ES2289083T3 - Planta de generacion de energia eolica flotante marina. - Google Patents
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Abstract
Planta de generación de energía eólica flotante marina, que comprende una unidad de generación de energía eólica (30), un flotador (20) que soporta la unidad de generación de energía eólica (30) y un sistema de amarre de punto único (10), caracterizada porque el flotador (20) comprende tres elementos de columna semi-sumergibles (21) y tres elementos de conexión (22) que conectan los elementos de columna (21) entre sí y dispuestos en un plano con forma de triángulo que tiene los elementos de columna (21) en sus vértices, y porque uno de los elementos de columna (21) está adaptado para ser amarrado al sistema de amarre de punto único (10).
Description
Planta de generación de energía eólica flotante
marina.
La presente invención se refiere a una planta de
generación de energía eólica flotante marina y, de manera más
específica, a una planta de generación de energía eólica flotante
marina que puede instalarse de manera estable en el mar y que
permite disponer en la misma una pluralidad de unidades de
generación de energía eólica de manera racional, siendo capaz cada
una de las unidades de generar electricidad de manera estable con
una gran eficacia.
Las plantas de generación de energía eólica
están generando mucha atención como una de las tecnologías aplicadas
respetuosas con el medio ambiente que utilizan energía natural, y
algunas de ellas ya se han puesto en práctica y se encuentran en
funcionamiento. Está previsto que dichas plantas se utilicen de
manera más amplia en el futuro.
Se han propuesto varias plantas de generación de
energía eólica marinas, ya que las plantas de generación de energía
eólica instaladas en el mar recibirán el viento a una velocidad
mayor y más estable que las instaladas en tierra y puede esperarse
que generen electricidad con una mayor eficacia (ver, por ejemplo,
el documento DE-A-32 24 976).
Por ejemplo, el documento JP
2000-213451A da a conocer un sistema de generación
de energía eólica en el se utilizan una torre y un bloque de base
hueco prefabricados en una fábrica. El bloque de base se instala en
un lecho marino y queda inmovilizado en el mismo por un peso. La
torre, en la que está instalado un generador de energía eólica,
está dispuesta en el bloque de base y fijada al mismo mediante un
conector. Dicho sistema de generación de energía eólica puede
construirse en el mar o similares en un breve periodo de tiempo sin
efectos perjudiciales sobre el medio ambiente, generando de este
modo electricidad.
Asimismo, el documento JP
2000-272581A da a conocer una planta de generación
de energía eólica en el agua, en la que un generador de energía
eólica en forma de molino de viento de tipo de aspas se dispone
mediante una columna en una estructura que flota en el agua
mediante una pluralidad de flotadores dispuestos de manera
equidistante alrededor de una periferia de la estructura, generando
de ese modo electricidad en la misma. Cuando la cantidad de
electricidad a generar debe aumentar, una pluralidad de estructuras
como las descritas anteriormente se conectan lateralmente entre sí
mediante unas barras de conexión.
Asimismo, el documento JP
11-336653A da a conocer un sistema de generación de
energía eólica que puede desplazarse en el agua, en el que una
estructura de bastidor flota en el mar para evitar cualquier daño
por colisión o similares y para mejorar su durabilidad. Flotando
dentro de la estructura de bastidor y a lo largo de la misma se
encuentra una pluralidad de embarcaciones para montar molinos de
viento en las mismas, que están conectadas a la estructura de
bastidor. Varios molinos de viento están dispuestos en cada una de
las embarcaciones y a lo largo de una línea circular o poligonal
mediante unas columnas de montaje. Las embarcaciones conectadas a
la estructura de bastidor están conectadas entre sí mediante unas
barras de conexión. La estructura de bastidor, que puede
desplazarse por el mar con ayuda de medios de propulsión que
comprenden un motor, una hélice y un timón dispuestos en cada una
de las embarcaciones, puede utilizar mediante su movimiento la
inmensa y enorme energía eólica producida por tifones o similares.
Los molinos de viento respectivos siempre se dirigen de manera
adecuada contra el viento mediante un ajuste direccional automático
y un ajuste automático de la velocidad de giro en respuesta a
cualquier variación en la velocidad del viento, generando de este
modo electricidad a una velocidad de giro óptima.
El sistema de generación de energía eólica que
se da a conocer en el documento JP 2000-213451A
mencionado anteriormente, que tiene el generador de energía eólica
en la torre fijada al bloque de base en el lecho marino, puede
permitir obtener una instalación del generador de energía eólica más
estable en comparación con la del que flota en el agua; sin
embargo, la instalación puede resultar difícil en el caso en que el
lecho marino sea blando. Además, cuanto más aumenta la profundidad
del agua, mayor debe ser el tamaño de la torre a instalar, y los
costes de instalación aumentan, dando como resultado una limitación
importante en lo que respecta a las zonas marinas en las que la
torre puede ser instalada. Por lo tanto, no resulta práctico
instalar dicho sistema de generación de energía eólica en océanos
con grandes profundidades. Especialmente, cuando debe instalarse
una pluralidad de torres para aumentar la cantidad de energía a
generar, aparece el problema de que los costes aumentan de manera
adicional.
Por otro lado, el lecho marino puede ser blando
incluso aunque la profundidad del agua sea aparentemente escasa, lo
que hace que resulte inestable disponer el generador de energía
eólica en la torre. De este modo, para asegurar la estabilidad del
generador de energía eólica, debe disponerse un mecanismo de soporte
de mayor tamaño, por ejemplo, extendiendo las patas de la torre
hasta una capa de roca de base dura debajo del lecho marino blando,
dando como resultado un aumento en los costes de instalación.
El sistema de generación de energía eólica en el
agua que se da a conocer en el documento JP
2000-272581A, que tiene el generador de energía
eólica único dispuesto en la estructura que flota en el agua
mediante los flotadores dispuestos de manera equidistante alrededor
de la periferia de la estructura, tiende a verse afectado por los
movimientos de las olas del mar. A efectos de limitar el ángulo de
inclinación, la aceleración y similares de la estructura dentro de
unos límites aceptables para el generador, el tamaño de la
estructura y los flotadores debe aumentar, dando como resultado un
aumento en los costes. Además, cuando una pluralidad de estructuras
se conectan entre sí mediante barras de conexión para aumentar la
cantidad de electricidad a generar, todos los molinos de viento
pueden dirigirse una vez de manera adecuada contra el viento; no
obstante, los molinos de viento respectivos no siempre se mantienen
dirigidos de manera óptima contra el viento en respuesta a cualquier
cambio en la dirección del mismo. Un generador de energía eólica en
un lado a barlovento o frontal puede quedar solapado con un
generador de energía eólica en un lado a sotavento o posterior en la
dirección del viento; en este caso, el generador de energía a
sotavento puede verse afectado por cualquier turbulencia debida al
generador de energía a barlovento, provocando una reducción de la
eficacia en la generación de electricidad. De este modo, a efectos
de minimizar cualquier interferencia de turbulencias, las distancias
entre los generadores de energía eólica deben aumentarse, dando
como resultado un mayor tamaño del conjunto de dichas
estructuras.
El sistema de generación de energía eólica
desplazable en el agua que se da a conocer en el documento JP
11-336653A, que tiene los molinos de viento
dispuestos conjuntamente mediante las columnas a lo largo de una
línea circular o poligonal en cada una de las embarcaciones dentro
de la estructura de bastidor, teniendo cada una de las
embarcaciones un ajuste direccional automático y un ajuste
automático de la velocidad de giro en respuesta a un cambio en la
velocidad del viento, puede dirigir todos los molinos de viento de
manera adecuada contra el viento, incluso si se produce un cambio
en la dirección del mismo; no obstante, debido a que los molinos de
viento están dispuestos conjuntamente a lo largo de la línea
circular o poligonal, no todos los molinos pueden recibir el viento
en condiciones óptimas. De manera más específica, un generador de
energía eólica en un lado a barlovento o frontal puede quedar
alineado, en la dirección del viento, con un generador de energía
eólica en un lado a sotavento o posterior, lo que provoca que el
generador de energía eólica a barlovento se vea afectado por
cualquier turbulencia debida al generador de energía a sotavento,
provocando una reducción de la eficacia en la generación de
electricidad. De este modo, a efectos de evitar cualquier
interferencia de turbulencias, las distancias entre los molinos de
viento deben aumentarse, lo que provoca el inconveniente de un
aumento en el tamaño del sistema.
La invención se ha realizado a la vista de los
problemas descritos anteriormente que presentan las tecnologías
convencionales, y da a conocer una planta de generación de energía
eólica flotante marina en la que un flotador se amarra a un sistema
de amarre de punto único a efectos de mantener siempre el flotador
en una orientación constante hacia el viento, teniendo el flotador
una forma que permite una disposición eficaz en el mismo de las
unidades de generación de energía eólica para obtener una mayor
eficacia en la generación de electricidad por parte de las mismas,
siendo el flotador estable en las olas y pudiendo ampliarse
fácilmente para modificar la cantidad de electricidad a generar
mediante el aumento del número de unidades de generación de energía
eólica montadas en el flotador.
A efectos de resolver los problemas mencionados
anteriormente, los inventores han realizado amplios estudios e
investigaciones hasta descubrir que, en un sistema o planta de
generación de energía eólica marina convencional, su estabilidad en
el mar puede obtenerse, por ejemplo, instalando un generador de
energía eólica en una estructura que flota en el agua mediante una
pluralidad de flotadores dispuestos a lo largo de una periferia de
la estructura, o instalando molinos de viento a lo largo de una
línea circular o poligonal de cada una de las embarcaciones para
montar los molinos de viento en las mismas, y que, en el caso de una
pluralidad de generadores de energía dispuestos a efectos de
aumentar la cantidad de electricidad a generar, los molinos de
viento pueden dirigirse una vez de manera adecuada contra una
dirección del viento determinada; no obstante, dicha disposición de
los molinos de viento puede no resultar necesariamente óptima cuando
la dirección del viento cambia. Los inventores han investigado
varios medios o medidas para resolver el problema, y han completado
la invención.
Un objetivo de la invención es amarrar un
flotador a un sistema de amarre de punto único, de modo que el
flotador siempre quede dirigido en una orientación constante hacia
el viento, con lo que una pluralidad de unidades de generación de
energía eólica en el flotador se mantienen siempre con una
orientación constante hacia el viento.
Otro objetivo de la invención es dar a conocer
un flotador con una forma que permite una disposición racional en
el mismo de las unidades de generación de energía, obteniendo de
este modo un flotador con un tamaño compacto y una elevada eficacia
en la generación de electricidad por parte de las unidades de
generación de energía eólica respectivas.
Un objetivo adicional de la invención es mejorar
la estabilidad de un flotador en las olas.
Otro objetivo de la invención es realizar un
flotador que puede ampliarse fácilmente para modificar la cantidad
de electricidad a generar mediante el aumento del número de unidades
de generación de energía eólica montadas en el flotador.
Otro objetivo de la invención es dar a conocer
una disposición de unidades de generación de energía eólica que no
provoque ninguna interferencia mutua de las turbulencias debidas a
las unidades de generación de energía eólica.
La figura 1 es una vista en planta esquemática
de una planta de generación de energía eólica flotante marina según
una realización de la invención, y muestra una estructura básica con
tres unidades de generación de energía eólica;
la figura 2 es una vista frontal esquemática de
la planta de generación de energía eólica mostrada en la figura 1,
tomada desde un lado en la dirección del viento;
la figura 3 es una vista en planta esquemática
de una modificación de la realización mostrada en la figura 1;
la figura 4 es una vista lateral ampliada que
muestra una realización de un sistema de amarre de punto único;
la figura 5 es una vista lateral de otra
realización del sistema de amarre de punto único;
la figura 6 es una vista lateral de otra
realización adicional del sistema de amarre de punto único;
la figura 7 es una vista en planta esquemática
de una planta de generación de energía eólica flotante marina según
una realización adicional de la invención, en la que un flotador se
ha ampliado lateralmente para tener cinco unidades de generación de
energía eólica dispuestas en el mismo;
la figura 8 es una vista frontal esquemática de
la planta de generación de energía eólica mostrada en la figura 7,
tomada desde el lado en la dirección del viento;
la figura 9 es una vista en planta esquemática
de una planta de generación de energía eólica flotante marina según
otra realización adicional de la invención, en la que una estructura
flotante se ha ampliado lateralmente para tener siete unidades de
generación de energía eólica dispuestas en la misma;
la figura 10 es una vista en planta esquemática
de una modificación de la realización mostrada en la figura 7, que
tiene los elementos de conexión en forma de entramados;
la figura 11 es una vista en planta esquemática
de otra realización, con una unidad de generación de energía eólica
adicional con respecto a la realización mostrada en la figura 1;
la figura 12 es una vista lateral de la planta
de generación de energía eólica mostrada en la figura 11;
la figura 13 es una vista en planta esquemática
de una planta de generación de energía eólica flotante marina según
otra realización adicional de la invención, en la que una estructura
flotante se ha ampliado lateral y longitudinalmente para tener trece
unidades de generación de energía eólica dispuestas en la misma;
y
la figura 14 es una vista lateral de la planta
de generación de energía eólica mostrada en la figura 13.
A continuación se describirán en detalle
realizaciones de la invención haciendo referencia a los dibujos.
Las figuras 1 y 2 muestran una planta de
generación de energía eólica flotante marina según una realización
de la invención como una estructura básica que tiene tres unidades
de generación de energía eólica dispuestas en la misma. Las figuras
1 y 2 son vistas en planta y frontal esquemáticas,
respectivamente.
La planta de generación de energía eólica
flotante marina 1 comprende un sistema de amarre de punto único 10
anclado al lecho marino, un flotador 20 amarrado al sistema de
amarre 10 y dirigido en una orientación constante hacia el viento,
y unas unidades de generación de energía eólica 30 montadas en el
flotador 20, de modo que ninguna de las turbulencias debidas a las
unidades de generación de energía eólica interfieran entre sí.
El flotador 20 que constituye la planta de
generación de energía eólica flotante marina 1 es
semi-sumergible para reducir su sección transversal
que traspasa la superficie de agua, eliminando de este modo
cualquier fluctuación del flotador debida al movimiento de las
olas. El flotador 20 comprende unos elementos de columna verticales
huecos 21 que traspasan la superficie del agua y que quedan situados
por encima y por debajo de la misma, y unos elementos de conexión
huecos 22 que conectan los elementos de columna 21 entre sí por
debajo de la superficie del agua.
Dicho flotador 20 que comprende los elementos de
columna y de conexión 21 y 22 está configurado básicamente para
formar un triángulo 23a mediante el ensamblaje de tres elementos de
columna 21 y tres elementos de conexión 22 entre sí. La figura 1
muestra un caso en el que los elementos de conexión 22 de igual
longitud están montados para obtener un triángulo equilátero; de
manera alternativa, puede formarse un triángulo isósceles o de otro
tipo.
Los elementos de columna 21 pueden ser huecos y
tener una sección transversal circular; de manera alternativa,
pueden ser huecos, por ejemplo, con una sección transversal
rectangular o poligonal para facilitar su fabricación. Los
elementos de conexión 22 pueden ser tubos huecos, por ejemplo, con
una sección transversal circular o rectangular. Cada uno de los
elementos de columna y de conexión 21 y 22 puede reforzarse según
sea necesario disponiendo un nervio de refuerzo o similar en el
mismo.
Tal como se muestra en la figura 3, el flotador
20 también puede reforzarse disponiendo en el interior del
triángulo 23a del flotador 20 unos elementos de refuerzo 24 que
conectan los elementos de conexión 22 entre sí.
Montada en cada uno de los tres elementos de
columna 21 mencionados anteriormente se encuentra una unidad de
generación de energía eólica 30 que comprende un molino de viento 31
montado en un mástil 7 y dirigido de manera adecuada contra el
viento mediante un mecanismo de ajuste direccional conocido.
El flotador 20 está amarrado al sistema de
amarre de punto único 10 que flota en el mar y que está anclado al
lecho marino. Como sistema de amarre 10 puede utilizarse una unidad
de amarre convencional para bloquear una estructura marina en su
posición, tal como una unidad de amarre de torreta, mostrada en la
figura 4; una torreta 12 con forma de plato giratorio está montada
en una viga transversal 11 que se extiende hacia afuera desde un
elemento de columna 21S en un vértice del triángulo 23a del flotador
20, y está anclada al lecho marino mediante una pluralidad de
cadenas de amarre 13 y anclas 14 (ver figuras 1 a 3), obteniendo de
este modo un amarre del flotador 20 en el mar.
De manera más específica, la viga transversal 11
se extiende hacia adelante y horizontalmente mediante su conexión
de manera integral al elemento de columna 21S en el vértice del
triángulo 23a del flotador 20, y está reforzada mediante un brazo
de refuerzo 15. La viga transversal 11 está conectada a través de un
cojinete 16 a la torreta 12, de modo que el flotador 20 puede girar
horizontalmente alrededor de un punto de amarre 17 de la torreta
12. En este caso, un cable submarino 40 está conectado al flotador
20 a través de la torreta 12.
El sistema de amarre de punto único 10
simplemente debe soportar una carga tal que evite que el flotador 20
sea desplazado por la corriente. De este modo, incluso si el lecho
marino es blando, la planta de generación de energía eólica
flotante marina 1 puede permanecer amarrada de manera estable en su
posición mediante el sistema de amarre de punto único 10 de
construcción sencilla.
Por lo tanto, el sistema de amarre de punto
único 10 puede tener forma de torre 41 con una estructura simple, y
estar instalado en el lecho marino tal como se muestra en la figura
5, quedando amarrado el flotador 20 a través de una línea de amarre
única 43 a un rotor 42 en la torre 41. De manera alternativa, tal
como se muestra en la figura 6, puede anclarse una boya 44 al lecho
marino a través de una pluralidad de cadenas 13 y anclas 14,
quedando amarrado el flotador 20 a través de una línea de amarre
única 43 a la boya 44. De todos modos, puede utilizarse cualquier
tipo de sistema de amarre de punto único, siempre que el flotador 20
pueda amarrarse al punto de amarre único 17. En los casos de las
figuras 5 y 6, el cable submarino 40 está conectado al flotador 20
a través del rotor 42 en la torre 41 o de la boya 44.
El flotador 20, que tiene el elemento de columna
21S en el vértice del triángulo 23a y está amarrado al sistema de
amarre único 10, puede girar horizontalmente alrededor del punto de
amarre 17 en la superficie del mar según la dirección del viento.
Tal como se muestra en la figura 1, el flotador 20 queda
estabilizado de modo que, contra el viento desde el lado a
barlovento, los elementos de conexión izquierdo y derecho 22 quedan
posicionados de manera bilateralmente simétrica con respecto al
punto de amarre 17, y las cargas sobre el flotador 20 en los lados
izquierdo y derecho se equilibran. Tal como se muestra en la figura
2, las tres unidades de generación de energía eólica 30 son
equidistantes lateralmente vistas desde el lado frontal o a
barlovento. La dimensión del triángulo 23a es predeterminada de
modo que las unidades de generación de energía eólica 30 quedan
separadas entre sí a efectos de no provocar ninguna interferencia
mutua de las turbulencias debidas a los molinos de viento 31.
En la figura 1, las cargas del viento desde un
lado a barlovento sobre los molinos de viento 31 respectivos de las
unidades de generación de energía eólica 30 provocan que los molinos
de viento 31 se dirijan respectivamente de manera adecuada contra
el viento mediante el mecanismo de ajuste direccional automático.
Por otro lado, el flotador 20, que tiene el elemento de columna 21S
en el vértice del triángulo 23a amarrado al sistema de amarre de
punto único 10, gira alrededor del punto de amarre 17 según la
dirección del viento, de modo que las cargas sobre el flotador 20
en los lados izquierdo y derecho se equilibran; la orientación
equilibrada se mantiene incluso si la dirección del viento cambia.
En la figura 1, el flotador 20 está realizado de manera
bilateralmente simétrica con respecto al punto de amarre 17 contra
el viento, mientras que el elemento de conexión 22' en la base del
triángulo 23a está realizado en perpendicular a la dirección del
viento, lo cual siempre mantiene en su valor máximo las distancias
laterales entre las unidades de generación de energía eólica 30 con
respecto a la dirección del viento.
Con un flotador conocido fijado en una dirección
predeterminada a través de un amarre y en el que están dispuestos
una pluralidad de molinos de viento, es necesario que las distancias
entre los molinos de viento en direcciones perpendiculares y en
paralelo con respecto a la dirección del viento sean entre
aproximadamente tres y diez veces la longitud del diámetro D de los
molinos de viento, respectivamente, teniendo en cuenta el cambio en
la dirección del viento. Por otro lado, la planta de generación de
energía eólica flotante marina 1 descrita anteriormente, cuyos
molinos de viento 31 no cambian sus posiciones relativas con
respecto a la dirección del viento incluso cuando la dirección del
viento cambia, y que está realizada de manera racional para disponer
los molinos de viento 31 en los vértices del triángulo 23a,
diseñado con un tamaño que no provoque ninguna interferencia de
turbulencias debidas a los molinos de viento 31, puede presentar
unas distancias entre los molinos de viento 31 acortadas hasta dos
veces el diámetro D del molino de viento. Esto no solamente permite
que el flotador 20 tenga un tamaño compacto, sino que también evita
cualquier interferencia mutua de turbulencias debidas a los molinos
de viento 31, de modo que siempre pueda obtenerse una eficacia
máxima en la generación de electricidad.
El flotador 20, que tiene como forma básica el
triángulo 23a y que es semi-sumergible, raramente se
verá afectado por fuerzas externas tales como la fuerza del viento,
la acción de las mareas y los movimientos de las olas, y puede ser
estable en el mar. Por lo tanto, puede obtenerse una generación de
energía eólica eficaz en el mar, donde la fuerza del viento
disponible es considerable.
El flotador 20 cambia su dirección con un
retraso en el tiempo en respuesta a un cambio en la dirección del
viento; además, la relación entre la dirección del flotador 20 y la
dirección del viento no siempre se mantendrá constante, debido a
los efectos de la acción de las mareas, los movimientos de las olas,
etc. distintos a la fuerza del viento, lo cual, sin embargo, no
provocará una reducción de la eficacia en la generación de
electricidad por parte de las unidades de generación de energía
eólica 30, ya que los molinos de viento 31 se dirigirán
instantáneamente y de manera adecuada contra el viento mediante los
mecanismos de ajuste direccional automáticos.
La energía eléctrica generada por las unidades
de generación de energía eólica 30 respectivas se transmite a
tierra, etc. a través del cable submarino 40 conectado al sistema de
amarre de punto único 10.
En la planta de generación de energía eólica
flotante marina 1 realizada tal como se ha descrito anteriormente,
teniendo en cuenta que el diámetro de los molinos de viento 31 es
de, por ejemplo, 80 m, la distancia entre los centros de los dos
elementos de columna 21 conectados entre sí mediante el elemento de
conexión 22 del flotador 20 puede ser de 160 m; y el diámetro de
cada uno de los elementos de columna 21 y la altura del mástil 7 de
la unidad de generación de energía eólica 30 dispuesto en el mismo
pueden ser, por ejemplo, 15 y 60 m, respectivamente.
Con una planta de generación de energía eólica
flotante marina 1 de este tipo, el flotador 20 puede amarrarse al
sistema de amarre de punto único 10 con una estructura sencilla
incluso en zonas del mar con una gran profundidad del agua y con
condiciones de oleaje severas, de modo que puede obtenerse una
ampliación drástica del ámbito de zonas del mar aptas para su
instalación en comparación con los casos en los que un generador de
energía eólica se dispone en una torre fijada al lecho marino.
El flotador 20, que tiene las unidades de
generación de energía eólica 30 dispuestas en los vértices del
triángulo 23a, permite una disposición racional de las unidades de
generación de energía eólica 30 en el mismo que mejora la
compacidad del tamaño del flotador 20, y puede hacer frente a los
cambios en la cantidad de electricidad a generar mediante un
aumento en el número de unidades de generación eólica 30 dispuestas
en el mismo.
Las figuras 7 y 8, que son unas vistas en planta
y frontal esquemáticas, respectivamente, muestran una planta de
generación de energía eólica flotante marina según una realización
adicional de la invención, con el flotador 20 ampliado lateralmente
para la disposición de cinco unidades de generación de energía
eólica en el mismo. Esta planta de generación de energía eólica
flotante marina 2 constituye un caso en el que la estructura básica
del flotador 20 con forma de triángulo único 23a mostrado en la
figura 1 se ha ampliado lateralmente.
De manera más específica, en los lados opuestos
del triángulo único 23a se han montado unos triángulos inversos
23b, comprendiendo cada uno de ellos un elemento de columna 21 y dos
elementos de conexión 22, siendo los elementos de conexión 22' en
las bases de los triángulos 23a y 23b paralelos entre sí. Montadas
en cada uno de los cinco elementos de columna 21 se encuentran unas
unidades de generación de energía eólica 30. También en este caso,
la figura 7 muestra que los triángulos 23a y 23b son triángulos
equiláteros; no obstante, los triángulos pueden ser triángulos
isósceles o de otro tipo, por ejemplo, realizando los elementos de
conexión 22' que forman las bases de los triángulos 23a y 23b con
una longitud diferente con respecto al otro elemento de conexión
22.
También en la planta de generación de energía
eólica flotante marina 2 mostrada en la figura 7, el flotador 20
ampliado lateralmente para tener cinco unidades de generación de
energía eólica 30 dispuestas en el mismo es simétrico
bilateralmente con respecto al punto de amarre 17, de modo que, tal
como muestra la figura 7, el flotador 20 queda estabilizado contra
el viento que circula desde un lado a barlovento, con las cargas
sobre el flotador 20 en los lados derecho e izquierdo equilibradas.
Tal como se muestra en la figura 8, las cinco unidades de
generación de energía eólica 30 son equidistantes lateralmente
vistas desde el lado frontal o a barlovento. La dimensión de los
triángulos 23a y 23b está predeterminada de modo que las unidades de
generación de energía eólica 30 queden separadas entre sí para que
no provoquen ninguna interferencia mutua de las turbulencias
debidas a los molinos de viento 31; por ejemplo, dicha separación
predeterminada puede ser dos veces la longitud del diámetro D de los
molinos de viento 31.
En comparación con el caso de la figura 1, la
planta de generación de energía eólica flotante marina 2 mostrada
en la figura 7 puede generar una mayor cantidad de electricidad;
además, presenta una mejor estabilidad contra los movimientos de
olas laterales, ya que el flotador 20 está ampliado
lateralmente.
La figura 9 muestra una planta de generación de
energía eólica flotante marina según la invención, en la que el
flotador 20 mostrado en la figura 7 se ha ampliado lateralmente de
manera adicional para añadir dos unidades de generación de energía
eólica 30 adicionales hasta un total de siete unidades de generación
de energía eólica 30 dispuestas en el mismo. Se han añadido
lateralmente dos triángulos 23a de manera opuesta y exteriormente
con respecto a los triángulos inversos 23b mostrados en la figura 7,
comprendiendo cada uno de ellos un elemento de columna 21 y dos
elementos de conexión 22.
De esta manera, el número de unidades de
generación de energía eólica 30 en el flotador puede aumentarse
fácilmente montando expansivamente triángulos inversos 23b y
triángulos 23a de manera alterna, lateralmente, de manera opuesta y
hacia el exterior con respecto al triángulo central 23a, que tiene
su elemento de columna único 21S amarrado al punto de amarre, lo
que hace posible hacer frente fácilmente a cualquier necesidad de
aumentar la cantidad de electricidad a generar.
La figura 10 muestra otra realización de una
planta de generación de energía eólica flotante marina según la
invención. Esta planta de generación de energía eólica flotante
marina 4 se diferencia de las descritas anteriormente por la
configuración del flotador 20, ya que los elementos de conexión 25
para conectar los elementos de columna 21 entre sí tienen forma de
entramados, a efectos de obtener un ahorro de peso en comparación
con los elementos de conexión 22 en forma de tubos huecos
mencionados anteriormente. La figura 10 ilustra un caso en el que
el flotador 20 mostrado en la figura 7 está compuesto por los
elementos de conexión 25 en forma de entramados; por supuesto, esto
también podrá aplicarse a cualquiera de los flotadores 20 de las
figuras 1, 3 y 9.
Incluso con la utilización del flotador 20 con
dichos elementos de conexión 25 en forma de entramados para
conectar los elementos de columna 21 entre sí, se obtienen efectos y
ventajas similares a los ya descritos con respecto a las plantas de
generación de energía eólica flotantes marinas 1, 2 y 3.
Las figuras 11 y 12 muestran una planta de
generación de energía eólica flotante marina 5 en la que se ha
añadido una unidad de generación de energía eólica adicional 30 a la
estructura del flotador 20 mostrado en la figura 1, que tiene tres
unidades de generación de energía 30 en el triángulo único 23a, para
tener de este modo un total de cuatro unidades de generación de
energía eólica. Esta planta de generación de energía eólica
flotante marina 5 tiene un elemento de columna interior 46 dispuesto
en el interior del triángulo 23a a través de unos elementos de
conexión interiores 45, estando montada una unidad de generación de
energía eólica 30 en el elemento de columna interior 46.
En este caso, la unidad de generación de energía
eólica 30 en el elemento de columna 21S adyacente al punto de
amarre 17 está alineada con la del elemento de columna interior 46
en la dirección del viento; por lo tanto, esta última o posterior
unidad de generación de energía eólica 30 en el elemento de columna
interior 46 está dotada de un mástil 47 más largo, en el que está
montado un molino de viento 31, a efectos de presentar una mayor
altura en comparación con el de la primera o delantera unidad de
generación de energía eólica 30 en el elemento de columna 21S. Esto
permite obtener una disposición de la unidad de generación de
energía eólica posterior 30 que no se vea afectada por ninguna
turbulencia debida a la unidad de generación de energía eólica
delantera 30. De manera alternativa, la unidad de generación de
energía eólica delantera 30 puede presentar una altura mayor en
comparación con la de la unidad de generación de energía eólica
posterior 30, lo cual, no obstante, no resulta preferible, ya que
la unidad de generación de energía eólica posterior 30 puede verse
afectada por turbulencias debidas al mástil 7 de la unidad de
generación de energía eólica delantera 30.
Dicha disposición del elemento de columna
interior 46 dentro del triángulo 23a y la incorporación de una
unidad de generación de energía eólica 30 en el elemento de columna
interior 46, tal como se muestra en las figuras 11 y 12, también
puede aplicarse al triángulo 23a y al triángulo inverso 23b de los
flotadores 20 mostrados en las figuras 1, 7 y 9.
Las figuras 13 y 14 muestran una planta de
generación de energía eólica flotante marina 6 según la invención,
en la que el flotador 20 mostrado en la figura 9 se ha ampliado
hacia atrás para tener doce unidades de generación de energía
eólica 30 dispuestas en el mismo. Esta planta de generación de
energía eólica flotante marina 6 tiene el flotador 20 montado de
modo que un triángulo inverso 23b y un triángulo 23a se disponen
detrás del triángulo 23a y del triángulo inverso 23b,
respectivamente, para una sucesión longitudinal y para una
ampliación lateral. Aunque el flotador 20 puede ampliarse hasta
cualquier tamaño, resulta preferible que el flotador 20 se amplíe
de modo que sea simétrico bilateralmente con respecto al elemento de
columna 21S amarrado al sistema de amarre de punto único 10, es
decir, al punto de amarre 17. Una ampliación del flotador 20 de este
tipo permite disponer un gran número de unidades de generación de
energía eólica 30 en el mismo, aumentando considerablemente de este
modo la cantidad de electricidad a generar.
El flotador ampliado 20 mostrado en las figuras
13 y 14 tiene las unidades de generación de energía eólica 30 en
los elementos de columna 21, algunos de los cuales pueden quedar
situados de manera alineada entre sí en la dirección del viento.
Para superar este inconveniente, en las unidades que quedan
alineadas entre sí, la unidad de generación de energía eólica
posterior 30 tiene un mástil 47 más largo, en el que está montado
un molino de viento 31, a efectos de presentar una altura mayor que
la unidad de generación de energía eólica delantera 30. Esto
permite que la unidad de generación de energía eólica posterior 30
quede dispuesta de modo que no se vea afectada por ninguna
turbulencia debida a la unidad de generación de energía eólica
delantera 30.
Según cualquiera de las plantas de generación de
energía eólica flotantes marinas 1 a 6 descritas en detalle
anteriormente, un flotador semi-sumergible está
realizado en forma de al menos un triángulo 23a que comprende
elementos de columna y de conexión 21 y 22, estando montada una
unidad de generación de energía eólica 30 en cada uno de los
elementos de columna 21 en los vértices del flotador 20, y estando
uno de los elementos de columna 21S del flotador 20 amarrado
horizontalmente de manera giratoria con respecto a un sistema de
amarre de punto único 10 anclado al lecho marino. En consecuencia,
puede disponerse en el flotador 20 una pluralidad de unidades de
generación de energía eólica 30 de manera racional, con una
separación mutua tal que ninguna turbulencia debida a las mismas
interfiera entre ellas, y el flotador 20 puede mantenerse siempre en
una orientación constante hacia el viento, obteniendo de este modo
un flotador 20 con un tamaño compacto y una elevada eficacia en la
generación de electricidad.
El hecho de que los elementos de columna 21 del
flotador 20 atraviesen la superficie del agua, y que éste sea
semi-sumergible, elimina la fluctuación del flotador
20 provocada por el movimiento de las olas y mejora su estabilidad
en las olas.
El flotador 20, que presenta una configuración
sencilla con una estructura básica constituida por el triángulo
23a, presenta una resistencia y una estructura excelentes y puede
ampliarse lateral y longitudinalmente de manera sencilla para
aumentar el número de unidades de generación de energía eólica 30
dispuestas en el mismo, aumentado de este modo fácilmente la
cantidad de electricidad a generar. El flotador ampliado 20 en forma
de entramados en un plano aumenta su estabilidad, así como su
resistencia.
En lo que respecta a las unidades de generación
de energía eólica 30 que quedan alineadas entre sí en la dirección
del viento, la unidad de generación de energía posterior 30 se
dispone con una altura superior a la delantera, de modo que se
evita que la primera de las mismas se vea afectada por cualquier
turbulencia debida a esta última.
En una planta de generación de energía eólica
flotante marina con unidades de generación de energía eólica
dispuestas en un flotador situado en el mar, un flotador constituido
por un triángulo como estructura básica se amarra a un sistema de
amarre de punto único. En consecuencia, el flotador puede mantenerse
en una orientación constante hacia el viento; las unidades de
generación de energía eólica pueden disponerse de manera racional
en el flotador para generar electricidad con una elevada eficacia
por parte de las mismas; el flotador puede mantenerse estable en
las olas; y el mismo puede ampliarse fácilmente para modificar la
cantidad de electricidad a generar mediante un aumento en el número
de unidades de generación de energía eólica.
Claims (11)
1. Planta de generación de energía eólica
flotante marina, que comprende una unidad de generación de energía
eólica (30), un flotador (20) que soporta la unidad de generación de
energía eólica (30) y un sistema de amarre de punto único (10),
caracterizada porque el flotador (20) comprende tres
elementos de columna semi-sumergibles (21) y tres
elementos de conexión (22) que conectan los elementos de columna
(21) entre sí y dispuestos en un plano con forma de triángulo que
tiene los elementos de columna (21) en sus vértices, y porque uno de
los elementos de columna (21) está adaptado para ser amarrado al
sistema de amarre de punto único (10).
2. Planta según la reivindicación 1,
caracterizada porque el triángulo es un triángulo
equilátero.
3. Planta según la reivindicación 1,
caracterizada porque una unidad de generación de energía
eólica (30) está montada en cada uno de los elementos de columna
(21) del flotador.
4. Planta según una cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 3, caracterizada porque la unidad o cada
unidad de generación de energía (30) incluye un molino de viento
(31) y un mecanismo de ajuste direccional automático para dirigir el
molino de viento contra el viento.
5. Planta según la reivindicación 3,
caracterizada porque un elemento de columna interior (46)
está dispuesto en el interior del triángulo y está conectado a cada
uno de los elementos de conexión (22) mediante elementos de conexión
interiores respectivos (45), estando montada una unidad de
generación de energía eólica adicional (30) en el elemento de
columna interior (46), siendo la unidad de generación de energía
eólica adicional (30) sustancialmente equidistante con respecto a
los dos elementos de columna (21) que no están adaptados para ser
amarrados al sistema de amarre de punto único (10) y siendo más alta
que la unidad de generación de energía eólica (30) en el elemento de
columna (21) que está adaptado para ser amarrado al sistema de
amarre de punto único (10).
6. Planta según una cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 4, caracterizada porque el flotador (20)
incluye una serie de elementos de columna adicionales (21), estando
dispuestos todos los elementos de columna (21) en una o más líneas
paralelas de triángulos contiguos, teniendo los triángulos de la
línea o de cada línea una orientación alterna, estando conectados
entre sí los tres elementos de columna (21) de cada triángulo
mediante elementos de conexión (22), incluyéndose un elemento de
conexión común (22) en cada dos triángulos adyacentes en una
línea.
7. Planta según la reivindicación 6,
caracterizada porque los elementos de columna (21) están
dispuestos en dos o más líneas paralelas contiguas de triángulos,
incluyendo cada par de triángulos contiguos en líneas diferentes un
elemento de conexión común (22) y teniendo una orientación
opuesta.
8. Planta según las reivindicaciones 3 y 6,
caracterizada porque cada unidad de generación de energía
eólica (30), que está montada en un elemento de columna (21) que no
forma parte de un triángulo situado en la línea de triángulos en la
que está situado el elemento de columna (21) adaptado para su
conexión al sistema de amarre de punto único (10), está situada
sustancialmente en una línea que se extiende a través de un elemento
de columna delantero (21) que forma parte de un triángulo situado en
una línea de triángulos que está más cercana al elemento de columna
(21) adaptado para su conexión al sistema de amarre de punto único
(10) perpendicular con respecto a la longitud de las líneas de
triángulos, es más alta que la unidad de generación de energía
eólica (30) montada en el elemento de columna delantero (21).
9. Planta según las reivindicaciones 6, 7 u 8,
caracterizada porque el flotador (20) es simétrico con
respecto a una línea que se extiende de manera transversal con
respecto a la longitud de la línea o líneas de triángulos a través
del elemento de columna (21) adaptado para ser amarrado al sistema
de amarre de punto único (10).
10. Planta según una cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizada porque los
elementos de conexión (22) tienen forma de tubos huecos.
11. Planta según una cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 9, caracterizada porque los elementos de
conexión (22) tienen forma de entramados.
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