ES2315170B1 - Sistema para generar electricidad aprovechando las mareas, o cauces en pendiente de rios. - Google Patents
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Abstract
Sistema para generar electricidad aprovechando
las mareas, o cauces en pendiente de ríos.
Se utilizan dos depósitos (DA, DB) unidos por un
tubo (D1), uno de los cuales (DA) será ocupado por el agua, en
tanto que el otro (DB) queda ocupado por aire a presión positiva o
negativa, teniendo el primer depósito (DA) y el tubo (T1) los
generadores de corriente (G1, G2, G3) necesarios, así como
diferentes compuertas (C1 a C6) situadas de forma que el agua del
mar que entra y sale del primer depósito (DA), así como el aire a
presión y el vacío que se producen por efecto del cambio de volumen
que ocupa el agua en el primer depósito (DA), circulen por los
depósitos (DA, DB) y el tubo (T1) de forma controlada y a
conveniencia, provocando diferentes presiones y caudales que se
aprovechan para mover los generadores (G1, G2, G3) instalados en el
circuito y producir electricidad.
Description
Sistema para generar electricidad aprovechando
las mareas, o cauces en pendiente de ríos.
La presente invención, según lo expresa el
enunciado de esta memoria descriptiva, se refiere a un sistema para
generar electricidad aprovechando las mareas, o cauces en
pendiente de ríos, aprovechando la fuerza del agua y con él se
aportan notables ventajas frente a otros sistemas existentes en la
actualidad.
El sistema está diseñado para aprovechar la
fuerza del agua para mover unos generadores que producen energía y
al mismo tiempo almacenar el aire que desplaza el agua en unos
depósitos estancos con compuertas que pueden cerrarse y abrirse a
voluntad en los momentos requeridos.
El sistema de la invención genera además vacío
en los depósitos para también aprovecharse posteriormente en la
producción de energía.
Este sistema es de fácil utilización, tiene un
impacto medio ambiental mínimo y permite aprovechar la energía
acumulada según necesidades.
Actualmente los sistemas de aprovechamiento de
la energía mareomotriz consisten básicamente en la construcción de
diques que retienen el agua tanto en la pleamar como en la bajamar
y así aprovechan el diferencial de la altura del agua para mover
los generadores. Este sistema provoca que la disponibilidad de la
electricidad esté en función de los tiempos de mareas y el impacto
medioambiental es enorme debido a que los lugares donde se pueden
instalar estos sistemas son reducidos y de importante valor
ecológico.
En líneas generales, el sistema para generar
electricidad aprovechando las mareas, o cauces en pendiente de
ríos, objeto de la presente invención, consiste básicamente en
utilizar dos depósitos estancos comunicados entre sí por un tubo,
estando uno de ellos situado de forma que en bajamar el nivel del
agua cubra la parte inferior del depósito por encima de una
compuerta que posibilita el llenado y también el vaciado de dicho
depósito y donde se encuentra instalado un generador que produce
corriente eléctrica al paso del agua a su través. En la pleamar el
nivel del agua no inunda el depósito pues nunca ha de superar la
boca de conexión entre ambos depósitos.
Cuando el mar está en bajamar los dos depósitos
tienen presión cero y al subir la marea, una vez que el nivel
alcanza una altura deseada, se abre dicha compuerta entrando el
agua a presión y moviendo el generador para producir electricidad.
La parte superior del depósito nunca se llena de agua y además está
comunicada con el exterior a través de otra compuerta. Existe una
cuarta compuerta para comunicar a voluntad con el exterior el tubo
de intercomunicación entre ambos depósitos, estando además
instalado en este tubo de intercomunicación otro generador de
electricidad pero que funciona al paso del aire en uno u otro
sentido como veremos más fácilmente en relación con las
figuras.
El segundo depósito está también comunicado con
el exterior a través de una quinta compuerta ubicada en un tubo de
salida.
Pues bien, decíamos que al abrirse la compuerta
de entrada del agua en el depósito, a presión, se mueve el
generador ubicado en el conducto de entrada, lo cual tiene lugar
estando el resto de compuertas cerradas. Conforme se va llenando el
depósito al ir ascendiendo la marea, se abre la compuerta de
comunicación con el segundo depósito y el aire contenido en el
primero pasa al segundo depósito que podría estar situado debajo
del anterior o en cualquier otro lugar próximo preferentemente. Una
vez que se llega a la pleamar, se cierra la compuerta de entrada
del agua y la de salida del aire de dicho primer depósito,
alcanzándose así una posición en la que el primer depósito tiene
una máximo nivel de agua y el segundo depósito está lleno de aire
a presión. Este aire se podría utilizar en el momento que se
considere oportuno (en el momento que empieza a descender el nivel
de agua, en bajamar, o en el momento de máxima demanda de energía,
etc.). Si se procede a abrir la válvula de comunicación con el
exterior, del tubo que comunica ambos depósitos, se provoca la
salida del aire almacenado y se obtiene también electricidad al
moverse el generador ubicado en dicho tubo de
intercomunicación.
Una vez vaciado este depósito de aire ya habrá
transcurrido el tiempo suficiente para que comience a bajar la
marea, y procederemos a cerrar la compuerta de evacuación con el
exterior y a abrir tanto la compuerta de entrada de agua como la de
intercomunicación de ambos depósitos, provocando que el agua al
salir, por bajar la marea, vaya moviendo el generador a su salida
produciendo electricidad. Al mismo tiempo en el segundo depósito
empezará a hacerse vacío al ir bajando el nivel del agua hasta que
llegue el momento de bajamar. En ese momento se procede a cerrar
estas últimas compuertas mencionadas, es decir, la compuerta de
salida del agua y la de comunicación con los dos depósitos,
quedando estos últimos con presión negativa que se podrá utilizar
también para producir energía eléctrica cuando se procede a abrir
la compuerta de evacuación del aire al exterior (ubicada en el
conducto de intercomunicación entre ambos depósitos), lo cual
provocará que el aire al entrar en el segundo depósito mueva el
generador correspondiente actuado por el paso de este fluido
gaseoso. Esta producción de electricidad se utilizará cuando se
considere oportuno (en el momento de cambio de marea, demandas
energéticas, etc.).
Para restablecer la presión atmosférica en el
primer depósito se abre la propia compuerta situada en la parte
superior de éste que comunica con el exterior.
Terminada esta fase, el ciclo se repetirá una y
otra vez. Con diferentes compuertas se podrá controlar las
presiones de los depósitos y el sentido de los fluidos (agua, aire,
fluidos con presiones positivas ó negativas), de manera que actúen
los generadores a conveniencia y almacenar o utilizar el agua,
aire, o vacío, según necesidades.
Todos los movimientos de las compuertas, así
como de los generadores, estarán sincronizados por un cuadro
eléctrico, pudiendo hacerse por tiempos controlados por
microprocesadores, o mediante terminales de carrera, conectados con
el cuadro eléctrico. Tanto las compuertas como los depósitos
estarán diseñados de forma que soporten las diferentes presiones
que se produzcan y el movimiento de las compuertas se efectuará
mediante mecanismos hidráulicos preferentemente.
En cuanto al sistema de producción de energía
eléctrica aprovechando la pendiente de un río, se utilizan los
mismos depósitos estancos, comunicados entre sí de igual manera y
contando con las mismas compuertas y generadores de energía
eléctrica, variando solamente en que al instalar el primer depósito
en el río de forma que el nivel máximo no llegue a alcanzar la
parte superior donde se encuentran las compuertas (de forma análoga
al caso de aprovechamiento de las mareas) es necesario incluir un
generador de electricidad y una compuerta específica en la cara
frontal del depósito para entrada del agua y dejar el generador de
la parte delantera inferior de dicho depósito y su compuerta
correspondiente para la salida o descarga del agua contenida en el
depósito, favoreciéndose esta evacuación del agua por la previsión
de un tubo de salida en prolongación y coaxial con la boca de
salida.
Este sistema se podría instalar en cualquier
lugar de los mares, océanos, etc., donde exista el efecto de las
mareas, siempre y cuando el depósito que se llena y vacía de agua
esté firmemente unido al lecho marino o del río. Se podrá instalar
donde el impacto medioambiental sea el mínimo y el segundo depósito
o depósito donde no accede agua, se podrá instalar fuera o dentro
del líquido elemento. La capacidad de producción de energía varía
en función del tamaño de los depósitos y se podrán unir también
varios depósitos en serie.
El sistema también podrá ser instalado en
embalses, ríos, etc. siempre que se produzcan diferencias en la
altura del agua, bien por la acción del hombre o de la propia
naturaleza, siendo la limitación en estos casos el espacio
disponible para la colocación de los depósitos.
El aire a presión, o el vacío generados, también
se pueden utilizar para otras aplicaciones industriales, siendo un
sistema autosuficiente.
Para facilitar la comprensión de las
características de la invención y formando parte integrante de esta
memoria descriptiva, se acompañan unas hojas de planos en cuyas
figuras, con carácter ilustrativo y no limitativo se ha
representado lo siguiente:
Figura 1.- Es una vista esquemática, en alzado,
del sistema para generar electricidad aprovechando las mareas,
acorde con la invención.
Figura 2.- Es una vista esquemática, en alzado
del sistema para generar electricidad aprovechando los cauces en
pendiente de ríos, acorde con la invención.
Haciendo referencia a la numeración adoptada en
las figuras, podemos ver el sistema para generar electricidad
aprovechando las mareas, o cauces en pendiente de ríos, objeto de
la invención.
En la figura 1 se muestra la instalación en el
mar para aprovechamiento del movimiento de las mareas. En la figura
2 se muestra la instalación de los depósitos para aprovechar la
pendiente de un río.
Según la figura 1, se sitúan dos depósitos (DA)
y (DB) cerrados o estancos comunicados entre sí por un tubo
(T1).
El depósito (DA) está situado encima del
depósito (DB) en este ejemplo de realización, teniendo unas
dimensiones y una forma de montaje de tal manera que en bajamar el
nivel de agua supera el nivel de la compuerta (C1) de la parte
inferior del mismo, por la que entra y sale el agua de este
depósito (DA) cuando suba o baje la marea, activándose el generador
de electricidad (C1) situado en posición adyacente.
En pleamar (posición de la figura 1) el nivel de
agua (P) no llega a la compuerta (C2) situada a la entrada del tubo
(T1) que gobierna el paso de aire como veremos seguidamente. La
parte superior del depósito (DA) nunca se llena de agua y está
comunicada con el exterior a través de la compuerta (C3) situada en
su techo.
El tubo (T1) de comunicación entre ambos
depósitos (DA) y (DB), lo está también con el exterior a través de
la compuerta (C4) y en él queda situado el generador de
electricidad (G2) que funciona al paso de aire en uno u otro
sentido como veremos más adelante.
Respecto del depósito (DB), que en este caso
está situado debajo del (DA) pero que podría tener cualquier otra
ubicación como se desprende fácilmente de su funcionamiento, tiene
además de la comunicación con el depósito (DA) mediante el tubo
(T1), otra comunicación con el exterior a través del tubo (T2)
donde se encuentra una compuerta (C5).
En estas condiciones, el funcionamiento del
sistema conforme tiene lugar el movimiento de las mareas, es el
siguiente:
Cuando el mar está en bajamar (nivel B) los dos
depósitos de aire (B) tienen presión "0".
Al empezar a subir la marea, o en un momento
previsto de la subida, se cierran las compuertas (C2) y (C3) y se
abre la compuerta (C1). El agua entra a presión moviendo el
generador (G1) y produciendo electricidad.
Según va subiendo el nivel de agua y se estime
conveniente, se abre la compuerta (C2) y el aire del depósito (DA)
irá pasando con mayor o menor brusquedad (dependiendo de la
presión) al depósito (DB) porque la compuerta (C4) está cerrada,
produciendo electricidad durante ese tránsito el generador (G2) al
pasar a su través el aire a presión.
Al alcanzarse la pleamar (nivel P), se cierran
las compuertas (C1) y (C2) quedando el depósito (DA) con agua hasta
el nivel (P) y el depósito (DB) lleno de aire a presión.
En este estado, si se desea, se abre la
compuerta (C4) y el aire escapa del depósito (DB) moviendo el
generador (G2) y produciendo electricidad.
Cuando empieza a bajar la marea se cierra esta
compuerta (C4) y se abre la compuerta (C2) y también la (C1), para
que salga el agua del depósito (DA) moviendo el generador (G1) para
producir electricidad (en la dirección de salida). Al ir bajando el
nivel del agua en el depósito (DA) y no haber comunicación con el
exterior, se va haciendo vacío en ambos depósitos comunicados y el
aire pasa del depósito (DB) al depósito (DA) moviendo el generador
(G2) y produciendo electricidad también en esta fase.
Después, al alcanzarse el nivel (B) (bajamar) se
cierran las compuertas (C1) y (C2) quedando los depósitos de aire
(B) con presión negativa. La del depósito (B) se anula cuando se
desee (en el momento de cambio de marea o según demanda), al abrir
simplemente la compuerta (C4) que comunica con la atmósfera y
produciendo electricidad a su paso por el generador (G2) ya que la
compuerta (C2) está cerrada.
El vacío del depósito (DA) de agua se libera sin
aprovechamiento porque es poco volumen en relación con la totalidad
del depósito (DB), al abrir la compuerta (C3) (en la que no se ha
instalado otro generador pues tendría poco rendimiento)
restituyéndose la presión atmosférica.
En este momento comienza un nuevo ciclo.
La compuerta (C5) restituye la presión
atmosférica en el depósito (DB) cuando se desee.
Haciendo ahora referencia a la figura 2, donde
se muestra la adaptación de la invención al montaje en ríos, vemos
también que existen los dos depósitos de aire (B), las mismas
compuertas (C1) a (C5), y tubos (T1) y (T2). El depósito (DA) está
montado en el lecho del río aprovechando el desnivel (o cauce en
pendiente), es decir habiendo diferencia en la altura del agua.
Existe un desnivel por la pendiente del cauce
cuyo nivel (N) determina que en la dirección de la corriente la
parte alta posterior del depósito (DA) tenga sumergida la entrada
del agua por una compuerta (C6), activándose un generador (G3)
productor de corriente al paso del agua. La compuerta (C1) al estar
abierta produce el vaciado de agua del depósito (DA) y la
activación del generador correspondiente (G1), facilitándose la
salida del agua al haberse previsto un tubo (T3) de evacuación.
Observando la figura 2 y lo hasta aquí descrito
se comprende que el funcionamiento del sistema en ríos con
pendiente es muy similar a cuando se instala en el mar, aumentando
naturalmente el rendimiento cuanto mayor sea la diferencia de
niveles.
Claims (4)
1. Sistema para generar electricidad
aprovechando las mareas, o cauces en pendiente de ríos,
caracterizado porque está constituido por dos depósitos (DA,
DB) estancos comunicados entre sí por un tubo (T1), uno de los
cuales (DA) está emplazado de forma que en bajamar, o nivel de la
parte baja de la pendiente del río donde se instalen, el nivel del
agua queda por encima de una compuerta ((C1)) que controla la boca
de acceso del agua, ubicada en la parte baja del mismo, en tanto
que en pleamar, o nivel de la parte alta del río donde se instale,
dicho nivel del agua no llegue a alcanzar la boca de conexión del
tubo (T1) de comunicación con el otro depósito (DB), gobernada
también por otra compuerta (C2) que cierra o abre el paso de aire,
existiendo en la boca de acceso del agua y en una zona central del
tubo (T1) de comunicación con el segundo depósito (DB), sendos
generadores de corriente (G1, G2), el primero activado por el paso
del agua en ambos sentidos (entrada y salida) y el segundo activado
por el paso de aire también en ambos sentidos, habiéndose previsto
además otras dos compuertas (C3, C4) que comunican con el exterior
la cámara superior de dicho primer depósito (DA) y la zona inicial
del tubo (T1) de comunicación con el segundo depósito (DB),
circulando el agua y aire de forma controlada por los generadores
de corriente (G1 y G2) acorde con al posición de las compuertas (C1
a C5).
2. Sistema para generar electricidad
aprovechando las mareas, o cauces en pendiente de ríos, según
reivindicación 1, caracterizado porque el segundo depósito
(DB) incluye además una comunicación con el exterior, controlada
por una compuerta (C5).
3. Sistema para generar electricidad
aprovechando las mareas, o cauces en pendiente de ríos, según
reivindicación 1, caracterizado porque incluye además una
compuerta (C6) en la parte posterior y alta del depósito (DA) cuando
éste se encuentra sumergido en el cauce en pendiente de un río,
sin alcanzar el nivel máximo de agua, que controla el paso de ésta
a través de un generador de corriente (G3).
4. Sistema para generar electricidad
aprovechando las mareas, o cauces en pendiente de ríos, según
reivindicación 3, caracterizado porque la compuerta (C1) y
generador de corriente (G1) de la parte baja del depósito (DA)
están ubicados en la parte delantera del depósito (DA) y activado
el generador (G1) por la salida del agua evacuada por un tubo (T3)
exterior coaxial.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EC2A | Search report published |
Date of ref document: 20090316 Kind code of ref document: A1 |
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| FG2A | Definitive protection |
Ref document number: 2315170B1 Country of ref document: ES |
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| FD2A | Announcement of lapse in spain |
Effective date: 20181010 |