ES2284908T3 - Instalacion de potencia eolica para la obtencion de energia. - Google Patents
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Abstract
Instalación de potencia eólica para la obtención de energía con una rueda motriz provista con palas motrices alojada de forma giratoria sobre un árbol y atravesada axialmente por la corriente y con una instalación de guía que acelera la circulación de aire a través de la rueda motriz, caracterizada porque la instalación de guía (5) está constituida por varios canales de circulación (6) que se estrechan en la dirección de la circulación, que están dispuestos distribuidos sobre la rueda motriz (4) en forma de corona alrededor del árbol (2), porque las palas móviles (3) están asociadas en cada caso a un canal de circulación (6) y porque la rueda motriz (4) presenta una envolvente exterior (7) que la rodea.
Description
Instalación de potencia eólica para la obtención
de energía.
La invención se refiere a una instalación de
potencia eólica para la obtención de energía con una rueda motriz
atravesada axialmente por la corriente, alojado de forma giratoria
sobre un árbol, provista con palas móviles y con una instalación de
guía que acelera la circulación del aire a través de la rueda
motriz.
Las instalaciones de potencia eólica habituales
poseen la mayoría de las veces ruedas motrices del tipo de hélices
que se alinean, para la generación de energía en o bien en contra de
la dirección del viento. Las ruedas motrices conocidas poseen, sin
embargo, el inconveniente de que su rentabilidad es reducida,
especialmente a bajas velocidades del viento y con diámetros
pequeños, ver el documento EP-A-0
045 264. Para mejorar esto, se conoce (DE 33 23 200 A) alimentar el
aire a la rueda motriz a través de una instalación de guía en forma
de embudo. La instalación de guía posee una forma del tipo de tobera
que se estrecha hacia la rueda de la turbina, que debe acelerar la
corriente de aire a través de la rueda motriz. Pero esta instalación
de potencia eólica conocida tiene un tamaño de construcción
considerable, especialmente una longitud de construcción, por lo
que apenas se puede utilizar comercialmente en gran extensión, como
especialmente para el sector privado.
Por lo tanto, la invención tiene el cometido de
eliminar estas deficiencias, y preparar una instalación de potencia
eólica del tipo descrito al principio, que utiliza de la manera más
ventajosa posible la energía eólica disponible con un tamaño de
construcción compacto.
La invención soluciona este cometido porque la
instalación de guía está constituida por una pluralidad de canales
de circulación que se estrechan en la dirección de la circulación,
que están dispuestos sobre la corona de la rueda motriz
distribuidos alrededor de un árbol, de tal manera que las palas
móviles están asociadas a un canal de circulación y porque la rueda
motriz presenta una envolvente exterior que la rodea.
Una porción esencial del incremento del
rendimiento de la instalación de potencia eólica de acuerdo con la
invención reside en que casi toda la superficie básica en proyección
de la rueda motriz aprovecha la circulación de aire, a cuyo fin
presenta la pluralidad de canales de circulación dispuestos
distribuidos en forma de corona alrededor del árbol para la
circulación del aire, a los que están asociados canales de
circulación individuales por cada pala móvil. Cada canal de
circulación posee, por lo tanto, su instalación de guía propia, con
la que alimenta la circulación de aire a las palas respectivas. A
través de la forma de configuración especial de los canales de
circulación individuales y la previsión de la envolvente exterior
que rodea la rueda motriz se eleva adicionalmente la presión
dinámica delante de la rueda motriz, con lo que se acelera
adicionalmente el aire que circula a través de la rueda motriz. Las
palas móviles pueden estar previstas dispuestas, por ejemplo, en
los canales de circulación hasta el extremo de los canales de
circulación o más allá del extremo de los canales de circulación.
Si debe crearse una construcción sencilla desde el punto de vista de
la estructura, se recomienda disponer las palas móviles a
continuación del canal de circulación respectivo.
Se consiguen relaciones especialmente ventajosas
para la instalación de potencia eólica cuando los canales de
circulación se ensanchan de nuevo a continuación de su
estrechamiento, estando configuradas las secciones transversales
individuales de la circulación en forma de toberas y ajustándose en
la zona de las palas motrices una velocidad máxima de la
circulación. Para poder emplear de la mejor manera posible la
instalación de potencia eólica de acuerdo con la invención sobre
una zona gran de velocidad de una circulación de aire, las palas
móviles están configuradas de forma regulable, de manera que el
ángulo de ataque de las palas móviles se puede adaptar a la
circulación de aire predominante en cada caso.
De acuerdo con un desarrollo ventajoso de la
invención, en los canales de circulación, delante de las palas
móviles están dispuestas paredes de guía, que conducen la
circulación de aire hacia las palas móviles. Estas paredes de guía
pueden ser, por ejemplo carriles de guía colocados inclinados, que
desvían la circulación del aire hacia el centro de los canales de
circulación.
Para poder garantizar, por ejemplo en el caso de
relaciones de ráfagas de viento, un número de revoluciones lo más
constante posible de la rueda motriz, a la rueda motriz puede
pertenecer un disco volante alojado coaxialmente a la rueda motriz,
que está conectada por medo de un embrague de forma desprendible con
la rueda motriz. Así, por ejemplo, el disco volante se desprende
durante el proceso de arranque, por ejemplo, desde la rueda motriz
para reducir el momento de inercia de la rueda motriz y para
acelerar el proceso de arranque especialmente con intensidades
reducidas del viento. Si la rueda motriz ha alcanzado entonces su
número de revoluciones de funcionamiento deseado, se puede acoplar
la rueda volante lentamente a la rueda motriz y de esta manera
puede servir finalmente como acumulador de energía para la
compensación de las oscilaciones del número de revoluciones. Se
consiguen un momento de inercia especialmente alto y, por lo tanto,
una capacidad de compensación de las oscilaciones del número de
revoluciones y unas relaciones de construcción sencillas cuando el
disco volante está dispuesto en la envolvente exterior de la rueda
motriz.
Si se desea una utilización móvil de la
instalación de potencia eólica de acuerdo con la invención, se
monta en un vehículo de soporte. Este vehículo de soporte puede ser,
por ejemplo, una excavadora, sobre cuyo brazo de la excavadora está
montada la instalación de potencia eólica. La guía del viento se
regula en este caso a través de la corona giratoria del vehículo de
cadenas. El vehículo de cadenas puede arrancar de una manera
sencilla y sin medios adicionales en el terreno, incluso en lugares
de difícil acceso.
Si debe incrementarse todavía adicionalmente el
rendimiento de la instalación de potencia eólica de acuerdo con la
invención o bien debe aprovecharse todavía mejor la energía eólica
disponible, se propone disponer a continuación de la rueda motriz
una rueda motriz auxiliar atravesada axialmente por la corriente,
que se asienta sobre un carbol adicional. La rueda motriz auxiliar
puede estar provista, por ejemplo, con un sistemas de palas de
rotor convencional, cuyas palas de rotor están configuradas con
preferencia de forma regulable para la adaptación a las
particularidades respectivas.
La instalación de potencia eólica de acuerdo con
la invención está dispuesta o bien con eje de giro horizontal,
alineado en contra del viento, sobre un poste o similar, o la rueda
motriz está alojada con eje vertical en una torre, que presenta una
cabeza de torre regulable coaxialmente a la rueda motriz con un codo
tubular que desvía la circulación del viento horizontal hacia la
rueda motriz, con lo que se puede utilizar también la caída de la
presión entre el lado superior y el lado inferior de la torre, es
decir, entre la entrada y la salida para la obtención de energía.
Si debe elevarse adicionalmente la velocidad del viento a través de
la rueda motriz, es ventajoso que la conexión de la circulación del
codo tubular en la rueda motriz se estreche en la dirección de la
circulación.
Para poder utilizar, en caso necesario, o bien
la rueda motriz o la rueda motriz auxiliar en el funcionamiento
como instalación de guía para la otra rueda respectiva, está
asociada a la rueda motriz o a la rueda motriz auxiliar una
instalación de freno, con la que de puede frenar o bien una o la
otra rueda hasta que se paran.
A continuación se representa la invención de
forma esquemática en el dibujo con la ayuda de un ejemplo de
realización. En este caso:
La figura 1 muestra una instalación de potencia
eólica según la invención en vista delantera.
La figura 2 muestra la instalación de potencia
eólica de la figura 2 en vista lateral parcialmente en sección.
La figura 3 muestra la instalación de potencia
eólica de las figuras 1 y 2 en una vista trasera con la rueda
motriz auxiliar dispuesta a continuación de la rueda motriz.
Las figuras 4 y 5 muestran una variante de
configuración de la instalación de potencia eólica de las figuras 2
y 3 en vista delantera y vista lateral.
La figura 6 muestra un esquema de distribución
de la velocidad y de la presión para un canal de circulación.
La figura 7 muestra paredes de guía dispuestas
en un canal de circulación.
La figura 8 muestra un ejemplo de realización de
palas móviles.
Las figuras 9 y 10 muestran una instalación de
potencia eólica de acuerdo con la invención dispuesta en una torre,
en una vista delantera en sección y en una vista lateral.
Las figuras 11 y 12 muestran la instalación de
potencia eólica de las figuras 9 y 10 en una vista en planta
superior parcialmente en sección y
La figura 13 muestra una variante de
construcción de la instalación de potencia eólica de las figuras 9 a
12 en una vista lateral parcialmente en sección.
Una instalación de potencia eólica 1 para la
obtención de energía está constituida esencialmente por una rueda
motriz 4 atravesada axialmente por la corriente, fijada sobre un
árbol 2 y provista con palas móviles 3 y por una instalación de
guía 5 que acelera la circulación de aire a través de la rueda
motriz 4. La instalación de guía 5 está constituida por una
pluralidad de canales 6 que se estrechan en la dirección de la
circulación. Estos canales de circulación 6 están dispuestos con
sus instalaciones de guía 5 sobre la rueda motriz 4 distribuidos en
forma de corona alrededor del árbol 2, para poder utilizar la
circulación del aire sobre toda la sección transversal atacada por
la corriente de la rueda motriz 4. Las palas móviles 3 están
dispuestas en cada caso a continuación de un canal de circulación 6
y la rueda motriz 4 presenta una envolvente exterior 7 circundante.
Este material exterior posee una forma de tobera anular, con la que
debe elevarse la presión dinámica delante de la rueda motriz 4. De
la misma manera, las instalaciones de guía 5 en forma de corona
elevan la presión dinámica. A continuación de la rueda motriz 4
está dispuesta una rueda motriz auxiliar 18 que se asienta sobre un
árbol adicional no representado en detalle y que es atravesado
axialmente por la corriente de la misma manera que la rueda motriz,
para el aprovechamiento mejorado de la energía eólica (figura 3). La
rueda motriz auxiliar 18 acciona de la misma manera un
generador.
Los canales de circulación 6 se ensanchan de
nuevo a continuación de su estrechamiento. Para el incremento del
grado de utilización de la instalación de potencia eólica 1, las
palas motrices pueden poseer un perfil de superficie de soporte. De
una manera más ventajosa, las palas motrices 3 forman entre sí de la
misma manera unos canales de circulación en forma de toberas, donde
los canales de circulación se estrechan entre los puntos m y n
(figura 8) y se ensanchan de nuevo a continuación. Las palas
motrices 3 están configuradas de forma regulable para la adaptación
a la velocidad predominante del viento. De la misma manera, en
canales de circulación 6 individuales, delante de las palas
motrices 3 pueden estar dispuestas paredes de guía 8. estas paredes
de guía 8 deben forzar a la corriente de aire dentro de los canales
de circulación a una circulación dirigida hacia las palas
motrices.
La instalación de potencia eólica de acuerdo con
la invención puede estar dispuesta, de acuerdo con las figuras 4 y
5, sobre un vehículo de soporte móvil 9, para asegurar la
utilización móvil de la instalación de potencia eólica 1. La rueda
motriz 4 está fijada sobre el árbol 2, que está alojado de forma
giratoria en una carcasa 11 y está conectada a través de un
engranaje 10 y un embrague 12 en un generador 13, con lo que se
convierte la energía eólica en energía eléctrica. La instalación de
potencia eólica 1 está montada sobre un saliente 14 del vehículo de
soporte 9. El seguimiento del viento de la instalación de potencia
eólica 1 se lleva a cabo a través de una corona giratoria 15 del
vehículo de soporte, por ejemplo por medio de un motor eléctrico
que engrana en la corona giratoria 15. De acuerdo con las figuras 2
y 3, la instalación de potencia eólica 1 de acuerdo con la
invención está montada sobre un mástil de rejilla 16. La rueda
motriz 3 posee coaxialmente al árbol 2 un cuerpo de desplazamiento
central 17, que configura al mismo tiempo un cubo para el
alojamiento de la rueda motriz 4 y la circulación de aire conduce
desde la zona interior de la rueda, en la que la actividad sería
muy pequeña en virtud de la distancia reducida con respecto al eje
de giro, hacia los canales de circulación que se encuentran más en
el exterior, con lo que se eleva adicionalmente la presión dinámica
delante de la rueda motriz 4.
De acuerdo con la variante de configuración de
una instalación de potencia eólica 1 de acuerdo con la invención,
la rueda motriz 4 está alojada con eje vertical en una torre 20, que
presenta una cabeza de torre 21, regulable coaxialmente a la rueda
motriz 4, con un codo tubular 22 que desvía la circulación del
viento horizontal hacia la rueda motriz 4. La conexión de la
circulación 23 del codo tubular 22 en la rueda motriz 4 se estrecha
en la dirección de la circulación del aire que afluye a través del
codo tubular 22 sobre la rueda motriz 4. La corriente de aire es
alimentada a la rueda motriz 4 a través de la cabeza de la torre 21
alojada sobre una corona dentada 24. El seguimiento del viento se
realiza a través de un motor de corona giratoria 25, que actúa
sobre la corona giratoria, y que es accionado en función de la
dirección del viento predominante por un sensor de la dirección del
viento 26. La cabeza de la torre 21 se apoya sobre un cojinete 27
en la torre.
La rueda motriz 4 está conectada para
accionamiento, por una parte, con un disco volante 28 dispuesto en
la proximidad del fondo de la torre y, por otra parte, con un
generador 29. De acuerdo con el ejemplo de realización, el
generador 29 es accionado por medio de una correa lisa 30, que
engrana en el disco volante 28. El aire que afluye a la torre 20
abandona la torre 20 en la proximidad del fondo de la torre a través
de tubos 31. En el extremo de los tubos 31 están previstas válvulas
32 regulables para la regulación de la corriente de aire que
circula a través de la instalación de potencia eólica 1. En el caso
de que el terreno, sobre el que se desplaza la instalación de
potencia eólica de acuerdo con la invención, descienda sobre al
menos un lado de la torre 20, se pueden tender los tubos 31 desde el
fondo de las turbinas hacia abajo por el terreno (figura 13) para
poder aprovechar las diferencias de presión eventualmente
predominantes entre la entrada de aire y la salida de aire de la
misma manera para la obtención de energía.
Claims (13)
1. Instalación de potencia eólica para la
obtención de energía con una rueda motriz provista con palas
motrices alojada de forma giratoria sobre un árbol y atravesada
axialmente por la corriente y con una instalación de guía que
acelera la circulación de aire a través de la rueda motriz,
caracterizada porque la instalación de guía (5) está
constituida por varios canales de circulación (6) que se estrechan
en la dirección de la circulación, que están dispuestos
distribuidos sobre la rueda motriz (4) en forma de corona alrededor
del árbol (2), porque las palas móviles (3) están asociadas en cada
caso a un canal de circulación (6) y porque la rueda motriz (4)
presenta una envolvente exterior (7) que la rodea.
2. Instalación de potencia eólica de acuerdo con
la reivindicación 1, caracterizada porque las palas móviles
(3) están dispuestas en cada caso a continuación de un canal de la
circulación (6).
3. Instalación de potencia eólica de acuerdo con
la reivindicación 1 ó 2, caracterizada porque los canales de
la circulación (6) se ensanchan de nuevo a continuación de su
estrechamiento.
4. Instalación de potencia eólica de acuerdo con
una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizada porque las
palas móviles (3) están configuradas de forma regulable.
5. Instalación de potencia eólica de acuerdo con
una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizada porque en
los canales de circulación (6), delante de las palas móviles (3)
están dispuestas paredes de guía (8).
6. Instalación de potencia eólica de acuerdo con
una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizada porque a la
rueda motriz (4) está asociado un disco volante (28) alojado
coaxialmente a la rueda motriz (4), que está conectado por medio de
un embrague de forma desprendible con la rueda motriz (4).
7. Instalación de potencia eólica de acuerdo con
la reivindicación, 6, caracterizada porque el disco volante
(28) está dispuesto en la envolvente exterior (7).
8. Instalación de potencia eólica de acuerdo con
una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizada por su
utilización móvil en un vehículo de soporte (9).
9. Instalación de potencia eólica de acuerdo con
una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizada porque a
continuación de la rueda motriz (4) está dispuesta una rueda motriz
auxiliar (18) que se asienta sobre un árbol adicional y que está
atravesada axialmente por la corriente.
10. Instalación de potencia eólica de acuerdo
con la reivindicación 9, caracterizada porque la rueda motriz
auxiliar (18) presenta palas de rotor regulables.
11. Instalación de potencia eólica de acuerdo
con una de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizada porque
la rueda motriz (4) con eje vertical está alojada en una torre (20),
que presenta una cabeza de torre (21), regulable coaxialmente a la
rueda motriz (4), con un codo tubular (22) que desvía la circulación
del viento horizontal hacia la rueda motriz (4).
12. Instalación de potencia eólica de acuerdo
con la reivindicación 11, caracterizada porque la conexión
de la circulación (23) del codo tubular (22) se estrecha en la rueda
motriz (4) en la dirección de la circulación.
13. Instalación de potencia eólica de acuerdo
con una de las reivindicaciones 9 a 12, caracterizada porque
a la rueda motriz (4) y/o a la rueda motriz auxiliar (18) está
asociada una instalación de freno.
Applications Claiming Priority (4)
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