ES2272150B1 - Generador de energia electrica por transformacion de la energia de las olas con convertidor a movimiento continuo ("geteocmc"). - Google Patents
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Abstract
Generador de energía eléctrica por transformación de la energía de las olas con convertidor a movimiento continuo. La presente invención se refiere a un artefacto flotante anclado al fondo del mar, figura 5, que aprovecha la energía de las olas del mar transformando el desplazamiento oscilante de unos flotadores sobre las olas en un movimiento continuo sobre el eje de un generador eléctrico. Asimismo se refiere también al propio convertidor de movimiento de rotación alternativo en movimiento de rotación continuo.
Description
Generador de energía eléctrica por
transformación de la energía de las olas con convertidor a
movimiento continuo ("GETEOCMC").
El objeto de la invención es un generador de
energía eléctrica por transformación de la energía de las olas del
mar con un convertidor a movimiento continuo ("GETEOCMC")
caracterizado por aprovechar la energía de las olas del mar mediante
el movimiento oscilante de uno o varios flotadores, convirtiéndolo
en un movimiento pulsante de rotación unidireccional utilizable
para almacenar energía, tal como energía potencial elástica, en un
acumulador que permite proporcionar un movimiento continuo
aprovechable para el accionamiento de un generador eléctrico.
Los océanos disponen de una ingente cantidad de
energía. Su aprovechamiento en forma de energía renovable, limpia,
sin residuos, puede sustituir a otras fuentes de energía
contaminantes.
De los océanos se puede obtener energía a partir
de la energía de las mareas, a partir de las corrientes marinas, a
partir de la diferencia de temperaturas con la profundidad, a
partir del gradiente de salinidad o a partir de la energía de las
olas.
El intento de aprovechar la energía del mar en
sus múltiples formas es muy antigua. En lo que se refiere al
aprovechamiento del movimiento de las olas, la primera patente data
del ano 1799 en Francia y a día de hoy supera el millar. La crisis
del petróleo de los años 70 dio lugar a un impulso en su
investigación.
Existen muchos diseños que permiten aprovechar
la energía de las olas. Así, por ejemplo, en lo que se refiere a
Europa, Iberdrola montará la primera planta de conversión de
energía de las olas en energía eléctrica y funcionará en las costas
de Santander a mediados del año 2005. Su principio de
funcionamiento será unas boyas ancladas al fondo del mar y que
mediante la oscilación causada por las olas hace mover un pistón
que impulsa el agua que mueve a un generador.
La Unión Europea decidió crear en abril del 2000
la red WaveNet para potenciar la investigación de este tipo de
energía. Hay que tener en cuenta que el protocolo de Kioto limita
la emisión de gases con efecto invernadero, CO_{2}, producido en
las centrales térmicas al quemar combustibles fósiles. Una de las
armas fundamentales para luchar contra el cambio climático es la
potenciación de las energías renovables.
El diseño del convertidor de energía busca
aprovechar uno de los siguientes efectos: 1º: empuje de la ola, 2º:
variación de la altura de la superficie de la ola ó 3º: variación de
la presión bajo la superficie de la ola.
Los diseños existentes que aprovechan la energía
de las olas, y debido al carácter alternativo de las fuerzas a que
da lugar, corrientemente utilizan un fluido, generalmente aceite,
agua o aire, que va a accionar una turbina y a su vez mueve al
generador.
Para completar la descripción que se está
realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las
características del invento, se acompaña a la presente memoria
descriptiva, como parte integrante de la misma, 10 dibujos en los
que, con carácter ilustrativo y no limitativo, se representa lo
siguiente:
Figura 1: Muestra una representación del perfil
de la instalación a flote del generador de energía eléctrica por
transformación de la energía de las olas del mar con un convertidor
a movimiento continuo ("GETEOCMC").
Figura 2: Muestra una representación en
perspectiva de la instalación a flote del generador de energía
eléctrica por transformación de la energía de las olas del mar con
un convertidor a movimiento continuo ("GETEOCMC").
Figura 3: Muestra una representación del perfil
de la instalación a flote del generador de energía eléctrica por
transformación de la energía de las olas del mar con un convertidor
a movimiento continuo ("GETEOCMC"), con su anclaje al fondo del
mar.
Figura 4: Muestra una representación del perfil
de la instalación a flote del generador de energía eléctrica por
transformación de la energía de las olas del mar con un convertidor
a movimiento continuo ("GETEOCMC"), en su versión dúplex, con
su anclaje al fondo del mar.
Figura 5: Muestra una representación del perfil
de la instalación a flote del generador de energía eléctrica por
transformación de la energía de las olas del mar con un convertidor
a movimiento continuo ("GETEOCMC"), en su versión dúplex, con
su anclaje al fondo del mar, en un instante en que la amplitud de la
ola en el flotador de Proa es superior a la amplitud de la ola en
el flotador de Popa.
Figura 6: Muestra una representación del perfil
de la instalación a flote del generador de energía eléctrica por
transformación de la energía de las olas del mar con un convertidor
a movimiento continuo ("GETEOCMC"), en su versión dúplex, con
su anclaje al fondo del mar, en un instante en que la amplitud de
la ola en el flotador de Proa es inferior a la amplitud de la ola
en el flotador de Popa.
Figura 7: Es la maquinaria alojada en el
interior de la caseta de la instalación a flote del generador de
energía eléctrica por transformación de la energía de las olas del
mar con un convertidor a movimiento continuo ("GETEOCMC"). Se
representa la maquinaria para una instalación simple, no dúplex. El
conjunto de las marcas 2 hasta la 11 constituye el convertidor a
movimiento continuo ("CMC").
Los ejes van en horizontal. Para comodidad de
representación se gira el conjunto 90º y por tanto se representan
los ejes en vertical.
Las partes de que se compone la maquinaria
son:
- Marca 1: Brazo derecho o de estribor.
- Marca 2: Eje principal de estribor.
- Marca 3: Rueda dentada de estribor con mecanismo de rotación unidireccional (mecanismo de carraca).
- Marca 4: Carraca de estribor.
- Marca 5: Acumulador de energía.
- Marca 6: Rueda dentada de babor con mecanismo de rotación unidireccional (mecanismo de carraca).
- Marca 7: Eje principal de babor, que recibe el movimiento del brazo izquierdo o de babor (no representado).
- Marca 8: Primer piñón de la rueda dentada de babor.
- Marca 9: Segundo piñón de la rueda dentada de babor.
- Marca 10: Piñón del eje del generador eléctrico.
- Marca 11: Piñón de la rueda dentada de estribor.
- Marca 12: Generador eléctrico rotativo.
- Marca 13: Cables de salida (y de excitación) del generador eléctrico.
Nota: Para simplicidad de las figuras no se
representan los cojinetes ni el dentado de ruedas y piñones.
Figura 8: Muestra una representación del
acumulador de energía. Corresponde a la marca 5 de la figura 7. En
el interior se representa un resorte en espiral. En el exterior va
la corona dentada que constituye la rueda sobre la que engrana el
piñón con la marca 10.
Figura 9: Es una figura igual a la figura 7,
pero ahora se representan las direcciones de giro de los ejes de la
maquinaria alojada dentro de la caseta durante el tiempo en que el
flotador de Proa está realizando un desplazamiento ascendente.
Figura 10: Es una figura igual a la figura 7,
pero ahora se representan las direcciones de giro de los ejes de la
maquinaria alojada dentro de la caseta durante el tiempo en que el
flotador de Proa está realizando un desplazamiento descendente.
En este intervalo de tiempo el par disponible es
más pequeño que durante el movimiento ascendente.
El generador de energía eléctrica por
transformación de la energía de las olas del mar con un convertidor
a movimiento continuo ("GETEOCMC") que la invención propone
constituye un importante avance en la evolución del diseño de
convertidores de energía de las olas.
La descripción de la invención es la
siguiente:
Se dispone de una estructura flotante sujeta al
fondo del mar mediante cadenas que limitan el desplazamiento
horizontal permitiendo el desplazamiento vertical 1 (mareas) tal
como se representa en la figura 3. Sobre esta estructura se monta
una caseta en cuyo interior se aloja la maquinaria. De esta caseta
de maquinaria parten dos brazos, cada uno sujeto por un extremo a
un eje (eje principal) y por el otro extremo soldado a un flotador
tal como se representa en la figura 3. Debido al oleaje, la cota de
la superficie del agua en el flotador es distinta a la de la
estructura, y esta diferencia de cotas varia en función del tiempo.
Visto desde el eje de giro principal, el brazo (radio) irá
barriendo un sector circular de forma alternativa. Se tendrá por
tanto un movimiento de rotación alternativo en el eje de giro
principal. Cada extremo del eje principal está conectado a una
rueda con mecanismo de rotación unidireccional (mecanismo de
carraca), marcas 3 y 6 de la figura 7, de tal forma que cuando rota
en una dirección (flotador y brazo subiendo, giro del eje
principal, visto desde babor, en el sentido de las agujas del
reloj) transmite par y por tanto rotación al piñón al que está
engranado, marca 11 de la figura 7, y cuando rota en dirección
contraria (flotador y brazo bajando, giro del eje principal en
sentido contrario a las agujas del reloj) no hay transmisión de par.
Con objeto de aprovechar la energía potencial de flotador y brazos
durante el movimiento descendente del flotador, se añade otra rueda
con mecanismo de carraca, marca 6 de la figura 7, similar a la
utilizada para el movimiento ascendente descrito, pero ahora
transmitiendo par con este movimiento descendente. Esta rueda está
conectada a un doble piñón, marcas 8 y 9 de la figura 7, con un
doble objeto: 1º obtener un sentido de giro adecuado y 2º dado que
el par disponible en el movimiento descendente es más pequeño ya
que es debido sólo al peso del conjunto brazo más flotador interesa
que la relación de diámetro rueda/piñón sea más reducida.
Sea cual sea el sentido del movimiento del
conjunto flotador-brazo, la rotación del piñón del
brazo de estribor, marca 11 de la figura 7, ó del segundo piñón del
brazo de babor, marca 9 de la figura 7, es en el mismo sentido y
hace girar al eje del acumulador de energía en un único sentido,
quedando almacenada la energía en forma de energía potencial
elástica.
La parte exterior del acumulador de energía
actúa como rueda y mueve de forma continua al piñón, marca 10 de la
figura 7, coaxial con el generador eléctrico rotativo, marca 12 de
la figura 7, donde se convierte la energía mecánica en energía
eléctrica.
El diseño que se propone presenta algunas
ventajas sobre los ya existentes, tales como:
- -
- Evita el empleo de fluidos, tal como el aceite, que da lugar a:
- \sqbullet
- Fugas con el consiguiente problema de necesidad de reposición y suciedad.
- \sqbullet
- Evita la necesidad de juntas que a la larga conducen a pérdidas de estanqueidad por desgaste o pérdida de flexibilidad.
- -
- No emplea aire como fluido motriz que ocasiona:
- \sqbullet
- Problemas de corrosión por el elevado contenido en sales.
- \sqbullet
- Bajo rendimiento energético.
- \sqbullet
- Muy baja relación Potencia/volumen ocupado.
- -
- Relativamente reducido mantenimiento
- -
- Facilidad de mantenimiento por tratarse de unidad a flote.
Menor coste por unidad de potencia.
A la vista de estas figuras y más concretamente
de la figura 2 y de la figura 7 puede observarse la aplicación de
la invención para obtener energía eléctrica a partir de las olas
del mar. Esta instalación a flote se ubicaría en las proximidades de
la costa (por razones de longitud de cable eléctrico hasta la
costa, para no perjudicar al trafico marítimo, y para fondearlo con
facilidad) y estaría orientada de tal forma que el frente de olas se
desplace paralelamente al eje de los flotadores. Para asegurar que
la orientación de la instalación permanezca invariable, va amarrada
a 4 muertos en el fondo del mar, distribuidos en estrella, con
cadenas de suficiente peso. Este método de amarre permite el
desplazamiento vertical, fruto de las mareas, y al mismo tiempo
corrige cualquier eventual giro sobre el piano horizontal de la
instalación, pues de forma natural se produciría un desequilibrio
de tracciones, por parte de las catenarias de cadenas, en la
dirección de restablecimiento de la orientación original. Los
flotadores están constituidos por un exterior metálico cilíndrico
resistente a la corrosión, con paredes de poco espesor para
aligerar su peso y disminuir su costo, o bien por un material inerte
tal como plástico. Desde esta cubierta exterior hasta el eje de los
flotadores van unos radios que dan consistencia al conjunto. El
interior de los cilindros irá relleno de un material sólido,
impermeable, de baja densidad, tal como poliestireno expandido o
espuma, que cumple varias funciones:
- \bullet
- Evita que los flotadores se inunden a causa de que pierdan su estanqueidad por el impacto de un cuerpo extraño que eventualmente pueda causar una brecha.
- \bullet
- Ayuda a evitar la deformación del cilindro exterior al actuar como relleno.
El eje de los flotadores es de acero y va
rígidamente unido a los brazos, también de acero, de Babor y
Estribor.
Los ejes principales, tanto de babor como de
estribor, atraviesan los mamparos de los costados de la caseta y
van apoyados sobre cojinetes.
Para aumentar la potencia generada pueden
disponerse varias unidades, y además en la configuración dúplex,
creando un parque marino al modo de los parques eólicos marinos
existentes en la actualidad.
Claims (2)
1. Generador de energía eléctrica por
transformación de la energía de las olas del mar con un convertidor
a movimiento continuo ("GETEOCMC"), caracterizado porque
dicho convertidor a movimiento continuo aprovecha el movimiento de
rotación alternativo como fuente de energía, convirtiéndolo,
mediante la utilización de mecanismos de carraca, en un movimiento
pulsante de rotación unidireccional, que entrega energía mecánica a
un acumulador de energía (almacenando en forma de energía elástica,
por ejemplo) que actúa como rueda y que provoca en el piñón al que
está engranado un movimiento de rotación continuo.
2. Generador de energía eléctrica por
transformación de la energía de las olas del mar con un convertidor
a movimiento continuo ("GETEOCMC"), caracterizado por
aprovechar la energía de las olas del mar mediante el movimiento
oscilante de uno o varios flotadores que siguen el movimiento
vertical del oleaje y que transmite el movimiento mediante brazos a
una unidad CMC, según reivindicación 1, alojada en una estructura
flotante anclada al fondo del mar, y que acciona a un generador
eléctrico rotativo.
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| ES200500061A ES2272150B1 (es) | 2005-01-14 | 2005-01-14 | Generador de energia electrica por transformacion de la energia de las olas con convertidor a movimiento continuo ("geteocmc"). |
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| ES2272150A1 ES2272150A1 (es) | 2007-04-16 |
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| ES435396A1 (es) * | 1975-03-07 | 1976-12-01 | Gil Sotelo | Convertidor de ola marina en fuerza motriz. |
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- 2005-01-14 ES ES200500061A patent/ES2272150B1/es active Active
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