ES2300180B1 - Sistema de generacion de energia electrica a partir de corrientes marinas y del movimiento del oleaje. - Google Patents

Abstract

Formado por una turbina y un generador, pudiendo llevar una tobera convergente-divergente. La turbina puede tener opcionalmente su centro abierto, sus álabes curvados y/o articulados, o ser una turbina cicloidal, o de otro tipo. El generador será magnetoeléctrico, de imanes permanentes o de reluctancia variable, independiente o instalado formando un anillo (o sector o sectores de anillo). Si no es independiente, el inductor está formando un anillo (de imanes o de zonas alternativamente de alta y baja permeabilidad magnética) alrededor de los álabes, y el inducido (imanes con bobinado, o bobinas con núcleo de alta permeabilidad) forma un anillo o sector de anillo instalado en la tobera y/o en un elemento interior fijo si son de centro abierto.

Description

Sistema de generación de energía eléctrica a partir de corrientes marinas y del movimiento del oleaje.

Objeto de la invención

La presente invención se refiere a un sistema para transformar la energía cinética de un fluido en movimiento en energía eléctrica, mediante la combinación de una turbina, preferentemente de centro abierto, y un generador, proponiendo nuevos diseños de generadores magnetoeléctricos, de imanes permanentes o de reluctancia variable, que no necesitan estar sellados de forma estanca para quedar protegidos frente a los efectos corrosivos de su ambiente de trabajo, preferentemente integrados en la turbina, y distintas formas de integrar los generadores en diferentes tipos de turbina instalándolos en forma de anillo. También se propone utilizar toberas, preferentemente convergente-divergentes, (explicando el modo de instalar los equipos en ellas) y medios magnéticos para minimizar el rozamiento en sustitución de los clásicos cojinetes.

La invención es aplicable a cualquier tipo de fluido en movimiento, pero resulta especialmente idónea para transformar la energía de las corrientes marinas y fluviales en energía eléctrica, utilizando para ello una turbina, preferentemente de centro abierto, encargada de accionar un generador magnetoeléctrico, de imanes permanentes o de reluctancia variable, que no necesita estar sellado de forma estanca y en forma de anillo como se describirá más adelante.

El sistema irá sumergido total o parcialmente en el seno de la masa de agua en movimiento, anclado y provisto de un sistema de flotación adecuado o instalado en un vehículo marino.

Su especial aplicación al ámbito de las corrientes marinas es debido a que en ellas existe una gran cantidad de energía cinética, que puede ser transformada fácilmente en energía eléctrica.

Así pues el objeto fundamental de la invención es obtener energía eléctrica de una forma limpia, sin impacto nocivo medioambiental alguno, es decir, sin dañar en absoluto la fauna ni la flora de la zona, sin estropear el paisaje, sin generar residuos ni producir contaminación.

La invención se sitúa pues en el ámbito de los sistemas renovables y ecológicos de producción de energía.

Antecedentes de la invención

Para obtener energía de las corrientes oceánicas es suficiente con sumergir en ellas una turbina hidráulica, convenientemente orientada, que accione un generador eléctrico. Estudios recientes han demostrado que uno de los tipos de turbina más conveniente a nivel de costes y rendimiento para utilizar con las corrientes oceánicas, son las turbinas de centro abierto, es decir aquellas en la que se ha eliminado tanto el eje central con el sistema de cojinetes, como la parte central más interior de los álabes, es decir la más cercana al centro y unida al eje, ya que la que produce mayor rendimiento es la zona extrema más exterior de los mismos.

El problema técnico que plantean estos sistemas turbina-generador eléctrico, cuando van sumergidos, reside en la dificultad de obtener el aislamiento conveniente del sistema eléctrico, ya que la estanqueidad de los aparatos, en especial la del eje del rotor del generador, es imperfecta, y por muy bien que se diseñe acaba fallando, lo que puede dar lugar a que el agua inutilice algún elemento delicado del dispositivo. Esta problemática se resuelve con los generadores eléctricos accionados por turbinas que constituyen el objeto de la patente de invención P200500894 y de su adición P200500984, de las que es titular la propia solicitante.

Aquí se plantea otra forma alternativa de resolver el mismo problema, utilizando una disposición diferente de imanes y bobinas que permite obtener una geometría compacta y con poco mantenimiento. Además se proponen nuevos tipos de turbinas en las cuales se pueden instalar los generadores propuestos en esta invención o en las P200500894 y P200500984, explicando las particularidades de instalación en varias de ellas y particularidades de sus carcasas para alojar los distintos elementos del estator. Se propone asimismo el instalar esos generadores de forma independiente.

Descripción de la invención

El sistema de generación de energía eléctrica a partir de corrientes marinas y del oleaje que se propone en esta invención, parte de la utilización de una turbina, preferentemente de centro abierto que acciona un número variable de generadores instalados en forma de anillo. Se proponen varios tipos de turbinas concretas, como son la turbinas de álabes curvados, las turbinas en forma de carrete de centro abierto y las turbinas cicloidales, y para cada una de ellas se describe cómo instalar los generadores descritos en la patentes P200500894 y P200500984, circunferencialmente en torno a la periferia exterior del rodete de álabes de la turbina, o de la periferia interior y de menor radio del mismo si la geometría de la turbina lo permite, o de ambas, y con los estatores y rotores pudiendo materializarse alternativamente en sectores de anillo en vez de anillos completos. Como alternativa a los cojinetes clásicos, para minimizar el rozamiento entre las partes fijas y las móviles, se propone instalar en diversos puntos de las mismas imanes enfrentados y con la misma polaridad, de modo que la repulsión de polos iguales evite el rozamiento, actuando así como una suerte de "cojinetes magnéticos". Además se propone utilizar nuevos tipos de generadores.

Los generadores que la invención propone resuelven de manera plenamente satisfactoria la problemática anteriormente expuesta, suministrando una corriente alterna que puede enviarse a tierra o incluso ser usada "in situ", como por ejemplo para la obtención de hidrógeno por electrolisis. Complementariamente se consigue un generador compacto, poco expuesto a averías, con un mantenimiento sencillo y poco costoso que puede hacerse eventualmente desde la superficie, sin necesidad de buzos ni de personal desplazado permanentemente en la zona.

Para ello y de forma más concreta el generador que se preconiza parte de la utilización de una turbina, preferentemente de centro abierto, sobre cuya parte móvil se establece un rotor constituido por un conjunto de imanes unidos transversalmente a la parte exterior del rodete giratorio de álabes de la turbina.

Por su parte el estator está formado por un conjunto de bobinas con núcleos de un material magnetizable sin magnetismo remanente y con gran permeabilidad (por ejemplo un gran número de láminas muy delgadas de hierro silicio, aisladas entre sí y fuertemente comprimidas), bobinas que a su vez van unidas solidariamente a un anillo o sector de anillo de material sin magnetismo remanente, que a su vez irá unido a un aro más exterior y fijo de la turbina.

Las bobinas pueden estar montadas sobre los imanes, como en la patente P200500894, o quedar enfrentadas radialmente a estos últimos, como en la P200500984, de manera que al girar el rotor en las bobinas se produce una variación de flujo magnético que da lugar a una f.e.m. inducida, tanto mayor cuanto lo sea la variación de flujo magnético por unidad de tiempo, y en consecuencia cuanto lo sea la velocidad de rotación del rotor. Pero en este caso se propone además instalar los imanes de forma tranversal. Y se propone la variante de que tanto el rotor como el estator, en vez de estar constituidos por anillos completos, lo estén por un número variable de sectores de anillo.

En el caso de imanes instalados transversalmente en el rotor, los imanes, preferentemente en forma de anillo abierto o herradura o similar, enfrentan sus polos norte y sur a cada bobina de manera que, al girar el rotor, el flujo en las mismas varía entre un valor 0 y un valor máximo, a partir de éste valor máximo se invierte y vuelve a hacerse 0, con lo que en las bobinas se genera corriente alterna, que se suministra a través de un par de hilos (9).

Las contribuciones eléctricas de las diferentes bobinas pueden ser unidas adecuadamente para extraer toda la energía generada por el conjunto de bobinas del sistema mediante un único par de cables para su transporte al lugar de utilización o a la red eléctrica para su distribución, y elevado el voltaje a un valor adecuado, con la colaboración del correspondiente transformador.

A partir de esta estructuración básica es factible que los imanes constitutivos del rotor estén fijados a la parte exterior y móvil de los álabes o al anillo o cilindro o estructura interior también móvil de la turbina, y en este último caso el anillo o zona fija soporte de las bobinas deberá estar fijada a la zona exterior y fija de la turbina mediante tirantes, debidamente rigidizados.

También existe la posibilidad de establecer juegos de imanes con sus correspondientes bobinas, tanto interior como exteriormente con respecto a los álabes de la turbina.

De acuerdo con una variante de realización práctica de la invención, en vez de (o además de) instalar los "anillos" con los distintos elementos del rotor del generador en torno al rodete de álabes de la turbina, se instalan en torno a un disco o cilindro o estructura que gira en tomo a un eje, el cual será accionado por la turbina, pudiendo llevar multiplicadores. También se propone instalar estos generadores en el eje común a una pareja de turbinas, llevando preferentemente elementos diferenciales en el eje.

Estos sistemas turbina-generador se instalarán preferentemente en una tobera, preferentemente convergente-divergente, con objeto de aumentar la velocidad de giro del rotor para una misma velocidad del fluido. También pueden instalarse en una carcasa independiente. En ambos casos se explica un método que permite el giro libre, minimizando el rozamiento entre elementos fijos y móviles.

Descripción de los dibujos

Para complementar la descripción que se está realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características de la invención, de acuerdo con unos ejemplos de realización práctica de la misma, se acompaña como parte integrante de dicha descripción, un juego de dibujos (ninguno de ellos está a escala) en donde, con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente:

Las Fig. 1 y 2 representan una sección de los anillos de estator y rotor de un generador de reluctancia variable en forma de anillo, montado en este caso en la periferia exterior del rodete de álabes de una turbina, y en dos posiciones diferentes durante su giro.

La Fig. 3 representa uno de los imanes del estator, con referencia a las Fig. 1 y 2.

Las Fig. 4 y 5 son una versión más detallada de las Fig. 1 y 2, con la diferencia de que el generador de reluctancia variable en forma de anillo se ha montado esta vez en la periferia interior del rodete de álabes de la turbina.

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Las Fig. 6, 7 y 8 representan distintas posiciones del rotor y el estator de un generador de imanes permanentes no estanco en forma de anillo, con los imanes unidos entre sí, formando una corona multipolar (caso b, explicado más adelante).

La Fig. 9 representa los rotores y estatores de un generador magnetoeléctrico no estanco en forma de anillo, instalados según el caso a) explicado más adelante, y en la periferia exterior e interior del rodete de álabes de una turbina de centro abierto en forma de carrete con tambor de álabes curvados.

Las Fig. 10 y 11 representan uno de los imanes del rotor y una de las bobinas (mostrando una de sus posibles formas específicas) del estator de un generador magnetoeléctrico instalado en forma de anillo según el caso a).

Las Fig. 12 y 14 representan posibles formas de instalación de una turbina con tambor de álabes curvados en la zona de sección crítica de una tobera (22), que en la Fig. 14 es convergente-divergente y para su instalación sumergida (corrientes marinas) y anclada al fondo marino, y en la Fig. 12 es para instalar flotante (olas). Las turbinas llevan instalados generadores en forma de anillo (se muestra sólo un anillo), con el rotor (14) en la periferia exterior del rodete de álabes y el estator (15 y 11) en la pared de la tobera en la zona de su sección crítica, en la Fig. 12 sólo en la parte superior (15) y en la Fig. 14 en la parte superior (15) e inferior (11).

Las Fig. 13 y 15 representan posibles formas de instalación de una turbina de centro abierto en forma de carrete y con tambor de álabes curvados, en la zona de sección crítica de una tobera convergente-divergente, que en la Fig. 13 es para instalar flotante o semiflotante (olas) y en la Fig. 15 es para su instalación sumergida (corrientes marinas). Las turbinas llevan instalados generadores en forma de anillo (se muestra sólo un anillo), con el rotor (14) en la periferia exterior del rodete de álabes (13) y el estator (11 y 15) en la pared de la tobera (22).

Las Figs. 16, 17 representan una turbina de centro abierto en forma de carrete y con tambor de álabes curvados instalada en la zona de sección crítica de una tobera convergente-divergente, con dos sectores de anillos de estator y un anillo de rotor de un generador de reluctancia variable en forma de anillo montado en la periferia exterior de mayor diámetro del rodete de álabes. En la Fig. 16 los álabes van montados en la periferia de un tambor cilíndrico, mientras que en la Fig. 17 lleva cangilones. La Fig. 18 representa el caso con cangilones, pero habiendo instalado también un par de anillos rotor-estator en la periferia de la zona de menor diámetro del rotor de la turbina.

La Fig. 19 representan una turbina de centro abierto en forma de carrete y con tambor de álabes curvados instalada en la zona de sección crítica de una tobera (22) convergente-divergente, con un par de anillos rotor-estator de un generador de reluctancia variable en forma de anillo, montados en la periferia de la zona de menor diámetro del rotor (17) de la turbina. El pequeño círculo señala la zona que ha sido ampliada en las Fig. 4 y 5.

Las Fig. 20 y 21 representan una turbina cicloidal y las Fig. 22 y 23 una turbina cicloidal con corona circular.

La Fig. 24 representa una turbina de centro abierto en forma de carrete y con tambor (13) de álabes (6) curvados, instalada en la zona de sección crítica de una tobera (22) convergente-divergente, con dos pares de anillos rotor-estator de un generador magnetoeléctrico en forma de anillo (caso b), montados uno en la periferia de la zona de menor diámetro (17) y otro en la de mayor diámetro (10) del rotor de la turbina.

La Fig. 25 y 26 representan una turbina de centro abierto en forma de carrete y con tambor de álabes articulados instalada en la zona de sección crítica de una tobera (22) convergente-divergente, con un anillo de rotor y dos sectores de anillos de estator (16) de un generador de reluctancia variable en forma de anillo montado en la periferia exterior del rodete de álabes (Fig. 25) o con un juego de anillos rotor-estator de un generador de reluctancia variable en forma de anillo montado en la periferia interior (17) del rodete de álabes (Fig. 26).

Las Fig. 27 y 28 representan una turbina de centro abierto en forma de carrete y con tambor de álabes articulados instalada en la zona de sección crítica de una tobera (22) convergente-divergente, con dos pares de anillos rotor-estator de un generador magnetoeléctrico en forma de anillo montados uno en la periferia exterior (10) y otro en la interior (17) del rodete de álabes. La Fig. 27 representa un generador con imanes instalados según el caso b) y la 28 el caso a).

La Fig. 29 representa un ejemplo simple de generador de imán permanente no estanco trifásico independiente.

La Fig. 30 representa el ejemplo más simple posible de un sistema de engranajes multiplicador. 31, 32, 33 y 34, representan ruedas dentadas, (35) el eje del rotor de la turbina, (36) el eje del rotor del generador y (37) el eje de las ruedas dentadas 32 y 33.

Las Fig. 31, 32 y 33 representan ejemplos de generadores de reluctancia variable no estancos independientes.

Realización preferente de la invención

Los sistemas que se proponen en esta invención constan básicamente de una turbina a cuya periferia se une solidariamente un anillo que forma el rotor, complementando dicha estructura con un anillo (o uno o más sectores de anillo) que forman el estator, fijado a la carcasa o a la pared de una tobera, según el caso. Se propone el uso de generadores que no necesitan estar sellados de forma estanca, instalados en forma de anillo en torno a la periferia exterior (es decir, la zona de mayor diámetro) del rodete de álabes de una turbina, y si la turbina es de centro abierto también de la periferia interior (es decir, la zona de menor diámetro) o de ambas (interior y exterior). Los generadores propuestos son magnetoeléctricos, de imanes permanentes o de reluctancia variable. Su configuración, geometría particular y especial modo de instalación, están pensadas para ser utilizados básicamente con los modelos de turbinas propuestas en esta patente aunque también podrían usarse con cualquier otra, y también podrían instalarse de forma independiente a la turbina, esto es, montando los anillos de rotor y estator en torno a un disco o cilindro o estructura, que se unirá a la turbina mediante un eje (Figs. 31 a 33, por ejemplo).

En los ejemplos de realización práctica representado en las figuras 9, 24, 27 y 28, donde el rodete de álabes de la turbina ha sido referenciado con (13), entre el borde exterior y libre de los álabes (16) de la turbina y el anillo o sector de anillo fijo exterior de la misma (8), se establece una pluralidad de imanes (1), preferentemente en forma de herradura, aunque pueden adoptar cualquier otra configuración, unidos solidariamente a los álabes de la turbina, de manera que conjuntamente con estos últimos forman el rotor del generador, estando dichos imanes (1) operativamente enfrentados a una pluralidad de bobinas (2), con núcleo (3) preferentemente formado por un material magnetizable sin magnetismo remanente y de gran permeabilidad que se mantienen fijas por cuanto que son solidarias a un anillo (o sector o sectores de anillo) exterior y fijo, fijado a la carcasa de la turbina (o a la pared de la tobera, si la turbina fuera instalada en una tobera), constituyendo a su vez bobinas (2) y aro (o sector o sectores de aro) fijo al que van fijadas el estator del generador.

Al girar el rotor (13-1), en las bobinas (2) se produce una variación de flujo magnético, lo cual da lugar a una fuerza electromotriz inducida. Cuando mayor sea la velocidad de rotación del rotor, mayor será la variación por unidad de tiempo del flujo magnético, y por tanto mayor la fuerza electromotriz inducida. En las figuras 6 a 8, y 10 y 11, se muestra un detalle que representa la variación del flujo magnético por efecto del giro del rotor y dos modos de instalación de los imanes y bobinas.

Habrá que fijar fuertemente los imanes (1) utilizados, que conviene que sean anchos y cortos, para que se mantengan en posición. Dichos imanes (1) también podrían ir introducidos en el interior de un anillo macizo, de material resistente no magnetizable, por ejemplo un material plástico muy resistente, que además de mantenerlos en sus posiciones tendría la ventaja de hacer el sistema más compacto. El estator podría ir introducido igualmente en un material de similares características, obteniéndose variaciones de flujo magnético y f.e.m. inducida de igual manera que en el caso anterior, con lo que la geometría del generador sería mucho más compacta y resistente. Esta geometría tan compacta, además de evitar turbulencias, introducción de substancias extrañas entre los imanes, etc., también evita averías.

A partir de esta estructuración básica es factible que los imanes (1) se sitúen en la periferia exterior (10) de los álabes giratorios (6) de la turbina, o que se fijen al anillo interno de menor diámetro (17) de dicha turbina, si es de centro abierto, existiendo también la posibilidad de duplicar el sistema, de acuerdo con la representación de las figuras 9, 24, 27 y 28, existiendo imanes tanto en la zona móvil de mayor diámetro (10) exterior del rodete de álabes de la turbina como sobre la zona de menor diámetro (17) interna y también móvil del mismo.

En el caso de que la turbina sea de centro abierto y de que los imanes (1) se fijen al anillo interno de menor diámetro de dicha turbina, dado que las bobinas (2) pertenecen al estator del generador, las bobinas (2) del anillo interior estarán solidarizadas a un anillo (8'), situado en el seno de la turbina y convenientemente rigidizado a la zona externa y fija de dicha turbina (8) mediante tirantes (40).

Dependiendo de la forma de los imanes (preferentemente de herradura o anillo abierto o similar) y del modo en que los coloquemos en el anillo del rotor, hay varias posibilidades, entre las que podemos señalar los dos casos siguientes, entre otros:

a)

Imanes fijados al anillo transversalmente, con las bobinas del estator colocadas transversalmente (fig. 9 a 11, y 28).

b)

Imanes instalados longitudinalmente en torno a la periferia del anillo, formando una corona multipolar, con las bobinas del estator colocadas también longitudinalmente y enfrentándose a ellos (fig. 6 a 8, 24 y 27, por ejemplo).

El número de imanes (1) que rodean a la turbina puede ser variado en cada caso. Los anillos de rotores y estatores pueden ser sustituidos alternativamente por uno o varios sectores de anillo.

En la variante de realización de la fig. 16 se aprecia una turbina de centro abierto, cuyo rodete de álabes (6) ha sido referenciado por (13). En la periferia exterior de dicho rodete de álabes, es decir, en la zona de mayor diámetro del mismo, se ha instalado el rotor de un generador eléctrico de reluctancia variable en forma de anillo.

El rotor está constituido por un anillo formado por porciones alternadas de material de permeabilidad magnética baja (4) y alta (5). El estator (16), está constituido por un anillo al que van fijados los imanes (1) o piezas de alta permeabilidad magnética con imanes en su interior (38) (preferentemente en forma de anillo abierto o de herradura o similar) que forman el núcleo de los bobinados (2) del inducido (Figs. 1 a 3). En el ejemplo de la figura está instalado en las paredes de una tobera convergente-divergente, estando constituido por dos sectores de anillo (16), situados uno en la parte superior y otro en la inferior de la tobera. Tanto los rotores como los estatores pueden estar formados por uno o varios sectores de anillo, en vez de por un anillo completo.

En todos los casos, si el equipo no se instala en una tobera, el estator puede ir fijado o incrustado en la pared interior de la carcasa.

Si la turbina es de centro abierto, la invención también comprende la posibilidad de montaje mostrada en las fig. 19, 4 y 5, en la que el anillo de materiales de alta y baja permeabilidad magnética va unido a la parte más interna y de menor diámetro (17) de la turbina. En este caso el anillo de los imanes (1) (o piezas hechas de un material de alta permeabilidad magnética (38 en las fig. 32 y 33) con uno o más imanes en su interior) con bobinados del estator, irá unido a un aro (8') que se unirá rígidamente a la parte más exterior y fija (8) de la turbina, en cuyo interior giran los álabes (6), a cuyo efecto se ha previsto que entre los aros (8') y las zonas fijas (8) se establezcan tirantes (40) que los una rígidamente. Por supuesto, también cabe la posibilidad de montar un anillo de rotor unido a la parte más interna y de menor diámetro del rodete de álabes de la turbina y otro unido a la parte de mayor diámetro, como se muestra en la figura 18, llevando los anillos o sectores de anillo de estator complementarios en las partes fijas correspondientes.

Para evitar que el anillo del rotor y los bordes de los entrehierros rocen entre sí, conviene montar los imanes del estator con polaridad alternada (lo que mantendría el anillo centrado). Conviene recubrir los distintos elementos del rotor y del estator de un material que los proteja de la corrosión, minimice el rozamiento, y que sea antiadherente, para evitar el biofouling (por ejemplo un fluoroplástico o similar). También podrían usarse pequeños cojinetes preferiblemente no metálicos (para evitar sus inconvenientes, por ejemplo que se magneticen), sino hechos de otro material suficientemente resistente (un polímero, por ejemplo) - u otro sistema si se considera necesario (dependerá sobre todo del tamaño de la turbina, lugar de instalación, tipo de aguas, etc.).

Las porciones alternadas de material con alta (5) y baja (4) permeabilidad magnética que forman el rotor, pueden en principio tener cualquier grosor, tamaño y geometría, aunque convendría que tuvieran el mismo tamaño y forma que la sección del entrehierro (23), para que encajaran perfectamente en él, y con sus bordes paralelos a los extremos de los polos (como en las figuras 3 y 31 a 33), pero también podrían tener tamaños y formas distintas, y ser por ejemplo más delgadas hacia el centro del anillo y más gruesos hacia el exterior, siendo paralelos a la superficies de los polos a ambos lados del entrehierro, etc., obteniéndose con las distintas geometrías distintas formas de onda. Los imanes (1) y las piezas (38) pueden mantenerse unidas rígidamente entre sí mediante piezas (7 en la Fig. 4) de un material no magnetizable, o rellenando con el mismo el espacio entre ellas (3 en Fig. 5).

Evidentemente la corriente obtenida debe ser transformada en senoidal si no lo fuera y elevada a la tensión adecuada para ser utilizada "in situ", o ser transportada a su lugar de utilización.

En esta invención también se propone utilizar generadores del tipo de los instalados en forma de anillo descritos anteriormente, instalándolos de forma independiente, es decir, que en vez de (o además de) ir instalados en torno a la periferia circunferencial del rodete de álabes de la turbina, pueden ir instalados en torno a un disco o cilindro o estructura central con su eje, el cual podrá ir conectado al eje de la turbina directamente o bien por medio de multiplicadores, como por ejemplo el de la fig. 30.

Un ejemplo práctico de realización de los generadores instalados de forma independiente, que en este caso es de reluctancia variable y cuyo funcionamiento explicaremos a continuación, se representa en las figuras 31 a 33. El rotor puede estar constituido por un disco (39) o cilindro o estructura (de material preferentemente no magnetizable y ligero para que la velocidad de rotación de la misma sea mayor al tener menor masa) rodeado de uno o varios anillos (o sectores de anillo) formados por porciones alternadas de material de permeabilidad magnética baja (4) y alta (5), o incluso por una rueda dentada de material de elevada permeabilidad magnética que gira en torno a un eje (36). Las porciones de material de baja permeabilidad magnética conviene que sean diamagnéticas, aunque podrían incluso eliminarse dejando sus huecos. La rueda dentada o los dientes o las porciones de material de alta permeabilidad magnética (5) conviene que estén formados por un gran número de láminas muy delgadas, aisladas entre sí y fuertemente comprimidas, o de algún otro método alternativo para minimizar las pérdidas por corrientes de Foucault. El estator estará constituido por un número variable de imanes permanentes (1) o de piezas (38) de material de alta permeabilidad magnética con uno o más imanes en su interior (figs. 32 y 33), preferentemente en forma de anillo abierto, o de herradura o similar, con un entrehierro (23), los cuales forman el núcleo del arrollamiento de las bobinas del inducido (2), imanes o piezas que rodean semiabrazando al anillo giratorio del rotor, de tal modo que entre los polos N y S pase, al girar, el citado anillo de materiales de alta (5) y baja (4) permeabilidad magnética en rotación. De esta manera cada imán, con el material que tenga en cada momento en el entrehierro, formará un circuito magnético cuya reluctancia irá variando al ritmo de giro de la turbina, dando origen a una variación de flujo magnético y la generación de una f.e.m. inducida. Su funcionamiento y características son por tanto similares al de la variante de la fig. 16 pero instalando los elementos del generador independientemente de la
turbina.

En los generadores instalados en forma de anillo independientes, los imanes pueden ser de muchos tipos e instalarse de muchas formas, como por ejemplo las descritas anteriormente, y habrá que tener en cuenta todas las consideraciones mencionadas. En este caso se conectaría el eje del generador al eje de una o dos turbinas, siendo conveniente utilizar multiplicadores de velocidad y, si se conectan en el eje común de una pareja de turbinas conviene que además lleven elementos diferenciales en el eje, para evitar el esfuerzo que sufriría el eje en caso de variaciones locales de velocidad de la corriente que afectaran a la velocidad de giro de cada una de las turbinas del par con generador común (que conviene que giren en sentido contrario una a la otra para evitar la desviación por desplazamiento axial).

Otro ejemplo se representa en la fig. 29 correspondiendo a uno de los casos más simples de generador de imán permanente trifásico que no necesita estar sellado de forma estanca. El rotor está formado por un imán permanente (1) que gira en tomo a un eje (36). El inducido está formado por un conjunto de bobinas con núcleos de un material magnetizable sin magnetismo remanente y de gran permeabilidad, unidas solidariamente a un anillo de material de gran permeabilidad y sin magnetismo remanente, e incrustadas en un material (30) aislante y no magnetizable. Al girar el rotor, en las bobinas (2) se produce una variación de flujo magnético, que da lugar a una f.e.m. inducida. Aunque en la fig. 29 se representa un generador trifásico de polos salientes, podría utilizarse cualquier otro con cualquier número de polos. También podría utilizarse mayor número de imanes.

En todos los generadores mencionados, tanto el rotor como el estator conviene que vayan incrustados en un material resistente no magnetizable que rellene los espacios entre los distintos elementos de cada uno de ellos (3 en la fig. 5), que los proteja frente a la corrosión, evite que se introduzcan substancias extrañas entre ellos (lo que supondría menos averías y mantenimiento) y evite que se formen pequeñas turbulencias (por supuesto dejando el entrehierro libre en los de reluctancia variable.

Los anillos, tanto de los rotores como de los estatores, pueden ser completos o no. Si los anillos de rotores y estatores se van a instalar en la periferia exterior de turbinas como las que se propondrán a continuación, y éstas turbinas se van a instalar en toberas, tos estatores conviene que estén constituidos por sectores de anillo (por ejemplo instalados uno en la pared superior y otro en la inferior de su zona crítica, como en las Fig. 12 a 15).

En todas las variantes de realización, los distintos elementos que forman el rotor y el estator, pueden en principio tener cualquier grosor, tamaño y geometría.

Cualquiera de las variantes de generadores instalados en forma de anillo propuestos se pueden utilizar con muchos tipos diferentes de turbina, como por ejemplo:

1. Turbinas con tambor de alabes curvados. Constan de un tambor (13), con un número variable de álabes (cóncavos, convexos o incluso planos), que puede girar alrededor de un eje (35). La corriente del fluido (19) empuja a los álabes haciendo girar el tambor. La curvatura, dimensiones y geometría específica de los álabes puede variar. Irán preferentemente instaladas en la zona de sección crítica de una tobera, preferentemente convergente - divergente, como en las figs. 12 y 14.

2. Turbinas de centro abierto en forma de carrete. Como las descritas en el punto 1, pero con la diferencia de que se ha eliminado la parte central, es decir, tanto el eje central con el sistema de cojinetes, como la parte más cercana al centro y de menor diámetro de los álabes (Figuras 13 y 15). Esto tiene ventajas, pues la zona de los álabes que produce mayor potencia es la zona extrema o de mayor diámetro. Así se obtendrá gran rendimiento a menor coste.

Estas turbinas (Figs. 13, 15 a 19, 24 a 28) constan de un tambor en cuya periferia se montan un número variable de álabes, cóncavos, convexos o planos, fijos (Figs. 13, 15 a 19 y 24) o articulados (Figs. 25 a 28), de geometría y características variables. Al haber eliminado el centro, se puede aumentar mucho el número de álabes.

Ejemplos de este tipo de turbinas con álabes articulados se muestran en las figs. 25 a 28. En ellas se aprecia que los álabes llevan unas articulaciones (41) en los extremos que los conectan al tambor giratorio, y unos topes (29) en los puntos más extremos del radio de giro (preferentemente en los extremos laterales de la corona cilíndrica y un par para cada álabe). Según la dirección del flujo del fluido (19), parte de los álabes (24, 25 y 26 en las fig. 25 y 26), impulsados por la corriente, tenderán a situarse en dirección radial y perpendicularmente a la misma, mientras que los demás (27 y 28 en las fig. 25 y 26) serán impulsados a situarse en una posición horizontal o tangente al cilindro del tambor en la que no oponen resistencia al paso del fluido. Los topes (29) limitan el giro de los álabes en tomo a la articulación y, al ser empujados por ellos, hacen girar el tambor.

El tambor de álabes o cangilones puede girar en torno a un elemento fijo constituido por ejemplo por un tubo o cilindro fijo (abierto o cerrado) o por un sistema de aros o anillos unidos entre sí por tirantes instalado opcionalmente en la periferia de un cilindro. Los distintos elementos pueden ser macizos o huecos, rellenos o no de otro material. Si lleva un sistema de aros con tirantes disminuye mucho el rozamiento, con la ventaja adicional de hacer el sistema más ligero si no lleva cilindro. Si el elemento fijo que hace las funciones de eje de giro (aunque puede ser de grandes dimensiones) va abierto por sus laterales, conviene que lleve rejillas de protección. Si va cerrado puede ir hueco o relleno total o parcialmente de un material preferentemente de baja densidad que facilite su flotabilidad (por ejemplo espuma de poliuretano, o poliestireno).

Conviene instalarlas en toberas (22) preferentemente convergente-divergentes, (figs. 13 y 15, por ejemplo), en cuyo caso el tambor de álabes o cangilones podría incluso girar libremente, sin necesitar ningún elemento en su interior que haga de eje de giro).

3. Turbinas cicloidales y turbinas cicloidales con corona circular (Fig. 20 a 23). Las turbinas cicloidales constan de un número variable de paletas articuladas (18 y 20) montadas en tomo a un disco (42), como se muestra en las figuras 20 y 21. Los álabes que estén en una posición adecuada (18-a y 18-b) tenderán a situarse perpendicularmente a la corriente (19) y harán girar el disco (42) al que están conectados, mientras que los demás (20-a, 20b y 20c) no actúan, pues mientras a unos el fluido los impulsa a situarse perpendicularmente, los diametralmente opuestos habrán sido llevados a la posición horizontal, en la cual no presentan ninguna resistencia al paso del fluido, por lo que el disco girará siempre en el mismo sentido.

Las turbinas cicloidales con corona circular (fig. 22 y 23), son turbinas como las anteriores pero con los álabes articulados, conectados a una corona circular (21) de espesor variable que puede girar.

Aunque pueden girar en torno a un eje o anillo o elemento fijo central que hace de eje, según el caso, cabe la posibilidad de instalarlas de modo que giren libremente en el interior de un seudoanillo fijo (con sección en forma de C o similar, para que pueda entrar un poco en su interior) que la rodea o en otro tipo de carcasa. Los distintos elementos, de geometría y características variables, pueden estar huecos o no, rellenos total o parcialmente de otro material, preferentemente de poca densidad y que facilite su flotabilidad.

En todos los casos, los álabes pueden ser planos, cóncavos o convexos, pudiendo su geometría y características ser variables, así como el tipo de articulación.

Todas las turbinas, aunque pueden utilizarse sin tobera, conviene instalarlas en toberas, preferentemente convergente-divergente (22). La sección crítica de las toberas de las figuras, donde está instalado el tambor, es rectangular (fig. 12 a 15, y también 9, 16 a 19, y 24 a 28). La parte divergente de salida conviene que sea de una longitud y ángulo de abertura diferentes que la convergente de entrada, pudiendo ser cóncavas, convexas o planas.

La forma, tamaño y materiales de las toberas admiten muchas variaciones. Conviene que lleven un sistema de rejillas o similar para evitar la entrada de sustancias extrañas. Las de las figs. 12 y 13 serían adecuadas para instalarlas flotantes (para usarlas, por ejemplo, con olas, incluso en zona de rompientes, y en este caso la abertura de entrada ha de tener una altura de un tamaño adecuado a la altura habitual de las olas en el lugar de su instalación), en cuyo caso podrían llevar una plancha en su base (12 en la fig. 12) de material de baja densidad (por ejemplo poliestireno extrusionado o expandido) para facilitar la flotabilidad. Sería ideal para mares sin mareas, ya que al no variar apenas el nivel del mar siempre estaría en la posición adecuada. En caso de ubicarlos en zonas de mareas, deberían tener un sistema especial de anclaje que permita la variación de la altura de flotación para que ésta sea siempre la adecuada. Las representadas en las figuras 14 y 15 serían adecuadas para instalarlas sumergidas y usarlas, por ejemplo, con corrientes marinas.

Las toberas pueden ir divididos en secciones. En el caso de turbinas tipos 1 y 2, dichas secciones pueden ser de tal forma que cada una tenga una altura en la zona de sección crítica de la tobera por ejemplo aproximadamente igual a la distancia entre cada dos álabes o cangilones, para así dirigir mejor el flujo de agua hacia cada uno de ellos. Las toberas podrían llevar también paletas directrices.

En las paredes laterales de la tobera pueden ir ubicados los topes (en el caso de álabes articulados), e ir sujeto por sus extremos, en su caso, el elemento interior fijo en torno al cual gira el rodete de álabes o cangilones.

En el interior de cada tobera (y/o en cada tambor) puede haber varios pares de anillos o sectores de anillo (pares inducido-inductor) instalados circunferencialmente en torno al rodete de álabes y a cierta distancia entre sí a lo largo de la dirección paralela al eje.

En las turbinas de centro abierto, si llevan anillos de rotores en la parte interior (17) del rodete de álabes de la turbina, los anillos de estatores podrán ir fijados o incrustados en el elemento fijo que hace de eje. Si lleva anillos o sectores de anillo de rotor en la parte exterior (10) de los álabes de la turbina, los estatores podrán ir fijados o incrustados en un anillo o sector de anillo de material resistente no magnetizable que en el caso de turbinas instaladas sin tobera puede ir fijado en el interior de un elemento fijo en forma de seudoanillo o aro con sección en forma de C o similar (en cuyo interior el rotor pueda entrar un poco, sirviendo al mismo tiempo de sujeción para evitar que "caiga"). Si las turbinas van instaladas en una tobera (22), los estatores irán preferentemente fijados (o incrustados) en la pared de la tobera, y en este caso, para las turbinas citadas como ejemplo, conviene que formen sectores de anillo de tamaño y forma adecuados a las zonas de la tobera en que se instalen.

Para turbinas sin tobera, los elementos en forma de seudoanillo o aro con sección en forma de C o similar en los que van fijados o incrustados los anillos de estatores serán los que vayan fijos, constituyendo la carcasa o fijados a la misma, que irá suspendida o anclada.

Aunque pueden usarse cojinetes convencionales, para minimizar los rozamientos entre el rotor y las partes fijas pueden ponerse, a modo de "cojinetes magnéticos", unos imanes o electroimanes "distanciadores" de tamaño adecuado al de la turbina y convenientemente aislados, unos en las partes giratorias y otros en las fijas correspondientes, de modo que se enfrenten polos iguales y se repelan entre sí. Así no se produce contacto ni rozamiento alguno, ni radial ni axial.

En las turbinas de centro abierto y con generadores independientes, conviene conectar el eje del rotor del generador a un punto de la base del tambor giratorio si es una turbina en forma de carrete (tipo 2) o del disco o la corona circular si es cicloidal (tipo 3). Para ello pueden utilizarse, por ejemplo, unos tirantes que se unan en el centro de la base del tambor o de la corona circular giratoria de la turbina. Los generadores independientes pueden instalarse en el exterior de la turbina o en la zona interna y hueca de la misma, si es de centro abierto.

Los imanes deben ser de un material de elevada coercitividad (H_{c}), retentividad (B_{r}) y producto de energía (B_{d} H_{d}), como por ejemplo diferentes clases de Alnico y de Cunife, diversas aleaciones de aluminio con carbono, el samario cobalto (SmCo) sinterizado, el neodimio (NdFeB), etc. El material diamagnético, caso de utilizarse, conviene que tenga elevado diamagnetismo.

En los generadores de reluctancia variable, la colocación del material de baja permeabilidad magnética entre los dientes de alta permeabilidad del anillo del rotor, además de evitar que se produzcan turbulencias, hace que la variación del flujo sea mayor, especialmente si se utiliza un material de diamagnetismo elevado.

Las turbinas conviene que estén construidas de un material ligero y resistente a la corrosión y a las condiciones desfavorables del medio marino (por ejemplo fibra de vidrio o fibra de carbono, mejor reforzada, por ejemplo con epoxy, o mejor reforzada PEEK, etc.). Según el material elegido, podría llevar mezclado o en su composición algún material que facilitase su flotabilidad.

Los rotores, estatores y bobinas deberán ir protegidos por un material que evite la corrosión, la formación de pequeñas turbulencias, y que se introduzcan substancias extrañas.

Todos los elementos del sistema deberían ir recubiertos de un material de características antiadherentes y de protección frente a la corrosión, por ejemplo un fluoroplástico, lo que además disminuye el rozamiento de las partes en movimiento.

Dadas las bajas temperaturas de las aguas marinas, en general no se necesitará ningún refrigerante, haciendo el agua por sí misma esta función.

Estos equipos pueden ir sumergidos total o parcialmente, anclados directamente al fondo y provistos de un sistema de flotación adecuado, o colgados desde puentes o plataformas ancladas, lo que tiene la ventaja de facilitar su izado para mantenimiento. Se ha previsto también la posibilidad de montar el equipo directamente sobre el casco de vehículos marinos o fluviales o submarinos.

También convendría que llevasen un sistema de posicionamiento dinámico que permitiera variar su orientación para el caso de corrientes variables, que permitiese el giro y el cambio en la profundidad a que estén sumergidos. Podrían incluso ser controlados por control remoto.

Si van anclados al fondo y llevan tobera, puede anclarse la tobera y montar en la zona donde van instalados los grupos turbina-generador un sector a modo de tapa empernada a la misma con las dimensiones correspondientes a dicho grupo para poder levantarlo sin necesidad de actuar sobre la tobera, facilitando así la labor de mantenimiento. Con turbinas de centro abierto, si el elemento interior fijo va relleno de un material de baja densidad, eso ayudaría a la flotabilidad y se necesitarían menos sistemas de flotación adicionales. Para facilitar su izado también conviene que lleven un sistema de enganche en la parte del sistema que se pretenda izar. Conviene que puedan ser conectados y desconectados por control remoto (y/o por medio de robots), de modo que para su mantenimiento se puedan soltar y los flotadores hagan que los grupos turbina-generador suban a la superficie. Para sumergirlos, podría enganchársele un lastre que los lleve al fondo, que podría desconectarse una vez conectado al anclaje permanente. Alternativamente podrían engancharse a una especie de cadenas cerradas, de modo que una vez en la superficie, tirando del otro extremo, puedan llevarse de nuevo a su sitio.

Puede ayudarse a la conexión, desconexión, y frenado por medio de un sistema de imanes o electroimanes.

Hay que mencionar que especialmente en el caso de grandes unidades y especialmente con turbinas de centro abierto en forma de carrete, conviene que el cilindro interior vaya hueco y esté cerrado por ambos lados, por ejemplo con puertas dobles del tipo de las de los submarinos, manteniendo aire en el interior. Si el cilindro fuera de suficiente tamaño, se podría incluso efectuar el mantenimiento desde el interior.

Para facilitar el mantenimiento de los estatores, caso de ir en las paredes de las toberas éstas podrían llevar una especie de tapas en las zonas en donde vayan instalados para que, abriéndolas, se puedan extraer fácilmente. La apertura y extracción podrían hacerse incluso desde la superficie, por control remoto y/o por medio de robots. El mismo sistema podría aplicarse a los estatores de los anillos interiores, pudiendo llevar para cada anillo o sector de anillo unas "tapas" instaladas en el cilindro interior. (El anillo de estator podría estar constituido por sectores de anillos unidos, para facilitar su extracción y sustitución). Si lleva un sistema de aros con tirantes, conviene que los anillos sean extraíbles individualmente del conjunto (en una o varias piezas).

Si se quiere obtener mayor cantidad de energía a partir de equipos de un tamaño determinado, y también cuando la velocidad del fluido sea pequeña, convendría, como ya se ha dicho, instalarlos en el interior de una tobera preferentemente convergente-divergente. Si no se considerara rentable debido a su tamaño, convendría al menos ubicarlos en estrechamientos naturales donde el agua adquiere mayor velocidad por efecto Venturi.

Una "central hidroeléctrica oceánica submarina" constaría de un número variable de unidades agrupadas en una zona determinada, que podrían controlarse desde tierra firme. Conviene dejar suficiente separación entre ellas, para evitar que las estelas de unas turbinas interaccionen con las de las otras.

Dado que la rotación de estas turbinas será lenta, ya que la velocidad de las corrientes marinas rara vez supera los 4,5 nudos, no existe peligro alguno para la fauna o flora de la zona ni produce ningún tipo de contaminación.

Este tipo de sistemas puede usarse no sólo con corrientes marinas y fluviales, sino también en cualquier caso en que se produzca un movimiento relativo del sistema con respecto a cualquier fluido que haga girar la turbina con el generador.

Uno de los posibles usos directos in situ que se proponen es, como se ha mencionado, para obtener hidrógeno. Para ello usaríamos la corriente eléctrica obtenida para provocar la electrolisis del agua, obteniendo hidrógeno y oxígeno. Ambos podrían almacenarse para uso futuro. El hidrógeno obtenido podría utilizarse directamente como combustible, enviarse a tierra mediante gaseoductos, o almacenarse en el lugar de su obtención. Instalando unidades de pequeño tamaño que puedan ubicarse en el seno de la corriente desde el casco de los barcos, submarinos, batiscafos (donde sería muy útil el oxígeno generado) o cualquier vehículo marino o fluvial, podremos utilizarlo como una fuente de energía. El equipo podría ir ubicado en un compartimento preferentemente cerca del casco, que se abriría cuando se quisiera utilizar y debería tener un sistema adecuado para ubicarlo en la posición y dirección adecuada y en el seno de la corriente, de la cual podría obtenerse energía. Debería llevar un sistema de posicionamiento dinámico que permitiera cambiar su orientación y fijarla en un ángulo y a una distancia determinada. Este tipo de instalación y uso puede hacerse con cualquier tipo de generador magnetoeléctrico, de imanes permanentes o de reluctancia variable, cualquier tipo de turbinas, y con o sin tobera. También podrían utilizarse para desalinizar el agua del mar.

Aunque la invención haya sido descrita con referencia a una forma y realización preferida, es evidente que no está en modo alguno limitada, y que pueden aportarse a la misma todas las modificaciones deseables, en particular de forma, dimensiones, materiales, posible revestimiento protector y geometría específica de cada uno de los elementos del sistema, del tipo de fluido con que se utilice, del modo y lugar de instalación, y de utilización y distribución de la energía obtenida (sea cual sea la causa que provoque el giro de la turbina), sin que se salga por ello ni de su marco ni de esencialidad.

Claims (31)

1. Sistema de generación de energía eléctrica a partir de corrientes marinas y del oleaje, que teniendo como finalidad transformar en energía eléctrica la energía cinética de los fluidos, preferentemente aguas, tanto marítimas como fluviales, y utilizando como elemento captador de dicha energía cinética una turbina preferentemente de centro abierto, y en el que participan generadores magnetoeléctricos, se caracteriza porque los generadores incorporan un número variable de sectores de anillo unidos solidariamente a la parte giratoria (13) de la turbina constituyendo el rotor del generador, sectores de anillo a los que son solidarios una pluralidad de imanes (1), que forman una alineación circunferencial concéntrica con la turbina, instalados en torno a la periferia de los sectores de anillo, y que quedan enfrentados a una pluralidad de bobinas (2), estáticas, a su vez solidarizadas a la parte exterior y fija (8) de la turbina, instaladas formando un anillo o sector o sectores de anillo de estator (15 y 11) que enfrente a los sectores de anillo de imanes, adoptando dichos imanes (1) una configuración tal que sus polos quedan enfrentados a las citadas bobinas (2) y de manera que en el giro del rotor (1-6) se produce una variación creciente/decreciente en el flujo magnético que atraviesa éstos elementos, que genera en las citadas bobinas (2) una fuerza electromotriz inducida en forma de tensión alterna, que se suministra a través de una pareja de cables (9) que se unen preferentemente con los del resto de las bobinas para configurar una pareja de cables de salida para la corriente generada, suministrada a un transformador elevador.

2. Sistema de generación de energía eléctrica a partir de corrientes marinas y del oleaje, según reivindicación 1ª, caracterizado porque los imanes, preferentemente en forma de anillo abierto o de herradura o similar, están fijados a los sectores de anillo transversalmente, mientras que las bobinas del estator están colocadas transversalmente y enfrentándose a los polos de los imanes.

3. Sistema de generación de energía eléctrica a partir de corrientes marinas y del oleaje, según reivindicación 1ª, caracterizado porque los imanes están instalados longitudinalmente en torno a la periferia del sector de anillo, mientras que las bobinas del estator están colocadas también longitudinalmente y enfrentándose a los polos de los imanes.

4. Sistema de generación de energía eléctrica a partir de corrientes marinas y del oleaje, según reivindicaciones anteriores, caracterizado porque los imanes están uniformemente distribuidos.

5. Sistema de generación de energía eléctrica a partir de corrientes marinas y del oleaje, según reivindicaciones anteriores, caracterizado porque los sectores de anillo de rotores y/o estatores pueden materializarse en anillos completos.

6. Sistema de generación de energía eléctrica a partir de corrientes marinas y del oleaje, que, utilizando una turbina, preferentemente de centro abierto, se caracteriza porque incorpora un número variable de sectores de anillo unidos solidariamente a la parte giratoria (13) de la turbina, sectores de anillo al que van fijadas una pluralidad de secciones de material de alta permeabilidad magnética (5) dispuestas alternadamente con secciones de material de baja permeabilidad magnética (4) que constituyen el rotor del generador, colaborando con dichos sectores de anillo otro anillo o sector o sectores de anillo (16), solidarizado a la parte fija (8) de la turbina, y que constituye el soporte para una pluralidad de imanes (1) o de piezas (38) de alta permeabilidad magnética con imanes en su interior, uniformemente distribuidos y preferentemente en forma de herradura o anillo abierto o similar, atravesado secuencialmente por las secciones del material de alta permeabilidad magnética (5) y de baja permeabilidad magnética (4), incorporando cada imán (1) o pieza (38) una bobina (2) en la que se genera una f.e.m. inducida suministrada a través de una pareja de cables (9) que se unen con los del resto de las bobinas para configurar una pareja de cables de salida para la corriente generada, suministrada a un transformador elevador.

7. Sistema de generación de energía eléctrica a partir de corrientes marinas y del oleaje, según reivindicación 6ª, caracterizado porque las secciones (5) de material de alta permeabilidad magnética, están preferentemente integradas por un gran número de láminas delgadas del material, superpuestas una sobre la otra, aisladas entre sí y fuertemente comprimidas.

8. Sistema de generación de energía eléctrica a partir de corrientes marinas y del oleaje, según reivindicación 6ª y/o 7ª, caracterizado porque las secciones (5) de material de baja permeabilidad magnética, serán preferentemente de un material diamagnético.

9. Sistema de generación de energía eléctrica a partir de corrientes marinas y del oleaje, según reivindicación 6ª y/o 7ª, caracterizado porque las secciones (4) de material de baja permeabilidad magnética, pueden materializarse en espacios vacíos en los que el material de baja permeabilidad magnética es el fluido.

10. Sistema de generación de energía eléctrica a partir de corrientes marinas y del oleaje, según reivindicaciones anteriores, caracterizado porque los elementos con bobinados que forman el estator, están directamente unidos a un aro (o sector o sectores de aro) exterior y fijo (16) fijado a la parte fija (8) de la turbina, situados por fuera de los álabes (6) de esta última, de manera que rodean (semiabrazando, en el caso de imanes (1) o piezas (38) con imanes en su interior) al anillo (o sectores de anillo) giratorio del rotor del generador, que a su vez se fija a la zona giratoria de mayor diámetro y exterior (10) de la turbina.

11. Sistema de generación de energía eléctrica a partir de corrientes marinas y del oleaje, según reivindicaciones 1ª a 9ª, caracterizado porque los elementos que forman el rotor, están unidos a la parte móvil interna y de menor radio (17) del rodete (13) de álabes (6) de la turbina, mientras que los elementos con bobinas (2) del estator se fijan a un aro (8') que se une indirectamente a la zona fija exterior (8) de la turbina con la colaboración de tirantes (40) que los rigidizan a dicha zona fija (8).

12. Sistema de generación de energía eléctrica a partir de corrientes marinas y del oleaje, según reivindicaciones 1ª a 9ª, caracterizado porque lleva dos anillos (o conjuntos de sectores de anillo) de rotor (con sus correspondientes estatores) al mismo tiempo, uno instalado según la reivindicación 10ª y otro según la 11ª.

13. Sistema de generación de energía eléctrica a partir de corrientes marinas y del oleaje, que utilizando un generador de cualquiera de los tipos reivindicados en las reivindicaciones anteriores; se caracteriza porque el elemento captador de la energía cinética a transformar en energía eléctrica y en cuya periferia van instalados los rotores del generador es una turbina de tambor de álabes curvados, contando esta última con un tambor (13) con posibilidad de giro libre o alrededor de un eje (35), habiéndose previsto la posibilidad de rellenar sus distintos elementos total o parcialmente de un material que facilite su flotabilidad, y con cualquier configuración, número y dimensionamiento para sus álabes.

14. Sistema de generación de energía eléctrica a partir de corrientes marinas y del oleaje que, utilizando un generador de cualquiera de los tipos reivindicados en las reivindicaciones 1ª a 12ª, se caracteriza porque el elemento captador de dicha energía cinética y sobre el que van instalados los rotores del generador es una turbina de centro abierto en forma de carrete, contando esta última con un tambor (13) con posibilidad de giro libre o alrededor de un cilindro o estructura, de cuyos álabes se ha eliminado la parte central normalmente unida a un eje, así como dicho eje, habiéndose previsto la posibilidad de rellenar los distintos elementos total o parcialmente de un material que facilite su flotabilidad, y con cualquier configuración, número y dimensionamiento para dichos
álabes.

15. Sistema de generación de energía eléctrica a partir de corrientes marinas y del oleaje que, utilizando un generador como los reivindicados en las reivindicaciones 1ª a 12ª, se caracteriza porque el elemento captador de dicha energía cinética y sobre el que van instalados los rotores del generador es una turbina cicloidal, provista de álabes (18 y 20) conectados por medio de una articulación a uno o más elementos en forma de disco (42) o de corona circular (21) o similar y con posibilidad de giro, habiéndose previsto la posibilidad de rellenar los distintos elementos total o parcialmente de un material que facilite su flotabilidad, y con cualquier configuración, número y dimensionamiento para dichos álabes.

16. Sistema de generación de energía eléctrica a partir de comentes marinas y del oleaje, que teniendo como finalidad transformar en energía eléctrica la energía cinética de los fluidos y utilizando como elemento captador de dicha energía cinética una turbina, se caracteriza por llevar un generador de reluctancia variable independiente instalado en forma de anillo, utilizable con cualquier máquina motriz, generador cuyo rotor está formado por un disco o cilindro o estructura (39) que gira en tomo a un eje (36) y en cuya periferia es solidario un anillo (o sector o sectores de anillo) al que van fijadas una pluralidad de secciones de material de alta permeabilidad magnética (5) dispuestas alternadamente con secciones de material de baja permeabilidad magnética (4), colaborando con dichos anillos (o sectores de anillo) un segundo anillo (o sector o sectores de anillo), solidarizado a un aro o zona fija de la carcasa, y que constituye el soporte para una pluralidad de imanes (1) o de piezas de alta permeabilidad magnética con imanes en su interior (38), uniformemente distribuidos y preferentemente en forma de herradura o anillo abierto o similar, que rodean semiabrazando y son atravesados secuencialmente por las secciones del material de alta permeabilidad magnética (5) y de baja permeabilidad magnética (4), incorporando cada imán (1) o pieza (38) una bobina (2) en la que se genera una f.e.m. inducida, que se suministra a través de una pareja de cables (9) que se unen preferentemente con los del resto de las bobinas para configurar una pareja de cables de salida para la corriente generada, suministrada a un transformador elevador.

17. Sistema de generación de energía eléctrica a partir de corrientes marinas y del oleaje, según reivindicación 16ª, caracterizado porque las secciones (5) de material de alta permeabilidad magnética, están preferentemente integradas por un gran número de láminas delgadas del material, superpuestas una sobre la otra, aisladas entre sí y fuertemente comprimidas.

18. Sistema de generación de energía eléctrica a partir de corrientes marinas y del oleaje, según reivindicación 16ª, ó 16ª y 17ª, caracterizado porque las secciones (4) de material de baja permeabilidad magnética, serán preferentemente de un material diamagnético.

19. Sistema de generación de energía eléctrica a partir de corrientes marinas y del oleaje, según reivindicación 16ª, ó 16ª y 17ª, ó 16ª a 18ª, caracterizado porque las secciones (4) de material de baja permeabilidad magnética, pueden materializarse en espacios vacíos en los que el material de baja permeabilidad magnética es el fluido.

20. Sistema de generación de energía eléctrica a partir de corrientes marinas y del oleaje, según reivindicaciones 16ª a 19ª, caracterizado porque los imanes (1) o las piezas de alta permeabilidad magnética con imanes en su interior (38) están preferentemente unidos entre sí rígidamente mediante separadores (7 y/ó 3) de un material no magnetizable y resistente, que opcionalmente rellene (3) los espacios definidos entre ellos quedando dichos imanes incrustados en el mismo salvo por las zonas de sus entrehierros (23), y con el anillo (o sector o sectores de anillo) de estator que constituyen opcionalmente incrustado en la pared de la carcasa.

21. Sistema de generación de energía eléctrica a partir de corrientes marinas y del oleaje, según reivindicaciones anteriores, caracterizado por llevar un número variable de juegos rotor-estator, instalados según las reivindicaciones 10ª, 11ª ó 12ª circunferencialmente en torno al rodete de álabes de la turbina, o según las reivindicaciones 16ª a 20ª, en planos perpendiculares al eje de giro, y situados a cierta distancia unos de otros y en la dirección axial.

22. Sistema de generación de energía eléctrica a partir de corrientes marinas y del oleaje, según reivindicaciones anteriores, caracterizado porque cuando utiliza una turbina cicloidal o generadores independientes, los discos o las coronas circulares con los rotores del generador a los que hacen girar los álabes, o el rotor, pueden a su vez girar libremente en el interior de seudoanillos o aros fijos, con sección en forma de "C" o similar para permitir la entrada parcial del rotor en su interior, seudo anillos que rodean semiabrazando al rotor, y siendo dichos seudoanillos susceptibles de estar huecos, y de rellenarse total o parcialmente con otro material, preferentemente de poca densidad para facilitar su flotabilidad.

23. Sistema de generación de energía eléctrica a partir de corrientes marinas y del oleaje, según reivindicaciones anteriores, caracterizado porque con cualquier tipo de generador independiente, incorpora preferentemente multiplicadores de velocidad, llevando cada turbina un número variable de generadores y permitiendo la instalación de generadores comunes a dos turbinas, en el eje común a ambas, preferentemente con elementos diferenciales en el eje.

24. Sistema de generación de energía eléctrica a partir de corrientes marinas y del oleaje, según reivindicaciones anteriores, caracterizado porque para turbinas instaladas de forma independiente, con rotores en la parte exterior de los álabes, cada anillo o sector de anillo de estatores va fijado preferentemente en el interior de un elemento en forma de seudo anillo o aro que hace de carcasa o unido a la misma, fijado en una posición determinada para evitar que los estatores sean arrastrados por la corriente, seudoanillo o aro con sección en forma de "C" o similar para permitir la entrada parcial del rotor en su interior, seudo anillo que rodea parcialmente al citado rotor, y siendo dicho seudoanillo susceptible de estar hueco, y de rellenarse total o parcialmente con otro material, preferentemente de poca densidad para facilitar su flotabilidad, estando los seudoanillos o aros de cada turbina preferentemente unidos mediante tirantes o similar, habiéndose previsto que entre el rotor y las partes fijas, y como alternativa a los clásicos cojinetes, se dispongan cojinetes magnéticos formados por imanes o electroimanes "distanciadores", con sus polos iguales enfrentados de modo que se repelan.

25. Sistema de generación de energía eléctrica a partir de corrientes marinas y del oleaje, según reivindicaciones 1ª a 23ª, caracterizado porque las turbinas están instaladas preferentemente en toberas, preferentemente convergente - divergentes, opcionalmente divididas en secciones, y susceptibles de incorporar paletas directrices, tales que en cada una de ellas vaya instalado un número variable de turbinas y de generadores preferentemente dotados con multiplicadores de velocidad, habiéndose previsto que dichas toberas estén provistas preferentemente de rejillas protectoras en sus zonas abiertas, y habiéndose previsto también que entre el rotor y las partes fijas, y como alternativa a los clásicos cojinetes, se dispongan cojinetes magnéticos formados por imanes o electroimanes "distanciadores", con sus polos iguales enfrentados de modo que se repelan.

26. Sistema de generación de energía eléctrica a partir de corrientes marinas y del oleaje, según reivindicaciones 1ª a 23ª, y 25ª, caracterizado porque con turbinas instaladas en toberas y con los rotores en la parte exterior de los álabes, los estatores van preferentemente incrustados o fijados en la pared de la tobera, habiéndose previsto que los estatores se materialicen preferentemente en sectores de anillos de dimensiones apropiadas cuando las turbinas son de tambor, de álabes curvados, cicloidales, o en forma de carrete con centro abierto.

27. Sistema de generación de energía eléctrica a partir de corrientes marinas y del oleaje, según reivindicaciones anteriores, caracterizado porque los imanes o electroimanes "distanciadores" o cojinetes magnéticos situados en las paredes de las partes fijas de la carcasa o de la tobera, y del elemento fijo que sirva de eje de giro en su caso, se complementan con otros imanes o electroimanes de la misma polaridad situados en varias zonas en los contornos exterior e interior de la parte giratoria de la turbina-generador, estando dichos imanes instalados de tal forma que se enfrentan a través de polos iguales impidiendo el contacto entre las partes giratorias y fijas.

28. Sistema de generación de energía eléctrica a partir de corrientes marinas y del oleaje, según reivindicaciones anteriores, caracterizado porque está previsto para fijarse o anclarse directamente al fondo, para quedar suspendido de un puente o una plataforma o para ser instalado en cualquier tipo de vehículo marino o fluvial, estando preferentemente provisto de un sistema de posicionamiento dinámico que permita variar su orientación, profundidad y posición.

29. Sistema de generación de energía eléctrica a partir de corrientes marinas y del oleaje, según reivindicaciones anteriores, caracterizado porque va preferentemente provisto de un sistema de flotación que permite su izado para su mantenimiento, estando previsto que se realice la conexión, desconexión y frenado del equipo preferentemente por control remoto y opcionalmente por medios magnéticos.

30. Sistema de generación de energía eléctrica a partir de corrientes marinas y del oleaje, según reivindicaciones anteriores, caracterizado porque las toberas incorporan preferentemente unas "tapas" en las zonas específicas en las que se sitúan los grupos turbina-generador y/o los estatores, de manera que a través de dichas tapas se accede a los grupos turbina-generador y/o estatores, completos o por secciones, habiéndose previsto sistemas de flotación para dichos elementos, y habiéndose previsto también que los cilindros o elementos fijos interiores puedan llevar asimismo tapas similares de acceso a los estatores de los mismos desde el interior.

31. Sistema de generación de energía eléctrica a partir de corrientes marinas y del oleaje, según reivindicaciones anteriores, caracterizado porque tanto el rotor como el estator, incluidas las bobinas (2) del inducido, están recubiertas de un material aislante, con propiedades antiadherentes y de protección contra la corrosión, preferentemente un fluoroplástico, y el resto de los elementos del sistema preferentemente recubiertos de un material con propiedades antiadherentes y de protección contra la corrosión.