ES2272163B1 - Sistema para la generacion de energia electrica con aprovechamiento delas corrientes hidraulicas. - Google Patents

Abstract

Se describe un sistema para la generación de energía eléctrica mediante un aprovechamiento óptimo de las corrientes hidráulicas marinas, fluviales, o de cualquier tipo. El sistema prevé la formación de una plataforma a modo de catamarán, en base a diques flotantes situados según la dirección de la corriente, paralelos y separados entre sí para la formación de canales de paso, vinculados con módulos superpuestos que proporcionan espacio para los generadores eléctricos, espacio de trabajo o incluso espacio de vivienda, entre cuyos diques se extiende una pluralidad de ejes que soportan un número variable de cilindros provistos de palas sobre las que inciden las corrientes hidráulicas para hacerlas girar y transmitir este movimiento hasta los generadores eléctricos. La plataforma cuenta con medios de timonación a proa y a popa, y también con medios de inundación regulable de los diques flotantes para controlar el calado de éstos y la incidencia de las corrientes sobre las palas.

Description

Sistema para la generación de energía eléctrica con aprovechamiento de las corrientes hidráulicas.

Objeto de la invención

La presente invención se refiere a un sistema para la generación de energía eléctrica con aprovechamiento de las corrientes hidráulicas, que aporta esenciales características de novedad y notables ventajas con respecto a los medios conocidos y utilizados para los mismos fines en el estado actual de la técnica.

Más en particular, la invención propone el desarrollo, instalación y montaje de un sistema mediante el que resulta posible aprovechar la energía asociada al movimiento de las corrientes hidráulicas, en particular las corrientes marinas y/o las fluviales, para su transformación en energía eléctrica mediante la utilización de generadores apropiados. El sistema de la invención presenta la particularidad de que es de concepción simple y fácil de instalar, a la vez que proporciona un rendimiento y una eficacia elevados, cualidades éstas que junto con su capacidad de dimensionamiento variable en función de las distintas necesidades de obtención de potencia, lo hacen especialmente idóneo para su utilización en cualquier condición en la que exista una corriente suficiente de agua con independencia de las causas que la ocasionen.

El campo de aplicación de la invención se encuentra comprendido, obviamente, dentro del sector dedicado a la provisión de instalaciones y sistemas para la generación de energía eléctrica, y de manera muy particular, al aprovechamiento de las energías
naturales.

Antecedentes y sumario de la invención

Es conocido por todos en general el gran esfuerzo que se está realizando a nivel global para lograr un aprovechamiento más coherente y eficaz de las energías naturales, o energías renovables, ante problemas tan graves y acuciantes como son los derivados de la utilización de las energías no renovables: agotamiento de recursos naturales, generación de gran cantidad de material contaminante, generación de gases de efecto invernadero causantes de un demostrado y preocupante calentamiento del planeta, ... etc.

Como se sabe, la utilización de las energías no renovables en las que se hace uso de determinados recursos naturales (por ejemplo, el carbón o el petróleo), está provocando un agotamiento acelerado de tales recursos naturales, hasta el punto de que la extracción de carbón, por ejemplo, ha llegado a constituir un proceso de coste excesivamente alto en muchos lugares del planeta, mientras que el petróleo, al ser un combustible de origen fósil, está actualmente a unos niveles de agotamiento que hacen presagiar que su agotamiento completo es sólo una cuestión de unos pocos años.

Ante la necesidad de producir energía en cantidad suficiente y a costes más competitivos, se ha acudido a la utilización de otros materiales menos "limpios" y mucho más peligrosos, como ocurre por ejemplo en las centrales de fisión nuclear, en las que ciertamente resulta posible generar la energía necesaria, pero a costa de unos riesgos ciertos y evidentes, que están presentes en todo momento para la población y el medio ambiente comprendido dentro del radio de acción de cada central.

De nuevo, en vista de los problemas asociados a estas formas de generación de energía, se está intentando alcanzar, desde hace ya algunos años, un aprovechamiento de las energías naturales, renovables, para su transformación en otras formas de energía aprovechables para su consumo directo, tal como su transformación en energía eléctrica, y en este sentido cabe destacar las instalaciones eólicas en las que se aprovecha el movimiento del viento para hacer girar las aspas de los molinos asociadas a los generadores eléctricos internos, y también las instalaciones de energía solar,. en la que la luz solar incidente sobre los paneles de células solares instalados al efecto, energiza los electrones de las últimas capas del material con que están fabricadas dichas células (por lo general, silicio, arseniuro de galio, u otros similares), provocando la liberación de tales electrones y creando con ello una corriente eléctrica que, cuando alcanza niveles de tensión y de intensidad adecuados, puede ser aprovechada para su consumo.

En ambos casos mencionados de aprovechamiento de energías renovables, la generación de energía es directamente dependiente de determinados fenómenos naturales, como son la existencia de viento, o la existencia de un nivel suficiente de luz solar. Por ello, se debe elegir muy bien los lugares en los que pueden efectuarse tales instalaciones, con el fin de asegurar, en la medida de lo posible y de acuerdo con determinados datos estadísticos, que las zonas elegidas muestran habitualmente un cierto número de horas de viento o de sol al año, de intensidad suficiente, como para que resulte viable y rentable la instalación de los generadores eólicos o de los paneles solares productos de energía.

También se han hecho intentos por aprovechar la energía contenida en las aguas de los mares. En este sentido, se conocen algunas propuestas en las que se ha intentado sacar partido de los movimientos ascendentes/descendentes de las mareas, o también del oleaje marino, para mover determinados mecanismos o sistemas que a su vez sean capaces de comunicar tal movimiento a generadores eléctricos que proporcionen una cantidad de energía aprovechable por los consumidores. Sin embargo, los sistemas asociados a los movimientos marinos no han dado los resultados apetecidos, han presentado una eficacia muy reducida, han mostrado múltiples problemas de montaje y mantenimiento, y además han resultado excesivamente costosas para la cantidad de energía que podían proporcionar a cambio, lo que evidentemente constituye una desventaja práctica dado el alto potencial energético asociado a las corrientes marinas y/o fluviales.

Por ello, aunque no se pueda hablar todavía de un aprovechamiento óptimo de las distintas fuentes de energía renovable, lo cierto es que tanto las instalaciones de energía eólica como las de energía solar, están proporcionando ya niveles de energía importantes, para su aprovechamiento in situ o para su inyección en la red eléctrica y su aprovechamiento por usuarios situados territorialmente en lugares más alejados. Sin embargo, el caso particular de las instalaciones marinas o fluviales ha encontrado múltiples dificultades prácticas que no han sido resueltas hasta ahora, y en consecuencia no ha sido aún desarrollado suficientemente como para lograr producir una cantidad considerable, importante de energía (por supuesto, este comentario no se refiere a las instalaciones asociadas a las centrales eléctricas por salto de agua, en las que se aprovechan los saltos de agua proporcionados por los desniveles formados natural o artificialmente en posiciones determinados a lo largo del curso de algunos ríos).

En consecuencia, el objetivo principal que se ha propuesto la presente invención, consiste en proporcionar un sistema que permita aprovechar de forma eficiente, la energía asociada a las corrientes hidráulicas, marinas o fluviales, y en general al movimiento del agua en cualquier posición y lugar, siempre que el caudal y demás circunstancias inherentes así lo permitan. Este objetivo ha sido plenamente alcanzado mediante el sistema que va a ser objeto de descripción en lo que sigue, cuyas características principales están recogidas en la parte caracterizadora de la reivindicación 1 anexa.

En esencia, el sistema propuesto por la invención ha sido concebido de manera que permite un aprovechamiento de la energía inagotable aportada por las corrientes marinas, fluviales o caudales de agua del cualquier tipo, y para ello se ha implementado a partir de una estructura que en líneas generales está basada en el principio constructivo de un catamarán, y comprende una plataforma flotante que a proa y a popa incorpora medios de timonación mediante los que se obliga la entrada y salida de las corrientes de agua, y además permiten regular su caudal. En los pasos o canales definidos por la estructura, se encuentran instalados ejes extendidos de dique a dique, constitutivos de los elementos de sustentación de grupos de cilindros dotados de palas preparadas para ser accionadas por el paso del agua, cuyo movimiento se transmite a través de tales ejes hasta una bomba hidráulica acoplada mediante reductora a un generador eléctrico o alternador. La plataforma es graduable en su posicionamiento, y está capacitada para ser inundada parcialmente con vistas a un mejor aprovechamiento de la corriente de agua, disponiendo asimismo de bombas de llenado y achique para el control del nivel de inundación, y con ello de la posición operativa.

Breve descripción de los dibujos

Estas y otras características y ventajas de la invención, se pondrán más claramente de manifiesto a partir de la descripción detallada que sigue de una forma preferida de realización, dada únicamente a título de ejemplo ilustrativo y no limitativo, con referencia a los dibujos que se acompañan, en los que:

La Figura 1 es una vista esquemática, en perspectiva, de los principios de construcción y funcionamiento de un sistema de aprovechamiento de las corrientes hidráulicas de acuerdo con la invención, y

La Figura 2 ilustra, asimismo de forma esquematizada, una vista de un ejemplo de instalación con aplicación del sistema de la invención.

Descripción de una forma de realización preferida

Tal y como se ha indicado en lo que antecede, la descripción detallada del sistema de la invención va a ser llevada a cabo en lo que sigue con la ayuda de los dibujos anexos, a través de los cuales se utilizan las mismas referencias numéricas para designar las partes iguales o semejantes. Así, atendiendo en primer lugar a la representación de la Figura 1, se puede apreciar una representación esquematizada, en perspectiva, de una plataforma construida con aprovechamiento de los principios básicos de los catamaranes, en los que se utilizan varios diques o elementos flotantes convenientemente inter-relacionados y afianzados entre sí. En el caso de la representación, la plataforma está constituida por un número de elementos flotantes indicados mediante la referencia 1 (cuatro en la el caso de la Figura, pero que puede ser cualquier otro número variable), construidos como elementos longitudinales, con una extensión y unas dimensiones predeterminadas en función de las características de flotación deseadas, y dependientes tanto de las necesidades operativas del sistema como de las propias condiciones del entorno en el que ha de ser instalada. Estos diques están sucesivamente vinculados por medio de módulos transversales 2 destinados a constituir espacios para contener los elementos, mecanismos y dispositivos de los que se haya dotado a la instalación, entre otros los propios generadores mediante los que obtiene la energía eléctrica, estando tales módulos transversales 2 solidarizados a los diques flotantes 1 por medio de anclajes 3 proyectados verticalmente hacia arriba.

De acuerdo con la representación esquemática, los diferentes diques 1 están extendidos según la dirección longitudinal de la instalación, dispuestos paralelamente entre sí y separados lateralmente por una distancia predeterminada, definiendo entre cada dos diques flotantes adyacentes un, canal de paso de la corriente hidráulica, siendo la instalación susceptible de posicionamiento y orientación de modo que los canales queden dispuestos en la misma dirección de movimiento de la corriente de agua. Entre diques sucesivos, existe una multiplicidad de ejes 4 que soportan un número variable de cilindros dotados de palas 5 sobre las que inciden las corrientes hidráulicas, y mediante las que se transforma el movimiento lineal de la corriente de agua en un movimiento giratorio que, transmitido a los ejes impulsores correspondientes, hace girar los generadores eléctricos que puedan estar incorporados en los módulos 2, para la alimentación eléctrica de las instalaciones productivas que corresponda, o para su aportación a la red eléctrica y consiguiente distribución hasta los lugares de consumo.

Con referencia a la Figura 2, se puede apreciar una representación esquemática de un ejemplo de instalación con aprovechamiento de los principios de la presente invención. Los diques 1 están parcialmente sumergidos, equilibrando con ello el peso dispuesto sobre los mismos, y calados lo suficiente como para un óptimo aprovechamiento del movimiento del agua que circula por los canales de paso entre los diques 1. La acción del agua sobre las palas 5 del grupo de cilindros asociado a cada eje de soporte 4, es transmitido como se ha dicho mediante los correspondientes acoplamientos a través de tomas de fuerza, a un eje motriz (no visible en la Figura), para mover una bomba hidráulica o turbina asociada a los generadores de energía eléctrica (alternadores con preferencia), encerrados por ejemplo en los módulos 2 extendidos transversalmente sobre los diques 1. Por encima de estos módulos 2 existen otros módulos distribuidos por pisos, y que pueden consistir, por ejemplo, dependiendo de las necesidades de cada caso, en espacios de montaje 6a, fábricas o factorías 6b, o incluso viviendas 6c.

Como se ha dicho, los diques 1 son inundables a voluntad, entre unos valores límite preestablecidos, con el fin de regular el calado de los mismos, y lograr que la incidencia del flujo de la corriente hidráulica sobre los grupos de palas 5, sea lo más efectiva posible.

Además, por motivos de rendimiento y eficacia, las palas de los distintos cilindros de cada grupo, están decaladas entre sí, de manera que en todo momento existan algunas que estén siendo impulsadas por la corriente, asegurando con ello una producción continuada y sin posibilidad de que puedan producirse fallos derivados de un empuje o accionamiento incorrecto.

Por su parte, los medios de timonación previstos para ser dispuestos a la entrada y salida de los canales de paso de las corrientes de agua (es decir, a proa y a popa de la instalación), no han sido representados en la Figura debido a que la invención hará uso de cualquier medio o disposición convencional que pueda ser aprovechada para los fines específicos que se definen.

No se considera necesario hacer más extenso el contenido de esta descripción para que un experto en la materia pueda comprender su alcance y las ventajas derivadas de la invención, así como desarrollar y llevar a la práctica el objeto de la misma.

No obstante, debe entenderse que la invención ha sido descrita según una realización preferida de la misma, por lo que puede ser susceptible de modificaciones sin que ello suponga alteración alguna del fundamento de dicha invención, pudiendo afectar tales modificaciones a la forma, al tamaño y/o a los materiales de fabricación.

Claims (1)

1. Un sistema para la generación de energía eléctrica con aprovechamiento de las corrientes hidráulicas, en particular las corrientes marinas, fluviales o de cualquier tipo, susceptible de dimensionamiento variable en función de las posibilidades ofrecidas por el lugar de instalación o de las necesidades de producción de energía asociadas al sistema, caracterizado porque comprende la formación de una plataforma flotante que, estando construida de manera similar a un catamarán, comprende la provisión de varios diques (1) constitutivos de elementos flotantes, dimensionados adecuadamente en función de las condiciones de flotación y peso que han de soportar, dispuestos paralelamente entre sí, separados sucesivamente por una distancia predeterminada para dar lugar entre diques adyacentes a la formación de canales de paso de la corriente hidráulica;

estando los mencionados diques flotantes (1) vinculados entre sí por medio de módulos (2; 6a, 6b, 6c) transversales destinados tanto a contener los generadores eléctricos como a proporcionar espacios de trabajo (6a, 6b) o incluso viviendas (6c);

contando la mencionada plataforma a proa y a popa con medios de timonación que permiten la orientación del conjunto y también la regulación del caudal de la corriente hidráulica que pasa por los canales;

contando el sistema con una multiplicidad de ejes transversales (4) extendidos entre diques adyacentes (1), destinados a soportar cilindros provistos de palas (5) sobre las que inciden las corrientes hidráulicas, para hacerlas girar y transmitir este movimiento giratorio por medio de ejes motrices, hasta una bomba hidráulica o una turbina adecuada con la que efectuar el movimiento de los generadores eléctricos contenidos en el interior de los módulos (2), y

contando el sistema, además, con medios de inundación controlada de los distintos diques flotantes (1), con el fin de regular el calado de éstos y permitir con ello un mejor aprovechamiento de la corriente hidráulica.