ES2792178A1 - Sistema modular para el aprovechamiento de energia a partir de las mareas - Google Patents

Abstract

Sistema modular para el aprovechamiento de energía a partir de las mareas. Constituido a partir de un conjunto de bloques modulares que forman una barrera o presa paralela a la costa, limitando la entra de agua hacia la misma, de forma que la acción de las mareas va generando una diferencia de altura entre las masas de agua, tanto cuando sube como cuando desciende, que quedan a ambos lados de la barrera, y entonces un sistema de compuertas instalado en cada módulo permite que se comuniquen ambas masas provocando una corriente que al pasar por unas turbinas situadas en el interior de los módulos, generan la electricidad para volcar a la red.

Description

SISTEMA MODULAR PARA EL APROVECHAMIENTO DE ENERGÍA A

PARTIR DE LAS MAREAS

OBJETO DE LA INVENCIÓN

La presente invención se refiere a un sistema de módulos que funcionan como presa, y aprovechan la energía potencial generada a partir de los desniveles en altura de las mareas para producir energía.

Viene a ofrecer una alternativa en el campo de las energías limpias hasta ahora no aprovechado de utilizar este tipo de energía potencial que la misma presa provoca. Los actuales sistemas de aprovechamiento de energía en mares, ríos y océanos se basan en el movimiento natural de masas de agua, bien por corrientes marinas, corrientes de río, oleaje, etc., sin embargo la invención propuesta utiliza la caída de masas de agua a distinto nivel provocada por el mismo sistema.

El funcionamiento en sí consiste en formar una presa a partir de unos módulos en una bahía o entrada del mar a tierra, conteniendo el agua hasta cierta altura, y es entonces cuando se abren unas compuertas en cada módulo para que el agua pase de un lado de la barrera de módulos al otro, moviendo unas turbinas generadoras de corriente eléctrica, que se encuentran dentro de dichos módulos.

Las ventajas de esta invención son las siguientes:

- Se trata de un sistema alternativo de aprovechamiento de energía limpia hasta ahora no explotado.

- El sistema puede usarse tanto en sentido del mar hacia la costa, como al revés, de forma que mejora su eficacia al poderse utilizar el doble de veces.

- Además, la barrera de módulos puede ser simple, o disponer varias presas paralelas, mejorando nuevamente la eficacia y reduciendo el impacto ambiental por concentrar diversas presas en un mismo punto.

- No obstante, el sistema propuesto se instala teniendo en cuenta el impacto ambiental, disminuyéndolo en lo posible integrándose con el medio, y generando a su vez un espacio óptimo para la creación y mantenimiento de ecosistemas marinos en la base de dichos módulos.

La aplicación industrial de esta invención se encuentra dentro de los sistemas generadores de energía de energía, y más concretamente sistemas generadores de energía a partir de las mareas.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

Aunque no se ha encontrado ninguna invención idéntica a la descrita, exponemos a continuación los documentos encontrados que reflejan el estado de la técnica relacionado con la misma.

Así el documento ES2402066T3 describe un sistema de mantenimiento de turbinas eólicas que comprende un conjunto de grúa portátil para un servicio de mantenimiento de una turbina eólica, que comprende: un primer miembro de soporte primario y un segundo miembro de soporte primario, fijados entre sí de forma giratoria, estando configurado el primer miembro de soporte primario para fijarse a una placa de fijación, estando configurada la placa de fijación para fijarse a un componente de la turbina eólica, y siendo el segundo miembro de soporte primario rotativo de forma coaxial en 360° con respecto al primer miembro de soporte primario; caracterizado por una pluralidad de miembros de soporte secundarios configurados para fijarse al primer miembro de soporte primario por medio de un collar, en el que los miembros de soporte secundarios están configurados para soportar los miembros primero y segundo de soporte primario, estando fijados los miembros de soporte secundarios a la turbina eólica por medio de una pluralidad de engarces de fijación de soporte secundario; un miembro de aguilón fijado de forma pivotante a un extremo del segundo miembro de soporte primario; una pluralidad de soportes secundarios del aguilón configurados para fijarse al miembro de aguilón, estando adaptados los soportes secundarios del aguilón para soportar el miembro de aguilón; y un accionador del aguilón fijado al segundo miembro de soporte primario y al miembro de aguilón, siendo capaz el accionador del aguilón de hacer pivotar el miembro de aguilón un ángulo con respecto de los miembros primero y segundode soporte primario; en el que el conjunto de grúa portátil es desmontable en componentes que tienen un peso inferior a aproximadamente 30 kg y pueden ser transportados manualmente. Por tanto el citado documento describe un sistema de mantenimiento de turbinas eólicas, que nada tiene que ver con la invención principal.

El documento ES2408479A2 propone un dispositivo semi-sumergido para absorber la energía de las olas, que comprende al menos un conjunto móvil formado por una boya unida a un vástago, que se desplaza verticalmente a través de un cilindro provisto de una válvula inferior de un solo sentido de entrada de agua del mar, estando dicho conjunto móvil ubicado en el interior del espacio delimitado por una estructura portante fija que comprende al menos tres tubos verticales huecos conectados entre sí y apoyados sobre el fondo marino, donde al menos uno de dichos tubos comprende una válvula de entrada del agua procedente del cilindro mediante la cual se conecta a dicho cilindro, y otro de dichos tubos comprende una válvula de salida de agua a presión, y disponiendo cada uno de dichos tubos una cámara de aire. En este caso se trata de un dispositivo que aprovecha la energía de las olas, mientras que la invención principal describe un sistema basado en el aprovechamiento de energía a partir de las mareas.

ES2330174A1 se refiere a un sistema mecánico de transmisión de la fuerza motriz proveniente de las corrientes de masas de agua (ríos, océanos, canales, etc.), fruto de corrientes marinas y/o por efecto de la gravedad al desplazarse una masa de agua desde un punto más alto hasta uno más bajo, constituido por una estructura flotante sobre dicha corriente, y que está sujeta a un punto fijo (a tierra firme o al fondo por donde transcurre la corriente de agua) y que tiene elementos (hélices o aspas) de captación de energía cinética del movimiento de agua. Estos elementos de captación se suman en lo que se refiere a la salida de la fuerza obtenida por más de un elemento de absorción de energía (turbina) por el libre paso del agua, conduciendo la fuerza obtenida por medio de transmisiones mecánicas hasta uno o más generadores para producir electricidad. En este otro caso, la energía se obtiene a partir de las corrientes marinas, no siendo aplicable la solución técnica que plantea la invención principal al tratarse de energía aprovechada a partir de las mareas.

El documento ES2586284T3 hace referencia a un procedimiento de construcción de un sistema de generación de energía hidroeléctrica en un entorno que comprende una fuente de agua que fluye desde una primera altura (h-i) a una segunda altura (h2), estando la primera altura al menos 10 metros por encima de la segunda altura, comprendiendo el procedimiento las etapas de: (i) construir una caverna de energía subterránea en una localización adyacente a dicha fuente de agua en dicha segunda altura, teniendo dicha caverna de energía subterránea una cubierta de techo desmontable; (ii) realizar una perforación direccional para definir un primer túnel desde dicha caverna de energía subterránea a una localización de fuente de agua en o adyacente a dicha fuente de agua en dicha primera altura, teniendo dicho primer túnel un diámetro no mayor de 6 metros; (iii) instalar una tubería en dicho primer túnel para definir un primer conducto que durante el uso transporta agua desde dicha localización de fuente de agua a dicha caverna de energía subterránea; (iv) construir un segundo conducto desde dicha caverna de energía subterránea a dicha fuente de agua en o por debajo de dicha segunda altura; (v) realizar una perforación direccional para definir un segundo túnel desde dicha caverna de energía subterránea a una red de suministro eléctrico; (vi) instalar al menos una turbina de generación de electricidad en dicha caverna de energía subterránea en comunicación de flujo de fluido con dicho primer túnel y dicho segundo conducto; (vii) instalar al menos un cable eléctrico en dicho segundo túnel que conecta dicha al menos una turbina de generación de electricidad a dicha red de suministro eléctrico; y (viii) cuando dicha localización de fuente de agua no esté en comunicación de flujo de fluido con dicha fuente de agua en dicha primera altura, colocar dicha localización de fuente de agua en comunicación de flujo de fluido con dicha fuente de agua en dicha primera altura. El citado documento difiere de la invención principal principalmente por tratarse de un procedimiento, y por otro lado se basa en un sistema que no permite su instalación y aplicación en el entorno marítimo adecuado para el aprovechamiento de la energía de las mareas.

ES2454043A2 describe un sistema de almacenamiento, generación y regulación de energía eléctrica de alta capacidad sobre plataforma flotante aprovechando la profundidad existente en mares y lagos, que almacena la energía eléctrica proveniente de un sistema generador o de una red eléctrica de distribución en forma de energía potencial mediante la elevación de uno o varios elemento de peso, desde el fondo del mar, de un lago o un pantano hasta una plataforma flotante, por medio de un motor eléctrico y que es convertida posteriormente, con el descenso del elemento de peso en energía eléctrica por medio de un generador eléctri

distribución eléctrica. El sistema descrito basa su funcionamiento en el aprovechamiento de la profundidad existente en mares y lagos, siendo bastante distinto al que propone la invención principal.

ES2571704A1 propone una hidro central accionada por grandes masas de agua, tanto continentales como marinas, que comprende un mínimo de dos módulos generadores formados por unas estructuras metálicas verticales de forma tubular nombradas como tubos de blindaje y sujeción por los que interiormente discurren unos receptáculos de carga cuya función es la de acoger las grandes masas de agua que los fuercen a descender. Los tubos de blindaje y sujeción sirven además de soporte a una serie de poleas, por las que discurren unas jarcias caracterizadas por que por unos de sus extremos cuelgan los referidos receptáculos de carga, y que los otros extremos van enrollados a unos tambores de enrollamiento de jarcias que se ven impelidos a girar durante el descenso los antedichos receptáculos; el giro de los referidos tambores, convenientemente conectados a unas cajas de engranajes multiplicadoras permiten el lento descenso de las grandes masas de agua y, a la par, multiplican la velocidad de sus árboles conducidos para arrastrar a unos generadores eléctricos, así como a unas bombas hidráulicas, con las que hacer girar unos motores hidráulicos, que conectados a unas cajas de engranajes reductoras revolucionan, en sentido contrario al de descenso, a otros tambores de enrollamiento de jarcia que arrastran a otros receptáculos de carga que se encuentran vacíos, elevándolos hasta su final de carrera donde reciben nuevamente otra carga de agua, contenida en el depósito de carga. El sistema de transformación de energía cinética en eléctrica del citado documento se basa en tubos verticales por los que desciende grandes masas de agua, mientras que los módulos que propone la invención principal para trabajar con mareas lo hace de una forma totalmente distinta.

ES2010620A6 describe un sistema generador hidroeléctrico por flotadores, sin turbinas para la instalación de minicentrales hidroeléctricas, que funciona por el aprovechamiento del empuje de flotación, mediante la manipulación de su línea de flotación por la entrada de líquido en el sistema, limitado por los contenedores que envainan al flotador. Al igual que en el caso anterior, se trata de un sistema que funciona por el aprovechamiento del empuje dentro de cilindros, por lo que vuelve a ser una invención lejos de influir en la actividad inventiva a la invención principal propuesta.

ES2189629A1 se refiere a un procedimiento para el aprovechamiento de energía solar y eólica, por transformación en energía hidroeléctrica, mediante el dispositivo "circuito cerrado energético" concebido para ello, que la transformación de ambas energías- solar y eólica-, en hidroeléctrica para su aprovechamiento. En este último caso se trata de un procedimiento combinado de aprovechamiento de energía solar y eólica, por lo que difiere también con la invención principal.

Conclusiones: Como se desprende de la investigación realizada, ninguno de los documentos encontrados soluciona los problemas planteados como lo hace la invención propuesta.

DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN

El sistema modular para el aprovechamiento de energía a partir de las mareas objeto de la presente invención se constituye a partir de un conjunto de bloques modulares que forman una barrera o presa paralela a la costa, limitando la entra de agua hacia la misma, de forma que la acción de las mareas va generando una diferencia de altura entre las masas de agua, tanto cuando sube como cuando desciende, que quedan a ambos lados de la barrera, y entonces un sistema de compuertas instalado en cada módulo permite el paso y comunicación entre ambas masas provocando una corriente que al pasar por unas turbinas situadas en el interior de los módulos, generan la electricidad para volcar a la red.

Para ello el sistema de módulos se sustenta sobre una base anclada al suelo o fondo marino, y recorre la bahía o espacio acotado de una punta a la otra, y dicha base soporta los módulos y conforma tanto el sistema eléctrico de suministro de electricidad a la red, como el de datos y control. Dicha base se dispone en forma de una ligera curva, para contener más eficazmente la masa de agua.

Los módulos se colocan uno al lado del otro, sellando el espacio entre ellos mediante un sistema de machihembrado hermético, y cada módulo comprende un orificio de unos tres metros de diámetro donde se encuentra una turbina generadora de electricidad por rotación directa del rotor, y que es de doble giro, con doble colector y variador de frecuencia para el control de entrega de potencia a demanda con palas variables.

Para contener la masa de agua y que ésta no pase al otro lado de la barrera hasta que se genere el desnivel deseado entre ambas partes, el orificio que las comunica permanece cerrado por unas compuertas que se accionan mediante servomotores.

Los módulos que se colocan en los extremos consisten en estructuras para el control y salida de la electricidad a la red, conformando todo el conjunto (base, módulos y extremos) una central eléctrica lista para volcar la electricidad generada.

El mismo sistema puede estar instalado en serie en un mismo enclave, disponiéndose de varias cadenas paralelas de barreras de módulos, abriéndose y cerrándose progresivamente en función del llenado de las zonas intermedias.

Todo el sistema está diseñado con materiales anticorrosión, para evitar el deterioro de los mismos producidos por la sal, y el cambio de temperaturas; también se han previsto anclajes robustos, y unos tirantes en los módulos para mayor fijación al suelo en caso de tempestad, que son regulables mediante motores eléctricos en las puntas para ajustar en tiempo real la tensión en función de la dirección del aire, corrientes y oleaje.

Por otro lado, el diseño de la parte inferior se adapta al medio para ayudar al medioambiente a crear arrecifes artificiales para ayudar a la fauna marina a equilibrar su ecosistema.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS

Para una mejor comprensión de la presente descripción se acompañan unos dibujos que representan una realización preferente de la presente invención:

Figura 1: Vista en perspectiva convencional de un bloque modular del sistema modular para el aprovechamiento de energía a partir de las mareas objeto de la presente invención.

Figura 2: Vista en perspectiva convencional del sistema modular para el aprovechamiento de energía a partir de las mareas objeto de la presente invención instalado en una bahía.

Figura 3: Vista en sección del sistema modular para el aprovechamiento de energía a partir de las mareas objeto de la presente invención instalado.

Las referencias numéricas que aparecen en dichas figuras corresponden a los siguientes elementos constitutivos de la invención:

1. Módulo

2. Barrera

3. Compuertas

4. Turbinas

5. Base

6. Sistema de suministro eléctrico

7. Sistema de datos y control

8. Sistema de machihembrado

9. Orificio

10. Colector

11. Módulo de los extremos

12. Tirantes

13. Motor eléctrico del tirante

14. Diseño de la parte inferior

DESCRIPCIÓN DE UNA REALIZACIÓN PREFERENTE

Una realización preferente del sistema modular para el aprovechamiento de energía a partir de las mareas objeto de la presente invención, con alusión a las referencias numéricas, puede basarse en un conjunto de bloques modulares (1) de unos 20 metros de altura, 6 de anchura y 3 de espesor, que forman una barrera o presa (2) paralela a la costa, limitando la entra de agua hacia la misma, de forma que la acción de las mareas va generando una diferencia de altura entre las masas de agua, tanto cuando sube como cuando desciende, que quedan a ambos lados de la barrera (2).

Un sistema de compuertas (3) instalado en cada módulo (1) permite el paso y comunicación entre ambas masas de agua provocando una corriente que al pasar por unas turbinas (4) situadas en el interior de los módulos (1), generan la electricidad para volcar a la red. Las compuertas (3) llevan sistema mecánico o eléctrico, para la abertura y cierre y que cada lado dispone de dos compuertas unidas por un vástago.

Para ello el sistema de módulos (1) se sustenta sobre una base (5) anclada al suelo o fondo marino, y recorre la bahía o espacio acotado de una punta a la otra, y dicha base (5) soporta los módulos (1) y conforma tanto el sistema eléctrico de suministro de electricidad a la red (6), como el de datos y control (7). Dicha base (5) se dispone en forma de una ligera curva, para contener más eficazmente la masa de agua. Además dicha base (5) está configurada en forma de rail, por el cual se deslizan los módulos para ir acoplándose uno a otro hasta completar el largo de la bahía a contener.

Los módulos (1) se colocan uno al lado del otro, sellando el espacio entre ellos mediante un sistema de machihembrado (8) hermético, y cada módulo (1) comprende un orificio (9) de unos tres metros de diámetro donde se encuentra la turbina (4) generadora de electricidad por rotación directa del rotor, y que es de doble giro, con doble colector (10) y variador de frecuencia para el control de entrega de potencia a demanda con palas variables. Dichos módulos (1) disponen de pasarela interior para su mantenimiento, y un conexionado de módulo a módulo, indistintamente de su número, donde se interconectan los módulos eléctricamente, hidráulicamente, reumáticamente.

Los módulos que se colocan en los extremos (11) consisten en estructuras para el control y salida de la electricidad a la red, conformando todo el conjunto (base, módulos y extremos) una central eléctrica lista para volcar la electricidad generada.

Unos tirantes (12) en los módulos (1) mejoran la fijación al suelo en caso de tempestad, y son regulables mediante motores eléctricos (13) en las puntas para ajustar en tiempo real la tensión en función de la dirección del aire, corrientes y oleaje.

Por otro lado, el diseño de la parte inferior (14) se adapta al medio para ayudar al medioambiente a crear arrecifes artificiales para ayudar a la fauna marina a equilibrar su ecosistema.

En una realización diferente pueden instalarse varias cadenas paralelas de barreras (2) de módulos, abriéndose y cerrándose progresivamente en función del llenado de las zonas intermedias.

Claims (8)

REIVINDICACIONES

1.

- Sistema modular para el aprovechamiento de energía a partir de las mareas, constituido por un conjunto de bloques modulares (1), caracterizado por configurar una barrera o presa (2) paralela a la costa, limitando la entra de agua hacia la misma, de forma que la acción de las mareas va generando una diferencia de altura entre las masas de agua, tanto cuando sube como cuando desciende, que quedan a ambos lados de la barrera (2), y comprende un sistema de compuertas (3) instalado en cada módulo (1) que permite el paso y comunicación entre ambas masas de agua provocando una corriente que al pasar por unas turbinas (4) situadas en el interior de los módulos (1), generan electricidad para volcar a la red, y que dichos módulos (1) se sustenta sobre una base (5) anclada al suelo o fondo marino, y recorre la bahía o espacio acotado de una punta a la otra, y dicha base (5) soporta los módulos (1) y conforma tanto el sistema eléctrico de suministro de electricidad a la red (6), como el de datos y control (7), y dichos módulos (1) comprenden también un sistema de machihembrado (8) hermético para el correcto sellado sin fisuras entre ellos.

2.

- Sistema modular para el aprovechamiento de energía a partir de las mareas, según reivindicación 1, donde dichos módulos (1) disponen de pasarela interior para su mantenimiento, y un conexionado de módulo a módulo, indistintamente de su número, donde se interconectan los módulos eléctricamente, hidráulicamente, reumáticamente.

3.

- Sistema modular para el aprovechamiento de energía a partir de las mareas, según reivindicaciones 1 y 2, donde los módulos que se colocan en los extremos (11) consisten en estructuras para el control y salida de la electricidad a la red, conformando todo el conjunto (base, módulos y extremos) una central eléctrica lista para volcar la electricidad generada.

4.

- Sistema modular para el aprovechamiento de energía a partir de las mareas, según reivindicaciones 1 a 3, donde Unos tirantes (12) en los módulos (1) mejoran la fijación al suelo, y son regulables mediante motores eléctricos (13) en las puntas para ajustar en tiempo real la tensión en función de la dirección del aire, corrientes y oleaje.

5.- Sistema modular para el aprovechamiento de energía a partir de las mareas, según reivindicaciones 1 a 4, donde el diseño de la parte inferior (14) se adapta al medio para ayudar al medioambiente a crear arrecifes artificiales para ayudar a la fauna marina a equilibrar su ecosistema.

6.- Sistema modular para el aprovechamiento de energía a partir de las mareas, según reivindicaciones 1 a 5, donde la base (5) se dispone en forma de una ligera curva, para contener más eficazmente la masa de agua.

7.

- Sistema modular para el aprovechamiento de energía a partir de las mareas, según reivindicaciones 1 a 6, donde la base (5) está configurada en forma de rail, por el cual se deslizan los módulos para ir acoplándose uno a otro hasta completar el largo de la bahía a contener.

8.

- Sistema modular para el aprovechamiento de energía a partir de las mareas, según reivindicaciones 1 a 7, donde en una realización diferente pueden, instalarse varias cadenas paralelas de barreras (2) de módulos, abriéndose y cerrándose progresivamente en función del llenado de las zonas intermedias.