ES2314034T3 - Instalacion de energia eolica con una planta desalinizadora de agua marina o salobre. - Google Patents
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Abstract
Instalación de energía eólica con una torre (66), una góndola (22) soportada por ésta, un rotor (10, 12) montado en la góndola (22) y como mínimo una bomba de presión (20) propulsada mecánicamente por el rotor (10, 12) y que alimenta una instalación de ósmosis inversa que trata agua no depurada, caracterizada porque las unidades de la instalación de ósmosis inversa, concretamente el depósito de agua no depurada, el dispositivo de filtración, las unidades de bomba, las unidades de ósmosis inversa y el depósito de agua potable, están dispuestos en la torre (66).
Description
Instalación de energía eólica con una planta
desalinizadora de agua marina o salobre.
La invención se refiere a una instalación de
energía eólica con una torre, una góndola soportada por ésta, un
rotor montado en la góndola y como mínimo una bomba de presión
propulsada mecánicamente por el rotor y que alimenta una
instalación de ósmosis inversa.
Se conocen distintas configuraciones de
instalaciones de energía eólica para la generación de energía
eléctrica. Se conocen además instalaciones de desalinización de agua
marina que -por lo general utilizando portadores de energía fósiles-
desalinizan agua marina o salobre. También en el caso de las
instalaciones accionadas eléctricamente y que funcionan según el
principio de la ósmosis inversa se usa energía eléctrica generada
utilizando combustibles
fósiles.
fósiles.
Para permitir el uso de fuentes de energía
renovables ya se ha propuesto generar por medio de una instalación
de energía eólica generar la energía eléctrica que se necesita para
hacer funcionar las bombas y otros grupos eléctricos de una
instalación de ósmosis inversa, como por ejemplo en US 4,187,173, DE
200 13 613 U1, DE 197 14 512 C2, DE 198 50 565 A1 y DE 43 21 050
A1. Es evidente que el rendimiento de las conexiones múltiples de
este tipo en las instalaciones convencionales es reducido.
De DE 38 08 536 A1 se conoce una instalación de
energía eólica en la que a través de un engranaje angular el rotor
actúa sobre un juego de bombas, que actúa sobre un recipiente de
presión dispuesto en la torre. Este recipiente de presión, a su
vez, alimenta a una instalación de ósmosis inversa situada por fuera
de la instalación de energía eólica.
Las instalaciones previamente conocidas son
complejas desde el punto de vista constructivo.
Por consiguiente, la invención tiene como
objetivo una instalación de energía eólica en la que con una
construcción sencilla se pueda desalar con un elevado rendimiento
agua marina o salobre para producir agua potable.
Este objetivo se consigue según la invención por
medio de las características de la reivindicación 1, dando las
restantes reivindicaciones configuraciones ventajosas de la
invención.
El núcleo de la invención es utilizar la parte
esencial de la energía cinética disponible en una instalación de
energía eólica directamente para la propulsión de grupos de bombas
que generan la necesaria presión y caudal de agua marina o salobre
para una instalación de ósmosis inversa, estando integrados en la
instalación de energía eólica todos los elementos funcionales tales
como depósito de agua no depurada, dispositivo de filtración,
unidades de bomba, unidades de ósmosis inversa y tanque de depósito
de agua potable. En esta configuración se evita generar energía
eléctrica por medio de un generador que después vuelve a
transformarse en energía mecánica. Esta cadena de transformaciones
significa dobles pérdidas de rendimiento y costes elevados para los
componentes y grupos necesarios.
La energía rotatoria del rotor de la instalación
de energía eólica se transmite directa o indirectamente a través de
un engranaje a uno o más grupos de bombas en la góndola de la
instalación de energía eólica. Estas bombas accionadas directamente
por vía mecánica se alimentan con el agua marina o salobre del pie
de la torre que hay que desalar y generan un caudal dependiente del
número de revoluciones. A través de un sistema de válvulas se
aplica este agua marina o salobre a la unidad de ósmosis
inversa.
Dependiendo del control de las válvulas y del
número de unidades de ósmosis inversa, se generará una presión en
el sistema. La presión y el caudal se controlan a través de un
dispositivo de regulación y se adaptan a las correspondientes
condiciones de servicio. Un depósito intermedio se encarga de la
compensación a corto plazo de las oscilaciones de carga en el
sistema. Mediante el dispositivo regulador también se pueden
conectar o desconectar eventualmente varias unidades de bomba y
unidades de ósmosis inversa, a fin de aprovechar la potencia
sobrante del rotor.
El dispositivo de filtración y la unidad de
ósmosis inversa están alojados preferentemente en la parte superior
de la torre y se alimentan desde arriba con el medio de presión
procedente de la góndola. La instalación de filtración y de ósmosis
inversa se fija de modo giratorio preferentemente en la góndola
dentro de un bastidor giratorio, para que así la conducción de agua
a presión pueda unirse firmemente con la instalación de bombas.
Dispuesto debajo se encuentra el tanque de agua potable, colocado
fijo en la torre, al que fluye el agua potable procedente de la
instalación de ósmosis inversa. Debido a la altura de la columna de
agua se genera al mismo tiempo una presión en la conducción de
salida de agua potable, que permite salvar mayores distancias.
Para realizar la conducción de agua marina o
salobre y para la subida del personal, el tanque de agua potable
dispone centralmente de un canal. En la parte de la cimentación de
la instalación de energía eólica hay dispuesto un depósito de agua
marina o salobre con filtro previo, instalación de clorado y bomba
de transporte. Resulta especialmente ventajoso si la instalación de
energía eólica está realizado como instalación alejada de la costa
y está instalado directamente en el mar o en aguas salobres. El
depósito de agua no depurada con los necesarios elementos de
construcción puede montarse directamente en la parte de cimentación
por debajo del nivel de las aguas y alimentarse directamente con
cantidades de agua marina o salobres casi ilimitadas.
Los lodos procedentes del filtro y otros
materiales concentrados de residuo que se producen continuamente
pueden evacuarse de nuevo directamente al mar o a las aguas
salobres.
Toda la unidad funcional está integrada
directamente en la instalación de energía eólica alejada de la
costa. Únicamente hay que conducir una tubería de agua en tierra
hasta los consumidores. La energía auxiliar eléctrica que se
necesita para los grupos accesorios se produce mediante un generador
de pequeñas dimensiones.
La Fig. 1 describe una forma de realización
preferida de la invención.
La conversión de energía de la instalación de
energía eólica desde el movimiento de traslación del aire a energía
de rotación se produce a través de las palas 10 del rotor, que está
situadas de manera giratoria en el cubo 12 del rotor y pueden
modificar su ángulo de ajuste mediante la inclinación 14 de las
palas. A través del engranaje 16, que es propulsado por el cubo 12
del rotor, el número de revoluciones de los árboles de propulsión
se transforma de 1500 a 3000 min^{-1}. Con este árbol motriz que
gira a gran velocidad se propulsa un generador auxiliar 18 y una o
más bombas de presión 20. La energía eléctrica generada por el
generador auxiliar 18 es almacenada de modo transitorio en una
batería que alimenta el dispositivo regulador.
Estos componentes se encuentran en la góndola 22
de la instalación de energía eólica, que se orienta continuamente
en función de la dirección cambiante del viento por medio de un
dispositivo de veleta 24. A través de un paso giratorio 26 se
transporta el agua marina o salobre al depósito 27 y a través de la
válvula 31 se lleva a la bomba de presión 20 en la góndola 22
giratoria. La bomba de presión 20 somete a presión al agua marina o
salobre suministrada.
El depósito de presión 28 se encarga de
compensar las puntas de carga y con ello nivela el curso temporal
de la presión. A través del dispositivo regulador 32, con ayuda de
la válvula reguladora 30 se regulan adaptándolos entre sí el caudal
de agua marina o salobre que se encuentra bajo presión así como, a
través de la inclinación 14 de las palas, la potencia suministrada
del rotor.
Por debajo de la góndola 22 en un bastidor
giratorio 34 que gira conjuntamente están dispuestas las unidades
de filtración 36 y el dispositivo de ósmosis inversa 38. Mediante
una suspensión que gira conjuntamente con la góndola pueden unirse
firmemente los tubos de presión entre las bombas de presión 20 y la
unidad de filtración 36 así como el dispositivo de ósmosis inversa
38. Por debajo del dispositivo de ósmosis inversa 38 se encuentra
el tanque de agua potable 40, que sirve de depósito. Debido a la
altura de montaje del tanque sobre el suelo, la presión estática
puede transportar el agua a grandes distancias a través de la
conducción de agua potable 42.
En esta solución propuesta, la instalación de
energía eólica está instalada directamente en el mar o en aguas
salobres de tal manera que el generador está rodeado por todos sus
lados de agua marina o salobre 44. A través de un filtro de agua no
depurada 46 el agua llega a un depósito de agua no depurada 48 que
se encuentra por debajo de la superficie del agua. Mediante una
cloración por electrolisis 50 se somete el agua a un pretratamiento
químico. Una bomba elevadora 52 propulsada eléctricamente transporta
el agua marina o salobre a través de la tubería elevadora de agua
no depurada 54, el paso giratorio 26 y el depósito 27 hasta la
bomba de presión 20 en la góndola 22. Paralelamente a la tubería
elevadora de agua no depurada 54 está dispuesta la tubería de aguas
residuales 56 que devuelven al mar o a las aguas salobres el
concentrado de agua salada y los lodos de filtraje procedentes del
dispositivo de filtración 36. Estos tubos están dispuestos en
posición centrada con respecto al tubo exterior y se encuentran en
el tubo ascendente 58 dentro del tanque de agua potable 40. Este
tubo ascendente 58 sirve además para la subida del personal para
trabajos de mantenimiento o reparación, para lo cual se llega a la
parte inferior del túnel a través de una puerta de entrada 60.
Toda la instalación está unida al fondo marino a
través de la pieza de cimentación 62. A través de la brida de pie
64, la torre 66 está unida a la pieza de cimentación 62. La torre 66
está formada por el segmento inferior de torre con el tanque de
agua potable 40 y el segmento superior de torre con la unidad de
filtración 36 y el dispositivo de ósmosis inversa 38. Ambas partes
de la torre están unidas entre sí por medio de la brida de unión
68. Para fines de mantenimiento en la unidad de filtración 36 y el
dispositivo de ósmosis inversa 38 hay dispuestas en el bastidor
giratorio 34 dos plataformas de mantenimiento 70 por debajo de los
grupos constructivos.
Claims (12)
1. Instalación de energía eólica con una torre
(66), una góndola (22) soportada por ésta, un rotor (10, 12)
montado en la góndola (22) y como mínimo una bomba de presión (20)
propulsada mecánicamente por el rotor (10, 12) y que alimenta una
instalación de ósmosis inversa que trata agua no depurada,
caracterizada porque las unidades de la instalación de
ósmosis inversa, concretamente el depósito de agua no depurada, el
dispositivo de filtración, las unidades de bomba, las unidades de
ósmosis inversa y el depósito de agua potable, están dispuestos en
la torre (66).
2. Instalación de energía eólica según la
reivindicación 1, caracterizada porque la como mínimo una
bomba de presión (20) está dispuesta en la góndola (22).
3. Instalación de energía eólica según las
reivindicaciones 1 ó 2, caracterizada por un engranaje (16)
accionado por el cubo de rotor (12) que propulsa la como mínimo una
bomba de presión (20).
4. Instalación de energía eólica según una de
las anteriores reivindicaciones, caracterizada por un
depósito de presión (28) situado entre la bomba de presión y las
unidades de la instalación de ósmosis inversa.
5. Instalación de energía eólica según una de
las anteriores reivindicaciones, caracterizada porque el
depósito de presión (28) está dispuesto en la góndola (22).
6. Instalación de energía eólica según una de
las anteriores reivindicaciones, caracterizada porque la
instalación de ósmosis inversa con la góndola (22) está montada de
manera giratoria en la torre (66).
7. Instalación de energía eólica según una de
las anteriores reivindicaciones, caracterizada porque el agua
no depurada que hay que tratar es agua salobre.
8. Instalación de energía eólica según una de
las anteriores reivindicaciones, caracterizada porque está
provisto de un depósito de agua no depurada (48).
9. Instalación de energía eólica según una de
las anteriores reivindicaciones, caracterizada por un tanque
de agua potable (40) dispuesto en el segmento inferior de la
torre.
10. Instalación de energía eólica según una de
las anteriores reivindicaciones, caracterizada por un
generador auxiliar (18) accionado por el cubo de rotor (12).
11. Instalación de energía eólica según una de
las anteriores reivindicaciones, caracterizada porque la
instalación de ósmosis inversa consta de forma modular de varias
unidades que un dispositivo regulador conecta y desconecta
individualmente.
12. Instalación de energía eólica según una de
las anteriores reivindicaciones, caracterizada porque está
situada en el mar.
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