ES2661060B2 - Turbina eólica fractal de eje vertical - Google Patents

Turbina eólica fractal de eje vertical Download PDF

Info

Publication number
ES2661060B2
ES2661060B2 ES201631253A ES201631253A ES2661060B2 ES 2661060 B2 ES2661060 B2 ES 2661060B2 ES 201631253 A ES201631253 A ES 201631253A ES 201631253 A ES201631253 A ES 201631253A ES 2661060 B2 ES2661060 B2 ES 2661060B2
Authority
ES
Spain
Prior art keywords
fractal
blades
blade
wind
vertical axis
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
ES201631253A
Other languages
English (en)
Other versions
ES2661060A1 (es
Inventor
Aida Maria MANZANO KHARMAN
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Priority to ES201631253A priority Critical patent/ES2661060B2/es
Publication of ES2661060A1 publication Critical patent/ES2661060A1/es
Application granted granted Critical
Publication of ES2661060B2 publication Critical patent/ES2661060B2/es
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70Wind energy
    • Y02E10/74Wind turbines with rotation axis perpendicular to the wind direction

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Wind Motors (AREA)

Abstract

Turbina eólica fractal de eje vertical.#Turbina eólica de eje vertical, en la que se emplea un diseño de pala fractal, donde la pala se controla en ángulo de ataque de forma libre en los 360º de la revolución, para optimizar el par de giro en 90° más 90° activos de posición de la rotación, y para minimizar la turbulencia y la resistencia al giro en los restantes 90° más 90° pasivos de la rotación completa. La pala fractal tiene alerones que varían por tanto la geometría del perfil para hacer que el empuje vaya en la dirección apropiada en los 90° más 90º donde este se produce. La turbina precisa de sensores externos para controlar mediante algoritmo por ordenador dichos alerones y el ángulo de posicionamiento. Se monta sobre plataforma circular giratoria y la pala está libre en su parte superior.

Description

5
10
15
20
25
30
DESCRIPCION
Turbina eolica fractal de eje vertical. OBJETO DE LA INVENCION
La presente invention se refiere a una turbina eolica de eje vertical, con paso y geometrla de pala fractal variable, controlada por ordenador, lo que proporciona mejores prestaciones y rendimiento frente a las turbinas convencionales.
La invencion se encuadra dentro de los dispositivos de captation de energla cinetica del viento, o energla eolica, para transformarla en energla electrica mediante la conversion del movimiento del flujo laminar del aire (o incluso del flujo turbulento a ciertas escalas en esta propuesta), en un movimiento circular gracias a un sistema de palas giratorias que accionan a un generador electrico, que puede ser corriente alterna o continua.
ANTECEDENTES DE LA INVENCION
Las turbinas eolicas son el principal sistema de captacion de energla renovable del viento. La mayorla de los sistemas se encuadran en dos categorlas, Turbinas Eolicas de Eje Horizontal (HAWT por sus siglas en ingles), las tradicionales que existen en la mayor parte de los parques eolicos en forma de helices tripala sostenidas por altas columnas y con el alternador en lo alto de la misma, y Turbinas Eolicas de Eje Vertical (VAWT). Ambos sistemas tienen ventajas e inconvenientes, mientras que las turbinas HAWT presentan un area circular que gracias a un imprescindible sistema de orientation se pone de forma automatizada de forma frontal al viento, las turbinas VAWT tradicionalmente funcionan de forma insensible a la direction del viento, al coste de presentar solamente un angulo de actuation de la pala de como mucho 180° en la rotation. Modelos tradicionales como la turbina Darrieus incluso dan empuje contrario al sentido de giro durante cierto angulo, lo que hace que precisen de un motor de arranque para comenzar a girar, y el par proporcionado sufra tremendas oscilaciones, danando las estructuras del motor/generador situado en el suelo. Sin embargo las turbinas VAWT tienen ventajas, como la mencionada que el generador puede estar en el suelo. Pero ademas presentan otras posibles ventajas como la menor turbulencia generada a sotavento, lo que puede hacer interesante su uso en parques eolicos, donde se podrla en teorla poner mayor numero de turbinas por metro cuadrado de
5
10
15
20
25
30
terreno. Una turbina HAWT por el contrario precisa dejar una distancia entre la siguiente de 20 diametros de la helice, para que el flujo a sotavento deje de ser turbulento. Una turbina VAWT es mejor en este aspecto, pues precisa de una distancia a la siguiente de unos 10 diametros de la misma. Alternando las direcciones de giro de ellas se puede reducir esta distancia a unos 4 diametros, lo que redunda en un mayor aprovechamiento del terreno disponible en el parque eolico y una mayor produccion de kWh por metro cuadrado. Sin embargo no son todo ventajas para las turbinas VAWT, ya que hay dos factores que han frenado su uso, el mencionado de que no producen par durante todo el angulo de giro del rotor y el mas importante, que la velocidad del viento no es constante segun la altura, siendo mas lento cuanto mas cerca nos hallamos del suelo. Ambos hacen que tlpicamente las turbinas de eje vertical produzcan el 50% de potencia respecto a las turbinas de eje horizontal en torreta elevada para la misma inversion de la instalacion.
Los llmites teoricos de las turbinas vienen dados por la formula de Betz, que presupone un flujo laminar a la entrada y a la salida de la turbina, siendo de un 59% del total de la energla cinetica del viento entrante la que puede ser extralda. El maximo de Betz se produce para una velocidad de salida del viento tras la turbina igual a 1/3 de la velocidad de entrada. La realidad es que el flujo de salida no es laminar, tiene una estructura turbulenta, en principio de forma giratoria helicoidal en una turbina HAWT, lo que hace que sea inutil para la turbina siguiente en un parque eolico y por ello se precise de tanta distancia entre ellas.
Ambos modelos presentan otras limitaciones de eficiencia. Las palas de la helice de las turbinas HAWT solo son efectivas en la parte exterior, la mas alejada del eje. Asl por ejemplo la mitad interior de las palas de la helice solo aporta un 25% de la potencia del rotor. Podemos decir que se desaprovecha gran parte de la pala, de hecho el % de la parte central de las palas de la helice solo aporta un 6% de la potencia. En el caso de las turbinas VAWT el problema aparece con la diferente velocidad del viento en la parte baja de la pala mas cercana al suelo, pero toda la pala es de igual utilidad. No obstante la diferencia de velocidades en altura es un problema de primerlsimo orden en las turbinas VAWT.
De hecho, algunos flujos turbulentos se producen en terrenos que podrlan tener un potencial eolico pero que al estar rodeados de accidentes geograficos llegan a producir velocidades negativas respecto a la parte superior de la turbina.
5
10
15
20
25
30
Por ultimo, destacar que el estado de la tecnica anterior a la invention trata mucho de la optimization de las turbinas en si, pero no se habla tanto de la optimization del flujo de salida de la turbina, algo que puede tener un efecto desastroso en la insertion de la misma en el parque eolico. Citamos estudios (“Optimization of Wind Turbine Airfoils/Blades and Wind Farm Layouts", Chen Xiamin, Tesis Doctoral 2014 Universidad de Washington) donde se emplean algoritmos geneticos para optimizar la potencia en parques eolicos buscando las configuraciones de distribution de alturas de las torretas, radios de las helices y distancias entre las mismas. Este enfoque aunque interesante adolece del planteamiento de considerar el papel de evitar a toda costa la turbulencia, en lugar de plantearse si esta puede ser un aliado en el sistema, si sabemos controlarla. El usar algoritmos geneticos es un metodo ampliamente utilizado para hallar el optimo cuando la cantidad de variables es enorme y la busqueda por ensayo y error es impracticable. El problema es que las turbinas actuales tripalas HAWT tan extendidas en la actualidad se disenan con algoritmos “voraces”, es dedr, se busca optimizar la turbina en si pero no se busca optimizar todo el proceso de la extraction de energia del parque eolico para un coste dado del terreno. Si lo intentamos por algoritmos geneticos cuando ya tenemos que disenar el parque pero las turbinas nos vienen dadas, corremos el riesgo de llegar a un optimo local, que puede no ser el optimo de todo el sistema de principio a fin, es decir, nuestro algoritmo es voraz. Por ello, seria interesante que nuestras turbinas, de algun modo, puedan ser controladas no solo para extraer la mejor energia del viento (que deberia entrarnos de forma laminar), sino que pudieran ser controladas de forma que decidamos si queremos extraer algo menos de energia en un momento dado y dejar un flujo de salida no tan turbulento, o incluso que la turbina pueda aceptar cierto tipo de flujo algo turbulento, al menos que sea capaz de soportar el flujo tal y como nos lo dejaria la turbina anterior. Esto deberia ser un parametro de calidad de la turbina y es aqu donde vamos a entrar a continuation. Ambas posibilidades, de producirse (turbina que acepte flujo algo turbulento y que deje flujo de salida no mucho mas turbulento), harian tremendamente flexible a todo el parque eolico, que se adaptaria a cualquier distribucion de vientos y flujos, como un todo, gracias al control central de todas las turbinas.
DESCRIPCION DE LA INVENCION
La invencion va a afrontar uno de los mayores problemas de tanto las turbinas de eje vertical como las de eje horizontal que es la transformation de la energia eolica a energia cinetica con un flujo de viento turbulento. Para hacerlo, se han anadido dos niveles de
5
10
15
20
25
30
35
fractalidad a la turbina. En efecto, para poder utilizar los vientos turbulentos de bajas velocidades que estan mas cercanos al suelo a la vez que los vientos laminares de velocidades mas altas, la turbina esta compuesta por unas palas “fractales” de escala cada vez menor, segun esten mas cerca del suelo, y como un todo es una turbina tripala del tamano la altura de la pala vertical y radio de giro el de la plataforma que las sustenta. Cada una de las palas tiene la posibilidad de girar en direcciones diferentes sobre el eje que las sostiene, permitiendo asl una mayor eficiencia pues pueden funcionar incluso en el caso extremo con vientos de direcciones opuestas, es decir vientos que en una parte de la revolution sean en diferente sentido o direction. A su vez, para aprovechar los vientos de flujo laminar de mayores velocidades (que suelen ser los unicos vientos que aprovechan las turbinas convencionales) la escala fractal de la pala va decreciendo hacia abajo, de forma que a una menor altura tolera una mayor turbulencia. Al estar hablando de escalas, definimos el concepto de fractal, indicando con ello que la estructura es repetitiva a una escala inferior, por la invention se denomina turbina de pala fractal, o simplemente, turbina fractal.
En cuanto al funcionamiento de la turbina, cada escala fractal estara compuesta por tres sub-palas sostenidas en eje vertical. Estas palas tendran un perfil simetrico codificado como NACA 0012, pero su geometrla sera variable gracias a un aleron trasero, similar a los de las alas de avion, permitiendo asl una mayor eficiencia pues sera posible ajustar la direccion del aleron trasero segun la direccion y la velocidad del viento mediante un ordenador con un programa de optimization. Es decir, la pala tiene dos grados de libertad, angulo de ataque y angulo de curvatura del aleron. Es preciso notar que la pala se monta sobre el eje que se situa como es habitual en el centro de empuje de un perfil simetrico que se encuentra a % de distancia del borde de ataque respecto a la cuerda del perfil. Como este eje gira en sentido inverso a la plataforma circular y aproximadamente a la misma velocidad, la pala siempre esta enfrentada al viento, con ligero angulo de ataque y con el aleron en una de las tres posiciones que se veran en la description de los dibujos. Esto es el otro punto esencial de la invencion, es una turbina de eje vertical pero las palas no estan solidariamente unidas al eje de giro, a diferencia de las turbinas Darrieus, de manera que la turbina vertical de la invencion ya no es insensible a la direccion del viento y precisa sensor externo para orientar las palas.
La pala presenta cuatro modos de trabajo fundamentales, dos de 90° en los que trabaja y produce par cuanto el movimiento de giro es aproximadamente transversal al viento, y dos
5
10
15
20
25
30
35
de 90° en los que el perfil se pone estrictamente paralelo al viento para ofrecer minima resistencia, a diferencia de lo que ocurre en las turbinas Darrieus en los que la pala no se adapta y a veces produce incluso empuje negativo en la direction de giro.
Las palas fractales estaran montadas sobre un eje vertical insertado a % de distancia del borde de ataque respecto a la cuerda de la pala, eje que a su vez puede girar 360° accionado por un motor paso a paso, lo que permitira la variabilidad del angulo de ataque de las palas. El empuje del perfil NACA0012 se efectua aproximadamente en este punto, justo pues sobre el eje y se transmite a la plataforma circular que soporta a tres palas fractales, sin que haya pues par que haga sufrir al motor paso a paso que gira al reves que la plataforma y controla el angulo de ataque ya que como hemos dicho el eje esta insertado en el centro de empuje de la pala. El tamano relativo de la descomposicion fractal de la pala sigue una proportion 1,6. Estudios demuestran que la dimension fractal del viento es 1,6 aunque se refieren a la dimension temporal (“Fractal dimension of wind speed time series", Tian-Pau Chand, Applied Energy Vol. 93, 2012). Si suponemos que el viento es un proceso ergodico (su distribution temporal es igual a su distribution espacial), tomamos este factor como indicativo de la descomposicion de la pala en estructuras repetitivas similares a menor escala (fractales). Se hace en las dimensiones x e y. Similarmente con el tercer nivel de fractalidad. El sistema tendra incorporado un control algorltmico por ordenador, que sera el responsable de controlar el angulo de paso, la geometrla de la pala y sobre todo controlar que el flujo de salida del viento sea lo menos turbulento posible, aunque esto suponga una production menor medida de forma individual en cada turbina, pero esto permitira que como conjunto de parque eolico las turbinas sean mas eficientes ya que el flujo de aire saliente no interferira con las turbinas de detras.
Concretamente, la pala fractal de la turbina, tendra un mlnimo de 2 niveles de fractalidad, que tendra mlnimo dos niveles de fractalidad, en particular tres en nuestro diseno, que se refieren a la reduction de escala de la propia pala de forma una relation de potencias de 1,6 (dimension fractal de 1,6 tlpica del viento) que se aplica como parametro de diseno a otras dos subestructuras y luego tres que componen el total de la pala, todas bajo el mismo principio de funcionamiento y formando una entidad. El conjunto descompone la pala en iteraciones fractales en la dimension x e y (cuerda del perfil de la pala y altura de la pala).
La palas de la turbina tendran un angulo de paso variable de forma que cada elemento que compone la pala es controlado en angulo. Comprende un sistema de agarre que hace que
5
10
15
20
25
30
35
giren en sentido inverso al de giro de la plataforma que las sostiene, pero modificando ligeramente el desfase cada 90° de revolucion, para ello el agarre inferior poseera un motor paso a paso que gracias a este desfase o modulacion en su giro permitira la variacion del angulo de ataque de dichas palas respecto al viento.
Por otro lado, las palas tambien tendran una geometrla variable para adaptar la forma de la pala a aquella que reduzca las turbulencias del viento saliente a un mlnimo, mediante los alerones traseros del perfil fractalizados igualmente, es decir, uno para cada parte de la pala. Dichos alerones se ubican en las partes traseras del perfil fractal y son controlados en cuatro posiciones: uno neutral, dos izquierda, tres neutral y cuatro derecha, de forma alternativa y sucesiva cada 90° de una revolucion.
La geometrla (aleron) y el angulo de paso variable (desfase del motor paso a paso) de las palas seran controlados por algoritmo mediante ordenador de manera que de adapte a las turbulencias del flujo entrante a la turbina y reduzca las turbulencias del flujo de viento saliente de la turbina, medidas ambas con una red de sensores distribuida por el parque eolico. Se define pues un algoritmo de control por software escrito especlficamente para esta invencion, que permite variar en cualquier momento las geometrlas de los elementos que componen la pala fractal, en sus dimensiones x e y, de forma totalmente independiente buscando adaptarse a un flujo turbulento para que incluso la parte inferior de la pala pueda producir empuje con el viento entrando en direccion opuesta al de la parte superior, aun girando toda la plataforma en el mismo sentido, por lo que la turbina es apta para trabajar en los casos T explicitados en la Figura 1, donde el viento en la zona baja va al reves que el viento en la zona alta. Es decir, se reivindica la invencion de la pala fractal porque su estructura de descomposicion fractal en las dimensiones ancho y alto y el algoritmo de control le permiten producir empuje con un flujo turbulento a la entrada de la misma considerada como un todo y entregar el empuje final a los ejes que la soportan de forma coherente (en una unica direccion). Es decir, a diferencia de una pala tradicional, la presente pala acepta flujo turbulento (en varias direcciones) y entrega el empuje final en una unica direccion, lo que hace que sea aprovechable para producir el giro. Esto no lo puede hacer una pala tradicional.
El agarre de las palas para su sustentacion es un agarre exclusivamente inferior que gira sobre una plataforma circular anular montada sobre el suelo en una via circular, esta plataforma se une por unos radios al generador electrico de eje vertical situado en el centro
5
10
15
20
25
30
y no hay por tanto soporte superior de las palas. DESCRIPCION DE LOS DIBUJOS
Para complementar la description que seguidamente se va a realizar y con objeto de ayudar a una mejor comprension de las caractensticas del invento, de acuerdo con un ejemplo preferente de realization practica del mismo, se acompana como parte integrante de dicha descripcion, un juego de planos en donde con caracter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente:
La figura 1.- Muestra una vista del perfil aerodinamico simetrico de la pala que participa en una turbina eolica fractal de eje vertical realizada de acuerdo con el objeto de la presente invencion.
La figura 2.- Muestra la position del aleron trasero en el perfil de la pala de la figura anterior. La figura 3.- Muestra una vista lateral esquematica de la turbina.
La figura 4.- Muestra una vista superior de la turbina.
La figura 5.- Muestra, finalmente, una vista de la situation del generador en el centro de una plataforma anular.
REALIZACION PREFERENTE DE LA INVENCION
En relation con las figuras resenadas, y haciendo alusion espedficamente a la figura 1, puede observarse el perfil aerodinamico de la pala utilizada en la turbina de la invention, perfil que es simetrico, lo que permite que trabaje tanto en angulo negativo como positivo.
Dicho perfil simetrico NACA0012 es un perfil tradicional cuyo centro de empuje esta entre 0,25 y 0,3 distancias, contando a partir del borde de ataque.
La pala referenciada en general con (1) en las figuras 1 y 2, se complementa con un aleron trasero (2) situado sobre el perfil de la pala (1), segun se representa en la figura 2, de manera que esa posicion del aleron trasero (2) aporta una ligera variation de la geometha,
5
10
15
20
25
30
35
pudiendo enfrentar direcciones del viento diferentes con el angulo de ataque, pero permitiendo curvar el perfil para poder trabajar en mayor rango de velocidades del viento.
En la figura 3 se observa la pala completa, situada de perfil a la izquierda de la figura, comprendiendo cuatro palas (1’) en escala inferior directamente montadas sobre una plataforma giratoria (3), existiendo dos palas (1”) de mayor tamano con ejes de giro (4) que se prolongan hasta la propia plataforma (3), y finalmente una pala (1) a mayor altura, tambien con su eje (4’) prolongado hasta la base de la plataforma (3) anular. Ademas, la parte superior de la pala esta ubicada a mayor radio, lo que permite una mayor velocidad lineal para identica velocidad angular, lo que es importante ya que la distribution de velocidades del viento aumenta con la altura.
En la figura 4 se observan las tres palas (1) con sus componentes fractales (1’) y (1’’). Por ejemplo, para un viento entrado por la izquierda segun indican las flechas (5), vemos que todas las estructuras de la pala izquierda estan a 6°, provocando un par que hace girar la turbina en el sentido de las agujas del reloj. Si en viento en zona baja entrase de forma ligeramente diferente (turbulencias), las 4 subpalas (1’) de escala inferior podrlan orientarse de forma diferente a las superiores. En este esquema vemos que las dos palas de la derecha estan en position de minima resistencia, para ello los sensores tienen que calcular la resultante de la direccion del viento que ve la pala, teniendo en cuenta que a la velocidad del viento hay que sumar la velocidad lineal relativa de la pala (velocidad angular x radio de la plataforma) para que el perfil no provoque turbulencias en la zona de giro en la que la pala va a contraviento.
En la figura 5 se muestra como en el centro de la plataforma anular (3) ira situado el correspondiente generador, mostrando en esta figura una turbina con tres palas fractales (1), cada una de ellas descompuesta en una relation de escalas multiplicada por 1,6 la inferior, tanto en anchura como en altura.
En lo que respecta a la estructura de la turbina propiamente dicha, decir que la misma es de tamano considerable. En principio podrla ser de hasta unos 300 metros de altura, ya que las palas se apoyan exclusivamente en la parte inferior, pudiendo extenderse en altura lo que permita la calidad del diseno y materiales de las mismas. Esta es una notable diferencia con el resto de turbinas de palas verticales, que se apoyan en dos estructuras circulares, una arriba y otra abajo. No se precisa tampoco de un eje central alto que llegue hasta la altura
5
10
15
20
25
30
35
maxima de la pala, lo que supone una ventaja frente a las turbinas Darrieus, ni por supuesto de una solida columna central, como en las turbinas HAWT tradicionales de generador en altura. SI que se precisa de un eje en cada pala, pero sus requisitos de resistencia son 1/3 respecto a los de una turbina vertical de un unico eje, por lo que su altura alcanzable es tres veces mayor.
Para llevar a cabo la construction hara falta la plataforma anular circular (3) a nivel de suelo, sobre la cual se insertan las tres palas (1), soportada preferiblemente sobre una via tambien en forma de clrculo que le permite girar. En el centro de la via se encontrara el generador electrico de eje vertical, de gran tamano y construido a nivel del suelo sobre unos cimientos adecuados, unido solidariamente por unos radios a la plataforma anular montada sobre la citada via circular.
La aplicacion industrial de la invention se encuadra dentro de un parque eolico, concebido de forma sistemica con una distancia entre turbinas minima posible, que serla del mlnimo de 1 diametro, exclusivamente por motivos de acceso y operation, pero no por temas de turbulencia, ya que cada turbina entrega el flujo en condiciones mlnimas necesarias a la siguiente. Por ejemplo, en el caso de fuerte viento, las palas trabajarlan a mlnimo angulo para desviar solo ligeramente el flujo y extraer una pequena parte de la energla cada elemento del parque, de forma que la ultima turbina de la serie en direction al viento sea la que ya lo reciba a menor velocidad. Se optimiza la extraction del conjunto, no de la turbina. Supongamos que hubiera otro caso de vientos turbulentos que ataquen a una misma turbina en diferentes direcciones, digamos que por un lado de la circunferencia fuesen en direccion opuesta: los sensores distribuidos harlan que las palas se orientasen adecuadamente, moviendose en funcion de la posicion dentro del angulo de la rotacion del conjunto de tal modo que generarlan par incluso en los dos puntos de la revolution.
Otro modo de funcionamiento del parque eolico que la invencion permitirla es el que vamos a denominar "onda estacionaria”. Para un flujo de entrada al parque laminar, como las turbinas de la invencion se encuentran muy cerca, justo a un diametro de distancia, es facil calcular el angulo de salida del aire de la turbina anterior y segun la velocidad, conocer el angulo de entrada a la turbina siguiente. De esta forma el flujo pasa a ser oscilante de una turbina a otra, con una frecuencia cada vez menor. Esto hace que se puede sobrepasar el llmite de Betz (considerandolo en el conjunto del parque), extrayendo toda la energla del viento dejando al final una velocidad de salida mucho menor. La idea es que aunque el
optimo de la relacion entre velocidad de entrada y salida de del viento en una turbina dada del parque sea menor que la de 3 a 1 que estipula el llmite de Betz, si el flujo de salida es todavla utilizable en la turbina siguiente, se puede programar una cadena de extraccion que en su conjunto supere el llmite indicado. La turbina aqul propuesta distorsiona muy poco el 5 flujo de salida (mucho menos que las turbinas verticales Darrieus y por supuesto muchlsimo menos que las turbinas de eje horizontal tripala tradicionales) ya que durante 180° las palas estan perfectamente de perfil frente al viento ofreciendo minima resistencia y turbulencia y durante los 180° restantes en los que trabaja el angulo es razonablemente optimo y controlado por ordenador como para generar poca turbulencia ya que trabajamos siempre 10 en modo laminar, en toda la altura de la pala.

Claims (6)

  1. 5
    10
    15
    20
    25
    30
    35
    ES 2 661 060 A1
    REIVINDICACIONES
    1. Turbina eolica fractal de eje vertical, basada en la utilization de palas fractales, caracterizada porque cada pala fractal incluye, al menos, dos niveles de fractalidad, preferentemente tres niveles, de escala cada vez menor a medida que se aproximan a su base inferior, yendo las palas fractales (1-1’-1’’) montadas a traves de respectivos ejes verticales (4) y giratorios sobre una plataforma igualmente giratoria (3) asociada a un generador.
  2. 2. Turbina eolica fractal de eje vertical, segun revindication 1a, caracterizada porque las palas fractales van montadas de manera que su sentido de giro es inverso al de la plataforma giratoria, con medios de modification del desfase cada 90° de revolution, habiendose previsto que el agarre inferior de las palas fractales incorpore un motor paso a paso, con medios para permitir la variation del angulo de ataque de las propias palas fractales respecto al viento.
  3. 3. Turbina eolica fractal de eje vertical, segun reivindicaciones ia y 2a, caracterizada porque las palas fractales presentan un angulo de paso variable controlado por ordenador.
  4. 4. Turbina eolica fractal de eje vertical, segun reivindicaciones ia a 3a, caracterizada porque las palas fractales presentan una geometrla variable en orden a reducir las turbulencias salientes por medio de unos alerones traseros (2) montados sobre el propio perfil de la pala fractal correspondiente, presentando dichos alerones traseros (2) medios para su control en cuatro posiciones, una considerada como neutral, otra a izquierda, otra neutral, y otra a derecha de forma alternativa y sucesiva cada 90° de una revolucion.
  5. 5. Turbina eolica fractal de eje vertical, segun reivindicaciones ia a 4a, caracterizada porque, caracterizada porque el control mediante ordenador del angulo variable de las palas fractales se realiza mediante un algoritmo en funcion de las turbulencias, contando para ello con sensores distribuidos por toda la instalacion para la medicion de las turbulencias.
  6. 6. Turbina eolica fractal de eje vertical, segun reivindicaciones ia a 5a, caracterizada porque las palas fractales estan amarradas inferiormente para su sustentacion mediante un agarre exclusivamente inferior y giratorio sobre la propia plataforma circular y giratoria (3), a cuya plataforma se une, mediante radios, el correspondiente generador electrico de eje vertical situado en el centro.
ES201631253A 2016-09-27 2016-09-27 Turbina eólica fractal de eje vertical Active ES2661060B2 (es)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
ES201631253A ES2661060B2 (es) 2016-09-27 2016-09-27 Turbina eólica fractal de eje vertical

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
ES201631253A ES2661060B2 (es) 2016-09-27 2016-09-27 Turbina eólica fractal de eje vertical

Publications (2)

Publication Number Publication Date
ES2661060A1 ES2661060A1 (es) 2018-03-27
ES2661060B2 true ES2661060B2 (es) 2018-09-21

Family

ID=61683978

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
ES201631253A Active ES2661060B2 (es) 2016-09-27 2016-09-27 Turbina eólica fractal de eje vertical

Country Status (1)

Country Link
ES (1) ES2661060B2 (es)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ES2803823B2 (es) * 2019-07-24 2021-06-23 Univ Huelva Sistema aerogenerador de eje vertical y palas para dicho sistema

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006125378A (ja) * 2004-10-28 2006-05-18 Itsuo Takehana 垂直軸型翼列翼車装置
ES2338835B1 (es) * 2007-10-16 2011-02-18 Salvador Domenech Barcons Dispositivo generador de fuerza motriz.
KR101063786B1 (ko) * 2009-04-10 2011-09-08 김완수 풍력발전기를 위한 수직축 블레이드
TWM406578U (en) * 2010-02-26 2011-07-01 Champion Engineering Technology Co Ltd Planetary-type windsurfing mechanism and its device thereof
TW201326545A (zh) * 2011-12-16 2013-07-01 Fung Gin Da Energy Science & Technology Co Ltd 風力發電裝置

Also Published As

Publication number Publication date
ES2661060A1 (es) 2018-03-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
ES2256879T3 (es) Extraccion de energia de la olas del oceano.
US9404474B2 (en) System and method for efficient wind power generation
US10378510B2 (en) Vertical axis wind turbine with self-orientating blades
US20110206526A1 (en) Vertical-axis wind turbine having logarithmic curved airfoils
US20080292460A1 (en) Fluid Turbine With Fluid-Tiltable Blades
BRPI0715047B1 (pt) Dispositivo de deflexão de fluxo, sistemas, lâminas, métodos e veículos relacionados
ES2397808T3 (es) Pala para aparato de generación de energía a partir de un fluido, y aparato que comprende un rotor que hace uso de tales palas
US20170314529A1 (en) Thermodynamic wind turbine
US20120134823A1 (en) Wind Turbine
US9890768B2 (en) Hybrid vertical axis wind turbine
US20100215488A1 (en) Fluid flow energy concentrator
ES2661060B2 (es) Turbina eólica fractal de eje vertical
ES2860947T3 (es) Dispositivo generador de energía
ES2966752T3 (es) Muro eólico
ES2731217T3 (es) Convertidores de energía eólica y mareomotriz/undimotriz
EP3810922B1 (en) A vertical axis turbine
EP2459873B1 (en) A wind turbine
KR101169225B1 (ko) 수평 양력형 수직 축 풍력발전기
KR100979177B1 (ko) 풍력 발전 장치
ES2897543T3 (es) Sistema de energía eólica
Hara et al. Comparison between symmetrical and cambered blade sections for small-scale wind turbines with low center of gravity
SG177024A1 (en) Vertical-axis wind-turbine with stacked propellers and an inground road installation
KR20120061658A (ko) 교번하여 반대방향으로 회전하는 다수개의 날개들을 (하나의 중심축에) 갖는 수직축 풍력발전기.
JP6733080B1 (ja) 対称流線球面チューブ形状羽根式風車
Marini et al. Semi-Empirical Methods for the Analysis of Vertical Axis Wind Turbines with Helical Blades

Legal Events

Date Code Title Description
FG2A Definitive protection

Ref document number: 2661060

Country of ref document: ES

Kind code of ref document: B2

Effective date: 20180921