ES2902522T3 - Sistema para generar energía eléctrica a partir del oleaje del mar - Google Patents

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Giacomo Vissio
Biagio Passione
Sergej Antonello Sirigu
Nicola Pozzi
Giovanni Bracco
Stefano Brizzolara
Andrea Gulisano
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WAVE FOR ENERGY Srl
Politecnico di Torino
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Abstract

Sistema para generar energía eléctrica a partir del oleaje del mar, que comprende: - un cuerpo (2) flotante, diseñado para oscilar alrededor de un eje principal de oscilación (P); y - un dispositivo (4) de generación de energía eléctrica que está establecido sobre dicho cuerpo flotante y que comprende un cuerpo que está configurado para moverse como resultado de la oscilación de dicho cuerpo flotante alrededor de dicho eje principal, y medios de generación eléctrica configurados para generar energía eléctrica como resultado del movimiento de dicho cuerpo; en el que: - dicho cuerpo (2) flotante comprende un equipo dotado de al menos una cámara que contiene un volumen variable de material líquido controlado por un dispositivo de regulación con el fin de hacer variar la frecuencia del pico de resonancia de dicho sistema con respecto a un movimiento de oscilación de dicho cuerpo alrededor de dicho eje principal (P); y - dicho sistema comprende una unidad de control configurada para controlar dicho dispositivo de regulación para regular dicha frecuencia del pico de resonancia hacia o en un valor sustancialmente correspondiente a la frecuencia de oscilación del oleaje, estando dicho sistema caracterizado porque: - dicho equipo comprende una primera cámara (52) y una segunda cámara (54), que contienen dicho material y están conectadas hidráulicamente entre sí de modo que, como resultado de dicho movimiento de oscilación alrededor de dicho eje principal (P), dicho material líquido se desplaza al menos parcialmente desde dicha primera cámara hasta dicha segunda cámara, y viceversa; y - dicho dispositivo de regulación está configurado para regular el flujo de dicho material desde dicha primera cámara hasta dicha segunda cámara, y viceversa, en el que dicha unidad de control está configurada para controlar dicho dispositivo de regulación en función de dicha frecuencia de oscilación del oleaje, y en el que dicho sistema comprende al menos un sensor de aceleración, y dicha unidad de control está configurada para controlar dicho dispositivo de regulación basándose en una señal de aceleración transmitida por dicho sensor.

Description

DESCRIPCIÓN
Sistema para generar energía eléctrica a partir del oleaje del mar
Campo de la invención
La presente invención se refiere a un sistema para generar energía eléctrica a partir del oleaje del mar.
En particular, el sistema descrito en el presente documento es del tipo que comprende:
- un cuerpo flotante; y
- un dispositivo de generación de energía eléctrica que está establecido sobre dicho cuerpo flotante, y que comprende un cuerpo que está configurado para moverse como resultado de la oscilación de dicho cuerpo flotante alrededor de dicho eje principal, y medios de generación eléctrica configurados para generar energía eléctrica como resultado del movimiento de dicho cuerpo.
Técnica anterior
Sistemas del tipo en cuestión aprovechan el movimiento oscilatorio del mar para transferir su energía cinética al dispositivo de generación de energía eléctrica y después convertirla a través de los medios de generación eléctrica, en energía eléctrica.
Algunos sistemas conocidos de este tipo tienen un dispositivo de generación de energía eléctrica dotado de una estructura giroscópica.
El presente solicitante en el pasado ha propuesto diferentes soluciones de sistemas de este tipo, que contemplan configuraciones particulares de la estructura giroscópica y de los medios de generación eléctrica asociados a los mismos, para realizar la conversión de la energía cinética acumulada en la estructura giroscópica en energía eléctrica de manera tan eficiente como sea posible.
En este sentido, la patente italiana n.° IT1386755 describe una estructura giroscópica con dos grados de libertad, para sistemas del tipo en cuestión, a los que están asociados medios de generación eléctrica de tipo lineal que se enganchan en los diversos armazones oscilantes de la estructura y éstos los mueven directamente.
La patente europea n.° EP2438293, presentada en nombre de uno de los presentes solicitantes, describe, en cambio, una estructura giroscópica que porta en la misma, de manera perfectamente integrada, los medios de generación eléctrica. En particular, esta estructura comprende, en sus planos de oscilación principales, pares de armazones de forma circular, concéntricos y móviles en rotación uno con respecto a otro, sobre los que están dispuestos los devanados y los cuerpos magnéticos que constituyen los medios de generación eléctrica del sistema. De nuevo, el documento n.° EP2764236, que también está presentado en nombre de uno de los presentes solicitantes, describe un sistema para generar energía eléctrica a partir del oleaje del mar que está equipado con una estructura giroscópica con un grado de libertad, y que contempla un tipo de control mediante el cual, en funcionamiento, el armazón de esta estructura en la que se porta el rotor realiza un movimiento de rotación continuo en lugar de un movimiento de oscilación.
Otros sistemas conocidos del tipo en cuestión tienen un dispositivo de generación de energía eléctrica dotado de una estructura similar a un péndulo o con una estructura rotante.
Los documentos WO2005/043086, CN102032094B y JP2016094902A dan a conocer una técnica anterior determinada que puede ser de algún interés como antecedentes técnicos.
Objetivo de la invención
En general, ya se conoce en este campo la posibilidad de regular los parámetros del sistema de generación en función de las condiciones del mar, pero básicamente con el fin de activar la producción de energía eléctrica sólo cuando las condiciones externas permiten un funcionamiento del sistema que está en la eficiencia promedio; por ejemplo, se conoce que se interrumpe la conexión de los medios de generación eléctrica con la red eléctrica que almacena energía eléctrica cuando el oleaje presenta oscilaciones de una amplitud menor que un umbral dado. Hasta ahora, los sistemas conocidos no contemplan, en cambio, cualquier regulación en la perspectiva de mejorar la capacidad global del sistema de generación de energía eléctrica.
En este contexto, el objetivo de la presente invención es proporcionar un sistema que pueda hacerse funcionar de manera eficiente en diversas condiciones del mar, que difieren incluso considerablemente entre sí.
El objetivo anterior se consigue a través de un sistema que presenta las características según la reivindicación 1. Las reivindicaciones forman una parte integral de la enseñanza técnica proporcionada en el presente documento en relación con la invención.
Sumario de la invención
Tal como se observará con detalle a continuación, el sistema descrito en el presente documento está caracterizado porque puede adaptar su propio comportamiento oscilatorio a las condiciones del mar.
En particular, en el sistema descrito en el presente documento, el cuerpo flotante comprende un equipo configurado para hacer variar la frecuencia del pico de resonancia del sistema con respecto a un movimiento de oscilación realizado por el cuerpo flotante alrededor de un eje principal de oscilación del mismo, y además el sistema comprende una unidad de control configurada para controlar el equipo anterior para regular la frecuencia del pico de resonancia hacia o en un valor sustancialmente correspondiente a la frecuencia de oscilación del oleaje del mar. Tal como se conoce, la frecuencia de resonancia de un sistema de vibración forzada, también denominado “frecuencia natural”, es un valor típico de sistemas dinámicos inerciales, que una vez excitados por una fuerza de oscilación con esa frecuencia particular, muestran una amplitud de respuesta máxima. Mientras que la frecuencia de resonancia se mide en Hz, el periodo de resonancia es el inverso de la frecuencia de resonancia y se mide en segundos.
Por tanto, puede entenderse que, gracias a las características referenciadas anteriormente, mediante las cuales se hace que la frecuencia de resonancia del sistema sustancialmente corresponda a la frecuencia de oscilación del oleaje, el sistema descrito en el presente documento puede mantenerse en una condición en la que puede expresar un movimiento oscilatorio caracterizado por una amplitud igual a o en cualquier caso que se aproxima a la amplitud máxima que puede obtenerse a partir del presente oleaje, aplicando esto a todas las diversas condiciones del mar que pueden presentarse durante el funcionamiento del sistema.
Descripción detallada de algunas realizaciones
Características y ventajas adicionales de la invención surgirán claramente a partir de la siguiente descripción con referencia a los dibujos adjuntos, que se proporcionan simplemente a modo de ejemplo no limitativo y en los que: - la figura 1 ilustra una realización del sistema descrito en el presente documento en una vista en perspectiva;
- la figura 2 es una ilustración esquemática de una estructura giroscópica de una realización preferida del sistema descrito en el presente documento;
- la figura 3 representa un diagrama que ilustra la respuesta dinámica del sistema en función de la fuerza externa para dos modos de funcionamiento diferentes del sistema;
- la figura 4 es una vista en planta del cuerpo flotante de una realización preferida del sistema;
- la figura 5 es una vista en sección transversal del cuerpo flotante, según el plano de sección V-V representado en la figura 4;
- la figura 6 es una ilustración esquemática de un modo de funcionamiento del sistema descrito en el presente documento; y
- la figura 7 representa un ejemplo de unos modos de instalación del sistema descrito en el presente documento. En la siguiente descripción, se ilustran diversos detalles específicos que buscan proporcionar una comprensión en profundidad de las realizaciones. Las realizaciones pueden implementarse sin uno o más de los detalles específicos, o con otros métodos, componentes o materiales, etc. En otros casos, estructuras, materiales o funcionamientos conocidos no se ilustran o describen con detalle para no volver confusos diversos aspectos de la realización.
Las referencias usadas en el presente documento se proporcionan simplemente por conveniencia y por tanto no definen la esfera de protección o el alcance de las realizaciones.
Tal como se mencionó anteriormente, el sistema descrito en el presente documento es un sistema para generar energía eléctrica a partir del oleaje del mar, que está dotado de un dispositivo de generación de energía eléctrica para aprovechar el oleaje del mar con el fin de generar energía eléctrica.
En general, el sistema descrito en el presente documento, designado en las figuras como un todo mediante el número de referencia 10, comprende:
- un cuerpo 2 flotante; y
- un dispositivo de generación de energía eléctrica que está establecido sobre el cuerpo flotante, y que comprende un cuerpo que está configurado para moverse como resultado de la oscilación de dicho cuerpo flotante alrededor de dicho eje principal, y medios de generación eléctrica configurados para generar energía eléctrica como resultado del movimiento de dicho cuerpo.
En realizaciones preferidas, el dispositivo de generación de energía eléctrica está dotado de una estructura 4 giroscópica establecida sobre el cuerpo 2, que comprende un armazón 41 montado de manera rotante sobre el cuerpo flotante de modo que puede rotar alrededor de un primer eje de rotación I y que porta un rotor R, que a su vez puede rotar alrededor de un segundo eje de rotación II.
Los medios G de generación eléctrica están conectados al armazón 41, diseñados para generar energía eléctrica como resultado de rotación del armazón.
En diversas realizaciones preferidas, tal como en la ilustrada, el cuerpo 2 flotante específicamente está dispuesto previamente para oscilar alrededor de un eje principal de oscilación, que, en la realización ilustrada, se identifica por el eje P.
Esto significa que, en funcionamiento, el cuerpo 2 presentará una orientación preferente con respecto al frente de olas, en el que se mantendrá con la ayuda de un sistema de anclaje, tal como el ilustrado en la figura 7, que se describirá a continuación en el presente documento. Debe observarse que el cuerpo 2 flotante puede hacerse funcionar tanto en una condición flotante al nivel de la superficie del agua como en una condición sumergida.
El cuerpo 2 está equipado con un casco caracterizado por la forma, dimensiones y distribución del peso diseñado a propósito para que esté específicamente configurado para oscilar alrededor de dicho eje principal de oscilación P mencionado anteriormente. Los principios generales para diseñar un casco en este sentido ya se conocen en sí mismos en la técnica y por consiguiente no se describirán con detalle en el presente documento con el fin de no detenerse excesivamente en la presente descripción, sino más bien para resaltar inmediatamente los aspectos innovativos de la solución. En este caso, debe observarse simplemente, con referencia a la realización ilustrada en las figuras (véase la figura 4), que el cuerpo 2 puede presentar cámaras 21 apropiadas diseñadas para llenarse con un lastre, por ejemplo, agua, arena, etc., para ajustar la porción flotante del sistema instalado, así como su masa global con el fin de conferir al mismo la inercia deseada.
Tal como se mencionó anteriormente, en el sistema descrito en el presente documento, el cuerpo 2 flotante comprende un equipo diseñado para hacer variar la frecuencia del pico de resonancia del sistema, en particular con respecto al movimiento de oscilación del cuerpo 2 alrededor del eje principal P.
En diversas realizaciones preferidas, tal como en la ilustrada, el equipo en cuestión comprende, en particular, una primera cámara 52 y una segunda cámara 54, que están posicionadas en el cuerpo 2 respectivamente en la proa y en la popa, es decir, en los lados opuestos del eje de oscilación P, que están conectadas hidráulicamente entre sí y están diseñadas para recibir un volumen dado de líquido, por ejemplo, agua marina.
La conexión hidráulica entre las dos cámaras provoca, como resultado de la oscilación del cuerpo 2, un flujo de líquido, que tiene un movimiento alternativo, desde una cámara hasta la otra.
El equipo comprende además un dispositivo diseñado para controlar el flujo anterior, interrumpiéndolo o variando el caudal del mismo.
Ahora debe observarse que la variación de la frecuencia del pico de resonancia del sistema permitida por el equipo en cuestión se obtiene a través de la variación del caudal del flujo entre las cámaras 52 y 54, tal como se ilustrará a continuación en el presente documento con referencia a la figura 3.
La figura 3 ilustra dos curvas diferentes de la amplitud de oscilación del sistema, en función del periodo de oscilación, que son características, una de un estado de funcionamiento del sistema en el que el flujo de líquido referenciado es de cero (curva A1), y la otra de un estado de funcionamiento en el que este flujo está en cambio presente y es igual a un valor genérico distinto de cero (curva A2).
Tal como puede observarse, cada curva identifica uno o más periodos de resonancia específico (o frecuencias), correspondiente al pico individual o múltiples picos de la curva, respectivamente; en particular, puede observarse que la curva A2 identifica dos periodos de resonancia diferentes. Por consiguiente, según el ejemplo ilustrado, cuando el flujo es igual a cero, el sistema presentará el periodo de resonancia de la curva A1, mientras que en presencia del flujo, el sistema presentará los dos periodos de resonancia de la curva A2.
Ahora, en función de lo que es el periodo de oscilación de la carga de fuerza debido al oleaje del mar, el sistema descrito en el presente documento puede proporcionar por tanto un control llevado a cabo a través del equipo de regulación descrito con el fin de asumir un periodo de resonancia igual o en cualquier caso tan cercano como sea posible al periodo de fuerza del oleaje.
En vista de lo que se ha mencionado anteriormente, esto permitirá que el sistema maximice la amplitud de oscilación de la respuesta, obviamente con respecto a la amplitud del frente de olas.
A modo de ejemplo, con referencia al ejemplo específico de la figura 3, en una condición en la que la carga de ola de fuerza tiene un periodo de oscilación de 7 s, el sistema de este ejemplo proporcionará por tanto un control en el que el flujo entre las dos cámaras del equipo se bloquea para funcionar según la curva característica A1, que define el periodo de pico de resonancia en 7 s. En una condición, en cambio, en la que el periodo de oscilación del oleaje es de 10 s, el sistema regulará el flujo entre las dos cámaras para funcionar según la curva A2, cuyo pico de resonancia es exactamente a 10 s.
De nuevo, con referencia a la figura 3, ahora puede observarse en general, a partir de los valores específicos representados en esta figura, que cuanto más aumente el caudal promedio entre las dos cámaras, más se alejarán entre sí los dos picos de la curva A2 y, a la inversa, cuanto más disminuya el caudal, más se acercarán entre sí los dos picos, hasta que coincidan en la curva A1 cuando el flujo pasa a ser igual a cero.
El presente solicitante ha encontrado que, controlando el caudal de fluido de lastre en cuestión, es posible hacer variar el periodo de resonancia, inverso de la frecuencia, en un valor en el orden de segundos.
El dispositivo mencionado anteriormente, diseñado para regular el flujo de líquido entre las dos cámaras 52 y 54, puede estar constituido por una válvula ubicada directamente en el conducto para la conexión entre las dos cámaras, por ejemplo, una válvula en sección diseñada para hacer variar su sección de flujo de un valor de cero a un valor máximo. En realizaciones alternativas, el dispositivo anterior puede representarse, en cambio, por una válvula, que se asocia directamente a cada cámara, preferiblemente establecida en su parte superior, y controla la comunicación de la cámara con la presión atmosférica externa; esta válvula bloquea el flujo en cuestión que establece la cámara respectiva en una condición de presión negativa.
Además, el equipo en cuestión puede comprender, para cada cámara o sólo para una de las dos cámaras, un dispositivo diseñado para hacer variar el nivel del líquido dentro de las dos cámaras tomando líquido desde el exterior o vaciando al exterior el líquido contenido en las mismas. Además, esta modificación del estado del sistema tiene el efecto de producir una variación en la frecuencia de resonancia del sistema, y también el dispositivo anterior puede intervenir, por tanto, para realizar la regulación descrita anteriormente.
Además, el equipo en cuestión puede comprender, un dispositivo activo, tal como una o más bombas hidráulicas colocadas en el conducto que conecta las dos cámaras o uno o más compresores en la parte superior de cada cámara que, activados, pueden aumentar o reducir el caudal entre las cámaras comunicantes.
La configuración que se acaba de describir del equipo de regulación representa la preferida para este equipo. Las dos cámaras 52 y 54 conectadas entre sí presentan de hecho la peculiaridad, tal como se ha observado, de determinar, en presencia del flujo entre las dos cámaras, dos frecuencias de resonancia, y esto brinda la ventaja de aumentar la capacidad del sistema para adaptarse a las diferentes condiciones del mar.
Sin embargo, debe observarse que el equipo descrito en el presente documento también puede presentar, sin embargo, diferentes configuraciones; por ejemplo, puede contemplar tres o cuatro cámaras para sistemas multidireccionales.
Con referencia ahora a la estructura 4 giroscópica del sistema, en primer lugar debe observarse que esta tiene preferiblemente sólo un grado de libertad. Además, está posicionada sobre el cuerpo 2 según una orientación de tal manera que el eje de rotación I es ortogonal al eje de oscilación P del cuerpo 2. Esto brinda la ventaja de que el par giroscópico puede ejercer, en este caso, toda su acción para proporcionar el movimiento de precesión alrededor del eje mencionado anteriormente. En este sentido, la figura 2 ilustra una instantánea de la estructura giroscópica durante el movimiento de precesión y también se indican en la misma los vectores de algunas de las cantidades que representan las dinámicas de la estructura. Puede observarse que el vector T del par giroscópico se representa exactamente a lo largo de la misma dirección que el del vector E de la velocidad del movimiento de precesión y por tanto afecta con todo su módulo al vector mencionado anteriormente de la velocidad del movimiento de precesión. En las realizaciones preferidas, como en la ilustrada, el armazón 41 porta una masa 43 concentrada que está dispuesta preferiblemente debajo del rotor R, y que tiene la función de limitar el intervalo del movimiento de precesión, particularmente manteniendo el rotor dentro de tal ángulo de precesión que el par giroscópico, en el momento de la inversión de movimiento, todavía sea suficientemente grande para permitir un rearranque preparado e inmediato del movimiento.
De una manera conocida en sí misma, el rotor R de la estructura giroscópica está controlado en rotación por un motor eléctrico M (véase la figura 2) con el fin de generar, es decir, las fuerzas giroscópicas que inducen el movimiento de precesión alrededor del eje I. En diversas realizaciones preferidas del sistema descrito en el presente documento, el sistema contempla una variación de la velocidad de rotación del rotor en función de las condiciones específicas del mar, en particular, también en este caso, en función de la frecuencia de oscilación del oleaje.
En este sentido, debe observarse, de hecho, que este tipo de regulación permite una modificación de la frecuencia de resonancia del sistema, justo como la regulación realizada por el equipo descrito anteriormente, aunque hasta un punto más limitado.
El presente solicitante ha encontrado que, controlando la velocidad del rotor es posible hacer variar la frecuencia del pico de resonancia significativamente. Como referencia, debe observarse que en algunas aplicaciones experimentales la variación obtenida ha sido de aproximadamente un segundo, es decir, menos de la mitad con respecto a las variaciones que pueden obtenerse a través del equipo de regulación descrito anteriormente.
En vista de lo anterior, en el sistema descrito en el presente documento es posible, por tanto, proporcionar un control sobre la frecuencia de resonancia del sistema, para acercarse tanto como sea posible, si no a un valor igual, a la frecuencia de oscilación del oleaje, a través de la intervención dual realizada por el equipo de regulación proporcionado en el cuerpo flotante, por un lado, y por el control sobre la rotación del rotor, por el otro lado. El equipo permite una variación de la frecuencia de resonancia para grandes diferencias, mientras que el control de la velocidad del rotor permite una regulación precisa.
El sistema descrito en el presente documento comprende evidentemente una unidad de control configurada para controlar los diversos dispositivos y accionadores del sistema mencionado anteriormente para realizar las regulaciones referenciadas anteriormente.
Con referencia a la información sobre la frecuencia de oscilación del oleaje, que es necesaria para sincronizar el sistema, esta puede obtenerse por la propia unidad de control basándose en datos recopilados a través de uno o más acelerómetros dispuestos en el cuerpo flotante, o de otro modo, puede transmitirse a la unidad de control mediante un instrumento externo proporcionado a propósito asociado al sistema, por ejemplo, un conjunto de medición de olas en la proximidad del sistema. Posiblemente, la unidad de control también puede usar información transmitida por centros de previsiones meteorológicas, en el caso de que se contemple implementar estrategias de control en las que el sistema se establece a sí mismo inicialmente en la condición prestablecida para el estado de oleaje del mar indicado por el centro de previsiones meteorológicas, y entonces modifica la condición anterior en función de los datos actualizados procedentes de los acelerómetros o de otro modo, procedentes del medidor de olas asociado al sistema.
En diversas realizaciones preferidas, tal como en la ilustrada, el sistema 10 tiene como un todo una pluralidad de estructuras 4 giroscópicas, que están ubicadas en una región central del cuerpo 2 y están dispuestas de manera simétrica con respecto a los dos ejes principales P y L del cuerpo (véase la figura 1). En cuanto a la disposición simétrica de las estructuras giroscópicas con respecto al eje longitudinal L, se destaca que es preferible tener las estructuras que se establecen en los lados opuestos del eje L para que funcionen en oposición de fase perfecta (véase la figura 6) de modo que las reacciones respectivas ejercidas sobre el cuerpo flotante se contrarrestan entre sí. Para obtener este modo de funcionamiento, es suficiente para la unidad de control controlar las rotaciones de los rotores respectivos R en sentidos opuestos.
Finalmente, tal como se anticipó anteriormente, la figura 7 ilustra un ejemplo de un sistema para el anclaje del sistema 10 de generación, que puede permitir que este último se oriente a sí mismo automáticamente con respecto al frente de olas. El sistema de anclaje en cuestión tiene un cuerpo 61 sumergido, que está anclado al lecho marino a través de una única línea 62 de conexión, por ejemplo, una cadena, y que se conecta, en cambio, hasta el cuerpo 2 a través de dos líneas 64 de conexión, fijadas al cuerpo 2 en dos puntos simétricos de la región de popa del mismo. Este sistema deja el cuerpo 2 sustancialmente libre para girar alrededor del punto de fijación sobre el lecho marino, con el empuje del frente de olas, y, gracias a la forma de su casco, se establece a sí mismo de modo que el eje principal de oscilación P es ortogonal a la dirección de avance del frente de olas.
Naturalmente, sin perjuicio al principio de la invención, los detalles de construcción y las realizaciones pueden variar, incluso significativamente, con respecto a lo que se ilustra en el presente documento simplemente a modo de ejemplo no limitativo, sin apartarse de ese modo del alcance de la invención, tal como se define por las reivindicaciones adjuntas. Por ejemplo, el dispositivo de generación de energía eléctrica del sistema puede estar dotado de una estructura similar a un péndulo o de una estructura rotante, en lugar de la estructura giroscópica ilustrada anteriormente.

Claims (10)

  1. REIVINDICACIONES
    i. Sistema para generar energía eléctrica a partir del oleaje del mar, que comprende:
    - un cuerpo (2) flotante, diseñado para oscilar alrededor de un eje principal de oscilación (P); y
    - un dispositivo (4) de generación de energía eléctrica que está establecido sobre dicho cuerpo flotante y que comprende un cuerpo que está configurado para moverse como resultado de la oscilación de dicho cuerpo flotante alrededor de dicho eje principal, y medios de generación eléctrica configurados para generar energía eléctrica como resultado del movimiento de dicho cuerpo;
    en el que:
    - dicho cuerpo (2) flotante comprende un equipo dotado de al menos una cámara que contiene un volumen variable de material líquido controlado por un dispositivo de regulación con el fin de hacer variar la frecuencia del pico de resonancia de dicho sistema con respecto a un movimiento de oscilación de dicho cuerpo alrededor de dicho eje principal (P); y
    - dicho sistema comprende una unidad de control configurada para controlar dicho dispositivo de regulación para regular dicha frecuencia del pico de resonancia hacia o en un valor sustancialmente correspondiente a la frecuencia de oscilación del oleaje,
    estando dicho sistema caracterizado porque:
    - dicho equipo comprende una primera cámara (52) y una segunda cámara (54), que contienen dicho material y están conectadas hidráulicamente entre sí de modo que, como resultado de dicho movimiento de oscilación alrededor de dicho eje principal (P), dicho material líquido se desplaza al menos parcialmente desde dicha primera cámara hasta dicha segunda cámara, y viceversa; y
    - dicho dispositivo de regulación está configurado para regular el flujo de dicho material desde dicha primera cámara hasta dicha segunda cámara, y viceversa, en el que dicha unidad de control está configurada para controlar dicho dispositivo de regulación en función de dicha frecuencia de oscilación del oleaje, y en el que dicho sistema comprende al menos un sensor de aceleración, y dicha unidad de control está configurada para controlar dicho dispositivo de regulación basándose en una señal de aceleración transmitida por dicho sensor.
  2. 2. Sistema según la reivindicación 1, en el que dicha unidad de control está configurada para recibir una señal que indica dicha frecuencia de oscilación del oleaje desde un dispositivo externo o desde un centro de previsiones meteorológicas.
  3. 3. Sistema según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que dicho dispositivo de generación de energía eléctrica es una estructura giroscópica que comprende un armazón montado de manera rotante sobre el cuerpo flotante de modo que puede rotar alrededor de un primer eje de rotación, y que porta un rotor, que a su vez puede rotar alrededor de un segundo eje de rotación
  4. 4. Sistema según la reivindicación 3, que comprende un motor eléctrico (M) diseñado para accionar la rotación de dicho rotor (R), en el que dicha unidad de control está configurada para controlar dicho motor (M) en función de dicha frecuencia de oscilación del oleaje para regular el valor de la frecuencia del pico de resonancia del sistema hacia o en un valor sustancialmente correspondiente a la frecuencia de oscilación del oleaje.
  5. 5. Sistema según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que dicho equipo comprende, para cada cámara, un dispositivo diseñado para hacer variar el nivel de dicho material dentro de dicha cámara, y en el que dicha unidad de control está configurada para controlar dicho dispositivo en función de dicha frecuencia de oscilación del oleaje para regular el valor de la frecuencia del pico de resonancia del sistema hacia o en un valor sustancialmente correspondiente a la frecuencia de oscilación del oleaje.
  6. 6. Sistema según la reivindicación 1, en el que dicho dispositivo está constituido por un conjunto de válvulas a lo largo del conducto para la conexión de dichas cámaras primera y segunda.
  7. 7. Sistema según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que dicho dispositivo está constituido por una válvula diseñada para controlar la comunicación de dicha cámara con la presión atmosférica externa.
  8. 8. Sistema según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que dicho dispositivo está constituido por un dispositivo activo, tal como una bomba o un compresor, colocado en el conducto o sobre la parte superior de la cámara, respectivamente, diseñado para aumentar el caudal de material líquido entre las dos cámaras.
  9. 9. Sistema según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que dicha estructura (4) giroscópica tiene sólo un grado de libertad.
  10. 10. Sistema según la reivindicación 3, en el que dicho armazón (51) porta una masa (43) concentrada que está posicionada por encima o por debajo de dicho rotor (R).
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
IT201900023280A1 (it) * 2019-12-06 2021-06-06 Eni Spa Generatore di energia
IT202100026360A1 (it) * 2021-12-10 2023-06-10 Torino Politecnico Dispositivo giroscopico pendolare per la conversione di energia e sistema per la generazione di energia elettrica comprendente tale dispositivo
WO2024175954A1 (en) 2023-02-22 2024-08-29 Abbasi Akbar Power generation from waves on the seacoast

Family Cites Families (39)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3231749A (en) * 1963-04-12 1966-01-25 Thiokol Chemical Corp Wave power generator
US4110630A (en) * 1977-04-01 1978-08-29 Hendel Frank J Wave powered electric generator
US4352023A (en) * 1981-01-07 1982-09-28 Sachs Herbert K Mechanism for generating power from wave motion on a body of water
FR2500887A1 (fr) * 1981-02-27 1982-09-03 Dubois Yves Dispositif permettant d'utiliser l'energie de la houle et des vagues
GB8702595D0 (en) 1987-02-05 1987-03-11 Teske W E Wave oscillating structure
US6229225B1 (en) * 1997-05-08 2001-05-08 Ocean Power Technologies, Inc. Surface wave energy capture system
JP4184803B2 (ja) * 2001-03-26 2008-11-19 博 神吉 ジャイロ式波力発電装置およびそれを使用した消波装置
US7105939B2 (en) * 2003-05-08 2006-09-12 Motion Charge, Inc. Electrical generator having an oscillator containing a freely moving internal element to improve generator effectiveness
FR2876751B1 (fr) * 2004-10-15 2007-01-19 Centre Nat Rech Scient Cnrse Appareil pour convertir l'energie des vagues en energie electrique
GB0423368D0 (en) 2004-10-21 2004-11-24 Embley Energy Ltd Floating wave energy point absorbers-tuning facilities to enable wide band response from incident waves
US7375436B1 (en) * 2004-11-12 2008-05-20 Aaron Goldin Gyroscope-based electricity generator
US7755224B2 (en) * 2005-11-07 2010-07-13 Glenn Beane System for producing electricity through the action of waves on floating platforms
US20090084296A1 (en) 2005-11-30 2009-04-02 Ocean Energy Systems Llc Wave-Powered Energy Conversion System
US7239038B1 (en) * 2005-12-16 2007-07-03 Harris Corporation Apparatus for electrical signal generation based upon movement and associated methods
NZ574786A (en) * 2006-07-11 2012-08-31 Protean Energy Australia Pty Ltd A tension mooring system comprising an elongate flexible member and a dampening means
US7737569B2 (en) * 2006-10-24 2010-06-15 Seadyne Energy Systems, Llc System and method for converting ocean wave energy into electricity
US7453165B2 (en) * 2006-10-24 2008-11-18 Seadyne Energy Systems, Llc Method and apparatus for converting ocean wave energy into electricity
US8334611B2 (en) * 2007-12-14 2012-12-18 Vladimir Anatol Shreider Apparatus for receiving and transferring kinetic energy from water waves
FR2932231B1 (fr) * 2008-06-04 2010-07-30 Nantes Ecole Centrale Dispositif pour convertir une energie de houle en energie utilisable notamment electrique et procede associe
FI122615B (fi) * 2008-09-26 2012-04-30 Wello Oy Aaltovoimala
IT1394899B1 (it) 2009-06-04 2012-07-20 Torino Politecnico Convertitore di energia marina
US8129854B2 (en) * 2010-01-19 2012-03-06 Kenneth Sykes Patten Ocean wave energy extractor
CN103189639A (zh) * 2010-07-19 2013-07-03 米乐·德拉季奇 海浪发电站
CN102032094B (zh) 2010-12-30 2012-11-14 浙江大学 一种质量自动可变的海浪能捕获机构
ITTO20110879A1 (it) 2011-10-03 2013-04-04 Noomen Technologies S R L Sistema generatore di energia elettrica dal moto ondoso del mare
GB201119292D0 (en) * 2011-11-08 2011-12-21 Marine Power Systems Ltd Wave power generator
US9297351B2 (en) * 2012-08-08 2016-03-29 Atargis Energy Corporation Clustering of cycloidal wave energy converters
US10067507B2 (en) * 2014-06-02 2018-09-04 California Institute Of Technology Controllable buoys and networked buoy systems
GB2529210B (en) * 2014-08-13 2018-01-31 Gregory Bruce Improved wave energy converter
JP2016094902A (ja) 2014-11-14 2016-05-26 株式会社ジェイテクト 波力発電装置およびその制御方法
US10947951B2 (en) * 2015-06-28 2021-03-16 Vassilios Vamvas Eccentrically rotating mass turbine
CN105715446B (zh) * 2016-01-25 2017-12-12 山东科技大学 一种悬浮与漂浮结合的海浪能发电机器人装置及其工作方法
NO341536B1 (en) * 2016-02-23 2017-12-04 Can Systems As A marine riser and method for installation
US10767618B2 (en) * 2016-04-24 2020-09-08 The Regents Of The University Of California Submerged wave energy converter for shallow and deep water operations
US10723415B2 (en) * 2016-08-03 2020-07-28 Mangrove Deep LLC Mooring system for drifting energy converters
US10131057B2 (en) * 2016-09-20 2018-11-20 Saudi Arabian Oil Company Attachment mechanisms for stabilzation of subsea vehicles
US20210207570A1 (en) * 2017-09-03 2021-07-08 Leviathan Energy L.L.C. Wave energy harvester with three degrees of freedom
US10253747B2 (en) * 2017-09-05 2019-04-09 Vladimir Shepsis Energy generation from water waves and storage of energy
JP7245988B2 (ja) * 2018-04-06 2023-03-27 株式会社Lakshmi 海底鉱物資源揚収装置

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