ES2313854A1 - Dispositivo multifuncional de generacion de energia electrica, agua caliente sanitaria y climatizacion. - Google Patents
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Abstract
Dispositivo multifuncional de generación de energía eléctrica, agua caliente sanitaria y climatización, que combina el aprovechamiento de energía eólica, solar, geotérmica y fotovoltaica, con un motor de arranque que ayuda a la turbina eólica al inicio del giro, que comprende una base (1) en forma preferentemente de tronco de pirámide, con paredes inclinadas y con una pluralidad de paneles solares (4); un cuerpo central (2) compuesto por una turbina eólica de eje vertical con un rotor (6) en su parte central y una pluralidad de alas (7) unidas solidariamente al rotor (6) a través de dos ejes (15) paralelos, con una estructura metálica (8) formada por dos cuadrados (9) desfasados respecto a un eje central imaginario (10), y con dos láminas curvas (18) de altura reducida respecto al conjunto; una parte superior (3) con una pluralidad de lupas fresnel (19) sobre un cajetín (20) relleno de un fluido caloportador.
Description
Dispositivo multifuncional de generación de
energía eléctrica, agua caliente sanitaria y climatización.
\global\parskip0.900000\baselineskip
La presente invención consiste en un dispositivo
multifuncional de generación de energía eléctrica, agua caliente
sanitaria y climatización, que combina el aprovechamiento de
energía eólica, solar, geotérmica y fotovoltaica.
El problema de la energía es uno de los
problemas más acuciantes de la humanidad. En la actualidad existen
en el mercado un buen número de aparatos y sistemas para la
transformación de recursos naturales en energía, presentando el
gran inconveniente de su irregularidad de producción según la época
del año.
Por ejemplo los sistemas eólicos consiguen muy
poca producción en los días soleados y sin viento, y en la mayoría
de los días de verano, mientras que el rendimiento en sistemas
fotovoltaicos o solares es muy limitado durante las estaciones
invernales.
La patente W02005/085633 trata sobre un sistema
generador de energía a través del viento que comprende un rotor con
un eje vertical y un cuerpo central desviado. Las hojas laterales y
el cuerpo interior desviado se conectan por platos paralelos. La
anchura de estos platos es mayor que la de las hojas laterales.
También la patente US 5494407 trata de un rotor con dos alas, donde
cada una tiene un eje interior con un eje exterior de las alas
posicionados en un circulo que define el diámetro del rotor. Sin
embargo, ambas invenciones se refieren a turbinas eólicas, que como
ya hemos comentando, pueden tener gran irregularidad dependiendo de
la climatología.
En la presente invención, se describe un sistema
capaz de generar y combinar esta energía eólica, con energía solar,
geotérmica y fotovoltaica, utilizando entre otros, una turbina
eólica del tipo de las descritas anteriormente.
La presente invención resuelve de forma
plenamente satisfactoria la problemática anteriormente descrita.
Así pues, La innovación del modelo de utilidad que se describe
radica en la integración de las energías eólica, solar, geotérmica
y fotovoltaica, resultando una producción casi regular a lo largo de
todo el año para la consecución de instalaciones de prácticamente
coste energético cero.
Una de las grandes ventajas de este sistema
radica en que pueden conseguirse edificios autosuficientes hablando
en términos de consumo energético. Además, presente mejoras en la
eficiencia respecto a los sistemas de aprovechamiento de recursos
naturales actuales.
El dispositivo multifuncional de generación de
energía eléctrica, agua caliente sanitaria y climatización
propuesto comprende tres partes diferenciadas, base, cuerpo central
y parte superior.
En la base se dispone de toda la instrumentación
necesaria para el funcionamiento y mantenimiento del dispositivo.
Según la funcionalidad que proporciona se pueden distinguir los
siguientes sistemas:
- \sqbullet
- Sistema Eólico de Generación de Energía Eléctrica, cuya misión es convertir el movimiento rotacional del eje central de la turbina, aumentado mediante un multiplicador, en corriente eléctrica por medio de un generador de imanes permanente.
- \sqbullet
- Sistema Solar de Generación de Energía Eléctrica, compuesto por paneles solares para la producción de energía eléctrica adosados al exterior de la estructura de la base, con una disposición de inclinación en forma de tronco de pirámide para maximizar la captación de las radiaciones solares y encauzar las corrientes de aire hacia la turbina eólica, aumentando su rendimiento hasta en un 35%.
- \sqbullet
- Sistema de Almacenamiento de Energía Eléctrica, compuesto por una pluralidad de baterías, en número variable según las necesidades de la instalación a abastecer, conectadas en serie. Su objetivo es almacenar la energía eléctrica proveniente tanto del Sistema Eólico de Generación de Energía Eléctrica como del Sistema Solar. Este sistema incluye el circuito inversor para convertir la corriente alterna generada por el Sistema Eólico en corriente continua apropiada para ser almacenada en el banco de baterías y un regulador para evitar las sobrecargas.
- \sqbullet
- Sistema de Almacenamiento de Agua, donde dos depósitos aislados convenientemente sirven como depósito auxiliar para el agua caliente sanitaria. Incluye también los sistemas de bombeo para el transporte del agua.
- \sqbullet
- Sistema de Climatización, donde una bomba de calor aclimata la instalación en cualquier estación del año, introduciendo calor en la instalación destino en épocas frías, y sacándolo en épocas calurosas. Para ello hacemos uso de la energía geotérmica mediante un circuito de tuberías enterrado en el subsuelo.
\global\parskip1.000000\baselineskip
- \sqbullet
- Sistema de Mantenimiento del generador multifuncional, que consiste en un sistema eléctrico/mecánico para la parada de la turbina eólica en caso de actuación de mantenimiento en la turbina o ante vientos extremadamente fuertes ante los que pudiera resultar peligroso el funcionamiento de la misma.
La parte superior de la base está expresamente
diseñada para minimizar las vibraciones de la turbina eólica que
pudieran repercutir en el ratio de conversión de energía mecánica
en eléctrica.
El cuerpo central comprende una turbina eólica
de eje vertical que presenta en su parte central un rotor y una
pluralidad de alas unidas solidariamente al cuerpo central. Una
estructura metálica formada por dos cuadrados desfasados respecto a
un eje central imaginario dotan de robustez al generador a la vez
que le sirven como alojamiento para las tuberías de subida y bajada
del fluido caloportador del sistema solar.
Para favorecer el inicio de giro y el
rendimiento de la turbina se han dispuesto, tanto en la parte
superior como en la inferior de la turbina eólica, dos láminas
curvas de altura reducida que encauzan la corriente de aire hacia
las aspas del rotor.
El rotor presenta las ventajas características
de una turbina eólica de eje vertical, pues tiene un fuerte par de
arranque y poder funcionar en condiciones seguras incluso en
condiciones de viento extremas. Pero en contraposición, dicho rotor
presenta una producción energética baja, lo que se solventa con un
multiplicador y una estructura auxiliar externa a cierta distancia
del rotor central para incrementar su rendimiento.
Dicha estructura externa auxiliar se compone de
una pluralidad de alas unidas al rotor central por dos ejes
paralelos en su parte superior y dos ejes paralelos por su parte
inferior. Estas alas tienen una parte ancha que disminuye en grosor
hasta acabar en punta en su extremo opuesto, aumentando la fuerza
de empuje de la corriente de aire y por tanto produciendo una mejora
en el rendimiento de la turbina eólica.
Adicionalmente cuenta con un pequeño motor de
arranque, que con la turbina parada y a velocidades bajas de viento
(1,5 m/s - 2 m/s), ayuda a la turbina eólica a su inicio de giro.
Se consigue así que el dispositivo multifuncional arranque y
funcione a velocidades inferior a las de cualquier turbina eólica
que se conozca en el mercado.
La parte superior tiene distribuidas a lo largo
de su superficie diversas lupas fresnel de gran tamaño que
concentran las radiaciones solares (entre 400 y 600 veces) sobre un
cajetín negro relleno de un fluido caloportador que puede alcanzar
altas temperaturas sin evaporarse y que es utilizado tanto para el
calentamiento del agua caliente sanitaria como para el agua usada
para la climatización. Existen dos depósitos de agua diferentes de
donde llega agua a una temperatura de 16° debido al ciclo de
funcionamiento por rotativo bajo rasante de 1,50 metros, por esta
razón el agua de los depósitos se mantiene a una temperatura
constante, siendo fundamental como punto de partida de iniciación
de calentamiento o refrigeración. La continuidad de las lupas y su
acabado casi hermético permite una recepción continua de la
radiación solar, ayudando al aumento de temperatura del fluido
caloportador. Además, pueden estar protegidas por un cristal para
evitar deformaciones, a la vez que facilitan su limpieza para
evitar pérdidas de rendimiento y minimizar pérdidas por calor
radiante.
El diseño de esta parte se implementa según la
zona geográfica de instalación, pudiendo adoptar forma troncocónica
o abovedada.
Para completar la descripción que se está
realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las
características del invento, de acuerdo con un ejemplo preferente de
la realización práctica del mismo, se acompaña como parte
integrante de dicha descripción, un juego de dibujos en donde con
carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo
siguiente:
La Figura 1.- muestra el conjunto del
dispositivo multifuncional, donde la parte superior adopta forma
tronco-
cónica.
cónica.
La Figura 2.- muestra el conjunto del
dispositivo multifuncional, donde la parte superior adopta forma
abovedada.
La Figura 3. muestra la base del dispositivo en
perspectiva.
La Figura 4.- muestra la base del dispositivo en
vista en planta.
La Figura 5.- muestra una vista en perspectiva
de la parte central del dispositivo.
La Figura 6.- muestra una vista en planta de la
parte central del dispositivo, con dos depósitos de agua.
La Figura 7.- muestra la parte superior del
dispositivo en perspectiva en su diseño en forma troncocónica.
La Figura 8.- muestra la parte superior del
dispositivo en perspectiva en su diseño en forma abovedada.
La presente invención consiste en un dispositivo
multifuncional de generación de energía eléctrica, agua caliente
sanitaria y climatización, que combina el aprovechamiento de
energía eólica, solar, geotérmica y fotovoltaica, con un motor de
arranque que ayuda a la turbina eólica al inicio del giro, y que
comprende tres partes diferenciadas:
- una base (1) en forma preferentemente de tronco de pirámide, con paredes inclinadas sobre las cuales se adhieren una pluralidad de paneles solares (4), y diseñada para minimizar las vibraciones de la turbina eólica;
- un cuerpo central (2) compuesto por una turbina eólica de eje vertical con un rotor (6) en su parte central y una pluralidad de alas (7) unidas solidariamente a dicho rotor (6) a través de dos ejes (15) paralelos por la parte superior e inferior, con una estructura metálica (8) formada por dos cuadrados (9) desfasados respecto a un eje central imaginario (10), y con dos láminas curvas (18) de altura reducida respecto al conjunto;
- una parte superior (3) con una pluralidad de lupas fresnel (19) sobre un cajetín (20) relleno de un fluido caloportador.
Un multiplicador en el sistema eólico de
generación de energía eléctrica aumenta la conversión del
movimiento rotacional del eje central de la turbina en corriente
eléctrica, por medio de un generador de imanes permanente.
Para almacenar la energía eléctrica proveniente
tanto del sistema eólico como del solar, el generador comprende una
pluralidad de baterías conectadas en serie para almacenar la
energía eléctrica generada. Incluye además un circuito inversor que
convierte la corriente alterna generada por el sistema eólico en
corriente continua apropiada para ser almacenada en las baterías, y
un regulador para evitar las sobrecargas.
Como depósito auxiliar para el agua sanitaria,
el generador posee dos depósitos (5) aislados convenientemente para
el agua caliente sanitaria, incluyendo los sistemas de bombeo
necesarios para el transporte de agua. Además, se encuentra
conectado a un circuito de tuberías enterrado en el subsuelo,
haciendo uso de la energía geotérmica, actuando como bomba de calor
que introduce calor en la instalación destino en épocas frías y lo
saca en épocas calurosas. Las tuberías de subida y bajada de dicho
circuito caloportador se alojan en la estructura metálica (8), que
además dan robustez al conjunto de la estructura.
En caso funcionamiento peligroso de la turbina,
por mantenimiento de la misma, o ante vientos extremadamente
fuertes, se puede accionar un sistema
eléctrico-mecánico que origina el paro de la
turbina.
El rotor (6) dispuesto en la parte central de la
turbina eólica incluye dos aspas (11) enfrentadas respecto al eje
central (12). Cada aspa (11) tiene una parte interna recta (13) y
una extrema curvada (14). Para favorecer el inicio de giro y
movimiento y el rendimiento de la turbina, se han dispuesto, tanto
en la parte superior como en la inferior de la turbina eólica.
Las alas (7) dispuestas alrededor del eje
central (12) serán preferentemente dos o cuatro. Se encuentran
unidas al rotor (6) por dos ejes paralelos (15), tanto por la parte
superior como por la inferior. Poseen una parte ancha (16) que
disminuye su grosor hasta acabar en punta (17) en su extremo
opuesto, aumentando así la fuerza de empuje de la corriente de aire
y por tanto produciendo una mejora en el rendimiento de la turbina
eólica.
las lupas (19) de la parte superior (3) pueden
estar protegidas por un cristal para evitar deformaciones, pérdidas
de rendimiento y por calor, e incluso facilitando la limpieza. El
diseño en forma de tronco de pirámide o abovedada de dicha parte
superior (3) se implementará según la zona geográfica de
instalación del generador.
Claims (14)
1. Dispositivo multifuncional de generación de
energía eléctrica, agua caliente sanitaria y climatización, que
combina el aprovechamiento de energía eólica, solar, geotérmica y
fotovoltaica, con un motor de arranque que ayuda a la turbina
eólica al inicio del giro, caracterizado porque comprende
- una base (1) en forma preferentemente de tronco de pirámide, con paredes inclinadas sobre las cuales se adhieren una pluralidad de paneles solares (4), y diseñada para minimizar las vibraciones de la turbina eólica;
- un cuerpo central (2) compuesto por una turbina eólica de eje vertical con un rotor (6) en su parte central y una pluralidad de alas (7) unidas solidariamente al rotor (6) a través de dos ejes (15) paralelos por la parte superior e inferior, con una estructura metálica (8) formada por dos cuadrados (9) desfasados respecto a un eje central imaginario (10), y con dos láminas curvas (18) de altura reducida respecto al conjunto;
- una parte superior (3) con una pluralidad de lupas fresnel (19) sobre un cajetín (20) relleno de un fluido caloportador.
2. Dispositivo multifuncional de generación de
energía eléctrica, agua caliente sanitaria y climatización, según
reivindicación 1, caracterizado porque comprende un
multiplicador, que aumenta la conversión del movimiento rotacional
del eje central de la turbina en corriente eléctrica, por medio de
un generador de imanes permanente.
3. Dispositivo multifuncional de generación de
energía eléctrica, agua caliente sanitaria y climatización, según
reivindicaciones 1 y 2, caracterizado porque comprende una
pluralidad de baterías conectadas en serie para almacenar la
energía eléctrica generada, con un circuito inversor que convierte
la corriente alterna generada por el sistema eólico en corriente
continua apropiada para ser almacenada en las baterías, y con un
regulador para evitar las sobrecargas.
4. Dispositivo multifuncional de generación de
energía eléctrica, agua caliente sanitaria y climatización, según
reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque posee dos
depósitos (5) aislados convenientemente para el agua caliente
sanitaria, incluyendo los sistemas de bombeo para el transporte de
agua.
5. Dispositivo multifuncional de generación de
energía eléctrica, agua caliente sanitaria y climatización, según
reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque se encuentra
conectado a un circuito de tuberías enterrado en el subsuelo, y
donde la estructura metálica (8) aloja en su interior las tuberías
de subida y bajada del fluido caloportador.
6. Dispositivo multifuncional de generación de
energía eléctrica, agua caliente sanitaria y climatización, según
reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque posee un
sistema eléctrico-mecánico en caso de necesidad de
paro de la turbina eólica.
7. Dispositivo multifuncional de generación de
energía eléctrica, agua caliente sanitaria y climatización, según
reivindicación 1, caracterizado porque el rotor (6) incluye
dos aspas (11) enfrentadas respecto al eje central (12).
8. Dispositivo multifuncional de generación de
energía eléctrica, agua caliente sanitaria y climatización, según
reivindicación 7, caracterizado porque cada aspa (11) tiene
una parte interna recta (13) y una externa curvada (14).
9. Dispositivo multifuncional de generación de
energía eléctrica, agua caliente sanitaria y climatización, según
reivindicación 1, caracterizado porque las alas (7) poseen
una parte ancha (16) que disminuye su grosor hasta acabar en punta
(17) en su extremo opuesto, aumentando así la fuerza de empuje de la
corriente de aire y por tanto produciendo una mejora en el
rendimiento de la turbina eólica.
10. Dispositivo multifuncional de generación de
energía eléctrica, agua caliente sanitaria y climatización, según
reivindicación 9, caracterizado porque el número de alas (7)
dispuestas alrededor del eje central (12) son dos.
11. Dispositivo multifuncional de generación de
energía eléctrica, agua caliente sanitaria y climatización, según
reivindicación 9, caracterizado porque el número de alas (7)
dispuestas alrededor del eje central (12) son cuatro.
12. Dispositivo multifuncional de generación de
energía eléctrica, agua caliente sanitaria y climatización, según
reivindicación 1, caracterizado porque las lupas (19) están
protegidas por un cristal para evitar deformaciones, pérdidas de
rendimiento y por calor, e incluso facilitando la limpieza.
13. Dispositivo multifuncional de generación de
energía eléctrica, agua caliente sanitaria y climatización, según
reivindicación 1, caracterizado porque la parte superior
adopta forma de tronco de pirámide.
14. Dispositivo multifuncional de generación de
energía eléctrica, agua caliente sanitaria y climatización, según
reivindicación 1, caracterizado porque la parte superior
adopta forma abovedada.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ES200802121A ES2313854B1 (es) | 2008-07-16 | 2008-07-16 | Dispositivo multifuncional de generacion de energia electrica, agua caliente sanitaria y climatizacion. |
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|---|---|---|---|
| ES200802121A ES2313854B1 (es) | 2008-07-16 | 2008-07-16 | Dispositivo multifuncional de generacion de energia electrica, agua caliente sanitaria y climatizacion. |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| ES2313854A1 true ES2313854A1 (es) | 2009-03-01 |
| ES2313854B1 ES2313854B1 (es) | 2010-03-17 |
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|---|---|---|---|
| ES200802121A Expired - Fee Related ES2313854B1 (es) | 2008-07-16 | 2008-07-16 | Dispositivo multifuncional de generacion de energia electrica, agua caliente sanitaria y climatizacion. |
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| ES (1) | ES2313854B1 (es) |
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| ES2313854B1 (es) | 2010-03-17 |
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