de giro. Al menos uno de los elementos de guía está conectado rígidamente con la rueda motriz, que está conectada cinemáticamente con el árbol de accionamiento del receptor de energía mecánica. El mecanismo de control de inmersión del flotador está diseñado como parte del receptor de energía mecánica como una unidad de optimización de toma de fuerza automática en su árbol. (véase, por ejemplo, la Patente de Invención ucraniana UA121858, IPC F03B 13/18, F03B 13/22, F03B 13/20 de 10.08.2020). PROTOTIPO.

Sin embargo, el dispositivo conocido es relativamente ineficaz. El receptor de energía undimotriz está constantemente regulado. El diseño del flotador con un radio de rotación variable bajo la acción de las olas es relativamente insuficientemente fiable.

Una central eléctrica undimotriz conocida que consiste en una sección, que contiene elevadores que están instalados en el fondo del cuerpo de agua y conectados a través de un travesaño, es el más cercano en su carácter técnico y el resultado obtenido a la implementación del método reivindicado.

El travesaño se coloca sobre la superficie de las olas del agua y se conecta a un receptor de energía mecánica, diseñado como un generador eléctrico, el cual está conectado a través de una transmisión de correa dentada a los elementos de guía radial del movimiento de rotación del flotador. Si se aumenta el número de secciones, en función de las especificaciones técnicas de la estación, se fijan con bastidores adicionales. El generador eléctrico se puede diseñar e instalar totalmente cerrado. Una central eléctrica undimotriz se fabrica aproximando sus parámetros de diseño y consumo energético a las condiciones reales de funcionamiento. Se coloca en el cuerpo de agua de manera que los flotadores ocupen la posición más cercana al frente de ola. Los elevadores se colocan verticalmente, el travesaño se coloca horizontalmente, mientras que la estación de dos o más secciones tiene mayor durabilidad debido a los bastidores adicionales. Además, sus elementos estructurales están hechos de al menos dos secciones similares y están conectados por un bastidor, mientras que el generador eléctrico o compresor puede ser común a todas o a varias secciones. Además, los elementos de soporte se hacen flotantes o como un bastidor con la capacidad de instalarse en la parte inferior de un cuerpo de agua, tal como el mar, el océano, un río o un lago en aguas poco profundas, o en la pared del muelle o a bordo de un barco de vapor. Además, los elementos de soporte están hechos como elementos de bastidor flotante interconectados con la posibilidad de orientar la estación con flotadores detrás del frente de onda (ver, por ejemplo, la Patente de Invención ucraniana UA121858, IPC F03B 13/18, F03B 13/22, F03B 13/20, de fecha 10.08.2020). PROTOTIPO

Sin embargo, la conocida central eléctrica en alta mar (como una de las opciones undimotriz) es relativamente ineficiente ya que sus secciones están conectadas únicamente por bastidores, es decir, solo por un sistema de varillas, lo que hace relativamente insuficiente la comodidad en su funcionamiento.

DESCRIPCI N DE LA INVENCI N

La tarea resuelta por el grupo de invención reivindicado es crear un método relativamente más eficiente para generar energía eléctrica a partir de la energía undimotriz mediante el establecimiento de un proceso continuo de acumulación de energía para su transmisión al consumidor.

La tarea técnica establecida en la invención se resuelve por el hecho de que en el método reivindicado para generar energía eléctrica a partir de la energía undimotriz colocando un flotador en una masa de agua sujeta a olas, fijándolo a los elementos de guía de movimiento, asegurando el movimiento al flotador bajo la acción de las olas, que se transmite a través de la conexión cinemática de los elementos de guía al receptor de energía mecánica, de acuerdo con la invención, el flotador está adaptado adicionalmente para un movimiento estrictamente vertical bajo el efecto de las olas sin desviación horizontal, con la ayuda de elementos de guía de movimiento (previstos en las partes laterales del flotador, y columnas de soporte; una varilla se sujeta rígidamente en la parte superior del flotador que junto con el flotador, realiza movimientos de arriba hacia abajo, la carcasa de la bomba hidráulica se fija adicionalmente al bastidor; el movimiento vertical hacia arriba y hacia abajo se transmite desde la varilla del flotador a las varillas de los cilindros inferior y superior de la bomba hidráulica a través de una cadena, unas ruedas dentadas y un mecanismo tensor; las mangueras de baja y alta presión están conectadas a los cilindros inferior y superior de la bomba hidráulica, el agua se introduce en el cilindro inferior de la bomba hidráulica y el fluido es entregado desde el cilindro superior de la bomba hidráulica al acumulador hidráulico; durante cada movimiento del flotador, a saber: durante el movimiento ascendente con la ayuda de una manguera de baja presión, el agua se introduce en el cilindro inferior desde un tanque de descarga y, al mismo tiempo, con la ayuda_de una manguera de alta presión, el fluido se envía desde el cilindro superior de la bomba hidráulica al acumulador hidráulico; durante el movimiento hacia abajo del flotador, el agua se bombea con la ayuda de una manguera de alta presión desde el cilindro inferior de la bomba hidráulica hasta el acumulador hidráulico y, al mismo tiempo, con la ayuda de una manguera de baja presión, el agua se extrae del tanque de descarga hacia el cilindro superior de la bomba hidráulica; cuando se alcanza un valor de presión dado, el fluido se dirige desde el acumulador hidráulico a un generador hidráulico para generar energía eléctrica, en donde el fluido gastado del generador hidráulico se dirige al tanque de descarga y luego de regreso a la bomba hidráulica, proporcionando así un proceso continuo de producción de energía eléctrica.

Asimismo, la tarea técnica establecida en la invención se resuelve por el hecho de que las bombas neumáticas (compresores), los acumuladores neumáticos y los generadores neumáticos también se utilizan para producir, acumular y generar energía eléctrica.

También, el cometido técnico planteado en la invención se resuelve por el hecho de que la energía sobrante recibida en algún momento se destina a la producción de agua de servicio.

Asimismo, para implementar el método reivindicado, la tarea técnica establecida en la invención se resuelve por el hecho de que en el dispositivo para producir energía eléctrica a partir de la energía undimotriz, de acuerdo con la invención, los elementos de soporte están realizados en forma de elementos de guía verticales sobre columnas de soporte, y el flotador está realizado adicionalmente con los elementos de guía en las partes laterales del flotador y con una varilla fija en la parte superior; la varilla se engancha con la cadena estirada entre dos ruedas dentadas, superior e inferior, que tienen un accesorio móvil a los extremos de las varillas de la bomba hidráulica en forma de un cilindro de doble efecto con un pistón y los cilindros inferior y superior, y la carcasa de la bomba hidráulica está fijada al bastidor del dispositivo y el acumulador hidráulico, hecho en forma de un recipiente de alta presión, el generador hidráulico y el tanque de descarga están instalados en la plataforma del dispositivo, con mangueras de alta y baja presión unidas a los cilindros superior e inferior de la bomba hidráulica y conectándolas al acumulador hidráulico, el generador hidráulico y el tanque de descarga.

Asimismo, la tarea técnica planteada en la invención se resuelve por el hecho de que la fijación móvil de las ruedas dentadas a los extremos de las varillas de la bomba hidráulica se realiza en forma de cojinetes.

También, la tarea técnica establecida en la invención se resuelve por el hecho de que el acumulador hidráulico está hecho de metales, aleaciones metálicas y/o materiales compuestos.

Asimismo, para implementar el dispositivo reivindicado y el método reivindicado, la tarea técnica establecida en la invención se resuelve por el hecho de que en la isla de energía en alta mar reivindicada, de acuerdo con la invención, los elementos estructurales de las secciones forman adicionalmente al menos un entramado de celosía de sala de máquinas de dos pisos hecho de varillas en forma de tuberías conectadas fijas, cada piso del cual está separado por una plataforma, con la plataforma inferior colocada sobre el agua y con aberturas para varillas flotantes, con el equipamiento técnico de cada sección de la isla en alta mar instalado en las plataformas, con elementos de soporte en forma de elementos de guía verticales sobre columnas de soporte.

También, la tarea técnica planteada en la invención se resuelve por el hecho de que las columnas de soporte de guía de los elementos de soporte están en forma de tuberías llenas de agua.

La tarea técnica planteada en la invención se soluciona por el hecho de que el perímetro de la sala de máquinas está revestido exteriormente con materiales compuestos anticorrosivos, y los pasajes en la sala de máquinas están realizados tanto entre secciones como entre plantas.

Asimismo, la tarea técnica planteada en la invención se soluciona por el hecho de que el equipamiento técnico de la sección incluye mecanismos de guiado y traslado, bombas hidráulicas y neumáticas, acumuladores hidráulicos y neumáticos, generadores hidráulicos y neumáticos y tanques de descarga.

También, la tarea técnica establecida en la invención se resuelve por el hecho de que la plataforma superior tiene superestructuras para acomodar edificios y estructuras para diversos propósitos funcionales, tanto para fines industriales (recepción de agua de servicio) como recreativos o de entretenimiento, piscinas o atracaderos de embarcaciones marítimas.

Además, la tarea técnica establecida en la invención se resuelve por el hecho de que los flotadores, los elementos estructurales y de soporte dentro de ellos están hechos de metales, sus aleaciones y/o materiales compuestos.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS

La esencia de la invención propuesta se explica mediante los dibujos, concretamente:

Figura 1 - diagrama del dispositivo para producir energía eléctrica a partir de la energía undimotriz.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN

El método reivindicado para generar energía eléctrica a partir de la energía undimotriz se realiza como sigue.

Se coloca un flotador en una masa de agua sujeta a las olas y el cual adaptado para un movimiento estrictamente vertical bajo el efecto de las olas con la ayuda de elementos de guía del movimiento, a saber: con la ayuda de elementos de guía del flotador previstos en las partes laterales del flotador y elementos de guía sobre columnas de soporte. Se sujeta una varilla rígidamente a la parte superior del flotador y esta varilla, junto con el flotador, realiza movimientos de arriba hacia abajo. Luego, el movimiento del flotador se guía a través de la conexión cinemática del mecanismo de cadena al receptor de energía mecánica: una bomba hidráulica de doble efecto. De este modo, el movimiento del flotador se transmite a través de la varilla, una cadena y ruedas dentadas a la varilla de un cilindro de bomba hidráulica, que realiza un movimiento vertical hacia arriba y hacia abajo. En donde un cilindro superior y un cilindro inferior de la bomba hidráulica, cuyo cuerpo está fijado al bastidor, respectivamente aspiran y bombean agua a un acumulador hidráulico de alta presión. Durante cada movimiento del flotador, es decir, durante el movimiento ascendente del flotador y con la ayuda de una manguera de baja presión, el agua ingresa al cilindro inferior de la bomba hidráulica desde un tanque de descarga; al mismo tiempo, con la ayuda de una manguera de alta presión, el fluido se envía desde el cilindro superior de la bomba hidráulica al acumulador hidráulico. Cuando se alcanza un valor de presión dado, el fluido se dirige a un generador hidráulico para generar energía eléctrica, en donde el fluido gastado del generador hidráulico se dirige al tanque de descarga y luego de regreso a la bomba hidráulica, proporcionando así un proceso continuo de producción de energía eléctrica.

En el método reivindicado, se aplica un aprovechamiento escalonado de la energía undimotriz, convirtiéndola de energía cinética en energía de presión de fluidos y energía eléctrica con posibilidad de aprovechamiento continuo de cada movimiento de las olas y estableciendo un proceso continuo de acumulación de energía para su transmisión al consumidor.

La implementación del método reivindicado permite iniciar rápidamente el proceso de encendido y apagado del sistema de generación y transmisión de energía debido a la falta de necesidad de estabilizadores y limitadores al transferir el movimiento del fluido a alta presión al generador eléctrico. El uso de unidades de almacenamiento de energía en acumuladores de alta presión permite apagar el generador cuando sea necesario y utilizar la "energía sobrante" para la obtención del agua de servicio.

El uso de más operaciones tecnológicas en el método reivindicado conduce a la mejora de las condiciones de trabajo y a la protección del medio ambiente.

El método reivindicado utiliza energía obtenida en la implementación del método, es decir, utiliza tecnología de ahorro de energía.

De este modo, el método reivindicado de generar energía eléctrica a partir de la energía undimotriz proporciona la eficiencia necesaria y resuelve la tarea establecida para ello.

El método para generar energía eléctrica a partir de la energía undimotriz se explica mediante el diagrama del dispositivo para producir energía eléctrica a partir de la energía undimotriz que se muestra en la figura 1, donde:

1 - Flotador, 2 - Guías de flotador, 3 - Elementos de guía sobre columnas de soporte, 4 -Columnas de soporte, 5 - Varilla del flotador, 6 - Plataforma, 7 - Cadena, 8 - Rueda dentada, 9 - Bomba hidráulica, 10 - Acumulador hidráulico, 11 - Generador hidráulico, 12 - Tanque de descarga, 13 - Mangueras de baja presión, 14 - Mangueras de alta presión, 15 - Bastidor, 16 - Fijaciones de la bomba hidráulica.

El dispositivo reivindicado según la invención reivindicada contiene:

Las columnas de soporte vertical 4, las columnas de soporte de guía 3, el flotador 1, hecho con elementos de guía de flotador 2 provistos en las partes laterales del flotador, la varilla 5, fijada rígidamente a la parte superior del flotador, la cadena 7, estirada entre dos ruedas dentadas 8 - superior e inferior, que tienen un accesorio móvil en los extremos de las varillas de la bomba hidráulica 9, hecho en forma de un cilindro de doble efecto con un pistón y los cilindros inferior y superior, y la carcasa de la bomba hidráulica está fijada al bastidor del dispositivo 15, y el acumulador hidráulico 10, hecho en forma de un recipiente de alta presión, el generador hidráulico 11 y el tanque de drenaje 12 que están instalados en la plataforma 6 del dispositivo, con mangueras de alta 14 y baja presión 13 unidas a los cilindros superior e inferior 9 de la bomba hidráulica y conectándolas al acumulador hidráulico 10, el generador hidráulico 11 y el tanque de descarga 12.

El dispositivo para generar energía eléctrica a partir de la energía de las olas funciona de la siguiente manera.

El flotador 1 está adaptado adicionalmente para un movimiento estrictamente vertical hacia arriba y hacia abajo bajo el efecto de las olas sin desviación horizontal, con la ayuda de las columnas de soporte 4, los elementos de guía 2, las columnas soporte de guía 3, y la varilla 5, fijada rígida y verticalmente al flotador. El movimiento del flotador se dirige a través de la conexión cinemática: rueda dentada 8 y cadena 7, al receptor de energía mecánica - una bomba hidráulica de doble efecto 9, que transforma la energía mecánica del movimiento del flotador en energía hidráulica del fluido. De este modo, el movimiento del flotador se transmite a través de la varilla, una cadena y ruedas dentadas a la varilla de un cilindro hidráulico, que realiza un movimiento vertical hacia arriba y hacia abajo. En donde un cilindro superior y un cilindro inferior de la bomba hidráulica 9, cuyo cuerpo está fijado por accesorios 16 al bastidor 15, respectivamente aspirar y bombear agua a un acumulador hidráulico de alta presión 10. Durante cada movimiento del flotador 1, a saber: durante el movimiento ascendente con la ayuda de una manguera de baja presión 13, el agua se introduce en el cilindro inferior de la bomba hidráulica 9 desde un tanque de descarga 12 y, al mismo tiempo, con la ayuda de una manguera de alta presión 14, el fluido se envía desde el cilindro superior de la bomba hidráulica 9 al acumulador hidráulico 10. Cuando se alcanza un valor de presión dado, el fluido se dirige a un generador hidráulico 11 para generar energía eléctrica, en donde el fluido gastado del generador hidráulico 11 se dirige al tanque de descarga 12 y luego regresa a la bomba hidráulica 9, proporcionando así un proceso continuo de producción de energía eléctrica.

Los estudios y pruebas de funcionamiento del dispositivo demostraron que incluso una pequeña ola de unos pocos centímetros de altura eleva el flotador y acciona los cilindros de la bomba hidráulica, que llena el recipiente de alta presión (acumulador hidráulico) con líquido gracias a un potente mecanismo de cadena.

De este modo, por ejemplo, durante el funcionamiento del dispositivo, cuando la presión en el recipiente de alta presión (acumulador hidráulico) alcanza los 320 bar, la válvula se abre, a través de la cual el fluido a presión por unos segundos inicia el funcionamiento del generador hidráulico, mientras que los principales parámetros energéticos - frecuencia, corriente y tensión son constantes y predeterminados.

Por lo tanto, el dispositivo reivindicado, cuya solución constructiva permite obtener la energía de las olas, convertirla en energía de fluido de alta presión, acumulándola, almacenándola y utilizándola, y convertirla en energía eléctrica, cuando sea necesario, asegura la producción efectiva de energía eléctrica a partir de la energía de las olas y de esta forma resuelve el problema planteado para ello.

La invención también se explica mediante diagramas de flujo de la isla de energía en alta mar que implementa el método reivindicado de generar energía eléctrica a partir de la energía undimotriz.

La isla de energía en alta mar es una isla hecha por el hombre, que consiste en una serie de secciones interconectadas (dispositivos para la generación de energía eléctrica a partir de la energía undimotriz). Cada sección consiste en cuatro soportes verticales en forma de tubo, tubos horizontales soldados a los soportes en varios lugares, al menos dos plataformas, formando un bastidor para la sala de máquinas de la isla de energía en alta mar. Las plataformas están equipadas con unidades de almacenamiento de energía, tanques de drenaje, generadores y un mecanismo operativo que transmite movimiento a través de un mecanismo de varilla y cadena a la bomba hidráulica o neumática. Algunas secciones tienen pasillos para el personal de servicio. Otras secciones están equipadas solo con un flotador y dispositivos para producir energía eléctrica a partir de la energía de las olas sin el uso de energía eléctrica, es decir, agua obtenida directamente a través de una bomba hidráulica.

Las islas de energía en alta mar están disponibles en varios tamaños y sus bombas y acumuladores pueden funcionar con aire comprimido o con fluido "comprimido" y utilizan tanto acumuladores neumáticos como acumuladores hidráulicos. De este modo, habiendo llevado la presión en ellos hasta el valor establecido, el generador se enciende abriendo la válvula y la energía eléctrica se recibe de manera conveniente.

En la orilla del muelle, se ensambla el bastidor de la isla de energía en alta mar, en el que se instala todo el equipo necesario. A continuación, se prueba la operatividad de la isla de energía en alta mar y se transporta al sitio de instalación, unido al fondo del mar; se colocan los cables para conexión a tierra y se pone en funcionamiento el equipo.

El principio de funcionamiento de la isla de energía en alta mar se explica a continuación:

La ola del mar sube y baja por la cámara del flotador, que está sumergido en un tercio en agua de mar. Cuando sube la ola, el flotador sube y cuando la ola baja, el flotador también se mueve hacia abajo. El movimiento del flotador es estrictamente vertical gracias a elementos de guía hidráulicos especiales. El movimiento ascendente y descendente del flotador se transmite a una bomba hidráulica (compresor) que bombea fluido (o aire) al acumulador (recipiente de alta presión). El generador hidráulico (o generador neumático), debido al fluido (aire) que se le suministra a presión, genera energía eléctrica de parámetros establecidos (frecuencia, tensión, corriente), que se transmite al "continente" (tierra firme) en la red eléctrica general o a un consumidor específico. La presión acumulada (energía en forma de aire comprimido o fluido) se puede almacenar tanto tiempo como se desee, como gas en un cilindro o fluido en un acumulador hidráulico.

Los estudios y pruebas de funcionamiento del dispositivo demostraron que incluso una pequeña ola de unos pocos centímetros de altura levanta el flotador y pone en movimiento los cilindros hidráulicos, que son al mismo tiempo bombas hidráulicas mecánicas que llenan de líquido recipientes a alta presión gracias a potentes mecanismos de cadena.

Ejemplo:

Para implementar la invención reivindicada se utiliza un flotador que tiene un área transversal horizontal que oscila entre 0,78 m2 (para una sección con una sección transversal de 1x1 m) a 80 m2 (para una sección con una sección transversal de 9x9 m). Al mismo tiempo, una sección con un área de flotación de 0,78 m2 genera 4,5 kWh, y una sección con un área flotante de 80 m2 genera 2.400 kWh.

Un flotador con un área de menos de 0,78 m2 tiene una eficiencia insuficiente debido a su bajo rendimiento y alto coste, pero el uso de un flotador de más de 80 m2 puede causar problemas técnicos.

Además, durante el funcionamiento del dispositivo (sección de la isla de energía en alta mar), cuando la presión en el recipiente de alta presión (acumulador hidráulico) alcanza los 320 bar, la válvula se abre, a través de la cual el fluido a presión por unos segundos inicia el funcionamiento del generador hidráulico, mientras que los principales parámetros energéticos, es decir, frecuencia, corriente y tensión son constantes y predeterminados.

La isla de energía en alta mar se instala en alta mar (océano), donde la profundidad es de 12 m a 30 m y donde el oleaje promedio anual (arriba-abajo) es de 1 m a 14 m. De un metro cuadrado del mar (por el área del fondo del flotador), si el aire se utiliza como medio de almacenamiento de energía, es posible recibir un promedio de 6-8 kWh de energía eléctrica cuando se usa un generador neumático (o 120-150 kWh de una sección) y 20-30 kWh de energía eléctrica de 1 m2 (o 400-600 kWh de una sección) cuando se utilizan generadores hidráulicos con un área de flotación que varía de 19,6 a 22,9 m2. De este modo, para el Mar Negro, con una potencia de las olas media anual de 20 kW, se obtienen hasta 458 kWh de energía eléctrica de una sección con un área de 19,6 - 22,9 m2. Cuando se utiliza aire comprimido como medio de almacenamiento de energía, la productividad es 3-4 veces menor.

Además, la isla de energía en alta mar está hecha y es respetuosa con el medio ambiente, tanto en funcionamiento como cuando se encuentre parcial o totalmente destruida.

Se aplica un principio de agrupamiento en el funcionamiento de la isla de energía en alta mar: cada sección de la isla de energía en alta mar está provista de varios generadores (neumáticos o hidráulicos), que puede iniciarse rápidamente (en unos segundos) y detenerse rápidamente (en unos segundos). El sistema está controlado por un ordenador industrial. Cuando cae la tensión de red (cuando se conectan nuevos consumidores), los nuevos generadores se conectan automáticamente, y cuando aumenta la tensión de la red, los generadores de "exceso" (para el minuto dado) se apagan automáticamente. En los sistemas energéticos competidores (centrales nucleares, plantas de energía hidroeléctrica, plantas de energía térmica, etc.) toda la energía eléctrica "excedente" en un momento dado va a tierra.

El sistema de isla de energía en alta mar de la invención reivindicada no puede acumular energía de forma infinita en acumuladores (neumáticos o hidráulicos). Por lo tanto, la energía sobrante ("excedente") se dirige al funcionamiento de electrobombas hidráulicas instaladas directamente en la estación para producir agua de servicio.

El sistema de energía de la isla de energía en alta mar permite iniciar rápidamente el proceso de encendido y apagado del sistema de generación y transmisión de energía debido a la falta de necesidad de estabilizadores y limitadores al transferir el movimiento del fluido a alta presión al generador eléctrico.

El uso de unidades de almacenamiento de energía en acumuladores de alta presión de isla de energía en alta mar permite apagar el generador cuando sea necesario y utilizar la "energía sobrante" para la obtención del agua de servicio.

De este modo, las islas de energía en alta mar se crean principalmente para dos "productos": energía eléctrica y agua.

El agua de servicio también se puede obtener en la isla de energía en alta mar por otro método: una bomba hidráulica mecánica dirigirá el agua de mar bajo presión al sistema de desalinización de agua de mar. Por lo tanto, algunas secciones de la isla de energía en alta mar se hacen sin generadores y acumuladores, pero con grandes tanques de agua. Debido al hecho de que habrá mucha agua de servicio en la isla de energía en alta mar, en algún lugar alrededor de 5-7 mil m3 por hora o más, algunas secciones estarán "vacías", es decir, no equipadas con flotadores, sino solo con tanques de agua.

Por lo tanto, el método, el dispositivo y la isla de energía en alta mar reivindicados para producir energía eléctrica a partir de la energía de las olas, cuya solución constructiva permite obtener la energía de las olas, convirtiéndola en energía de fluido (o gas) a alta presión, acumulándola, guardándola, convirtiéndola en energía eléctrica y utilizándola en cualquier momento necesario para su posterior transmisión al consumidor y utilizando la isla con fines utilitarios, proporciona energía eléctrica de producción eficiente a partir de la energía de las olas, que resuelve la tarea que se le ha encomendado.

Claims (3)

REIVINDICACIONES

1. Un dispositivo de generación de energía eléctrica a partir de la energía undimotriz, que contiene un flotador, cuyos extremos están conectados a través de una conexión cinemática con elementos de guía, elementos de soporte y con un receptor de energía mecánica, caracterizado por que los elementos de soporte están hechos en forma de columnas de soporte de guía vertical, y el flotador está adicionalmente provisto de elementos de guía en partes laterales y con un vástago conectado fijamente en la parte superior, que engrana con una cadena estirada entre dos ruedas dentadas, superior e inferior, que tienen un accesorio móvil en los extremos de los vástagos de la bomba hidráulica, hecho en forma de cilindro de doble efecto con pistón y cilindros inferior y superior, en el que el cuerpo de la bomba hidráulica se fija de forma inamovible en el bastidor del dispositivo, y el acumulador hidráulico, hecho en forma de un recipiente de alta presión, un generador hidráulico y un tanque de descarga están instalados en la plataforma del dispositivo, en el que las mangueras de alta y baja presión están unidas a los cilindros superior e inferior de la bomba hidráulica, que los conectan al acumulador hidráulico, al generador hidráulico y al tanque de descarga.

2. El dispositivo de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que la unión móvil de las ruedas dentadas a los extremos de los vástagos de la bomba hidráulica está provista de cojinetes.3

3. El dispositivo de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que el acumulador hidráulico está hecho de metales, sus aleaciones y/o materiales compuestos.