ES2640644B1

ES2640644B1 - Dispositivo múltiple bi-electrodo para la generación de energía eléctrica a partir de una planta o árbol y procedimiento de generación eléctrica.

Info

Publication number: ES2640644B1
Application number: ES201700526A
Authority: ES
Inventors: Juan Carlos Sáenz-Díez Muro; Emilio Jiménez Macías; Julio Blanco Fernández; Eduardo MARTÍNEZ CÁMARA; Enrique MELERO SOLDEVILLA
Original assignee: Universidad de La Rioja
Current assignee: Universidad de La Rioja
Priority date: 2017-03-30
Filing date: 2017-03-30
Publication date: 2018-08-16
Anticipated expiration: 2037-03-30
Also published as: ES2640644A1

Abstract

Dispositivo múltiple bi-electrodo para la generación de energía eléctrica a partir de una planta o árbol (1) y procedimiento de generación eléctrica, de los que sirven para generar energía eléctrica empleando como materia prima energía renovable, y que consta de una pluralidad de electrodos tipo 1 (101) dispuestos en la periferia del tronco de un árbol (200) y de una pluralidad de electrodos tipo 2 (102) también dispuestos en la periferia del tronco de un árbol (200), estando los electrodos tipo 1 (101) conectados eléctricamente en paralelo entre ellos y los electrodos tipo 2 (102) también conectados eléctricamente en paralelo entre ellos.

Description

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DESCRIPCIÓN

Dispositivo múltiple bi-electrodo para la generación de energía eléctrica a partir de una planta o árbol y procedimiento de generación eléctrica.

Objeto v sector de la técnica al que se refiere la invención

El objeto que reivindica la invención es presentar un nuevo dispositivo para la obtención de energía eléctrica a partir de una planta o árbol.

La invención se sitúa en el sector técnico de la ingeniería, más concretamente en el relativo a generación de energía eléctrica.

Estado de la técnica anterior

La parte principal del árbol o planta para la presente invención es el tronco; siendo así porque es dónde se ubica el dispositivo que reivindica la invención. El tronco tiene una forma geométrica parecida a un tronco de cono, pero con una conicidad tan baja que a simple vista recuerda más a un cilindro.

El tronco tiene una parte denominada cambium que es como un sistema de tuberías por las que circula la savia en doble sentido. El cambium está formado por dos partes bien diferenciadas: en su parte exterior el floema y en su parte interior el xilema. La sabia bruta, con sentido ascendente, circula por los vasos del xilema. La savia elaborada, con sentido descendente, circula por los vasos del floema.

La savia bruta es una solución de agua y sales minerales disueltas.

La savia elaborada es una solución de compuestos orgánicos formados por la combinación del carbono del CO2 del aire con los compuestos de la savia bruta; función ésta de combinación realizada por la fotosíntesis.

En la presente invención se considerará el cambium corno una unidad, no siendo necesario emplear distintamente sus partes.

Existen en el estado de la técnica diversas investigaciones para generar energía de las plantas. En el enlace: "
http://gizmologia.com/2013/05/electricidad-de-las-plantas", se muestra una investigación que interrumpe el proceso de fotosíntesis de las plantas con el objetivo de capturar los electrones liberados antes de que la propia planta los utilice para generar azúcares; los electrones son captados a nivel molecular con nanotubos y una vez recolectados son enviados a un cable de salida. Los investigadores advierten de que aún queda mucho trabajo por delante para que esta tecnología llegue a comercializarse. En el enlace: "
http://www.tendencias21.net/Raices-vegetales-y-bacterias-una-inesperada- fuente-de-electricidad a 14300.html", se muestra una celda de combustible denominada "Plant-Microbial" descubierta y patentada en 2007 por el Grupo de Tecnología Ambiental de la Universidad de Wageningen. En este caso no usan directamente la fotosíntesis, usan la simbiosis entre las bacterias y las raíces de las plantas, generando una bio-pila.

Problema técnico planteado

Los sistemas del estado de la técnica anterior presentan una problemática que se centra fundamentalmente en los siguientes aspectos:

- En algunos de ellos no se dispone de tecnología actual para su aplicación industrial;

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- Requieren de una alteración compleja de las moléculas de la planta para poder recolectar los electrones que darán lugar a una corriente eléctrica;

- Requieren de un conjunto de electrodos en contacto con el terreno dónde se ubica la planta, complicando la explotación industrial del sistema.

Ventaja técnica que aporta la invención

El dispositivo que la invención reivindica resuelve de forma plenamente satisfactoria la problemática anteriormente expuesta, en todos y cada uno de los diferentes aspectos comentados.

Breve descripción de las figuras

Para complementar la descripción y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características de la invención, se acompaña corno parte integrante de dicha descripción, un juego de figuras con carácter ilustrativo y no limitativo.

Glosario de referencias

(1): Dispositivo múltiple bi-electrodo para la generación de energía eléctrica a partir de una planta o árbol

(101): Electrodo tipo 1

(101a): Electrodo tipo 1, posición "a"

(101b): Electrodo tipo 1, posición "b"

(101c): Electrodo tipo 1 posición "c"

(101d): Electrodo tipo 1, posición "d"

(1011): Base soporte tipo 1

(1012): Pica tipo 1

(1012a): Pica tipo 1, posición "a"

(1012b): Pica tipo 1, posición "b"

(1012c): Pica tipo 1, posición "c"

(1012d): Pica tipo 1, posición "d"

(1013): Orificio tipo 1

(1013a): Orificio tipo 1, posición "a"

(1013b): Orificio tipo 1, posición "b"

(1013c): Orificio tipo 1, posición "c"

(1013d): Orificio tipo 1, posición "d"

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(1014): Conector tipo 1

(1015): Cable de conexión tipo 1

(1016): Terminal tipo 1

(102): Electrodo tipo 2

(102a): Electrodo tipo 2, posición "a"

(102b): Electrodo tipo 2, posición "b"

(102c): Electrodo tipo 2, posición "c"

(102d): Electrodo tipo 2, posición "d"

(1021): Base soporte tipo 2

(1022): Pica tipo 2

(1022a): Pica tipo 2, posición "a"

(1022b): Pica tipo 2, posición "b''

(1022c): Pica tipo 2, posición ''c"

(1022d): Pica tipo 2, posición "d"

(1023): Orificio tipo 2

(1023a): Orificio tipo 2, posición "a"

(1023b): Orificio tipo 2, posición "b"

(1023c): Orificio tipo 2, posición "c"

(1023d): Orificio tipo 2, posición "d"

(1024): Conector tipo 2

(1025): Cable de conexión tipo 2

(1026): Terminal tipo 2

(2): Sección transversal del tronco

(200): Árbol

(201): Corteza

(202): Cambium

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(203): Albura

(204): Duramen

(205): Medula

(51) Sección transversal pica forma 1

(52) Sección transversal pica forma 2

(53) Sección transversal pica forma 3

Figura 1 (Fig. 1).- muestra una sección transversal del tronco (2) de un árbol (200) cualquiera en la que se pueden apreciar las diferentes partes.

Figura 2 (Fig. 2).- muestra una sección transversal del dispositivo múltiple bi-electrodo para la generación de energía eléctrica a partir de una planta o árbol (1), en la que se puede apreciar una pluralidad de electrodos tipo 1 (101) y electrodos tipo 2 (102), dispuestos en la periferia del tronco de un árbol (200).

Figura 3 (Fig. 3).- muestra una vista en alzado del dispositivo múltiple bi-electrodo para la generación de energía eléctrica a partir de una planta o árbol (1), en la que se puede apreciar una pluralidad de electrodos tipo 1 (101) y electrodos tipo 2 (102), dispuestos en la periferia del tronco de un árbol (200),

Figura 4 (Fig. 4).- muestra una vista parcial en alzado del electrodo tipo 1 (101).

Figura 5 (Fig. 5).- muestra una sección longitudinal parcial del electrodo tipo 1 (101).

Figura 6 (Fig. 6).- muestra una vista parcial en alzado del electrodo tipo 2 (102).

Figura 7 (Fig. 7).- muestra una sección longitudinal parcial del electrodo tipo 2 (102).

Figura 8 (Fig. 8).- muestra una vista esquemática parcial del conexionado de los electrodos tipo 1 (101) y electrodos tipo 2 (102) terminando en el terminal tipo 1 (1016) y terminal tipo 2 (1026).

Figura 9 (Fig. 9).- muestra una vista en perfil de la pica tipo 1 (1012) o pica tipo 2 (1022) acompañada de las diferentes secciones transversales (S1, S2, S3) de la misma.

Figura 10 (Fig. 10).- muestra una vista esquemática de detalle del conexionado de los electrodos tipo 1 (101) y electrodos tipo 2 (102) terminando en el terminal tipo 1 (1016) y terminal tipo 2 (1026).

Descripción detallada de la invención v exposición de un modo de realización preferente de la invención

Se describe detalladamente una realización preferente de la invención, de entre las distintas alternativas posibles, mediante enumeración de sus componentes así corno de su relación funcional, en base a referencias a las figuras.

Figura 1 (Fig. 1).- muestra una sección transversal del tronco (2) de un árbol (200) cualquiera en la que se pueden apreciar las diferentes partes. Desde el exterior hacia el

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interior tenemos la corteza (201), el cambium (202), la albura (203), el duramen (204) y la medula (205).

Figura 2 (Fig. 2).- muestra una sección transversal del dispositivo múltiple bi-electrodo para la generación de energía eléctrica a partir de una planta o árbol (1), en la que se puede apreciar una pluralidad de electrodos tipo 1 (101) y electrodos tipo 2 (102), dispuestos en la periferia del tronco de un árbol (200). Los electrodos tipo 1 (101) serán preferentemente de aluminio. Los electrodos tipo 2 (102) serán preferentemente de cobre. Obsérvese que las picas tipo 1 (1012) y picas tipo 2 (1022), (en la figura son las líneas radiales que parten de la base soporte tipo 1 (1011) y base soporte tipo 2 (1021) y que están orientadas hacia la medula (205); éste despiece por claridad se hace en figuras posteriores) penetran en el tronco del árbol, atravesando la corteza (201), y todo el cambium (202). Para aseguramos que atraviesan todo el cambium (202) es conveniente que se claven algo en la albura (203), corno se puede apreciar en la figura. (1011).

Figura 3 (Fig. 3).- muestra una vista en alzado del dispositivo múltiple bi-electrodo para la generación de energía eléctrica a partir de una planta o árbol (1), en la que se puede apreciar una pluralidad de electrodos tipo 1 (101) y electrodos tipo 2 (102), dispuestos en la periferia del tronco de un árbol (200). Se ha elegido una disposición vertical por ser la disposición, de entre las investigadas, más compatible con el crecimiento del árbol. La longitud del electrodo se elegirá en función de la altura del tronco o de las necesidades energéticas. Si se emplea toda la longitud se obtendrá la máxima generación energética. También se puede disponer en tramos independientes para obtener generaciones eléctricas independientes para alimentar distintos receptores. Una de las posibles aplicaciones es la de alimentar sensores detectores de incendios, o sensores detectores del crecimiento del árbol, o de presencia, etc.

Figura 4 (Fig. 4).- muestra una vista parcial en alzado del electrodo tipo 1 (101). Puede verse la base soporte tipo 1 (1011) que será preferentemente de aluminio y que tiene forma de cinta, es decir de tira plana y estrecha de material flexible, formada por una pluralidad de orificios tipo 1 (1013: 1013a, 1013b, 1013c, 1013d), en los que se alojan sendas picas tipo 1 (1012: 1012a, 1012b, 1012c, 1012d). (El detalle de lo indicado se aprecia mejor en la figura siguiente). Las picas tipo 1 también serán preferentemente de aluminio, para evitar la corrosión galvánica entre la base y las picas. Puede apreciarse un conector tipo 1 (1014) en la parte inferior de la base (indistintamente puede ubicarse en la parte superior o en cualquier posición), al cual se conecta un cable de conexión tipo 1 (1015); siendo éste normalmente de cobre pero dotado de terminales bimetálicos.

Figura 5 (Fig. 5).- muestra una sección longitudinal parcial del electrodo tipo 1 (101). Puede verse una pluralidad de orificios tipo 1 (1013: 1013a, 1013b, 1013c, 1013d), en los que se alojan sendas picas tipo 1 (1012: 1012a, 1012b, 1012c, 1012d). Las picas pueden ser indistintamente clavo o clavo roscado, introduciéndose correspondiente-mente por percusión o por atornillado. Siendo importante que la cabeza haga contacto con la base después de introducirse en el tronco. Se ha comprobado que el crecimiento del árbol facilitará dicho contacto, pues pres10nará más sobre la base que sobre las picas.

Figura 6 (Fig. 6).- muestra una vista parcial en alzado del electrodo tipo 2 (102). Puede verse la base soporte tipo 2 (1021) que será preferentemente de cobre y que tiene forma de cinta, es decir de tira plana y estrecha de material flexible, formada por una pluralidad de orificios tipo 2 (1023: 1023a, 1023b, 1023c, 1023d), en los que se alojan sendas picas tipo 2 (1022: 1022a, 1022b, 1022c, 1022d). (El detalle de lo indicado se aprecia mejor en la figura siguiente). Las picas tipo 2 también serán preferentemente de cobre, para evitar la corrosión galvánica entre la base y las picas. Puede apreciarse un conector tipo 2 (1024) en la parte inferior de la base (indistintamente puede ubicarse en la parte superior

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o en cualquier posición), al cual se conecta un cable de conexión tipo 2 (1025); siendo éste normalmente de cobre dotado de terminales normales.

Figura 7 (Fig. 7).- muestra una sección longitudinal parcial del electrodo tipo 2 (102). Puede verse una pluralidad de orificios tipo 2 (1023: 1023a, 1023b, 1023c, 1023d), en los que se alojan sendas picas tipo 2 (1022: 1022a, 1022b, 1022c, 1022d). Las picas pueden ser indistintamente clavo o clavo roscado, introduciéndose correspondiente-mente por percusión o por atornillado. Siendo importante que la cabeza haga contacto con la base después de introducirse en el tronco. Se ha comprobado que le crecimiento del árbol facilitará dicho contacto, pues presionará más sobre la base que sobre las picas.

Figura 8 (Fig. 8).- muestra una vista esquemática parcial del conexionado de los electrodos tipo 1 (101) y electrodos tipo 2 (102) terminando en el terminal tipo 1 (1016) y terminal tipo 2 (1026). Puede apreciarse que el conexionado entre electrodos tipo 1 (101) se realiza con cable de conexión tipo 1 (1015) y el conexionado entre electrodos tipo 2 (102) se realiza con cable de conexión tipo 1 (1025). En el terminal tipo 1 (1016), al ser el electrodo tipo 1 (101) de aluminio aparecerá la polaridad negativa. En el terminal tipo 2 (1026), al ser el electrodo tipo 2 (102) de cobre aparecerá la polaridad positiva. La generación eléctrica será en corriente continua.

Figura 9 (Fig. 9).- muestra una vista en perfil de la pica tipo 1 (1012) o pica tipo 2 (1022) acompañada de las diferentes secciones transversales (S1, S2, S3) de la misma. La sección transversal (S1) es cilindrica, bien tipo clavo o bien roscada, siendo de las tres la que menor superficie exterior de contacto genera. No obstante es la más económica de construcción. La sección transversal (S2) es en aspa, sólo tipo clavo, siendo de las tres la que tiene una superficie exterior de contacto intermedia. La sección transversal (S3) es estrellada, sólo tipo clavo, siendo de las tres la que tiene una superficie exterior de contacto mayor. Se ha experimentado con la superficie de contacto aumentándose la intensidad de generación con el aumento de la misma.

Figura 10 (Fig. 10).- muestra una vista esquemática de detalle del conexionado de los electrodos tipo 1 (101) y electrodos tipo 2 (102) terminando en el terminal tipo 1 (1016) y terminal tipo 2 (1026). Puede apreciarse que todos los elementos de un mismo electrodo están dispuestos en ramas en paralelo de elementos en paralelo. Esto es una característica vital ya que la disposición de elementos en serie no funcionará. Se explica lo que se acaba de indicar con detenimiento. Se ha experimentado obteniéndose un resultado sorprendente que en una misma unidad vegetal, es decir un árbol o una planta, se puede realizar la conexión paralelo entre electrodos. La conexión en paralelo aportará mayor intensidad de corriente, pero hay que tener en cuenta que los electrodos se comportarán como generadores no ideales (debido a su resistencia interna, caída de tensión interna, etc.), por lo que la intensidad final no será el producto del número de electrodos por la intensidad que genera cada electrodo. Será menor.

Por ejemplo, si tenemos un bi-electrodo (hemos denominado así a la unidad mínima formada por una pica tipo 1 (1012) de un electrodo tipo 1 (101) y una pica tipo 2 (1022) de un electrodo tipo 2 (102)), que dispuesto en un árbol (200) o planta cualquiera genera V = 0,5 V e I = 25 pA, y que si realizamos una asociación den bi-electrodos en paralelo, que denominaremos np, tendremos que la intensidad generada teórica será de I = 25^ np pero la real será menor y será de I = 3,2^ np + 22,7.

La conexión en serie de electrodos en una misma unidad vegetal, árbol o planta, no funcionará anulándose el potencial de salida.

Por lo tanto la generación que reivindica la invención genera unos parámetros de salida de V = 0,5 V e I = 25 pA por unidad de bi-electrodo, y de V = 0,5 V e I = 3,2^ np + 22,7 para un número np de bi-electrodos en paralelo. Todos estos valores se han obtenido por experimentación real y son valores medios para diferentes árboles o plantas.

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Procedimiento de generación eléctrica por fuentes renovables

Se describe detalladamente un procedimiento de generación eléctrica por fuentes renovables que utiliza el dispositivo múltiple bi-electrodo para la generación de energía 10 eléctrica a partir de una planta o árbol (1) mediante la enumeración de las etapas a ejecutar según el orden indicado.

- Conexionado del terminal negativo de un receptor cualquiera de corriente continua al terminal tipo 1 (1016);

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- Conexionado del terminal positivo de un receptor cualquiera de corriente continua al terminal tipo 2 (1026) ;

- Circulación de una intensidad eléctrica de corriente continua que alimentará al

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Claims

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ES 2 640 644 A1

REIVINDICACIONES

1. Dispositivo múltiple bi-electrodo para la generación de energía eléctrica a partir de una planta o árbol (1) de los que sirven para generar energía eléctrica empleando como materia prima energía renovable, y que se caracteriza por constar de:

- una pluralidad de electrodos tipo 1 (101) dispuestos en la periferia del tronco de un árbol (200), compuestos de:

- una base soporte tipo 1 (1011) que será preferentemente de aluminio y que tiene forma de cinta, es decir de tira plana y estrecha de material flexible, formada por una pluralidad de orificios tipo 1 (1013: 1013a, 1013b, 1013c, 1013d), en los que se alojan sendas picas tipo 1 (1012: 1012a, 1012b, 1012c, 1012d), estando las picas clavadas en el tronco atravesando la corteza y el cambium;

- una pluralidad de electrodos tipo 2 (102) dispuestos en la periferia del tronco de un árbol (200), compuestos de:

- una base soporte tipo 2 (1021) que será preferentemente de cobre y que tiene forma de cinta, es decir de tira plana y estrecha de material flexible, formada por una pluralidad de orificios tipo 2 (1023: 1023a, 1023b, 1023c, 1023d), en los que se alojan sendas picas tipo 2 (1022: 1022a, 1022b, 1022c, 1022d), estando las picas clavadas en el tronco atravesando la corteza y el cambium;

los electrodos tipo 1 (101) se conectarán eléctricamente en paralelo entre ellos mediante cables de conexión tipo 1 (1015), apareciendo en el terminal tipo 1 (1016) una polaridad negativa de generación de energía eléctrica; los electrodos tipo 2 (102) se conectarán eléctricamente en paralelo entre ellos mediante cables de conexión tipo 2 (1025), apareciendo en el terminal tipo 2 (1026) una polaridad positiva de generación de energía eléctrica.
2. Procedimiento de generación eléctrica por fuentes renovables que utiliza el dispositivo múltiple bi-electrodo para la generación de energía eléctrica a partir de una planta o árbol (1) según la reivindicación 1 caracterizado por que comprende las siguientes etapas:

- Conexionado del terminal negativo de un receptor cualquiera de corriente continua al terminal tipo 1(1016) ;

- Conexionado del terminal positivo de un receptor cualquiera de corriente continua al terminal tipo 2 (1026);

- Circulación de una intensidad eléctrica de corriente continua que alimentará al receptor con una tensión, también de corriente continua.