ES2575110T3 - Sistema de turbinas gemelas que sigue al viento/agua (windtracker) para energía eólica y/o hidráulica - Google Patents

Sistema de turbinas gemelas que sigue al viento/agua (windtracker) para energía eólica y/o hidráulica Download PDF

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ES2575110T3 ES11804640.8T ES11804640T ES2575110T3 ES 2575110 T3 ES2575110 T3 ES 2575110T3 ES 11804640 T ES11804640 T ES 11804640T ES 2575110 T3 ES2575110 T3 ES 2575110T3
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Abstract

Central eolica y/o hidroelectrica, en la que estan dispuestas dos turbinas radiales (1, 2) una junto a otra y orientadas en paralelo con un eje de rotacion vertical, que estan unidas entre si y pueden bascular alrededor de un eje de basculacion (15) en paralelo a los ejes de turbina (18), situandose el eje de basculacion y un distribuidor de viento en forma de V (3) fuera de la linea de union de los ejes de turbina y ambos en el mismo lado de la linea de union, caracterizada por que los cierres superior y/o inferior de las turbinas presenta una chapa de guia de viento plana (303) con un chaflan (302) en los bordes externos, estando achaflanada la chapa de guia de viento (303) alejandose de las turbinas.

Description

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DESCRIPCION
Sistema de turbinas gemelas que sigue al viento/agua (windtracker) para ene^a eolica y/o hidraulica
La invencion se refiere a una instalacion eolica con dos turbinas radiales de acuerdo con el preambulo de la reivindicacion 1.
Estado de la tecnica
Una turbina radial tiene la gran ventaja con respecto a las instalaciones eolicas conocidas de tres palas con eje giratorio horizontal y a las alas de avion de que trabaja independientemente de la direction del viento incidente. La turbina radial con un eje de rotation vertical por lo tanto no tiene que girarse hacia el viento.
En una forma de realization particularmente rentable la turbina radial esta provista con chapas conductoras que acumulan la energia eolica y la conducen concentrada a los alabes de la turbina radial. Sin embargo, en este caso es desventajoso que a consecuencia de la chapa conductora no siempre se da la independencia de la direccion del viento. Tambien la turbina radial con chapa conductora debe moverse siguiendo al viento.
Se conoce una disposition de acuerdo con la solicitud de patente internacional WO 2011/059760 A2 (fecha de prioridad 29/10/2009), que en realidad no esta optimizada aerodinamicamente y no se orienta automaticamente hacia el viento. Con ello no es posible un funcionamiento rentable. Esto es valido en particular para instalaciones eolicas del tipo VAWT (turbina eolica de eje vertical), que trabajan mas bien en la zona de viento suave a bajas alturas.
Ademas se indica que el principio de la solicitud de patente anteriormente mencionada ya se habia solicitado como realizacion especial mas de dos meses atras (vease WO 2011/022836 A8 - fecha de prioridad 28/08/2009). Este dispositivo no se orienta hacia el viento automaticamente a velocidades de viento bajas, lo que puede probarse facilmente mediante copia, por ejemplo con un diametro de turbina de aproximadamente 1 m incluyendo transmision de fuerza y generador conectado.
La publication previa US 2004/141845 A1 divulga una turbina eolica de dos ejes que se orienta automaticamente. Objetivo y solucion de la invencion
Objetivo de la invencion: debe emplearse una turbina radial con chapa conductora, que se gira automaticamente a una position angular optima hacia el viento incidente, por lo tanto que se remueva por si sola, sin que para ello sea necesaria una disposicion de seguimiento. Las ventajas de la chapa conductora en la turbina radial por lo tanto deben combinarse con la independencia de la turbina radial de la direccion del viento incidente.
Este objetivo se consigue de acuerdo con la invencion mediante las caracteristicas de la reivindicacion 1.
En las reivindicaciones dependientes se exponen configuraciones ventajosas de la invencion.
Es importante lo siguiente: dos turbinas se encuentran en un sistema cerrado mediante chapas conductoras con chapas de concentration achaflanadas adicionales que estan instaladas por encima y por debajo de las turbinas. Mediante el sistema cerrado y las chapas de concentracion adicionales se aprovecha de manera optima el denominado “efecto Magnus", por lo que el sistema de acuerdo con la invencion, que esta alojado sobre un mastil puede girarse de manera autonoma hacia el viento, y por tanto siempre puede soplarse por el viento de manera optima. El "girar hacia el viento " se ha comprobado en varios modelos concretos en el viento libre.
El efecto Magnus, nombrado segun su descubridor Heinrich Gustav Magnus (1802-1870), es un fenomeno de la mecanica de fluidos, concretamente el efecto de la fuerza del viento a traves, que experimenta un cuerpo redondo rotatorio (cilindro o esfera) en una corriente.
Un cilindro rotatorio, debido a los efectos de friction, genera una rotacion del fluido que lo rodea a su alrededor. Si se sopla contra el cilindro se superponen las velocidades del fluido. El resultado es que el fluido circula alrededor del cilindro rotatorio en un lado mas rapido que en el otro (en el sistema de reposo del cilindro). En el lado del cilindro en el que los efectos de friccion son mayores el fluido aparentemente fluye mas rapido. Esto da como resultado una "desviacion" del cilindro - el cilindro se presiona hacia abajo (vease la figura 4).
Ejemplos:
• Los jugadores de futbol chutan la pelota con efecto para que vuele formando un arco hacia el interior de la porteria. Cuanto mas rapido gire mayor es la desviacion de la trayectoria (rosca, efecto).
• Los jugadores de tenis de mesa y jugadores de tenis utilizan el efecto, p.ej. en el topspin y efecto cortado (slice).
• Bolas curvas en el beisbol o bolas hacia arriba trepadoras (riseball) en el softbol
• Rotacion rapida de la bola (spin Rowling) en el criquet
• Las pelotas de golf posee muchas depresiones pequenas en la superficie, los denominados hoyuelos. Mejoran
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como turbuladores la adherencia de la capa Kmite en contacto con la bola y arrastrada mediante su rotacion. Por ello se refuerza la formacion de remolinos y la desviacion que la acompana de la bola a traves del efecto Magnus. Dado que la pelota de golf a traves de la forma de cuna del palo de golf rota hacia atras, esta se eleva mediante el efecto Magnus; no vuela solamente como una bola de canon, sino que experimenta un impulso. Son posibles desviaciones adicionales a la izquierda o a la derecha y se emplean tambien por jugadores que dominan esta tecnica. Ademas mediante la circulation alrededor, turbulenta, supercritica se reduce la resistencia del aire, lo que lleva de nuevo a alcances de vuelo mayores.
De acuerdo con la invention se alcanza una potencia elevada, combinada con costes de instalacion bajos, de manera que la rentabilidad con respecto a la cantidad de corriente generada es considerablemente mejor que en instalaciones eolicas conocidas con eje horizontal y alas de avion.
Para aumentar la rentabilidad esta previsto un generador de anillo para la generation de corriente. Adicionalmente, para un aumento adicional de la rentabilidad, el mastil y la superficie conductora se emplean como superficie publicitaria.
En oposicion a las instalaciones eolicas conocidas con eje horizontal y tres palas la turbina radial de acuerdo con la invencion tambien puede funcionar con velocidades de viento relativamente bajas. Debido al efecto Magnus la turbina radial de acuerdo con la invencion "atrae" por asi decirlo el viento, e intensifica velocidades de viento bajas. Por ejemplo, la turbina radial de acuerdo con la invencion puede emplearse tambien en vientos de circulacion en los que la velocidad del viento abajo, a baja altura, es mas alta que a gran altura en la que las instalaciones eolicas de tres palas deben funcionar solo debido al tamano de pala. Una velocidad de viento que en cualquier caso sea demasiado baja para las tres palas conocidas es suficiente en la turbina radial de acuerdo con la invencion para la generacion de energia.
En oscilaciones de la direction del viento la turbina radial de acuerdo con la invencion se adapta automaticamente entre otros tambien debido al efecto Magnus, y se gira inmediatamente a la direccion optima, tambien en velocidades de viento por debajo de 1 m/s. Las adaptaciones rapidas de este tipo de la instalacion eolica no son posibles en las instalaciones conocidas con tres palas.
Dado que la turbina radial de acuerdo con la invencion requiere solamente poco espacio puede emplearse como suplemento en elementos constructivos o de edificio, por ejemplo como pieza sobrepuesta en una farola.
Ejemplos de realization
A continuation se explican con detalle uno o varios ejemplos de realizacion mediante dibujos. En todos los dibujos los mismos numeros de referencia tienen el mismo significado y por lo tanto en todo caso se explican solamente una vez.
Muestran: la figura 1
la figura 2
la figura 3 la figura 4 la figura 5 las figuras 6 a 8
la figura 9 la figura 10 la figura 11 Fig. 12 y Fig. 13a Fig. 13b
una representation en perspectiva de la instalacion eolica de acuerdo con la invencion con dos turbinas radiales,
los detalles constructivos de un ejemplo de realizacion como sistema de suspension de mastil tubular en la vista desde el lado de acuerdo con A-A en la figura 3
una vista desde arriba de la instalacion eolica,
un cilindro rotatorio con fluido circundante,
la prueba del hilo,
variantes adicionales con chapas conductoras modificadas 29 y chapas de concentration 30 adicionales,
lineas caracteristicas momento de torsion-velocidad de giro, lineas caracteristicas adicionales,
una vista en planta desde arriba con dos chapas conductoras 38, 39 adicionales, vistas en planta desde arriba con chapa conductora optimizada en forma de una "nariz", una perspectiva del corte A-A en la figura 13a.
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La figura 1 muestra una representacion en perspectiva de la instalacion eolica de acuerdo con la invencion con dos turbinas radiales 1, 2 y un distribuidor de viento 3 en forma de U, en la que turbinas radiales y distribuidor de viento estan instalados en su totalidad de manera giratoria (basculante) alrededor de un eje vertical sobre un mastil de acero 5 o sobre otro asiento 6.
La eficiencia de la instalacion eolica depende esencialmente de la posicion del distribuidor de viento en forma de V, con respecto a la distancia e inclinacion hacia las palas de turbinas y hacia el eje de turbina. La instalacion eolica se equipa tecnicamente para ello ventajosamente de manera que, segun la velocidad de viento, puede ajustarse la posicion optima del distribuidor de viento. El ajuste puede realizarse por un lado como ajuste preciso para la velocidad de viento media (la mas probable); por otro lado tambien es posible un reajuste hacia la posicion optima controlado automaticamente con respecto a la velocidad de viento actual.
A una altura total de 20 m la altura de las turbinas asciende a 10 m. Las turbinas tienen un diametro de 1 m. La capacidad esperada en un emplazamiento de costa donde la instalacion eolica captura el viento de costa circulante asciende a aproximadamente 21700 kWh, calculado anualmente con un rendimiento de 38 %.
La figura 2 muestra los detalles constructivos de un ejemplo de realizacion como sistema de suspension de mastil tubular en una perspectiva del lado de acuerdo con A-A en la figura 3. Sobre el mastil de acero 5 de 20 m de altura estan instaladas tres placas de soporte 7, 8, 9 por medio de cojinetes 10, 11, 12, 13, 14 de manera giratoria alrededor del eje longitudinal 15 del mastil de acero 5. La placa de soporte inferior 7 tiene tres cojinetes de pivote 10 sobre el mastil de acero 5, y dos cojinetes de turbina 16, 17 sobre el eje de turbina 18. La placa de soporte central 8 tiene tres cojinetes de pivote 12 y dos cojinetes de turbina 19, 20, y la placa de soporte superior 9 tiene tres cojinetes de pivote 14 y dos cojinetes de turbina 21, 22. Los cojinetes de turbina 17, 20 y 22 no estan representados en la figura 2 y pertenecen a otra turbina.
Los cojinetes de pivote 10, 11, por un lado, y 13, 14 por otro lado, estan sujetos a una distancia a traves de un collar distanciador 23, 24. El collar distanciador esta configurado como tubo hueco.
La figura 3 muestra finalmente una vista en planta desde arriba de las instalaciones eolicas. Pueden distinguirse las paletas de turbina 25. Con una flecha esta dibujada tambien la direccion del viento cuando la instalacion eolica de acuerdo con la invencion se ha girado hacia el viento, de manera que la punta del distribuidor de viento en forma de V 3 indica en contra del viento.
Con la instalacion de acuerdo con la invencion se realizo una denominada prueba de hilo (la figura 5). El viento 28 soplo hasta 6 m/s contra la instalacion. La relacion de la velocidad periferica de la turbina con respecto al viento era de 3: 1. En la figura 5 puede verse la rotura de la direccion de hilo (abajo en la imagen) claramente. La instalacion de acuerdo con la invencion puede extraer energia de la diferencia de presion o de la energia potencial del viento, no solo de la energia cinetica del aire movido.
El significado de los numeros de referencia en la figura 5 se deduce de la lista de los signos de referencia.
Un efecto secundario es la bola de pingpong, que “cuelga” en un chorro de aire inclinado. Mediante el efecto Coanda la circulacion del chorro de aire no se desprende de la bola sino que la rodea (casi) completamente sin desprenderse. Dado que la bola facilmente cuelga por debajo del centro del chorro de aire la circulacion alrededor no se realiza de manera simetrica. Se desvia mas aire hacia abajo dado que en el lado inferior de la bola la velocidad de circulacion y la seccion transversal de chorro son menores respecto al lado superior. Como reaccion la pelota experimenta una fuerza hacia arriba. Esto se realiza solapandolo con el efecto Magnus (la pelota se gira). Ambos efectos, cada uno por si mismo, no dejan caer la pelota hacia abajo, sino solamente “resbalarse” a lo largo en el lado inferior del chorro de aire. La resistencia que opone la pelota a la corriente la mantiene a una distancia respecto a la tobera e impide la fuerza de la gravedad de manera que se aleja volando. Asi la pelota puede flotar en una posicion mas o menos estable.
Las figuras 6 a 8 muestran variantes adicionales con chapas conductoras 29 modificadas y chapas de concentracion 30 adicionales.
Valoracion de mediciones de momento de torsion estaticas y dinamicas en la turbina eolica de acuerdo con la invencion con diametro de 1 m y longitud 1 m en Moers
En la valoracion se incluyeron los siguientes datos directa o indirectamente:
• Mediciones de momento de torsion estaticas (momento de torsion de parada) del 24 al 26/9/2010
• Mediciones de momento de torsion dinamicas en el periodo del 4 al 8/11/2010
En las mediciones dinamicas se empleo en cada caso tambien un freno de corrientes parasitas con el que pueden ajustarse diferentes fuerzas de frenado mediante la variacion de la corriente de bobina.
Los valores de medicion se comprobaron respecto a la plausibilidad y se valoraron por medio de diversos procedimientos de promediacion y de filtro.
En la siguiente tabla estan reunidos los datos de resultado para velocidades de viento entre 2 y 8 m/s.
Tabla 1:
Datos de resultado para la valoracion de mediciones de momento de torsion estaticas y dinamicas (sept/nov de 2010) en la turbina eolica de acuerdo con la invencion con diametro de 1 m y longitud de 1 m en Moers
Velocidad de viento [m/sl
Velocidad de giro [rpm] Momento de torsion [N/m] Potencia mecanica [W] (calculada de esto)
2
0 0,45 0,0
2
17 0,90 1,6
2
20 0,69 1,4
2
55 0,16 0,9
2
78 0,00 0,0
3
0 0,90 0,0
3
27 1,85 5,2
3
35 1,48 5,4
3
35 1,40 5,1
3
40 1,27 5,3
3
42 0,93 4,1
3
50 0,87 4,6
3
55 0,52 3,0
3
60 0,70 4,4
3
80 0,21 1,8
3
105 0,00 0,0
3
107 0,00 0,0
3
115 0,00 0,0
4
0 1,45 0,0
4
50 2,45 12,8
4
55 2,15 12,4
4
57 1,90 11,3
4
60 1,80 11,3
4
65 1,55 10,6
4
69 1,25 9,0
4
80 0,82 6,9
4
80 1,12 9,4
4
95 0,64 6,4
4
107 0,28 3,1
4
137 0,00 0,0
4
139 0,00 0,0
4
145 0,00 0,0
5
0 2,00 0,0
5
75 3,00 23,6
5
78 3,30 27,0
5
85 2,80 24,9
5
85 2,23 19,8
5
85 1,85 16,5
5
93 1,42 13,8
5
110 1,35 15,6
5
120 0,31 3,9
5
120 0,98 12,3
5
127 0,71 9,4
5
165 0,00 0,0
5
174 0,00 0,0
5
177 0,00 0,0
6
0 2,70 0,0
6
100 3,65 38,2
6
113 2,70 31,9
6
115 3,35 40,3
6
116 2,15 26,1
6
120 1,81 22,7
5
10
15
20
25
30
35
40
45
6
140 1,53 22,4
6
152 0,34 5,4
6
160 0,75 12,6
6
195 0,00 0,0
6
209 0,00 0,0
6
210 0,00 0,0
7
0 3,50 0,0
7
130 4,30 58,5
7
147 3,27 50,3
7
160 1,65 27,6
7
175 0,79 14,5
7
225 0,00 0,0
7
245 0,00 0,0
8
0 4,25 0,0
8
162 4,85 82,3
8
190 3,75 74,6
8
210 0,84 18,5
8
250 0,00 0,0
8
275 0,00 0,0
Las figuras 9 y 10 muestran la representacion grafica con lmeas interpoladas de manera correspondiente.
La figura 9: lineas caracteristicas momento de torsion-velocidad de giro, interpolacion con coeficiente de potencia medio 35 %
Par de torsion [NM] contra velocidad de giro [rpm]; parametro velocidad de viento [m/s]
Significan
♦ 2 medicion en m/s
▲ 3 medicion en m/s X 4 medicion en m/s + 5 medicion en m/s
- 6 m/s de medicion
■ 7 m/s de medicion x 8 m/s de medicion
------momento de torsion maximo
------momento de torsion medio
La figura 10: lineas caracteristicas Potencia mecanica
Extrapolacion en el intervalo de potencia maximo con coeficiente de potencia medio = 35 %
Potencia mecanica [W] frente a velocidad de giro [rpm]; parametro velocidad de viento [m/s]
Significan
■ 2 m/s freno de corrientes parasitas x 3 m/s freno de corrientes parasitas
♦ 4 m/s freno de corrientes parasitas
- 5 m/s freno de corrientes parasitas
♦ m/s de freno de corrientes parasitas
▲ m/s de freno de corrientes parasitas X 8 m/s de freno de corrientes parasitas
Dado que las mediciones dinamicas hasta ahora se realizaron solo con fuerzas de frenado relativamente debiles la interpolacion se represento trazada a rayas fuera del intervalo de medicion hasta ahora registrado. En este caso se supuso que en el punto de potencia maximo se alcanzara un coeficiente de potencia (Power-Coefficient) de 35 %. Mediante la dispersion de los datos de resultado el coeficiente de potencia (Power-Coefficient) puede evaluarse aproximativamente salvo una prueba de calibracion suficientemente exacta para la tecnica de medicion empleada con aproximadamente 30 ... 40 %. En caso contrario los errores sistematicos de la tecnica de medicion pueden considerarse adicionalmente. El coeficiente de potencia (Power-Coefficient) puede determinarse de manera mas exacta cuando se consideran mediciones adicionales con fuerzas de frenado superiores.
El sistema de turbina de acuerdo con la invencion puede emplearse con ventaja tambien en el agua para la
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obtencion de ene^a de la corriente de agua, es decir como “sistema de turbina marino”.
Mediante la instalacion de dos chapas conductoras 38, 39 adicionales (vease la figura 11) se origina el denominado efecto Venturi. El efecto Venturi aumenta la eficiencia de las turbinas.
Del desarrollo se presenta en este caso un ejemplo de realizacion adicional que, en las investigaciones previas, ha mostrado elevados valores de eficiencia en el viento turbulento.
El punto de giro para la adaptacion de azimut autonoma y la chapa conductora en forma de una "nariz" se optimizaron (vease Fig. 12 o Fig. 13a). En este caso el sistema de turbina se gira en el caso de un buen alojamiento del sistema de soporte de turbinas ya desde aproximadamente 1,0 m/s de manera optima hacia el viento.
De manera ventajosa para ello la parte superior de torre se aloja de manera giratoria con respecto a la parte de torre inferior. El alojamiento se disena de manera que el momento de torsion de azimut es suficiente por encima de aproximadamente 1,0 m/s de velocidad de viento, para superar de manera segura las fuerzas de frenado de los cojinetes considerando la presion del viento.
A diferencia de la solucion publicada anteriormente de la solicitud de patente internacional WO 2011/059760 A2 (fecha de prioridad 29/10/2009) se trata en este caso de un sistema optimizado aerodinamicamente que se orienta automaticamente hacia el viento. Solamente si puede garantizarse que la orientacion hacia el viento puede realizarse sin (o casi sin ninguna) energia adicional es posible en realidad un funcionamiento eficiente. Esto vale tanto mas para instalaciones eolicas del tipo VAWT que funcionan mas bien en el intervalo de viento suave a bajas alturas.
Ademas se indica que el principio de la solicitud de patente anteriormente mencionada ya se solicito con mas dos meses de anterioridad como realizacion especial (vease WO 2011/022836 A8 - fecha de prioridad 28/08/2009). Para la delimitation con la solicitud anteriormente mencionada con fecha de prioridad anterior ha de indicarse que este dispositivo no se orienta hacia el viento con velocidades de viento bajas, lo que puede comprobarse facilmente mediante copia, p.ej. con un diametro de turbina de aproximadamente 1 m, incluyendo la transmision de fuerza y generador conectado.
En lugar de la vela descrita se emplea ademas en este caso una chapa conductora doble optimizada aerodinamicamente en forma de una "nariz" que actua reforzando la eficiencia para todo el sistema, y al mismo tiempo garantiza la orientacion automatica hacia el viento para todos los vientos energeticamente relevantes, incluyendo viento suave a partir de la intensidad de viento 1.
La "nariz" en forma de V de acuerdo con la invention (llamada distribuidor de viento) no se ha desarrollado prioritariamente ni como acelerador (accelerator) ni como descargador/deflector (deflector). Mas bien sirve como espacio de resonancia para infrasonido en el intervalo de aproximadamente 1 a 10 Hz (es decir sin ruido). Nariz y plancha del rotor forman un dispositivo de guia de aire para generar en el espacio interior de la nariz una oscilacion de presion entre nariz y plancha del rotor. Esta oscilacion de presion discurre de modo equifasico con la rotation de turbina. A traves de esta oscilacion de presion sin ruido y una construction en general de poca vibration se refuerza precisamente en la zona de viento suave la eficiencia de la turbina, de manera que puede emplearse de manera excelente en el ambito urbano.
Preferentemente la distancia del distribuidor de viento en forma de V con respecto a las turbinas es variable y regulable para alcanzar condiciones operativas optimas para todas las relaciones de viento.
Preferentemente el borde del distribuidor de viento en forma de V (3) esta redondeado para evitar una inclination al silbido y a la formation de turbulencias.
Un parametro adicional para la caracterizacion del ejemplo de realizacion es la altura de la turbina o serie de turbinas. Desde el punto de vista funcional la altura puede ajustarse relativamente de cualquier manera, por ejemplo segun el lugar de emplazamiento alrededor de 0,3...100 veces el radio de turbina, pudiendo estar realizada por razones de construccion o de estabilidad una turbina alta (o larga) como acople por arrastre de forma de varias turbinas sobre un arbol unido de manera flexible dado el caso por medio de acoplamientos por arrastre de forma.
En el ejemplo de realizacion se ajusta una relation de altura respecto a radio de aproximadamente 20. En este caso las turbinas estan alojadas por separado aproximadamente todas a 5 m y unidas unas sobre otras a traves de un acoplamiento flexible, en arrastre de forma y en el extremo del arbol unidas directa o indirectamente a traves de un engranaje con un generador de corriente, estando unidos fijamente los cojinetes con la parte rotatoria del mastil.
De acuerdo con la invencion por medio de una chapa de guia de viento lisa, achaflanada en los bordes externos, dado el caso hacia ligeramente hasta aproximadamente 45° alejada de la turbina, el viento puede conducirse en la zona marginal de manera mas eficaz hacia la turbina (vease Fig. 13a y 13b). La figura 13b muestra una perspectiva del corte A-A en la figura 13a. Ademas por ello la estabilidad de la suspension de turbina se mejora.
Para defenderse o mitigar los peligros en el caso de tormentas fuertes el sistema puede equiparse un sistema de
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regulacion de autoamortiguacion de tal manera que las turbinas se aproximan unas a otras por encima de una velocidad de viento determinada, por lo que la presion de retencion en el lado trasero se refuerza por detras de la "nariz" que lleva finalmente a la amortiguacion de la velocidad de giro, de manera que en un diseno adecuado de este sistema de amortiguacion las velocidades de giro pueden mantenerse en la zona sin peligro. La amortiguacion puede comprobarse cuando la distancia entre ambos ejes de turbina es inferior a 3 x R1 (R1 = radio de turbina). Un freno mecanico adicional seria necesario solo para un caso de emergencia muy poco probable o para trabajos de mantenimiento.
La meta del sistema de turbina es obtener energia del viento de manera optima, siendo la obtencion de energia electrica la prioridad. Para ello un generador se une de manera mecanica directa o indirectamente de manera oportuna al sistema de turbina a traves de un engranaje por arrastre de forma o arrastre de fuerza con el eje de turbina, que esta unido con las turbinas en arrastre de fuerza o en arrastre de forma para garantizar la transmision de fuerza de la turbina al generador. En este caso puede emplearse un generador para ambas turbinas o cada turbina se une por separado con un generador en cada caso.
El generador se controla de manera oportuna a la velocidad de viento de modo que mediante la regulacion de la potencia generada se transmite un momento de frenado electromagnetico a la turbina, de manera que se ajusta una relacion velocidad periferica/velocidad del viento (en ingles Tip Speed Ratio = TSR) optima para la transformation de energia, que asciende entre el 45 % y el 65 % con respecto a la relacion velocidad periferica/velocidad del viento de la turbina no frenada. Por ello se alcanza que siempre puede “cosecharse” la energia maxima posible.
La energia electrica generada (corriente continua, corriente alterna o corriente de giro) puede aprovecharse de varias maneras:
a) transformacion en tension alterna sincronica a la red y alimentation a la red electrica publica
b) almacenamiento temporal en un sistema de bateria local situado, por ejemplo, en la torre que, de acuerdo con los requisitos del operador de red, considerando el mantenimiento de un sistema de bateria continuamente dispuesto para la reception se transforma a golpes con un rendimiento elevado en tension alterna sincronica a la red, y entonces se alimenta a la red electrica publica. En esta variante hay periodos donde solamente se carga, donde solamente se descarga y se alimenta a la red, o donde carga y descarga discurren en paralelo. Opcionalmente esta variante permite tambien el almacenamiento temporal de corriente desde la red en periodos de captation de corriente debil; un ejemplo de realization de este tipo seria un sistema de energia eolica combinado con un componente de almacenamiento integrado, que pueda utilizarse interna y externamente.
Para descartar de manera segura sobrecargas del sistema de bateria, o sobrecargas del transformador de corriente a la alimentacion de red, el control en el ejemplo de realizacion preve que la energia electrica generada de mas, que ni puede cargarse en una bateria ni alimentarse a la red pueda transformarse en calor sin peligro y sin desgaste a traves de una resistencia de interruptor (chopper). Por medio de este control se consigue ampliar de manera optima la zona de utilization de velocidades de viento relevantes.
Una variante de realizacion adicional se refiere a la utilizacion como soporte publicitario o como iluminacion de calles. En el sistema de turbina puede instalarse cualquier medio de iluminacion de alta eficiencia, p.ej. LED para iluminacion publicitaria o iluminacion de calles bajo el cumpliendo de las especificaciones de forma externas (turbina, chapa conductora-nariz, cubierta superior e inferior). El suministro de corriente se realizaria directamente desde el sistema de bateria y por lo tanto es tambien independiente de la red.
Independiente de la red es tambien el control del sistema de turbina, dado que este se suministra con una bateria independiente, alojada de manera segura contra incendios, vigilada permanentemente.
Una variante de realizacion adicional se refiere a la utilizacion como soporte para medidas de infraestructuras urbanas, p.ej. sistemas de aviso, camaras de vigilancia, antenas de telefonia movil, intranet por WLAN urbana, paneles de anuncios, dispositivos de direction de trafico, conexion a internet de banda ancha, etc. La ventaja especial consiste en este caso en que existe una fuente de corriente independiente (acumulador de bateria) localmente in situ.
En el caso de baja demanda de energia electrica puede almacenarse la energia eolica y solar localmente para un empleo posterior, y en el caso de una emision encauzada en periodos de pico puede alcanzarse un aprovechamiento particularmente rentable.
En un ejemplo de realizacion adicional se preve, por encima de la union giratoria que esta fijada en un mastil estacionario, una construction de mastil de celosia que se utiliza y/o puede utilizarse como armazon para el sistema de suspension de turbina y acumuladores especial (vease Fig. l3a). La cavidad dentro del mastil de celosia ofrece espacio suficiente para la instalacion/fijacion de los acumuladores y del control de carga; al mismo tiempo las longitudes de cable pueden mantenerse cortas respecto al generador para mantener reducidas las perdidas ohmicas.
Es ventajosa la compilation de varios registradores de viento (windtracker) para formar un sistema de suministro de energia descentralizado que se comunica por red, y otras aplicaciones. Por lo tanto se propone que este prevista
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una disposicion de los sistemas de turbina de acuerdo con la invencion y/o de los registradores de viento a lo largo de la infraestructura de trafico como calles, autopistas, lineas ferreas, canales, que adicionalmente sirva para la telecomunicacion y/o el almacenamiento temporal de corriente desde la red en periodos de baja captation de corriente, y/o para la utilization como soportes publicitarios y/o como iluminacion de calles y/o para facilitar espacios de seguridad.
Lista de signos de referencia
1 turbina radial
2 turbina radial
3 distribuidor de viento
5 mastil de acero
6 placa de asiento
7 placa de soporte
8 placa de soporte
9 placa de soporte
10 cojinete (de pivote)
11 cojinete (de pivote)
12 cojinete (de pivote)
13 cojinete (de pivote)
14 cojinete (de pivote)
15 eje longitudinal
16 cojinete de turbina
17 cojinete de turbina
18 eje de turbina
19 cojinete de turbina
20 cojinete de turbina
21 cojinete de turbina
22 cojinete de turbina
23 collar distanciador
24 collar distanciador
25 paletas de turbina
26 brida de collar superior
27 brida de guia
28 viento
29 chapa conductora modificada
30 chapa de concentration o superficie de concentration
31 efecto Magnus
32 efecto Coanda
33 solapamiento Magnus-Coanda
34 elevation alta
35 presion negativa
36 presion positiva
37 direction de hilo se rompe
39 chapa conductora externa
40 turbina o ala de turbina
41 centro de rotation de la turbina
42 centro de rotacion azimut del sistema de turbina
43 chapa conductora-nariz
44 limitation de la chapa de guia de viento superior o inferior
301 radio externo de la turbina o de las alas de turbina
302 chaflan de la chapa de guia de viento
303 chapa de guia de viento
304 mastil de celosia
305 distribuidor de viento en forma de V

Claims (17)

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    REIVINDICACIONES
    1. Central eolica y/o hidroelectrica, en la que estan dispuestas dos turbinas radiales (1, 2) una junto a otra y orientadas en paralelo con un eje de rotacion vertical, que estan unidas entre si y pueden bascular alrededor de un eje de basculacion (15) en paralelo a los ejes de turbina (18), situandose el eje de basculacion y un distribuidor de viento en forma de V (3) fuera de la linea de union de los ejes de turbina y ambos en el mismo lado de la linea de union, caracterizada por que los cierres superior y/o inferior de las turbinas presenta una chapa de guia de viento plana (303) con un chaflan (302) en los bordes externos, estando achaflanada la chapa de guia de viento (303) alejandose de las turbinas.
  2. 2. Central eolica y/o hidroelectrica de acuerdo con la reivindicacion 1, caracterizada por que el eje de basculacion (15) presenta una union giratoria y por encima de la union giratoria esta previsto un mastil de celosia al que puede fijarse un sistema de acumulador y el dispositivo de control y de transformacion de corriente asi como la sujecion para las turbinas.
  3. 3. Central eolica y/o hidroelectrica de acuerdo con la reivindicacion 1, caracterizada por que las dos turbinas rotan en direccion opuesta.
  4. 4. Central eolica y/o hidroelectrica de acuerdo con la reivindicacion 2, caracterizada por que el mastil de celosia sujeta las suspensiones de cojinete superior, inferior y central de las turbinas junto con el distribuidor de viento en forma de V asi como las superficies de termination achaflanadas superior e inferior.
  5. 5. Central eolica y/o hidroelectrica de acuerdo con la reivindicacion 2, caracterizada por que esta previsto un anillo colector integrado en la union giratoria para la transmision de la energia electrica y las senales electronicas desde la parte giratoria hacia las conexiones estacionarias.
  6. 6. Central eolica y/o hidroelectrica de acuerdo con la reivindicacion 1, caracterizada por que esta previsto un generador de anillo para generar corriente.
  7. 7. Central eolica y/o hidroelectrica de acuerdo con la reivindicacion 6, caracterizada por que el generador puede controlarse para ajustar la relation velocidad de marcha optima de la turbina.
  8. 8. Central eolica y/o hidroelectrica de acuerdo con la reivindicacion 2, caracterizada por que la instalacion eolica y/o hidroelectrica esta fijada a traves de la union giratoria a un mastil (5), ponton, cimentacion, techo de edificio o similar.
  9. 9. Central eolica y/o hidroelectrica de acuerdo con la reivindicacion 1, caracterizada por que varias de estas instalaciones eolicas y/o hidroelectricas estan montadas sobre un mastil unas sobre otras y/o unas junto a otras.
  10. 10. Central eolica y/o hidroelectrica de acuerdo con la reivindicacion 1, caracterizada por que adicionalmente chapas conductoras (38, 39) externas estan dispuestas en el mismo lado que el distribuidor de viento en forma de V (3).
  11. 11. Central eolica y/o hidroelectrica de acuerdo con la reivindicacion 1, caracterizada por que esta previsto un dispositivo para la aproximacion automatica de las turbinas radiales al alcanzar una velocidad de viento predeterminada.
  12. 12. Central eolica y/o hidroelectrica de acuerdo con la reivindicacion 1, caracterizada por que las turbinas radiales estan divididas en varias turbinas individuales alojadas por separado a lo largo de un arbol.
  13. 13. Central eolica y/o hidroelectrica de acuerdo con la reivindicacion 6, caracterizada por que la energia electrica generada se aprovecha de varias maneras, en particular mediante transformacion en tension alterna sincronica a la red y alimentation a la red electrica publica y/o mediante almacenamiento temporal en un sistema de acumulador local y/o mediante utilization del sistema de acumulador para el almacenamiento temporal de corriente de red excedente.
  14. 14. Central eolica y/o hidroelectrica de acuerdo con la reivindicacion 1, caracterizada por que el borde del distribuidor de viento en forma de V (3) esta redondeado.
  15. 15. Central eolica y/o hidroelectrica de acuerdo con la reivindicacion 1, caracterizada por que la distancia del distribuidor de viento en forma de V puede regularse con respecto a las turbinas.
  16. 16. Central eolica y/o hidroelectrica de acuerdo con la reivindicacion 1, caracterizada por que esta prevista una disposition de la instalacion eolica y/o hidroelectrica de acuerdo con la invention a lo largo de la infraestructura de trafico como calles, autovias, lineas ferreas, canales, que sirve adicionalmente para la telecomunicacion y/o el almacenamiento temporal de corriente desde la red en periodos de captation de corriente baja y/o de la utilizacion como soporte publicitario y/o como iluminacion de calles y/o para facilitar espacios de seguridad.
  17. 17. Uso del mastil y/o del distribuidor de viento (3) de la instalacion eolica y/o hidroelectrica de acuerdo con la reivindicacion 1 como superficie publicitaria o como soporte publicitario, y como soporte de componentes de red y de comunicacion adicionales.
    5 18. Uso del mastil y/o del distribuidor de viento (3) de la instalacion eolica y/o hidroelectrica de acuerdo con la
    reivindicacion 1 como soporte para medidas de infraestructuras urbanas, en especial para sistemas de aviso, camaras de vigilancia, antenas de telefonia movil, intranet por WLAN urbana, paneles de anuncios, dispositivos de direccion de trafico, conexion a internet de banda ancha.
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