ES2300224A1 - "generador eolico de eje horizontal". - Google Patents

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Abstract

Generador eólico de eje horizontal, que comprende una plataforma (2) capaz de girar según un eje vertical (1), que incorpora una estructura soporte (3) de un eje horizontal (4) de una turbina eólica (5), que mueve un generador eléctrico (15) y que está formada por varios álabes (6), que se sitúan enfrentados al viento al girar la plataforma base (2) virtud a un dispositivo de control electrónico, vinculado a una veleta que determina la orientación adecuada; presentado dicha turbina eólica (5), en la dirección de entrada o ataque del viento a sus álabes, sendas placas o paneles solares (7-8), una inferior (7) inclinada en rampa cerrando la zona inferior de la turbina y otra superior (8) abatible, que se sitúa en posición abierta hacia arriba, horizontal o inclinada hacia abajo cerrando la entrada de aire a la turbina dependiendo de las condiciones de viento.

Description

Generador eólico de eje horizontal.
Objeto de la invención
La presente invención, como su propio título indica, se refiere un generador de energía eléctrica a partir de la energía del viento por medio de una turbina eólica que mueve un generador eléctrico. Esta turbina se complementa con una serie de paneles fotovoltaicos que también generan corriente eléctrica; de forma que cuando no existe viento suficiente para mover la turbina eólica se orientan los paneles fotovoltaicos al sol para que ejerzan su función.
Antecedentes de la invención
Actualmente existen diversos modelos de aerogeneradores, tanto de eje horizontal como vertical. Los generadores de eje horizontal son los más conocidos, presentan un gran mástil en cuya parte superior se monta el generador propiamente dicho que es movido por tres grandes palas o alas. Este tipo de aerogeneradores tienen un gran impacto ambiental, sobre todo visual, y no admiten un sistema mixto de captación ya que no resultaría operativo el empleo de paneles solares a esa altura, ni tampoco sería factible poder orientarlos al sol adecuadamente.
En la literatura de patentes existen precedentes de algún intento de conjugar ambas tecnologías en una misma máquina, pero los resultados prácticos no han llegado a materializarse, se supone que el principal problema es el necesario cambio de filosofía en el aerogenerador para que pueda convivir conjuntamente con unas placas fotovoltaicas.
Descripción de la invención
Los aerogeneradores, a pesar del mayor impacto ambiental, son más productivos que las placas fotovoltaicas, se tratará por tanto de priorizar el uso de esta máquina, en principio mixta, como aerogenerador y únicamente utilizarla aprovechando al máximo las placas solares, orientándolas al sol, cuando no existe viento suficiente como para mover el aerogenerador.
Este generador se monta en una base de hormigón sobre la que se gira una plataforma según un eje vertical, sobre la que se monta una estructura soporte del eje horizontal de una turbina eólica, que mueve un generador eléctrico. La plataforma giratoria de la base se orienta virtud a un dispositivo de control electrónico, vinculado a una veleta que determina la dirección del viento.
Esta turbina está formada por varios álabes con un perfil en forma de media luna, cuya cavidad se enfrenta al viento para lograr su giro. Para mejorar su funcionamiento se ha previsto en la dirección de entrada o ataque del viento interponer sendas placas o paneles, una superior abatible y otra inferior fija e inclinada en rampa que cierra la zona inferior de la turbina, conformando entre ambas un embudo que orienta el aire hacia la zona superior de la turbina, en la cual los álabes se sitúan en sentido de impulsión, quedando a resguardo la zona inferior en la que los álabes retornan con la cara convexa en esa dirección. La placa superior está articulada en la zona situada encima de la turbina, situándose en posición abierta hacia arriba cuando las condiciones de aire son mínimas a fin de favorecer el funcionamiento de la turbina eólica; no obstante cuando las condiciones de viento sean superiores y la máquina haya alcanzado el régimen de máxima potencia, esta placa se sitúa horizontal o se inclina hacia abajo, cerrando la entrada de aire a la turbina para no forzar la máquina cuando el viento alcance velocidades excesivas.
Según la invención las placas que permiten orientar el aire hacia el interior de la turbina, tanto inferior como superiormente, están constituidas por placas fotovoltaicas. La placa superior gira sobre un eje y su posición, cuando hay viento suficiente para impulsar la turbina eólica, como se ha explicado anteriormente, depende de la velocidad del viento. Ahora bien, cuando el viento no alcanza una velocidad suficiente para impulsar la turbina esta placa se sitúa inclinada hacia abajo u horizontal de forma que se sitúe perpendicular al sol, tarea de la que se encarga un seguidor solar que también orienta la plataforma giratoria inferior. Cuando el viento vuelva alcanzar la mínima fuerza precalculada para el correcto funcionamiento de la turbina eólica, la placa superior retorna a una posición abierta y la orientación de la plataforma pasa a ser aquella en la que la turbina está enfrentada al viento, como ya se ha indicado anteriormente.
En principio, se han previsto superiormente dos placas fotovoltaicas articuladas en un eje horizontal: una placa posterior y otra anterior a la turbina, actuando la placa anterior de forma que controla la apertura de aire hacia ella tal y como se ha explicado anteriormente y así, cuando está en funcionamiento la turbina adopta una posición abierta hacia arriba, horizontal o ligeramente inclinada hacia abajo si el viento tiene una velocidad elevada, y cuando la máquina funciona como generador fotovoltaico se sitúa inclinada convenientemente un ángulo marcado por el seguidor solar de la máquina; en tales circunstancias la placa posterior se coloca como prolongación de ésta formando en conjunto una superficie continua. Cuando la máquina adopta una posición de salvaguarda por exceso de viento, la placa anterior se inclina hasta topar con la placa inferior fija inferior, cerrando así el conducto de entrada de aire en la turbina.
Para impedir el deterioro de la máquina en caso de vendaval o viento fuerte se ha previsto que el citado dispositivo de control electrónico la oriente con el conducto de entrada a la turbina a favor de la dirección del viento, pero con las placas superiores inclinadas hacia abajo, de forma que cierran el conducto de entrada de aire desviándolo hacia arriba.
Otra posible acción para proteger la máquina en caso de viento muy fuerte consiste en disponer un deflector posterior, situado en la parte inferior de la turbina eólica, que se enfrentaría al viento cuando alcance una velocidad superior a un límite establecido, al situarse en esta posición los álabes de dicha turbina en posición contraria al viento, no tendría efectos negativos para ella. En estas circunstancias las placas solares se pueden situar horizontales para que no afecten ni positiva ni negativamente al viento, o también en posición posterior, cerrando la parte superior de la turbina, que en tales circunstancias quedaría totalmente protegida del viento, como en el caso expuesto en el párrafo anterior.
El impacto visual de esta máquina es sensiblemente menor que el de un aerogenerador convencional, ya que puede alcanzar como máximo 1/3 de su altura. El hecho de que en condiciones de ausencia de viento, que normalmente se producen en verano, se obtenga también energía eléctrica de los paneles fotovoltaicos que incorpora, mejora sensiblemente el rendimiento de esta máquina con respecto a otras convencionales.
Descripción de las figuras
Para complementar la descripción que se está realizando y con objeto de facilitar la comprensión de las características de la invención, se acompaña a la presente memoria descriptiva un juego de dibujos en los que, con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente:
La figura 1 muestra una vista en alzado lateral del generador eólico objeto de la presente invención, en particular cuando funciona como aerogenerador.
La figura 2 es una vista en alzado lateral de la misma máquina de la figura anterior, cuando funciona como generador fotovoltaico.
La figura 3 es una vista en alzado frontal de la máquina de las figuras anteriores.
La figura 4 representa una vista en planta superior de esta máquina.
La figura 5 representa una vista en alzado lateral de esta máquina cuando está en posición de protección por viento muy fuerte.
La figura 6 es una vista en alzado lateral de otra variante de realización del sistema de protección de la máquina cuando existe viento muy fuerte.
Realización preferente de la invención
Como se puede observar en las figuras referenciadas el generador objeto de la presente invención se monta sobre una estructura de hormigón (11), en cuya parte superior presenta una plataforma giratoria (2), que gira sobre un eje vertical (1) virtud a un motor-reductor (15) que está comandado por un dispositivo electrónico. Esta plataforma (2) presenta sobre ella una estructura soporte (3) de un eje horizontal (4) de una turbina eólica (5), constituida por varios álabes radiales (6) que se sitúan enfrentados al viento al girar la plataforma (2) a conveniencia.
Los álabes (6) que constituyen la turbina (5) son una placas alargadas, de perfil en forma de media luna, todos ellos están colocados en la misma posición siguiendo un sentido de giro, de forma que los situados en la parte superior se enfrentan con la forma cóncava al viento, mientras que los situados en la zona inferior muestran la zona convexa. Para lograr un funcionamiento óptimo de esta turbina se rota la plataforma (2) hasta situar los álabes de la turbina (5) en la dirección de entrada o ataque del viento; por esta zona se sitúan sendas placas o paneles: una inferior (7) fija e inclinada en rampa, que cierra la zona inferior de la turbina (5) y otra superior (8) que en posición operativa se sitúa abierta hacia arriba tal y como muestra la figura 1, conformando entre ambas un embudo que orienta el aire hacia la zona superior de la turbina en la cual los álabes (6) se sitúan en sentido de impulsión, quedando a resguardo la zona inferior en la que los álabes muestran la cara convexa en la dirección de retorno.
Cuando no existe viento suficiente para mover la turbina eólica (5) la máquina opera como un generador fotovoltaico, a este efecto la placa (8) que cierra la turbina por encima es un panel solar, que está articulado en un eje (9), en el que también articula una segunda placa solar (10) que presenta por debajo un deflector (14) que sirve de guiado al aire de salida de la turbina. Estas placas (8-10) se soportan por medio de sendos tirantes (12-13) respectivamente que permiten variar su inclinación de forma cuando la máquina trabaja como generador eólico (ver figura 1) y cuando la máquina trabaja como generador fotovoltaico se sitúa con la inclinación adecuada para su mejor orientación al sol, en función de la fase estacional que controla un seguidor solar, que así mismo determina el giro de la plataforma (2) para tener en todo momento la orientación este-oeste adecuada en las placas solares (8-10) (ver figura 2).
La figura 5 muestra una situación de protección de la máquina cuando existe viento muy fuerte que pudiera provocar una grave avería de funcionar como turbina eólica. En tales circunstancias el control electrónico de la misma inclina la placa (8) hasta cerrar totalmente el conducto de entrada de aire a la turbina y gira la plataforma (2) hasta orientar la entrada de la turbina hacia el viento a fin de desviarlo hacia arriba.
La figura 6 muestra una solución diferente de la anterior para la protección de la máquina cuando existe viento muy fuerte. En este caso se ha previsto por la cara opuesta a la entrada (7), un deflector (16), de forma que cuando se producen tales circunstancias es la cara posterior de la máquina (la derecha en la figura 6) la que se enfrenta al viento, de forma que al impulsar la turbina por la cara convexa de los álabes el impulso que recibe es sensiblemente menor que por su cara activa.
Una vez descrita suficientemente la naturaleza de la invención, así como un ejemplo de realización preferente, se hace constar a los efectos oportunos que los materiales, forma, tamaño y disposición de los elementos descritos podrán ser modificados, siempre y cuando ello no suponga una alteración de las características esenciales de la invención que se reivindican a continuación.

Claims (6)

1. Generador eólico de eje horizontal, que comprende una estructura base sobre la cual se monta una turbina eólica, que mueve un generador eléctrico y preferentemente una serie de paneles fotovoltaicos que son operativos cuando no existe viento suficiente para el funcionamiento del aerogenerador, caracterizado porque comprende una plataforma (2) capaz de girar según un eje vertical (1), que incorpora una estructura soporte (3) de un eje horizontal (4) de una turbina eólica (5), que mueve un generador eléctrico (15) y que está formada por varios álabes (6), que se sitúan enfrentados al viento al girar la plataforma base (2) virtud a un dispositivo de control electrónico, vinculado a una veleta que determina la orientación adecuada; presentado dicha turbina eólica (5), en la dirección de entrada o ataque del viento a sus álabes, sendas placas o paneles (7-8), una inferior (7) inclinada en rampa cerrando la zona inferior de la turbina y otra superior (8) abatible, que está articulada en la zona situada encima de la turbina y se sitúa en posición abierta hacia arriba, horizontal o inclinada hacia abajo cerrando la entrada de aire a la turbina dependiendo de las condiciones de viento, conformando entre ambas un embudo de orientación del aire de entrada hacia la zona superior de la turbina eólica (5) tendente a favorece el impulso de la misma cuando existe viento en cualquier dirección.
2. Generador, según la reivindicación anterior, caracterizado porque al menos la placa superior (8) de orientación del aire hacia el interior de la turbina (5) está constituida por una o más placas fotovoltaicas, que giran sobre un eje (9) para orientarse perpendicular al sol, mediante un seguidor solar que comanda así mismo el giro de la plataforma inferior (2) orientándola en la dirección este-oeste adecuada, cuando no existe viento apreciable en ninguna dirección.
3. Generador, según las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la turbina eólica (5) está constituida por varios álabes (6), formados por placas alargadas, dispuestas radialmente, que tienen perfil en forma de media luna, cuya cavidad se enfrenta al viento en posición operativa, cerrándose la zona de retorno, en la cual se enfrenta al viento la parte convexa, mediante una placa o panel inferior (7) inclinada en rampa.
4. Generador, según las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque dicho dispositivo de control electrónico prevé la orientación del conducto de entrada a la turbina (5) a favor de la dirección del viento cuando éste alcanza una velocidad superior a un límite establecido y la inclinación de las placas (8) hacia abajo, de forma que cierran el conducto de entrada de aire para desviarlo hacia arriba, a fin de impedir el deterioro de la máquina por exceso de viento.
5. Generador, según las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque dicho dispositivo de control electrónico prevé la orientación de la turbina eólica en contra a la dirección del viento cuando éste alcanza una velocidad superior a un límite establecido, presentando en tales circunstancias un deflector posterior-inferior (16), enfrentado al viento cuando éste alcanza una velocidad superior a un límite establecido, en la cual los álabes de dicha turbina se sitúan en contraposición al viento.
6. Generador, según la reivindicación 2, caracterizado porque las placas fotovoltaicas superiores están divididas en dos zonas (8-10) articuladas en un eje horizontal (9) y soportadas por sendos tirantes (12-13), que se sitúan inclinadas, una prolongación de la otra formando una superficie continua que el seguidor solar se encarga de colocar perpendicular al sol cuando la máquina trabaja como generador fotovoltaico, mientras que cuando la máquina funciona como generador eólico, la placa anterior (8) se abre en mayor o menor medida en función de la velocidad del viento, mientras que la placa posterior (10) se sitúa horizontal y dispone de un deflector inferior (14) arqueado que guía el aire de salida de la turbina eólica.
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