ES2906819T3 - Sistema de almacenamiento y producción de energía eléctrica por gravedad gracias a masas sólidas lineales y continuas - Google Patents

Sistema de almacenamiento y producción de energía eléctrica por gravedad gracias a masas sólidas lineales y continuas Download PDF

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ES2906819T3 ES17745423T ES17745423T ES2906819T3 ES 2906819 T3 ES2906819 T3 ES 2906819T3 ES 17745423 T ES17745423 T ES 17745423T ES 17745423 T ES17745423 T ES 17745423T ES 2906819 T3 ES2906819 T3 ES 2906819T3
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Richard Perez
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Pierre Lagandre
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Abstract

Sistema de almacenamiento de energía en forma de energía potencial y de producción de energía eléctrica desplegada en un volumen de agua (2) delimitado por un fondo, dicho sistema comprende: - una estructura flotante (4) sobre la superficie del volumen de agua (33), - al menos una masa sólida lineal y continua, por ejemplo una línea (6) conectada a una plataforma de la estructura flotante (4) y móvil entre una posición alta y una posición baja, - al menos un dispositivo de arrastre (7) de una o más de dichas masas (6) entre sus posiciones alta y baja, - un motor/generador acoplado al dispositivo de arrastre de dichas masas, caracterizado porque cada una de dichas masas (6) comprende: - un extremo superior (8) situado al nivel de la superficie del volumen de agua (33), - un extremo opuesto (9) libre o conectado al fondo del volumen de agua (3), - una porción que reposa en el fondo (3), denominada porción final, que es máxima (Lt) cuando dicha masa está en posición baja, - una porción suspendida, que es máxima (Ls) cuando existe una porción final, dicha masa (6) puede adoptar cualquier posición intermedia entre su posición alta y su posición baja, posiciones intermedias en las que la longitud de su porción que se extiende sobre el fondo (26) es menor que la de la porción final máxima (Lt).

Description

DESCRIPCIÓN
Sistema de almacenamiento y producción de energía eléctrica por gravedad gracias a masas sólidas lineales y continuas
Campo de la invención
La presente invención se relaciona con el campo del almacenamiento y restitución de energía eléctrica por inmersión de masas sólidas lineales y continuas a partir de una plataforma flotante.
Dichos sistemas de almacenamiento pueden utilizarse, por ejemplo, para almacenar la energía generada por fuentes renovables (eólica, solar fotovoltaica, etc.) u otras (nuclear, ...) durante determinados periodos “de baja actividad” en los que la demanda energética es inferior a la energía producida y/o menos costosa, y restituirla en los períodos en que la demanda energética sea mayor que la energía producida y/o más costosa.
Estado de la técnica
Se conoce el documento FR3016930 que describe un sistema de almacenamiento y generación de energía eléctrica para un medio acuático. El sistema comprende una pluralidad de pesos, un ascensor-generador dispuesto en cooperación con los pesos y dispuesto para permitir, en modo generador, el descenso a la zona inferior de dichos pesos, y, en modo motor, elevar dichos pesos hacia la superficie, un flotador principal capaz de soportar la porción superior del ascensor-generador en la superficie, un motor reversible que coopera con el ascensor-generador y permite, en modo generador, la producción de energía eléctrica gracias a la acción de los pesos (40) durante su descenso, y, en modo motor, el accionamiento del ascensor-generador para realizar una elevación de los pesos. También se conoce el documento US2010/107627 que describe un sistema de generación y almacenamiento de energía que utiliza un globo flotante suspendido en un fluido y que está conectado por una cuerda a una bobina. La cuerda está tensa y evita que el globo se eleve debido a la fuerza de flotación. Un motor puede hacer un trabajo para enrollar la bobina de tal manera que el globo baje contra la fuerza de flotación. La energía se puede extraer del sistema permitiendo que el globo se eleve, tirando de la cuerda y girando la bobina que está conectada a un generador. El generador y el motor pueden ser la misma unidad, o pueden ser unidades independientes que se conectan al cilindro.
Se conoce en el estado de la técnica la solicitud de patente internacional WO 2014160522 que describe un sistema que permite almacenar y liberar energía. Este sistema, desplegado en un volumen de agua, comprende una plataforma, al menos un lastre en forma de peso, colocado en el fondo del volumen de agua, un sistema de elevación capaz de desplazar dicho lastre entre una primera posición de elevación y una segunda posición de elevación, y un dispositivo de enganche controlado remotamente acoplado al sistema de elevación y configurado con fines de seguimiento y acoplamiento a dicho al menos un lastre en el fondo del volumen de agua, dicho sistema de elevación sube y baja selectivamente dicho al menos un lastre cuando se acopla a dicho dispositivo de enganche controlado remotamente, desde la primera posición de elevación a la segunda posición de elevación, dicho sistema almacena y libera energía cuando dicho al menos un lastre se desplaza entre la primera posición de elevación y la segunda posición de elevación.
Desventajas de la técnica anterior
Aunque la solución descrita en la solicitud de patente internacionalWO 2014160522 permite responder de forma muy flexible a las necesidades de almacenamiento y restauración de energía eléctrica tanto para ciclos cortos de unas pocas horas como para ciclos largos de varias semanas o incluso algunos meses, parece que se pueden realizar mejoras para optimizar su funcionamiento y mejorar algunos de sus componentes, aumentar su competitividad y superar complejos obstáculos técnicos.
Uno de los retos a afrontar está relacionado con la gestión logística de los movimientos de los distintos lastres implementados en esta solución, que se enganchan y desenganchan de los cables de tracción mediante ganchos móviles y autónomos. La gestión de estos lastres también es múltiple ya que implica la gestión de los lastres a colocar en el fondo del agua, la de los lastres a levantar del fondo del agua, luego su almacenamiento al nivel de la plataforma, así como la de los equipos previstos para este efecto (dispositivo de enganche controlado remotamente mencionado anteriormente, ganchos asociados, cables sintéticos de soporte de lastres, sistema de elevación y anclaje principalmente a gran profundidad).
Otro desafío radica en las caídas en la producción/consumo de electricidad durante las fases de transición de los lastres. Por ejemplo, la fase de transición de un lastre en la posición alta comprende su enganche por el dispositivo de enganche, luego su aceleración cuando comienza su descenso.
Soluciones proporcionadas por la invención
Para dar respuesta a estos inconvenientes, la invención se refiere a un sistema de almacenamiento y producción de energía eléctrica desplegado en un volumen de agua delimitado por un fondo, dicho sistema que comprende:
- una estructura flotante en la superficie del volumen de agua,
- al menos una masa sólida lineal y continua (por ejemplo, una línea),
- al menos un dispositivo de arrastre de una o más de dichas masas entre sus posiciones alta y baja, - un motor/generador acoplado al dispositivo de arrastre de dichas masas,
caracterizado porque cada una de dichas masas comprende:
- un extremo superior ubicado al nivel de la superficie del volumen de agua
- un extremo opuesto libre o conectado al fondo del volumen de agua
- una porción apoyada en el fondo, denominada porción final, que es máxima cuando dicha masa está en la posición baja
- una porción suspendida, que es máxima cuando existe una porción final
Dicha masa puede adoptar cualquier posición intermedia entre su posición alta y su posición baja, posiciones intermedias en las que la longitud de su porción que se extiende sobre el fondo (26) es menor que la de su porción final máxima (Lt).
Así, en cada una de sus posiciones en que una porción de dicha masa se encuentra suspendida entre el fondo y la superficie, la masa propia de la porción máxima suspendida de dicha masa de longitud (L s ) reemplaza la de uno (o varios) lastre(s) discreto(s) y suspendido(s) como en el documento de la técnica anterior WO 2014160522.
Según otras características ventajosas de la invención, el sistema también puede presentar uno y/u otro de los siguientes aspectos:
- la estructura flotante comprende un dispositivo de almacenamiento de dicha masa a bordo.
- El dispositivo de arrastre de dicha masa es continuo y del tipo tractor, cabrestante o molinete y arrastra una o varias de dichas masas a la vez.
- El sistema comprende elementos flotantes desmontables que permiten hacer flotar dicha masa en posición elevada, sobre la superficie del volumen de agua,
- los elementos flotantes se fijan de manera desmontable a dicha masa y la plataforma comprende un espacio de almacenamiento para estos elementos flotantes desmontables cuando estos elementos no se fijan a dicha masa
- cada elemento flotante puede unirse a una o más de dichas masas a la vez
- un elemento flotante, si está lleno de un material de peso, puede convertirse en un elemento de peso adicional de dicha masa durante la fundición de dicha masa durante la fase de producción de energía - dicho extremo superior de dicha masa está conectado a una boya de anclaje que lo mantiene en la superficie del volumen de agua y en un lugar fijo fuera de la estructura flotante
- cuando este comprende varias de dichas masas, el sistema también comprende medios para separar dichas masas entre sí.
- El sistema comprende medios para separar dichos extremos inferiores de dichas masas y/o medios para separar dichos extremos superiores de dichas masas susceptibles de formar un elemento flotante.
- La estructura flotante se motoriza según una trayectoria predeterminada en función de la dirección del cable de exportación de electricidad conectado a esta y de las condiciones meteoceánicas (viento, corrientes, oleaje, etc.)
- el cable de exportación de electricidad está anclado o provisto de una boya anclada y la trayectoria de la estructura flotante es curvilínea u otra, y centrada o no en el ancla o la boya anclada del cable de exportación de electricidad.
- la estructura flotante es motorizada a lo largo de una trayectoria cuya ubicación depende de la profundidad del volumen de agua elegido
- la estructura flotante está estacionaria o casi estacionaria y la longitud del final es vertical a la estructura flotante
- el dispositivo de arrastre de dicha masa entre sus posiciones alta y baja tiene una velocidad de arrastre variable y controlada
- todo el sistema está controlado por un dispositivo de control-mando total o parcialmente automatizado - dicha masa consiste en:
o un cable de gran sección con un diámetro entre 50 y 600 mm, idealmente metálico
o o una cadena de gran sección, con un diámetro nominal (diámetro de la barra que se dobla para formar un eslabón) entre 50 y 600 mm, idealmente metálica
o o una combinación de cable y cadena
o o por una de estas tres alternativas además de que se fijan lastres a lo largo de dicha cadena y/o de dicho cable a intervalos regulares o no y de forma desmontable o no, dichos lastres pueden convertirse o no en elementos flotantes
o o por cualquier conjunto de elementos individuales específicamente diseñados para esta aplicación. La invención también se refiere a un método de almacenamiento y producción de energía eléctrica desplegado en un volumen de agua delimitado por un fondo, implementado por el sistema anterior, que comprende:
- una fase de almacenamiento de energía en forma de energía potencial, durante la cual dicha masa es elevada desde el fondo del agua hasta la superficie entre una posición baja y una posición alta, por medio del dispositivo de arrastre, con una velocidad de arrastre fija o variable,
- una fase de producción de energía durante la cual dicha masa desciende al menos bajo el efecto de su propio peso entre una posición alta y una posición baja.
El método y el sistema según la invención son particularmente adecuados para el almacenamiento de energía eléctrica sobrante procedente de la red eléctrica y su restitución, a través de un motor/generador. Este motor/generador está acoplado al dispositivo de arrastre de dichas masas para asegurar la elevación de dichas masas desde una posición baja a una posición alta.
El dispositivo de arrastre de dichas masas, que asegura la elevación de dichas masas desde una posición baja a una posición alta, está acoplado a uno o varios motores/generadores. En modo de almacenamiento de electricidad, el motor consume la electricidad sobrante proveniente de la red eléctrica para que el dispositivo de arrastre de dicha masa la eleve hasta su posición alta. En el modo de restitución de electricidad, la fundición de dicha masa acciona la rotación del generador a través del dispositivo de arrastre, dicho generador produce la electricidad que se restituye a la red eléctrica y/o almacenada al menos parcialmente en la estructura flotante, por medio de un dispositivo de almacenamiento de electricidad (baterías, por ejemplo).
La continuidad del consumo (en modo almacenamiento) y de la producción de electricidad (en modo descarga) intrínseca al sistema permite evitar caídas en el consumo/producción eléctrica durante las fases de desaceleración/aceleración y desenganche/enganche de los lastres en el documento de la técnica anterior WO 2014160522
Descripción detallada de ejemplos no limitativos de realización de la invención.
Los siguientes párrafos describen una línea a modo de ejemplo ilustrativo pero no limitativo de una realización de una masa sólida lineal y continua.
La presente invención se entenderá mejor al leer la siguiente descripción, con referencia a un ejemplo no limitativo de una realización ilustrada por los dibujos adjuntos donde:
- Las figuras 1 a 3 representan una vista esquemática en sección del sistema de almacenamiento y producción de energía eléctrica desplegado en un volumen de agua delimitado por un fondo según la invención, respectivamente en una posición baja, una posición intermedia y una posición alta, según una primera variante de realización en la que la porción superior de la línea se almacena a bordo de la estructura flotante - Las figuras 4 a 6 son vistas similares a las de las figuras 1 a 3 del sistema según la invención según una segunda variante de realización en la que la porción superior de la línea se almacena fuera de la estructura flotante
- La figura 7 representa una vista desde arriba del sistema según la invención según la segunda variante de realización, destacando la utilización de boyas desmontables para el almacenamiento de líneas en el exterior de la estructura flotante
- La figura 8 representa una vista superior del sistema según la invención según la segunda variante de realización, destacando la optimización de la trayectoria de la estructura flotante en un arco de círculo centrado en una boya anclada fijada a un cable eléctrico marino.
- Las figuras 9 a 11 representan una vista del sistema según una variante de realización en la que la estructura flotante está inmóvil o casi inmóvil y la línea se desenrolla directamente encima de la estructura flotante. De acuerdo con las figuras 1 a 3, la invención se refiere a un sistema de almacenamiento y producción de energía eléctrica (1), desplegado en un volumen de agua (2) delimitado por un fondo (3).
Este sistema comprende:
- una estructura flotante (4), sobre la superficie del volumen de agua,
- al menos una masa sólida lineal y continua (6) conectada a la estructura (4) y móvil entre una posición alta que se muestra en la figura 3 y una posición baja que se muestra en la figura 1, pasando por diferentes posiciones intermedias, una de las cuales se representa en la figura 2,
- un dispositivo de arrastre (7) del elemento (6) entre sus posiciones alta y baja.
Para maximizar la cantidad de energía almacenada o producida, sin complicar la gestión del elemento o elementos móviles, entre las fases de almacenamiento y producción de energía, el elemento móvil según la invención ya no se presenta bajo la forma de lastres (masas o bloques) discretos (separados) y suspendidos entre el fondo y la superficie y para ser desenganchados/enganchados según las fases de producción o almacenamiento de energía como en el estado del documento de la técnica WO 2014160522.
En cambio, este elemento (6) según la invención, tiene la forma de una masa sólida lineal y continua (la línea), que comprende:
- un extremo superior (8) situado al nivel de la superficie del volumen de agua
- un extremo opuesto (9), libre o conectado al fondo del volumen de agua
- una porción que descansa sobre el fondo, denominada porción final, que es máxima (Lt) cuando la línea está en la posición baja
- una porción suspendida, que es máxima (L s ) tan pronto como exista una porción final
La línea puede estar constituida por materiales más densos que el agua, por ejemplo metálicos, de longitud superior a la altura del agua, y cuyo extremo opuesto a la estructura flotante no retenga en altura una masa o lastre de tipo bloque como en la técnica anterior WO 2014160522 pero se coloca en el fondo con una porción completa de la línea (la porción final) en la mayoría de las configuraciones del sistema, excepto la posición alta en la Figura 3.
De acuerdo con la figura 2, la línea (6) puede adoptar cualquier posición intermedia, en la que su porción (16) que se extiende sobre el fondo sea de menor longitud que la porción final máxima (Lt).
Este sistema permite implementar un método de almacenamiento y producción de energía eléctrica que comprende: - una fase de almacenamiento de energía durante la cual la línea (6) se eleva desde el fondo (3) hacia la superficie entre una posición baja y una posición alta, por medio del dispositivo de arrastre (7), con una velocidad de arrastre fija o variable mantenida por un motor/generador alimentado por electricidad excedente de la red eléctrica o cualquier otro medio (al menos parcialmente)
- una fase de producción de energía durante la cual la línea (6) desciende al menos por efecto de su propio peso entre una posición alta y una posición baja con una velocidad de arrastre fija o variable.
Más precisamente, en el modo de almacenamiento de electricidad, los motores vuelven a subir a la superficie las líneas colocadas en el fondo del agua. La fuerza que se aplica a los motores corresponde entonces a la masa específica de la porción de línea que está suspendida, es decir, en transición entre las dos posiciones de elevación. Durante la fase de producción, los generadores son accionados por el propio peso de las líneas que se hunden mientras que la estructura flotante idealmente adopta una trayectoria óptima para depositarlos en el fondo del agua (el océano, el mar, un lago...).
Dado que lo ideal es que los generadores funcionen todos al mismo tiempo, se puede lograr una variación de potencia variando la velocidad de descenso y elevación de las líneas, o eligiendo fondos de diferentes profundidades, lo que permite modificar la longitud suspendida de las líneas y por lo tanto su masa autosuspendida. A tal efecto, la línea puede estar constituida por:
- un cable de gran sección, con un diámetro de entre 50 y 600 mm, con un peso de entre aproximadamente 1000 y 240000 T y una longitud de aproximadamente 30 km, idealmente de metal, en particular acero - o una cadena de gran sección, con un diámetro nominal (diámetro de la barra que se dobla para formar un eslabón) de entre 50 y 600 mm, con un peso de entre 1000 y 240000 T aproximadamente y una longitud de entre 21 y 35 km aproximadamente, idealmente de metal, en particular acero
- o una combinación de cable y cadena
- o por una de estas tres alternativas además de que se fijan lastres a lo largo de dicha cadena y/o dicho cable, a intervalos regulares o no y de forma desmontable o no, los lastres pueden convertirse o no en elementos flotantes. Los pesos en cuestión pueden comprender "bolas" dispuestas a intervalos regulares y fabricadas de materiales densos (por ejemplo, hormigón y acero). Estos pueden hacerse integrales con la línea o engancharse/desengancharse a medida que la línea se desenrolla/eleva. En este caso, se dispondrá a bordo de la estructura flotante un sistema de gestión y almacenamiento de los "bolas",
- o para cualquier conjunto de elementos individuales específicamente diseñados para esta aplicación.
Así, la masa implementada en la fórmula física E=MGH (donde M es la masa, G la constante de gravedad y H la altura de desplazamiento de la masa) es directamente la de la línea.
El dispositivo de arrastre de líneas es, según el ejemplo de las figuras 1 a 3, un dispositivo de tracción y enrollado de tipo tractor, cabrestante o molinete u otro que puede arrastrar una o varias líneas a la vez.
Así, en cada una de sus posiciones en las que una porción de la línea está suspendida entre el fondo y la superficie, la masa propia de la porción máxima suspendida de la línea de longitud (L s ) reemplaza el de uno o más lastres discretos y suspendidos como en el documento del estado de la técnica WO 2014160522.
En este caso, si la longitud total de la línea es un múltiplo N de la longitud suspendida de la línea en el fondo marino considerado, esta línea puede sustituir al menos N-1 lastres de la técnica anterior simplemente elevándose/descendiendo por el dispositivo de arrastre, sin necesitar de este modo el enganche/desenganche de al menos N-1 lastres de la técnica anterior, ni la gestión de su almacenamiento sobre la estructura flotante.
Almacenamiento en la estructura flotante
En el ejemplo que se muestra en las Figuras 1 a 3 y 9 a 11, la porción superior de las líneas elevadas hasta el nivel de la superficie del volumen de agua (33) se almacena en la estructura flotante, por ejemplo, enrollándose alrededor del dispositivo de arrastre asociado, o alrededor de un tambor cerca de este, o de un dispositivo de poleas asociadas, o "en montones" a bordo. Las figuras 1 a 3 y 9 a 11 muestran un sistema de almacenamiento de la línea a bordo (5), con un dispositivo de arrastre (7) asociado directamente a un generador o motor.
Almacenamiento fuera de la estructura flotante
En el ejemplo de las Figuras 4 a 6, la porción superior de la línea se almacena fuera de la estructura flotante.
Más precisamente, de acuerdo con la figura 4, según esta realización alternativa, la estructura flotante comprende, en un espacio de almacenamiento previsto a tal efecto, elementos flotantes o boyas desmontables (18) de almacenamiento en la superficie del volumen de agua, de una porción superior porción de la línea. Dicho extremo superior (8) de la línea (6) comprende una boya de superficie (15), anclada en posición fija por una línea de anclaje (19) rematada por un ancla (20) apoyada en el fondo (3).
Durante la elevación de la línea (figura 5), su porción superior elevada al nivel de la superficie del volumen de agua está equipada con boyas desmontables (18) separadas regularmente entre sí a medida que avanza la elevación, mientras que la estructura flotante se desplaza alejándose de la boya anclada y acercándose hacia la línea de anclaje de la línea (6), a lo largo de la dirección de despliegue de esta línea (6). En una variante del sistema, las boyas desmontables (18) son motorizadas y controladas automáticamente o no.
Una vez que la línea está completamente elevada hasta su posición alta (figura 6), esta se extiende por toda su longitud superficial, quedando una pequeña porción acoplada con el dispositivo de arrastre, la mayor porción se extiende entre la estructura flotante y la boya de anclaje (15).
En otra realización para la producción de potencia constante, la línea no se eleva completamente a su posición alta, dejando una porción del cable suspendida igual a la porción máxima suspendida (Ls).
Según la figura 7 que representa una vista superior del sistema con almacenamiento de la línea fuera de la estructura flotante, en el que se utilizan varias líneas, se puede fijar una boya desmontable (18) a una sola línea, o tal como lo marca la referencia (21), tener forma alargada en la dirección perpendicular a las líneas paralelas y estar fijado a varias líneas al mismo tiempo. Esta sirve en este último caso como medio para separar estas líneas entre sí. Según una realización ventajosa, los elementos flotantes se pueden fijar de forma fija a la línea y se pueden convertir en elementos de lastre cuando la porción correspondiente de la línea debe sumergirse, en un elemento de lastre adicional de la línea, favoreciendo el lanzamiento de la línea durante la fase de producción de energía. Para ello, los elementos flotantes de un lado de la estructura pueden vaciarse de su aire, luego llenarse con un material más denso que el agua como la arena en la plataforma, y rechazarse con la línea en el lado opuesto de la plataforma para hundirse hasta el fondo.
Optimización de la trayectoria de la estructura flotante
La estructura flotante puede permanecer estacionaria o desplazarse.
Así, de acuerdo con la figura 8 la trayectoria de la estructura flotante móvil puede definirse entre la línea de anclaje en el fondo del extremo inferior (9) de las líneas (6) y la boya de anclaje (15) del extremo superior (8), un arco de círculo centrado en una boya anclada (23) de un cable de exportación de energía eléctrica en alta mar (24) desplegado hacia la costa.
Asimismo, para variar la potencia almacenada o producida, se puede optimizar la trayectoria de la estructura flotante para enrutar el sistema a una ubicación previamente registrada, de profundidad adaptada a la potencia deseada. De acuerdo con las figuras 9 a 11, la línea puede ser un cable metálico desenrollado directamente sobre una estructura flotante que está estacionaria. Así, la línea descansa "por turnos" en el fondo del volumen de agua (3).
En otra realización, la línea puede ser una cadena, que luego descansa "en montones" en el fondo del volumen de agua.
Además, la estructura flotante puede desplazarse según una trayectoria aleatoria dentro de un perímetro definido por la elasticidad de los amarres que la conectan al fondo marino, bajo las tensiones del medio marino (viento, oleaje, corriente, etc.). En este caso, la línea (6) se coloca en el fondo del volumen de agua según una trayectoria igualmente aleatoria que depende en particular de la trayectoria de la estructura flotante y de las tensiones del medio submarino.
En una realización ventajosa (figura 11), la línea (6) no se eleva completamente a su posición alta, quedando una porción de cable suspendido igual a la porción máxima suspendida (Ls). Esta realización permite iniciar la producción de electricidad directamente a la potencia nominal del sistema.
En otra realización, la estructura flotante, ya sea inmóvil o casi inmóvil, no tiene líneas de amarre porque son las líneas (6) las que juegan el rol, más bien el rol de masa sólida lineal y continua. En este caso, las líneas (6) no están completamente elevadas a su posición alta (figura 11).
Según la figura 11, la línea se almacena a bordo de la estructura flotante.
En otras realizaciones, la línea puede ser almacenada en el exterior de la estructura flotante, por medio de elementos flotantes desmontables, almacenados o no a bordo de la estructura flotante, y que pueden convertirse o no en elementos de lastre adicional de la línea.

Claims (16)

REIVINDICACIONES
1. Sistema de almacenamiento de energía en forma de energía potencial y de producción de energía eléctrica desplegada en un volumen de agua (2) delimitado por un fondo, dicho sistema comprende:
- una estructura flotante (4) sobre la superficie del volumen de agua (33),
- al menos una masa sólida lineal y continua, por ejemplo una línea (6) conectada a una plataforma de la estructura flotante (4) y móvil entre una posición alta y una posición baja,
- al menos un dispositivo de arrastre (7) de una o más de dichas masas (6) entre sus posiciones alta y baja,
- un motor/generador acoplado al dispositivo de arrastre de dichas masas, caracterizado porque cada una de dichas masas (6) comprende:
- un extremo superior (8) situado al nivel de la superficie del volumen de agua (33),
- un extremo opuesto (9) libre o conectado al fondo del volumen de agua (3),
- una porción que reposa en el fondo (3), denominada porción final, que es máxima (Lt) cuando dicha masa está en posición baja,
- una porción suspendida, que es máxima (Ls) cuando existe una porción final,
dicha masa (6) puede adoptar cualquier posición intermedia entre su posición alta y su posición baja, posiciones intermedias en las que la longitud de su porción que se extiende sobre el fondo (26) es menor que la de la porción final máxima (Lt).
2. Sistema según la reivindicación 1, caracterizado porque la estructura flotante (4) comprende un dispositivo de almacenamiento (5) a bordo de una porción superior de dicha masa (6).
3. Sistema según la reivindicación 1 o 2, caracterizado porque comprende elementos flotantes (18, 21) de almacenamiento, en la superficie del volumen de agua (33), de una porción superior de dicha masa (6).
4. Sistema según la reivindicación 3, caracterizado porque los elementos flotantes (18, 21) están fijados de forma desmontable a la porción superior de dicha masa y la estructura flotante (4) comprende un espacio de almacenamiento para estos elementos flotantes desmontables (18, 21) cuando estos elementos no están fijados a dicha masa.
5. Sistema según la reivindicación 3 o 4 caracterizado porque cada elemento flotante (18, 21) está adaptado para ser fijado a una o varias de dichas masas a la vez.
6. Sistema según una de las reivindicaciones 3 a 5, caracterizado porqueun elemento flotante (18, 21) puede convertirse en un elemento de lastre adicional de dicha masa, favoreciendo el hundimiento de dicha masa.
7. Sistema según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el extremo superior (8) de dicha masa se conecta a una boya de anclaje (15) manteniéndola sobre la superficie del volumen de agua y en un lugar fijo fuera de la estructura flotante (4).
8. Sistema según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque cuando comprende varias de dichas masas, el sistema también comprende medios para separar dichas masas (6) entre sí.
9. Sistema según la reivindicación anterior, caracterizado porque comprende un medio para separar los extremos inferiores de dichas masas (6) y/o un medio para separar los extremos superiores de dichas masas (6) susceptibles de formar un elemento flotante.
10. Sistema según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la estructura flotante (4) es motorizada según una trayectoria predeterminada dependiendo de la dirección de un cable de exportación de electricidad (24) conectado a la estructura flotante (4) y de las condiciones meteoceánicas como por ejemplo el viento, las corrientes, o el oleaje
11. Sistema según la reivindicación anterior, caracterizado porque el cable de exportación de electricidad (24) está anclado o provisto de una boya anclada (23) y porque la trayectoria de la estructura flotante (4) es curvilínea o tiene otra forma, y está centrada o no sobre el ancla o la boya anclada (23) del cable de exportación de electricidad (24).
12. Sistema según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la estructura flotante (4) es motorizada según una trayectoria predeterminada en función de la profundidad del volumen de agua a alcanzar para una determinada potencia a almacenar o producir.
13. Sistema según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la estructura flotante (4) es inmóvil o casi inmóvil.
14. Sistema según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el dispositivo de arrastre ( 7 ) de dicha masa (6) entre sus posiciones alta y baja comprende una velocidad de arrastre variable y controlada.
15. Sistema según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque dicha masa consiste en:
- un cable de gran sección
- una cadena de gran sección
- una combinación de cable y cadena
- por una de estas tres alternativas además de que se fijan lastres a lo largo de dicha cadena y/o dicho cable, a intervalos regulares o no y de manera desmontable o no, dichos lastres pueden o no convertirse en elementos flotantes,
- por cualquier conjunto de elementos individuales específicamente diseñados para esta aplicación.
16. Método de almacenamiento y producción de energía eléctrica desplegada en un volumen de agua (2) delimitado por un fondo, implementado por el sistema según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende:
- una fase de almacenamiento de energía en forma de energía potencial, durante la cual dicha masa (6) es elevada desde el fondo del agua hasta la superficie (33) entre una posición baja y una posición alta, por medio del dispositivo de arrastre (7), con una velocidad de arrastre fija o variable
- una fase de producción de energía eléctrica durante la cual
dicha masa (6) desciende al menos bajo el efecto de su propio peso entre una posición alta y una posición baja con una velocidad de arrastre fija o variable.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102008054229A1 (de) * 2008-10-31 2010-05-12 Zorbedo Gmbh Verbundsystem zur Erzeugung und elektromechanischen Speicherung von elektrischer Energie
US20100107627A1 (en) * 2008-11-06 2010-05-06 Eric Andres MORGAN Buoyancy energy storage and energy generation system
SG11201507439PA (en) * 2013-03-14 2015-10-29 Mgh S A S Energy storage system deployed in a body of water
FR3016930B1 (fr) * 2014-01-28 2016-02-05 Christophe Stevens Systeme de stockage et generation d'energie electrique pour milieu aquatique
US9416796B2 (en) * 2014-01-29 2016-08-16 Hydrostor Inc. Energy accumulation apparatus
WO2016040746A1 (en) * 2014-09-12 2016-03-17 SeaPower Systems, LLC. Gravity-based energy-storage system and method
US9784413B2 (en) * 2014-10-29 2017-10-10 Hydrostor Inc. Methods of deploying and operating variable-buoyancy assembly and non-collapsible fluid-line assembly for use with fluid-processing plant

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