ES2804518T3 - Sistema de generación de energía flotante sobre láminas - Google Patents

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Abstract

Sistema de generación de energía flotante (1, 9), que presenta uno o varios módulos planos (2, 11, 12) para la generación de energía y/o la conversión de energía, con preferencia células fotovoltaicas o colectores solares, que están conectados con al menos un cuerpo de soporte o flotante (3, 4, 5, 14), en donde los cuerpos de soporte o flotantes (3, 4, 5, 14) están dispuestos sobre una superficie (6) de una lámina (7, 15) que cubre un depósito de líquido (8) y están conectados con esta última, en donde los cuerpos de soporte o flotantes (3, 4, 5 14) presentan una o varias cámaras estancas que se pueden llenar con un medio, y en el que los cuerpos de soporte o flotantes (3, 4, 5 14) y/o la lámina (7, 15) que cubre el depósito de líquido (8) están constituidos de plástico polímero y/ elastómero o de una mezcla de caucho.

Description

DESCRIPCIÓN
Sistema de generación de energía flotante sobre láminas
La invención se refiere a un sistema de generación de energía flotante, que presenta uno o varios módulos planos para la generación de energía y/o la conversión de energía, con preferencia células fotovoltaicas o colectores solares, que están conectados con al menos un cuerpo de soporte o flotante.
Se conocen sistemas de generación de energía flotantes en forma de sistemas fotovoltaicos en conexión con cubiertas de superficies acuáticas o sistemas fotovoltaicos sumergidos en agua en el estado de la técnica.
Así, por ejemplo, el documento WO 2008/012791 A1 publica un sistema fotovoltaico integrado en agua o bien adaptado para la utilización en un entorno acuático, en el que células fotovoltaicas están instaladas sobre una lámina, una llamada geolámina. La geolámina puede estar dispuesta flotando en el agua o suspendida sumergida en agua hasta el punto de que las células fotovoltaicas pueden flotar sobre la lámina de agua y de esta manera se pueden limpiar y refrigerar. Igualmente se publican diferentes materiales de recubrimiento resistentes a UV de polímeros como una geolámina inflable.
El documento US 2010/0294331 A1 publica una disposición de células fotovoltaicas, incrustadas en una membrana o dispuestas sobre una membrana, que se coloca como cubierta sobre el depósito de agua, por lo tanto tal vez sobre la superficie de una piscina o de un estanque, y que sirve entonces para la generación de energía. El sistema en conjunto flota sobre el agua o se puede accionar también sumergido.
El documento DE 39 19 125 A1 publica un colector de células solares flotante de densidad reducida, cuyas células fotovoltaicas están incrustadas estancas al agua en plástico transparente, de manera que entre las células fotovoltaicas están dispuestos taladros de lavado, que sirven para la limpieza de la superficie o deben evitar una presión demasiado alta del gua en el caso de oleaje.
El documento DE 19908645 A1 publica un colector solar flotante con un fotovoltaico de capa fina incrustado estanco al agua en lámina transparente, en donde el colector presenta pestañas o taladros, a través de los cuales se pueden insertar barras de madera o de bambú, que cubren el colector y aseguran la flotación.
El documento DE 198 57 174 A1 publica un sistema de láminas solares flotante en agua, en el que la lámina que soporta el fotovoltaico está soldada entre una lámina de fondo inferior y una lámina de cubierta transparente y en el que entre las láminas están previstos espacios intermedios, que se pueden llenar, por una parte, con aire para la regulación de la profundidad de inmersión, por ejemplo empleando aire comprimido, para facilitar de esta manera la flotación del colector solar en la superficie. Por otra parte, los espacios intermedios se pueden llenar allí para la generación de una acción de lente simultánea con líquidos ligeros, tal como alcohol.
El documento WO 2010/026542 A1 publica para la generación de energía eléctrica una disposición de células fotovoltaicas sobre una estructura fija (panel) en forma de placa sumergida en agua o flotando en agua. Las células fotovoltaicas se pueden colocar planas o pueden estar configuradas regulables por medio de varillajes. La profundidad de inmersión de la estructura se puede ajustar discrecionalmente desde “flotación” sobre la superficie hasta “inmersión”, por ejemplo, en dos metros de profundidad. Esto se realiza sobre cuerpos de flotación (“flotadores”), que se pueden llenar con aire o se pueden inundar con líquidos con densidad diferente del agua.
El documento WO 2007/062278 A2 publica un sistema para la generación de energía eléctrica, en el que el elemento fotovoltaico está dispuesto sobre un cuerpo flotante, que flota directamente en el agua o bien está sumergido en el agua. Los cuerpos flotantes se pueden acoplar entre sí por medio de elementos de unión.
Las soluciones conocidas hasta ahora de sistemas fotovoltaicos flotantes adolecen del inconveniente de que la suspensión necesaria con resistencia simultánea de las láminas de soporte o elementos fotovoltaicos sólo se puede conseguir por medio de láminas suficientemente fuertes y, por lo tanto, gruesas y caras o sistemas complicados de cuerpos de fijación y de flotación.
Por lo tanto, la infraestructura de módulos, por ejemplo fotovoltaicos, debe disponer de una sustentación suficiente, en oposición a un sustrato fijo. Además, esta infraestructura debe poder soportar un peso de aproximadamente 40 kg o más. El montaje debe ser sencillo, para que se puedan ensamblar varios miles de módulos para aplicaciones de centrales eléctricas con un empleo reducido de máquinas y esencialmente a través de manipulación. La infraestructura debe ser especialmente resistente para el funcionamiento en regiones cálidas semi-áridas, es decir, en regiones, en las que la precipitación está por debajo de la evaporación general posible.
Por lo tanto, la invención tiene el cometido de preparar una instalación de generación de energía flotante, que se puede montar fácilmente, presenta una sustentación suficiente y ajustable y es fácil y favorable de fabricar y de mantener.
Este cometido se soluciona por medio de las características de la reivindicación principal. Otras configuraciones ventajosas se publican en las reivindicaciones dependientes.
En este caso, los cuerpos de soporte o flotantes están dispuestos sobre una superficie de una lámina que cubre un depósito de líquido y están conectados con esta última. Los cuerpos de soporte o flotantes presentan en este caso una o varias cámaras obturadas que se pueden llenar con un medio / medio de suspensión. Las cámaras están dimensionadas en cada caso de manera que los cuerpos de soporte o flotantes pueden soportar los módulos planos por su propia sustentación o por la sustentación generada a través del medio relleno en el líquido. El medio puede ser aire o un líquido, que es esencialmente más ligero que el líquido del depósito de líquido. Los cuerpos de soporte se pueden instalar aquí en el curso del diseño de la lámina flotante en general a través de una técnica de unión adecuada. Aquí es ventajosa una unión mecánica desprendible entre cuerpo de soporte y lámina, por ejemplo una unión de retención o unión Velcro o también una unión adhesiva. Estas uniones son suficientes para la fijación y son muy fáciles de realizar.
De esta manera se consigue una utilización ventajosa de toda la superficie de la lámina de cubierta de agua flotante sobre el depósito y se configura, además, sobre la lámina de soporte un acceso a los módulos individuales para trabajos de mantenimiento en módulos fotovoltaicos individuales o bien sus cuerpos de soporte. Los cuerpos de soporte o flotantes y la lámina en general flotante forman en este caso un sistema de soporte común, que permite módulos más grandes y más pesados que hasta ahora y posibilita un acceso “seco”. La disposición simétrica de los cuerpos de soporte o flotantes, que proporciona sobre la lámina una distancia suficiente entre los cuerpos de soporte o flotantes prepara vías de paso, ofreciendo posibilidades suficientes para ello.
De esta manera se puede ensamblar un número discrecional de módulos planos para la generación de energía y/o para la conversión de energía de una manera sencilla en una instalación de generación de energía.
Se puede proporcionar una alineación horizontal segura a un módulo plano, que está conectado, por ejemplo, a ambos lados con dos cuerpos de soporte o de flotación del mismo tamaño, a través de los dos cuerpos de soporte o de flotación, cuando el sol está en el cénit, lo que sucede cerca del ecuador.
De una manera más ventajosa, tales módulos planos están configurados como intercambiadores de calor, es decir, colectores solares que trabajan térmicamente o como módulos solares o bien células fotovoltaicas. Los intercambiadores de canal o colectores solares trabajan, por ejemplo, con un refrigerante, que se evapora a través de radiación solar en los módulos, se condensa de nuevo con cesión de calor y suministra el calor para le generación de energía. Los módulos solares convierten, por ejemplo, luz solar directamente en energía eléctrica, estando constituido el módulo de células solares o bien de células fotovoltaicas, que están conectadas en serie o en paralelo.
Otra configuración ventajosa consiste en que los cuerpos de soporte o flotantes están configurados cilíndricos y están dispuestos paralelos entre sí. Los cuerpos de soporte pueden ser dos cuerpos cilíndricos dispuestos paralelos. Estos cuerpos pueden tener el mismo o un diámetro diferente.
Otra configuración ventajosa consiste en que varios cuerpos de soporte o flotantes están conectados entre sí, con preferencia sobre una unión mecánica desprendible o sobre una unión adhesiva. Así, por ejemplo, se colocan varios módulos fotovoltaicos en serie a través de una conexión mecánica como por ejemplo una unión de Velcro en una disposición similar a un puente sobre los dos cuerpos cilíndricos. El cuerpo de soporte puede ser en sus dimensiones de tal forma que se pueden fijar varias células voltaicas sobre el mismo. De esta manera se pueden colocar varias series sucesivas de módulos fotovoltaicos conectados en circuito sobre los cuerpos de soporte, de manera que se puede aprovechar de forma sencilla toda la superficie del agua del depósito.
Otra configuración ventajosa consiste en que los cuerpos de soporte o flotantes, especialmente en su realización rígida presentan desde el principio instalaciones para el alojamiento de cables, líneas de control o conductos de medios o que los cuerpos de soporte o flotantes presentan ya integrados tales conductos, que se pueden conectar entre sí. De esta manera se facilita igualmente el montaje del cableado de los módulos.
La configuración fácil de fabricar probada también en grandes cantidades consiste, además, en que los cuerpos de soporte o flotantes y/o la lámina, que cubre el depósito de líquido, están constituidos de plástico polímero y/o elastómero o de una mezcla de caucho, normalmente goma.
Otra configuración ventajosa consiste en que los cuerpos de soporte o flotantes están configurados de diferentes tamaños. De esta manera resulta una inclinación del módulo fotovoltaico dispuesto, por ejemplo, sobre dos cuerpos de soporte paralelos. Tal inclinación hacia la izquierda o hacia la derecha sirve para la utilización más ideal posible de la radiación solar. Esto facilita la configuración de sistemas alineados estáticamente, que están montados “fijos”, por ejemplo, de acuerdo con la dirección principal de la radiación solar.
Un sistema de generación de energía flotante de acuerdo con la invención con cuerpos de soporte o flotantes de una lámina de cubierta se puede utilizar de una manera especialmente ventajosa sobre un embalse (superior) de un mecanismo acumulador de bomba. De esta manera, la energía de la bomba necesaria para el almacenamiento hidráulico para el transporte a “nivel alto” se puede generar, al menos parcialmente, a través de la instalación de generación de energía dispuesta sobre la superficie del embalse, lo que incrementa enormemente el grado de eficiencia de tales mecanismos acumuladores de bomba.
También en general sobre depósitos de líquido conectados entre sí es ventajosa la utilización de un sistema de generación de energía flotante según la invención. Por lo tanto, los depósitos de líquido o bien depósitos de agua en regiones semi-áridas tienen una segunda función importante. Se pueden utilizar ahora también de una manera independiente de una conexión en el suministro de corriente y sin un generador de corriente a alimentar con combustible para el almacenamiento de agua y como estación de bombeo. Varios depósitos de agua conectados a través de una red de tuberías se pueden utilizar espaciosos como acumuladores hidráulicos. Tal sistema sirve entonces para el suministro de agua y de corriente en regiones semi-áridas lo mismo que en espacios urbanos y agrícolas.
Para la aplicación con depósitos de agua potable, al menos las partes de la instalación que entran en contacto con la superficie de líquido, es decir, las partes de los cuerpos de soporte o flotantes, de la lámina de cubierta eventualmente existente y también de los módulos deberían estar constituidas de materiales de plástico inocuas conforme a los alimentos, por ejemplo de acuerdo con la redacción vigente en cada caso de la Norma US NSF/ANSI 61, por ejemplo la NSF/ANSI 61-2010a o de otras normas nacionales o internacionales relacionadas con los alimentos y el agua. De esta manera, es posible sin más una utilización para depósitos de agua potable.
Con la ayuda de un ejemplo de realización se explica en detalle la invención.
La figura 1 muestra un sistema de generación de energía flotante según la invención con módulo fotovoltaico alineado horizontal sobre una lámina para cubrir un depósito de líquido.
La figura 2 muestra un sistema de generación de energía flotante según la invención con cuerpos de soporte o flotantes de diferente tamaño sobre una lámina para cubrir un depósito de líquido.
La figura 3 muestra otra realización de un sistema de generación de energía flotante según la invención.
La figura 4 muestra una pluralidad de sistemas de generación de energía, dispuestos obre la lámina que cubre una superficie de un depósito de líquido.
La figura 1 muestra un sistema de generación de energía 1 flotante según la invención, que presenta un módulo plano 2 para la generación de energía y/o para la conversión de energía, aquí un módulo fotovoltaico, que está conectado con dos cuerpos de soporte o flotantes 4 y 5. Los cuerpos de soporte y flotantes 4 y 5 están dispuestos sobre una superficie 6 de una lámina 7 que cubre un depósito de líquido 8 y están conectados con esta última. Los cuerpos de soporte o flotantes 4 y 5 presentan una cámara estanca que se puede llenar con aire.
Los cuerpos de soporte o flotantes 4 y 5 están configurados cilíndricos, están dispuestos paralelos entre sí y están constituidos de una mezcla de caucho, es decir, de goma. Están fabricados a través de enrollamiento helicoidal de tiras de goma vulcanizadas entre sí. La lámina de varias capas 7 está constituida de plástico de polímero.
La figura 2 muestra un sistema de generación de energía 9 flotante según la invención, similar al mostrado en la figura 1, pero con cuerpos de soporte o flotantes 3 y 5 de diferente tamaño sobre la superficie 6 de una lámina 7 para cubrir un depósito de líquido 8.
Mientras que en el estado representado en la figura 1, el módulo fotovoltaico 2 está alineado aproximadamente horizontal y tal vez al medio día cerca del ecuador, cuando el sol está en el cénit, la figura 2, en la que un módulo fotovoltaico 2 está conectado con dos cuerpos de soporte o flotantes 3 y 5 configurados de diferente tamaño, muestra una inclinación fija ajustada, como puede ser ventajosa, por ejemplo, en instalaciones de generación de energía flotantes para depósitos de líquido fuerza de las zonas ecuatoriales o incluso en el Norte o en el Sur de los círculos de viraje.
La figura 3 muestra otra realización de un sistema generador de energía flotante 10 según la invención, en el que dos módulos fotovoltaicos planos 11 y 12 están dispuestos sobre carriles de soporte 13. Los carriles de soporte con los módulos están conectados, por una parte, con un cuerpo de soporte y flotante 14 que está dispuesto de nuevo sobre una superficie de una lámina 15 que cubre un depósito de líquido y, por otra parte, descansan sobre un soporte encolado 16 directamente sobre la lámina 15.
La figura 4 muestra en la vista superior una pluralidad de tales sistemas de generación de energía 10, dispuestos sobre la lámina 15 que cubre la superficie de un depósito de líquido 17.
Lista de signos de referencia (parte de la descripción)
1 Sistema de generación de energía flotante
2 Módulo plano para la generación de energía
3 Cuerpo de soporte o flotante
4 Cuerpo de soporte o flotante
5 Cuerpo de soporte o flotante
6 Superficie de lámina
7 Lámina de cubierta para depósito de líquido
8 Depósito de líquido
9 Sistema de generación de energía flotante
10 Sistema de generación de energía flotante
11 Módulo fotovoltaico
12 Módulo fotovoltaico
13 Carril de soporte
14 Cuerpo de soporte y flotante
15 Lámina
16 Soporte
17 Depósito de líquido

Claims (8)

REIVINDICACIONES
1. Sistema de generación de energía flotante (1, 9), que presenta uno o varios módulos planos (2, 11, 12) para la generación de energía y/o la conversión de energía, con preferencia células fotovoltaicas o colectores solares, que están conectados con al menos un cuerpo de soporte o flotante (3, 4, 5, 14), en donde los cuerpos de soporte o flotantes (3, 4, 5, 14) están dispuestos sobre una superficie (6) de una lámina (7, 15) que cubre un depósito de líquido (8) y están conectados con esta última, en donde los cuerpos de soporte o flotantes (3, 4, 514) presentan una o varias cámaras estancas que se pueden llenar con un medio, y en el que los cuerpos de soporte o flotantes (3, 4, 514) y/o la lámina (7, 15) que cubre el depósito de líquido (8) están constituidos de plástico polímero y/ elastómero o de una mezcla de caucho.
2. Sistema de generación de energía flotante según la reivindicación 1, en el que los cuerpos de soporte o flotantes (3, 4, 5, 14) están unidos de forma desprendible con la lámina (7, 15), con preferencia a través de una unión de retención o de Velcro, o a través de una unión adhesiva con la lámina (7, 15).
3. Sistema de generación de energía flotante según la reivindicación 1 ó 2, en el que los cuerpos de soporte o flotantes (3, 4, 5, 14) están configurados cilíndricos y están dispuestos paralelos entre sí.
4. Sistema de generación de energía flotante según una de las reivindicaciones 1 a 3, en que varios cuerpos de soporte o flotantes (3, 4, 5, 14) están unidos entre sí, con preferencia a través de una unión mecánica desprendible o a través de una unión adhesiva.
5. Sistema de generación de energía flotante según una de las reivindicaciones 1 a 4, en el que los cuerpos de soporte y flotantes (3, 4, 5, 14) presentan instalaciones para el alojamiento de cables, líneas de control o conductos de medios o en el que los cuerpos de soporte o flotantes presentan tales conductos ya integrados.
6. Sistema de generación de energía flotante según una de las reivindicaciones 1 a 5, en el que los cuerpos de soporte o flotantes (3, 5) están configurados de diferente tamaño.
7. Sistema de generación de energía flotante según una de las reivindicaciones 1 a 6, en el que varios módulos planos (11, 12) para la generación de energía están conectados a través de carriles de soporte (13), por una parte, con un cuerpo de soporte o flotante (14) y, por otra parte, a través de un apoyo (16) con una lámina (15) que cubre un depósito de líquido.
8. Utilización de un sistema de generación de energía flotante según una de las reivindicaciones 1 a 7 sobre un embalse de un mecanismo acumulador de bombas o sobre depósitos de líquido conectados entre sí.
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