ES2323100B2 - Metodo de generacion de energia mareomotriz con el agua de los rios. - Google Patents
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Abstract
Método de generación de energía mareomotriz con
el agua de los ríos.
Esta invención patente propone un método de
generación de energía mareomotriz con el agua de los ríos. Los ríos
fluyen a las cuencas de energía mareomotriz durante el periodo de
marea ascendente a fin de aumentar el nivel de agua dentro de
dichas cuencas. A continuación el agua de las cuencas se conduce al
mar para generar electricidad durante el periodo de marea
descendente. De este modo, se aumenta la capacidad de generación de
energía. Este método es superior a los métodos tradicionales con
respecto a su capacidad de generación.
Description
Método de generación de energía mareomotriz con
el agua de los ríos.
La presente invención se refiere a los métodos
de generación de energía mareomotriz y más concretamente a un
método de generación de energía mareomotriz mediante el uso de agua
dulce almacenada en cuencas de energía mareomotriz construidas en
la costa, en las que el agua dulce se desvía de los ríos a las
cuencas de energía mareomotriz durante el periodo de marea
ascendente para su almacenamiento y el agua almacenada se utiliza
posteriormente para generar electricidad en el periodo de marea
descendente.
La generación convencional de energía
mareomotriz se realiza construyendo presas entre el mar y las
cuencas de energía mareomotriz, permitiendo de este modo que el
agua del mar se almacene en las cuencas de energía mareomotriz, y
dejando que el agua del mar almacenada salga de las cuencas de
energía mareomotriz para girar unas turbinas hidráulicas y grupos
de generadores y generar electricidad en la fase de marea ascendente
o descendente. La electricidad generada por una planta energética
convencional en la fase de marea ascendente o descendente es
\frac{\eta_{G}
RAH^{2}_{t}}{2}
De este modo, la electricidad total generada
es
G_{4} =
\eta_{G}
RAH^{2}_{t}
en la que \eta_{G} es la
eficiencia de los grupos de generadores y turbinas hidráulicas, R
es la densidad del líquido (toneladas/m^{3}), A es la superficie
de las cuencas de energía mareomotriz (m^{2}), y Ht es la carrera
de la marea, inferior a 20 m en el mundo. De este modo la
electricidad generada por una planta convencional de energía
mareomotriz queda
limitada.
En relación con la captación de agua dulce para
las plantas de tratamiento de agua, uno de los métodos empleados es
el de construir presas en las aguas de cabecera o aguas intermedias
de los ríos. Sin embargo, se ha detectado una serie de desventajas
(p. ej. deterioro ecológico, deterioro ambiental, etc.) implicadas
por la construcción de presas en las aguas de cabecera o
intermedias de los ríos. Otro método consta de construir estaciones
de bombeo y plantas de tratamiento de agua en las riberas de los
ríos. Sin embargo, la capacidad de almacenamiento de las estaciones
de bombeo es muy limitada. En la captación de agua dulce para los
plantas de tratamiento de agua, es importante recoger toda el agua
pluvial posible antes de que fluya desde los ríos hasta el mar. Por
lo tanto, existe la necesidad de introducir perfeccionamientos con
el fin de superar las desventajas del estado anterior de la técnica
y contribuir de forma significativa al avance de la técnica.
Por lo tanto constituye un objeto de la presente
invención proporcionar, en un sistema que dispone de las cuencas de
energía mareomotriz en la costa, las compuertas de esclusa de las
cuencas de energía mareomotriz, los grupos de generadores y
turbinas hidráulicas, las compuertas de desvío en altitudes
elevadas de los ríos, las compuertas de carga en las tomas de agua
de las cuencas de energía mareomotriz y las tuberías conductoras
que interconectan las compuertas de desvío y las compuertas de
carga, el método de generación de potencia hidroeléctrica que
consta de (a) cerrar las compuertas de esclusa para el
almacenamiento de agua y la apertura de las compuertas de desvío y
de las compuertas de carga para desviar el agua de los ríos a las
cuencas de energía mareomotriz mediante las tuberías conductoras;
(b) la apertura de las compuertas de esclusa a fin de permitir la
salida de agua de las cuencas de energía mareomotriz para girar los
grupos de generadores y turbinas hidráulicas para la generación de
electricidad antes de fluir al mar; (c) un control estrecho de la
entrada y consumo de agua para continuar con la generación de
energía y; (d) retorno al primer paso para el almacenamiento de
agua cuando se detiene la generación de energía. La aplicación del
presente método permite conseguir ventajas que incluyen: evitar las
protestas contra la construcción de las cuencas de energía
mareomotriz puesto que se ubican en la costa; recogida de grandes
cantidades de agua pluvial, puesto que las compuertas de desvío se
construyen en la parte de aguas intermedias o aguas abajo de los
ríos; posibilidad de aumentar de forma importante la capacidad de
almacenamiento de agua a causa de la enorme superficie de las
cuencas de energía mareomotriz, sin incidir en la ecología de los
ríos porque el caudal de los ríos no es detenido por presas,
ausencia de emisiones de dióxido de carbono, cumpliendo totalmente
con el protocolo de Kioto, y la posibilidad de suministrar agua
dulce.
\newpage
Este y otros objetos, características y ventajas
de la presente invención serán evidentes mediante la siguiente
descripción detallada, considerada junto con las figures que se
acompañan.
La Fig. 1 ilustra de forma esquemática en una
vista en sección transversal una realización preferente de un
sistema de generación de energía mareomotriz de acuerdo con la
invención; y
La Fig. 2 ilustra de forma esquemática en planta
la realización preferente de la Fig. 1.
En relación con las Figuras 1 y 2, se ilustra un
sistema de generación de energía mareomotriz. Se construye un
embalse 99 en las aguas de cabecera de un río 89 que fluye de las
montañas. El río 89 entra en el mar en el estuario 93. Las
compuertas de desvío 90 se construyen en cotas de altitud elevada
del río 89 para desviar el agua del río 89 (es decir, agua dulce)
hasta unas compuertas de carga 92 en una toma de agua de las
cuencas de energía mareomotriz 97 mediante unas tuberías
conductoras 91. Se precisa que la altura de las compuertas de carga
debe ser inferior a la de las compuertas de desvío 90 de modo que
el agua pueda fluir de las compuertas de desvío 90 hasta las
compuertas de carga 92. Se subraya que se construyen unos
aliviaderos (no ilustrados) en las cuencas de energía mareomotriz 97
por motivos de seguridad.
Las cuencas de energía mareomotriz 97 son
rodeadas por terraplenes 81 en el litoral. Preferentemente, se
puede vaciar las cuencas de energía mareomotriz 97 en los
acantilados para ahorrar costes y tiempo de la construcción. La
diferencia de altitud entre las compuertas de desvío 90 y el nivel
medio del mar 98 puede ser de hasta varias decenas o incluso varios
centenares de metros si el sistema se construye en el lugar idóneo.
De este modo, la electricidad generada por el sistema puede ser
mucho mayor que la generada por una planta de energía mareomotriz
convencional porque la altura de caída se aumenta por un amplio
margen.
Además, la electricidad generada por el sistema
es incluso mayor cuando la electricidad se genera en el periodo de
marea descendente porque el nivel de bajamar 86 es inferior al
nivel medio del mar 98 y por lo tanto la altura de caída es mayor.
La electricidad generada por el sistema se puede aumentar mediante
la instalación de grupos adicionales de generadores y turbinas
hidráulicas 83 en las compuertas de carga 92 si la diferencia de
altura entre las compuertas de carga 92 y las compuertas de desvío
90 es suficiente para permitirlo. El agua en las cuencas de energía
mareomotriz 97 se puede mantener como agua dulce si el nivel de
agua en las cuencas de energía mareomotriz 88 siempre queda
superior al nivel del mar. Por tanto, las cuencas de energía
mareomotriz 97 pueden servir además como embalses. De forma
detallada, las bombas de agua 84 y las compuertas de retención de
bombeo 94 se construyen en la orilla de las cuencas de energía
mareomotriz 97 para bombear el agua a plantas de tratamiento de
agua 96 a través de las tuberías de bombeo 95. A continuación se
suministra agua dulce para el consumo humano, la industria y/o para
la agricultura.
En una realización ejemplar, la cantidad de agua
desviada del río 89 hasta las cuencas de energía mareomotriz 97 es
cerca del 10% del caudal total del río 89. De este modo, se
perjudica muy poco la ecología del río. El agua dirigida a los ríos
consta de aproximadamente un 60% del agua pluvial de Taiwán. Por
tanto, el agua desviada a las cuencas de energía mareomotriz 97
representa aproximadamente un 6% del agua pluvial de Taiwán. En
Taiwán, se utilizaba aproximadamente un 15% del agua de lluvia para
generar agua dulce. Por lo tanto el suministro de agua dulce de
Taiwán aumentará desde aproximadamente un 15% a un 21% del agua
pluvial utilizando el método de la invención. Por tanto el problema
de la escasez de agua dulce se puede resolver de forma
satisfactoria.
El sistema permite generar energía de tres
formas tal y como se detalla en las siguientes realizaciones.
Realización
I
1ª Fase: Cerrar las compuertas de esclusa 82 de
las cuencas de energía mareomotriz. Abrir las compuertas de desvío
90 y las compuertas de carga 92 para desviar el agua del río 89
hasta las cuencas de energía mareomotriz 97.
2ª fase: Abrir las compuertas de esclusa 82 de
las cuencas de energía mareomotriz durante el periodo de marea
descendente para permitir que el agua salga de las de las cuencas
de energía mareomotriz 97 a fin de girar los grupos de generadores
y turbinas hidráulica 83 antes de fluir al mar.
3ª fase: Vigilar estrechamente la entrada y
consumo de agua para continuar con la generación de energía.
4ª fase: Retorno a la primera fase para
almacenar agua cuando se detiene la generación de energía.
Esta realización puede maximizar la generación
de energía en el periodo de marea descendente puesto que se
maximiza la altura de caída. Sin embargo, es inevitable que se
consuma mucha agua almacenada (es decir, queda poca para el
suministro de agua fresca). Por tanto, la realización es idónea
para las zonas en las que existe una gran carrera de marea y
suficiente agua dulce.
Realización
II
1ª fase: Cerrar las compuertas de esclusa 82 de
las cuencas de energía mareomotriz. Abrir las compuertas de
diversión 90 y las compuertas de carga 92 para desviar el agua del
río 89 hasta las cuencas de energía mareomotriz 97.
2ª fase: Abrir las compuertas de esclusa 82 de
las cuencas de energía mareomotriz cuando el nivel del agua en las
cuencas de energía mareomotriz 88 alcance aproximadamente el valor
predeterminado a fin de permitir que el agua salga de las cuencas
de energía mareomotriz 97 a fin de girar los grupos de generadores
y turbinas hidráulicas 83 antes de fluir al mar.
3ª fase: Vigilar estrechamente la entrada y
consumo de agua para continuar con la generación de energía.
4ª fase: Retorno a la primera fase para
almacenar agua cuando se detiene la generación de energía.
Esta realización se lleva a cabo cuando la
entrada de agua es aproximadamente igual al consumo de agua. Es
posible generar energía y almacenar agua dulce durante todo el día.
Por lo tanto, la realización es idónea para las zonas en las que
existe una pequeña carrera de marea y escasez de agua dulce.
Realización
III
1ª fase: Cerrar las compuertas de esclusa 82 de
las cuencas de energía mareomotriz. Abrir las compuertas de
diversión 90 y las compuertas de carga 92 para desviar el agua del
río 89 hasta las cuencas de energía mareomotriz 97.
2ª fase: Abrir las compuertas de esclusa 82 de
las cuencas de energía mareomotriz durante el periodo de mayor
consumo de electricidad para dejar que el agua salga de las cuencas
de energía mareomotriz 97 para girar los grupos de generadores y
turbinas hidráulicas 83 antes de fluir al mar.
3ª fase: Vigilar estrechamente la entrada y
consumo de agua para continuar con la generación de energía.
4ª fase: Retorno a la primera fase para
almacenar agua cuando se detiene la generación de energía.
El precio de la electricidad es elevada durante
el periodo de mayor consumo de electricidad, Por lo tanto esta
realización puede aumentar los ingresos generando energía durante
el periodo de mayor consumo de electricidad. Sin embargo, es
inevitable que se consuma mucha agua almacenada (es decir, queda
poca para el suministro de agua dulce). Por lo tanto, esta
realización es idónea para las zonas en las que existe una falta de
electricidad durante el periodo de mayor consumo de energía y
suficiente agua dulce.
Aunque la invención divulgada en la presente se
ha descrito mediante realizaciones concretas, los expertos en la
técnica podrían introducir numerosas modificaciones y variaciones a
la misma sin abandonar el alcance y el espíritu de la invención tal
y como se expone en las reivindicaciones.
Claims (7)
1. Método de generación de energía mareomotriz
con agua de los ríos que consta de un sistema con sus cuencas de
energía mareomotriz en la costa, unas compuertas de esclusa en las
cuencas de energía mareomotriz, grupos de generadores y turbinas
hidráulicas, caracterizado en que se incorporan las
compuertas de desvío en puntos de elevada altitud de los ríos, se
proporcionan compuertas de carga en las entradas de agua a las
cuencas de energía mareomotriz, y unas tuberías conductoras
interconectan las compuertas de desvío y las compuertas de carga a
fin de suministrar agua para la generación de energía.
2. Método de la primera reivindicación que
consta de los siguientes pasos:
(a) cerrar las compuertas de esclusa para
almacenar agua y abrir las compuertas de desvío y las compuertas de
carga para desviar el agua de los ríos a las cuencas de energía
mareomotriz a través de las tuberías conductoras;
(b) abrir las compuertas de esclusa para dejar
que el agua salga de las cuencas de energía mareomotriz para girar
los grupos de generadores y turbinas hidráulicas para generar
electricidad antes de fluir al mar;
(c) Estrecho control de la entrada y consumo de
agua para continuar con la generación de energía.
(d) Retorno a la primera fase para almacenar
agua cuando se detiene la generación de energía.
3. Método según la reivindicación 1, que consta
además de las bombas de agua y las compuertas de retención de
bombeo en las orillas de las cuencas de energía mareomotriz para
bombear el agua a las plantas de tratamiento de agua a través de las
tuberías de bombeo.
4. Método según la reivindicación 2, que consta
además de las bombas de agua y las compuertas de retención de
bombeo en las orillas de las cuencas de energía mareomotriz para
bombear el agua a las plantas de tratamiento de agua a través de
las tuberías de bombeo.
5. Método según las reivindicaciones 1 o 2 o 3 o
4, que consta además de aliviaderos en las cuencas de energía
mareomotriz por motivos de seguridad.
6. Método según las reivindicaciones 1 o 2 o 3 o
4, que consta además de grupos de generadores y turbinas
hidráulicas en las compuertas de carga para aumentar la
electricidad generada.
7. Método según las reivindicaciones 1 o 2 o 3 o
4, que consta además de aliviaderos en las cuencas de energía
mareomotriz por motivos de seguridad y grupos de generadores y
turbinas hidráulicas en las compuertas de carga para aumentar la
cantidad de electricidad generada.
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