ES2918019B2 - Sistema de almacenamiento de energía - Google Patents

Description

DESCRIPCIÓN

Sistema de almacenamiento de energía

OBJETO DE LA INVENCIÓN

La presente invención pertenece al campo de la generación y almacenamiento de energía.

El objeto de la presente invención es un nuevo sistema de almacenamiento de energía basado en transformar la energía eléctrica en energía potencial y viceversa a través del desplazamiento de unos pesos en dirección vertical.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

Es bien conocido que la energía eléctrica no suele almacenarse como tal en grandes cantidades, lo que obliga a ajustar en tiempo real la producción al consumo. Para ello se utilizan sistemas predictivos diseñados para estimar con antelación la energía eléctrica demandada en cada momento en función de una serie de variables tales como el día de la semana, la hora del día, la temperatura, la nubosidad, etc. Sin embargo, dado que no todas las plantas de generación eléctrica tienen flexibilidad para incrementar o disminuir su producción eléctrica a voluntad, y puesto que las predicciones de demanda son solo aproximadas, existen momentos a lo largo del día en que la energía producida es mayor o menor de la demandada. Esto es particularmente importante en el momento actual en el que las energías renovables cobran cada vez mayor peso.

Para mitigar este problema, son conocidos diversos sistemas que permiten transformar la energía eléctrica generada en momentos de exceso de producción en otros tipos de energía que son susceptibles de almacenamiento, tales como energía potencial. En momentos de escasez de energía en la red, esa energía almacenada se vuelve a transformar en energía eléctrica que se inyecta a la red.

El sistema de almacenamiento conocido más empleado son las centrales hidroeléctricas de bombeo. Una central hidroeléctrica de bombeo aprovecha un embalsamiento de agua en altura respecto a otro más bajo para, en momentos de exceso de energía en la red, bombear agua a dicho embalsamiento a través de un conducto. Posteriormente, en momentos de escasez de energía en la red, el agua se hace descender por el conducto para ser turbinada y producir energía eléctrica.

También es conocido almacenar la energía eléctrica transformándola en energía química a través de baterías y similares. Sin embargo, estas soluciones aún no están completamente desarrolladas y además resultan caras y excesivamente contaminantes.

Por ese motivo, existe actualmente en este campo de la técnica gran interés en el desarrollo de nuevos sistemas de almacenamiento que permitan transformar y almacenar excesos de energía eléctrica para su uso posterior en momentos de escasez.

DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN

La presente invención describe un nuevo sistema de almacenamiento de energía eléctrica en forma de energía potencial que está basado hacer ascender o descender uno o más pesos a lo largo de una gran altura.

En efecto, es bien conocido que la energía potencial está determinada por la fórmula E=mgh, donde E es la energía, m es la masa del peso, g es la aceleración de la gravedad, y h es la altura que se desplaza. Pues bien, considerando un peso de, por ejemplo, 100 toneladas que se desplaza una altura de 100 metros, se obtiene que la energía potencial que puede acumularse es de 27 Kwh. Si se considera un sistema que comprende un número de pesos mayor de uno, por ejemplo 100 pesos, se deduce que la cantidad total máxima de energía que podría acumularse en dicho sistema sería de 2,7 Mwh.

El sistema de almacenamiento de energía de la presente invención aprovecha esta capacidad de almacenamiento de tal manera que, cuando es necesario almacenar energía sobrante en la red, se emplea dicha energía sobrante en izar un peso hasta una altura determinada mientras que, cuando se necesita un aporte de energía a la red, se aprovecha la energía generada al hacer descender el peso desde esa altura para generar energía eléctrica. Como se describirá con detalle a continuación, este sistema de almacenamiento es especialmente útil cuando los pesos se desplazan sumergidos en el agua, ya que ello permite actuar sobre la flotabilidad de los pesos y mejorar así el rendimiento del sistema.

En este documento, el término “buque” debe interpretarse de manera que hace referencia a cualquier estructura flotante, incluyendo no solo barcos propiamente dichos, sino también plataformas flotantes tales como las plataformas petrolíferas o de cualquier otro tipo.

En este documento, el término “cable" debe interpretarse de manera que hace referencia a cualquier tipo de línea de la que pueden colgar los pesos, incluyendo sogas, cuerdas, cadenas, estachas, hilos, etc. Estas líneas pueden ser de cualquier material y estar fabricadas de cualquier modo.

Sistema de almacenamiento de energía

Un primer aspecto de la presente invención está dirigido a un sistema de almacenamiento de energía que comprende al menos un peso colgado de al menos un cable conectado a un primer eje de rotación. La conexión entre el cable y el primer eje de rotación puede implementarse de diferentes modos siempre que la rotación de dicho eje en un primer sentido de giro provoque la recogida del cable haciendo ascender el peso y que el descenso del peso provoque la rotación del eje en un segundo sentido de giro opuesto al primero. Por ejemplo, el primer eje de rotación podría comprender un cabrestante alrededor del cual se enrolla el cable. Alternativamente, por ejemplo si el cable es una cadena, el cable podría estar enganchado al primer eje a través de una rueda dentada de manera que cada diente engrana en un eslabón. En definitiva, son posibles diferentes opciones de implementación.

En cualquier caso, el primer eje de rotación mencionado está mecánicamente acoplado a un segundo eje de rotación de un conjunto motor-generador conectado a la red eléctrica. De nuevo, la conexión mecánica entre el primer eje y el segundo eje puede estar implementada de cualquier modo, siendo incluso posible que el primer eje y el segundo eje estén constituidos por un único eje común. En cualquier caso, el concepto subyacente es que, al estar mecánicamente acoplados, la rotación de un eje se transmite automáticamente al otro eje. Así, cuando el cable se desenrolla al dejar caer el peso libremente, la rotación del primer eje se transmite al segundo, lo que permite al motor-generador aprovechar dicha rotación funcionando como generador para generar electricidad. Similarmente, cuando el motorgenerador funciona como motor, la rotación que imprime al segundo eje se transmite al primer eje, de manea que el primer eje recoge el peso haciéndolo ascender.

Entre el primer eje y el segundo eje pueden opcionalmente existir componentes auxiliares adicionales, tales como una reductora que adapte la velocidad de giro del primer eje a una velocidad adecuada para el funcionamiento del motor-generador o un medio de desacoplamiento mecánico de los ejes. El sistema también puede incluir un carrete situado junto al primer eje para almacenar el cable sobrante. Más adelante en este documento, se proporciona una descripción completa de un ejemplo que incluye algunos de estos elementos auxiliares.

El sistema de la invención también comprende un medio de bloqueo configurado para bloquear selectivamente el descenso del peso. Este medio de bloqueo podría implementarse de muy diversos modos, por ejemplo a través de un retén o pasador que impida la rotación del primer eje. Este elemento se podría accionar manualmente de manera directa, o bien a distancia a través de medios diseñados al efecto. En cualquier caso, independientemente de la implementación concreta, este elemento permitirá bloquear o permitir el descenso natural del peso para dejarlo colgado a una altura deseada.

Esta estructura permite que, mediante el enrollamiento y desenrollamiento del cable en el primer eje, el peso pueda alternar entre una posición superior y una posición inferior. Las posiciones superior e inferior pueden ser cualesquiera siempre que la posición superior sea más alta que la posición inferior, aunque evidentemente la capacidad de almacenamiento del sistema es mayor cuanto mayor la diferencia de altura entre la posición superior y la posición inferior. El sistema de la invención puede así funcionar de manera que:

- En momentos de exceso de energía eléctrica en la red, el motor-generador consume energía funcionando como motor para hacer girar el primer eje en un sentido de enrollamiento del cable para izar el peso en dirección a la posición superior.

- En momentos de escasez de energía eléctrica en la red, el motor-generador aporta energía funcionando como generador para aprovechar el giro del primer eje en un sentido de desenrollamiento del cable que se produce cuando se deja descender el peso libremente en dirección a la posición inferior.

Esta configuración es ventajosa porque permite almacenar energía sobrante de la red para utilizarla posteriormente cuando sea necesario de una manera rápida y sencilla.

El sistema de la invención puede implementarse de muy diferentes modos en función de cada aplicación. En realizaciones preferidas de la invención, el sistema podría implementarse en tierra. Por ejemplo, podría utilizarse uno o varios pozos en el suelo a lo largo de los cuales se desplaza el peso o pesos, por ejemplo en minas abandonadas o similares. Alternativamente, también sería posible construir o reutilizar una torre suficientemente alta desde cuyo extremo superior podría colgar el peso o pesos.

Sin embargo, es particularmente ventajoso implementar el sistema de la invención de tal modo que el peso o pesos estén sumergidos en agua a lo largo de sustancialmente todo el trayecto entre las posiciones superior e inferior. En efecto, si el peso está sumergido puede incrementarse el rendimiento del sistema modificando la flotabilidad del peso o pesos para aumentarla cuando ascienden (reduciendo así la cantidad de energía que se consume) y reducirla cuando descienden (aumentando así la cantidad de energía que se obtiene). Por ejemplo, la manipulación de la flotabilidad del peso o pesos puede conseguirse si los pesos comprenden un depósito de aire comprimido y un depósito de agua, de manera que el depósito de agua esté lleno de agua cuando el peso desciende pero que, cuando asciende, esté lleno de aire procedente del depósito de aire comprimido.

De manera más concreta, una realización preferida de la invención está dirigida a un sistema de almacenamiento de energía que comprende un buque en el que están instalados los elementos mencionados anteriormente, es decir, el primer eje de rotación, el segundo eje de rotación y el motor-generador. De ese modo, un recorrido del peso entre la posición superior y la posición inferior cuando el cable se enrolla o desenrolla está sumergido en el agua. Además, en esta configuración concreta el peso comprende un lastre, un depósito de agua, y un depósito de aire comprimido. Este sistema está configurado de modo que:

- Cuando el motor-generador funciona como motor para consumir electricidad haciendo ascender el peso en dirección a la posición superior, se evacúa el agua del depósito de agua mediante la introducción de aire comprimido procedente del depósito de aire comprimido. La sustitución de agua por aire en el depósito de agua conduce a un aumento de su flotabilidad, y por tanto una disminución en la energía necesaria para hacerlo ascender.

- Cuando el motor-generador funciona como generador para generar electricidad dejando descender el peso en dirección a la posición inferior, el depósito de agua se llena de agua. La introducción de agua en el depósito de agua provoca una disminución de la flotabilidad, y por tanto un aumento en la energía que puede obtenerse al hacerlo descender.

Naturalmente, para que el sistema pueda funcionar de este modo, es necesario que la presión del aire almacenado en el depósito de aire comprimido sea mayor que la presión del agua a la profundidad máxima de trabajo correspondiente a la posición inferior, ya que en caso contrario el aire comprimido no podría provocar la evacuación del agua almacenada en el depósito de agua. Por lo tanto, en esta implementación del sistema de la invención será necesario realizar un cálculo previo de la presión a la profundidad máxima de trabajo y disponer de los elementos necesarios para que el aire que se introduce en el depósito de aire comprimido esté a una presión mayor. Además, en esta configuración es posible utilizar los momentos en que hay energía sobrante en la red para llevar a cabo la compresión del aire que se utilizará para modificar la flotabilidad del peso.

Esta configuración es especialmente ventajosa porque permite incrementar el rendimiento del sistema de almacenamiento de energía. En efecto, al sustituir el agua del depósito de agua por aire comprimido se aumenta enormemente la flotabilidad del peso, y por tanto se reduce la energía necesaria para hacerlo ascender en las etapas de consumo de energía. Es más, mediante un diseño adecuado del sistema, sería incluso posible conseguir que el aire comprimido compensase casi completamente la masa del peso, de manera que apenas fuese necesario emplear energía para hacerlo ascender. Similarmente, al llenarse el depósito de agua se reduce enormemente la flotabilidad del peso, y por tanto se incrementa la cantidad de energía obtenida al dejarlo descender durante las etapas de generación de energía.

En principio, el lastre, el depósito de agua y el depósito de aire comprimido pueden tener diferentes posiciones relativas en el peso de la invención siempre que permitan llevar a cabo el procedimiento de operación descrito. En particular, de acuerdo con una realización particularmente preferida de la invención, el lastre está situado en una porción inferior del peso, el depósito de agua está situado en una porción intermedia del peso, y el depósito de aire comprimido está situado en una posición superior del peso. Estas posiciones concretas presentan varias ventajas. Al estar el lastre en la porción inferior del peso, se incrementa la estabilidad del peso. Además, la disposición del depósito de aire comprimido en la porción superior del peso facilita el acceso a dicho depósito de aire comprimido para proceder a su llenado cuando el peso está en la posición superior. También es ventajoso que los depósitos de agua y de aire comprimido sean contiguos, ya que ello facilita el paso del aire comprimido desde el depósito de aire comprimido al depósito de agua.

Para operar el sistema de la invención del modo descrito, son necesarios diferentes orificios en el peso, particularmente en el depósito de agua y en el depósito de aire comprimido, para permitir el llenado y vaciado de ambos depósitos con agua o aire comprimido según sea el caso. Naturalmente, cada uno de los orificios tendrá además asociada una válvula diseñada para permitir la apertura o cierre del orificio en los momentos adecuados durante la operación del sistema de la invención. Aunque el número, configuración y posición de estos orificios puede variar en función de cada aplicación concreta del sistema de la invención, se describe a continuación una realización particular de la presente invención en la que el peso comprende:

- Un primer orificio de carga de aire comprimido dispuesto en el depósito de aire comprimido en comunicación con el exterior. La función de este orificio será permitir el llenado del depósito de aire comprimido cuando el peso está en la posición superior. Para facilitar la conexión de un conducto conectado a un compresor o depósito de aire comprimido, este primer orificio puede estar situado en una zona superior del depósito de aire comprimido. Así, en caso de que el peso, en su posición superior, esté parcialmente fuera del agua, sobresaldría precisamente la parte superior del depósito de aire comprimido, de manera que el primer orificio quedaría expuesto para la conexión del conducto de alimentación de aire comprimido. Este primer orificio de carga podrá disponer de una válvula de cierre que impida selectivamente, de manera manual o automática, la salida del aire comprimido.

- Un segundo orificio de venteo dispuesto en una porción superior del depósito de agua en comunicación con el exterior. La función de este orificio será permitir la salida de aire del depósito de agua durante el llenado de dicho depósito con agua cuando el peso está en la posición superior. Además, en caso de que el aire alojado en el depósito de agua cuando el peso llega a la posición superior siga estando comprimido (esto ocurrirá cuando el tercer orificio de entrada/salida de agua haya permanecido cerrado durante el ascenso del peso, como se describe más adelante), sería posible recuperar este aire comprimido en lugar de dejarlo salir libremente a la atmósfera. Para ello, cuando el peso llegue a su posición superior el segundo orificio de venteo se conectaría a un depósito de aire comprimido. El segundo orificio podrá disponer de una válvula de cierre que impida selectivamente la apertura, de manera que durante el funcionamiento del sistema esté cerrada y se abra únicamente durante las operaciones de rellenado del depósito de agua con agua, normalmente cuando el peso está en la posición superior. Esta válvula podría accionarse manualmente de manera directa o, alternativamente, la operación de esta válvula puede ser remota a través de medios adecuados.

- Un tercer orificio entrada/salida de agua dispuesto en una porción inferior del depósito de agua en comunicación con el exterior. La función de este orificio será permitir la salida del agua del depósito de agua cuando el peso está en la posición inferior, así como la entrada de agua en el depósito de agua cuando el peso está en la posición superior.

Para ello, en una realización particularmente preferida de la invención, el tercer orificio comprende una válvula basculante ubicada en su lado interior y dotada de un flotador. Gracias a esta configuración, cuando el depósito de agua está lleno de agua durante el recorrido entre la posición superior y la posición inferior, el flotador mantiene la válvula abierta debido a la flotabilidad. Cuando el depósito de agua se llena de aire comprimido procedente del depósito de aire comprimido al llegar a la posición inferior, el peso propio de la válvula provoca su cierre. La válvula se mantiene cerrada siempre que la presión del aire comprimido en el interior del depósito de agua sea mayor que la presión del agua en el exterior. Esta condición se cumple durante todo el recorrido ascendente del peso hasta llegar a la posición superior. La presión exterior es mayor que la presión interior solo cuando, en la posición superior, se abre el orificio de venteo y el aire comprimido escapa del depósito de agua. En ese momento, la mayor presión exterior provoca la apertura de la válvula y el agua inunda de nuevo el depósito. La válvula, por flotabilidad, queda abierta siempre que el depósito siga estando lleno de agua.

- Un cuarto orificio de entrada de aire dispuesto entre el depósito de aire comprimido y el depósito de agua. La función de este orificio será permitir la entrada de aire comprimido en el depósito de agua procedente del depósito de aire. Preferentemente, el cuarto orificio podrá disponer de una válvula de presión configurada para abrirse cuando la presión en el depósito de agua alcanza un valor predeterminado normalmente correspondiente a la profundidad de la posición inferior. Así, cuando el peso alcanza la posición inferior, la presión del agua contenida en el depósito (recuérdese que durante todo el trayecto de descenso del peso el tercer orificio está abierto) es la presión correspondiente a dicha profundidad. Esto provoca la apertura de la válvula de presión del cuarto orificio, y por tanto la entrada de aire comprimido en el depósito de agua. El agua del depósito de agua es evacuada a través del tercer orificio hasta que el depósito queda lleno solo de aire, momento en el cual la válvula del tercer orificio se cierra.

En principio, el lastre puede estar formado simplemente por las propias paredes del peso, aunque preferiblemente se trata de un depósito que ocupa una porción relevante del volumen interior del peso y que se rellena con un material adecuado, tal como hormigón o similar. De manera particular, en una realización particularmente preferida de la invención el lastre es un depósito rellenado con arena.

Esta configuración es particularmente ventajosa porque la arena es un material no contaminante que no genera impacto ambiental en caso de que, debido a una emergencia, deba vaciarse el lastre en el lecho marino.

Por otra parte, aunque el peso puede adoptar muy diferentes configuraciones siempre que incluya los elementos descritos hasta ahora, en este documento se describen con detalle dos realizaciones particularmente ventajosas. En una primera realización, el peso tiene un tamaño y forma tales que puede pasar a través de unos orificios verticales practicados en el casco del buque para alcanzar una posición superior en la que sobresale parcialmente del nivel del mar. En una segunda realización, el peso tiene un tamaño y forma tales que en la posición superior sobresale parcialmente del nivel del mar a ambos lados del buque. Ambas configuraciones tienen ventajas e inconvenientes que se describen a continuación.

Primera realización

En esta primera realización, el buque tiene un casco que comprende al menos un orificio vertical cuyo extremo superior está ubicado por encima de la línea de flotación del buque. Es decir, el orificio vertical tiene una forma esencialmente cilíndrica con su borde superior más alto que la línea de flotación para evitar que el agua pueda entrar en el interior del casco. El peso cuelga a través de dicho orificio vertical, es decir, el cable pasa a través del orificio vertical.

En principio, los orificios verticales del casco del buque podrían ser de unas dimensiones tales que solo el cable del que cuelgan los pesos pueda pasar a través de los mismos. En ese caso, la posición superior de los pesos estaría inmediatamente debajo del casco del buque, y por tanto los pesos estarían completamente sumergidos incluso en la posición superior. Ello complicaría las tareas de operación y mantenimiento del sistema, que tendrían que llevarse a cabo con ayuda de buzos o sistemas robotizados. Para evitar este inconveniente, en una realización particularmente preferida de la invención la sección transversal del orificio vertical es mayor que la sección transversal del peso. De ese modo, en la posición superior la porción superior del peso está por encima de la línea de flotación. Es decir, el tamaño del orificio vertical es tal que el peso puede pasar a través del mismo y, de ese modo, llegar a una posición superior en la que sobresale al menos parcialmente por encima del nivel del mar. Así, cuando está en la posición superior, la parte superior del peso queda expuesta hacia el interior del casco desde el borde superior del orificio, facilitando la realización de las tareas de operación y mantenimiento del sistema. Por ejemplo, esto facilitaría la conexión de un conducto de aire comprimido al primer orificio para rellenar el depósito de aire comprimido.

En una realización particularmente preferida, el peso tiene una forma cilindrica con extremos redondeados. Naturalmente, en este caso los orificios verticales en el casco del buque serian normalmente también cilindricos pero con un radio algo mayor que el del peso. Esta forma del peso tiene la ventaja adicional de que se reduce el rozamiento con el agua durante el desplazamiento del peso entre las posiciones superior e inferior, y la desventaja de la reducción del arqueo del buque y por tanto su capacidad de carga.

Segunda realización

En esta segunda realización, el peso tiene forma de U cuya anchura es mayor que una manga del buque y está colgado de unos cables adicionales conectados a unos extremos de unos brazos de la U. Dichos cables adicionales pueden estar fijados a grúas o brazos que sobresalen lateralmente de la manga del buque. De ese modo, en la posición superior del peso los extremos de los brazos de la U están por encima de la línea de flotación, facilitando así las tareas de mantenimiento y operación del sistema. Esta configuración también puede comprender al menos un cable que pasa a través de un orificio vertical en el casco del buque (un orificio como el descrito más arriba con relación a la segunda realización) y está conectado a una base de la U.

De acuerdo con una realización particularmente preferida, el peso comprende además dos depósitos de aire comprimido ubicados en los extremos de los brazos de la U.

Por otra parte, aunque en su versión más sencilla el sistema de la invención puede estar formado por un único peso colgado de un único cable, es evidente que preferentemente incluirá una pluralidad de pesos colgados de respectivos cables para aumentar su capacidad de almacenamiento. Dado que estos pesos estarán sometidos a diferentes fuerzas causadas por las corrientes y la rotación de la tierra, se producirán oscilaciones cuya trayectoria es difícil de predecir y, en ausencia de algún sistema que lo evite, es muy probable que puedan enredarse los cables de unos y otros pesos. Por ese motivo, en una realización particularmente preferida de la invención, el sistema comprende una pluralidad de pesos cuyos cables están conectados unos a otros a través de uniones rígidas para evitar que los cables se enreden unos con otros. Al ser rígidas, estas uniones mantienen la distancia entre unos cables y otros, y por tanto entre unos pesos y otros. Además, estas uniones rígidas tendrán capacidad de deslizamiento a lo largo de los cables, de tal manera que no condicionen las diferentes posiciones en altura de los pesos.

En otra realización preferida de la invención, el sistema comprende además un dispositivo automático de corte del cable configurado para cortar el cable en caso de emergencia. Los pesos caerían así al fondo marino donde podrían eventualmente ser recuperados posteriormente. En ese caso, según otra realización preferida, el sistema comprende además un localizador dispuesto en cada peso que permitirá localizar el peso en el fondo marino en caso de corte del cable. También sería posible que los pesos tuvieran en su parte inferior, es decir, en la pared inferior del lastre, unas trampillas que permitan vaciar el lastre para facilitar el rescate de los pesos.

Procedimiento de operación de un sistema de almacenamiento de energía

Un segundo aspecto de la presente invención está dirigido a un procedimiento para operar un sistema de almacenamiento de energía. El sistema de almacenamiento comprende un peso colgado de al menos un cable conectado a un primer eje de rotación mecánicamente acoplado a un segundo eje de rotación de un conjunto motor-generador conectado a la red eléctrica. El peso puede así alternar entre una posición superior y una posición inferior. Pues bien, el procedimiento comprende fundamentalmente los siguientes pasos:

- En momentos de exceso de energía eléctrica en la red, hacer funcionar el motorgenerador como motor para accionar el primer eje en un sentido de enrollamiento del cable para izar el peso en dirección a la posición superior.

- En momentos de escasez de energía eléctrica en la red, dejar descender el peso libremente en dirección a la posición inferior y aprovechar el giro del primer eje en un sentido de desenrollamiento del cable para hacer funcionar el motor-generador como generador.

En una realización preferida, el sistema comprende un buque en el que está instalado el primer eje de rotación, el segundo eje de rotación y el motor-generador. De ese modo, un recorrido del peso entre la posición superior y la posición inferior cuando el cable se enrolla o desenrolla está sumergido en el agua. El peso comprende además un lastre, un depósito de agua, y un depósito de aire comprimido. En este caso, el procedimiento de operación del sistema comprende los siguientes pasos:

- Cuando el motor-generador funciona como motor para consumir electricidad haciendo ascender el peso en dirección a la posición superior, se evacúa el agua del depósito de agua mediante la introducción de aire comprimido procedente del depósito de aire comprimido.

- Cuando el motor-generador funciona como generador para generar electricidad dejando descender el peso en dirección a la posición inferior, el depósito de agua se llena de agua.

En otra realización preferida más, el peso comprende: un primer orificio de carga de aire comprimido dispuesto en el depósito de aire comprimido en comunicación con el exterior; un segundo orificio de venteo dispuesto en una porción superior del depósito de agua en comunicación con el exterior; un tercer orificio entrada/salida de agua dispuesto en una porción inferior del depósito de agua en comunicación con el exterior; y un cuarto orificio de entrada de aire dispuesto entre el depósito de aire comprimido y el depósito de agua. En este caso, el procedimiento comprende los siguientes pasos:

- Cuando el peso está en la posición superior, rellenar el depósito de aire comprimido con aire comprimido a través del primer orificio y rellenar el depósito de agua con agua a través del tercer orificio manteniendo el segundo orificio abierto. Naturalmente, durante todo este proceso el cuarto orificio está cerrado, y el segundo orificio se cierra una vez el depósito de agua está completamente lleno de agua o suficientemente lleno según los cálculos del diseño final.

- Una vez cerrado el segundo orificio, dejar descender libremente el peso hacia la posición inferior para generar energía eléctrica mediante el motor-generador funcionando como generador. Durante el descenso, el tercer orificio puede mantenerse abierto para que la presión en el interior del depósito de agua se mantenga en todo momento igualada con la presión exterior. Dado que la introducción de agua en el depósito de agua ha reducido la flotabilidad del peso, se obtiene una mayor cantidad de energía.

- Cuando el peso está en la posición inferior, rellenar el depósito de agua con aire comprimido a través del cuarto orificio evacuando el agua a través del tercer orificio. Posteriormente, una vez el depósito de agua está lleno de aire, puede cerrarse el tercer orificio.

- Izar el peso hacia la posición superior consumiendo energía eléctrica mediante el motor-generador funcionando como motor. Durante todo este tiempo, el tercer orificio puede mantenerse cerrado. Puesto que la evacuación del agua almacenada en el depósito de agua ha aumentado la flotabilidad del peso, la cantidad de energía consumida es mucho menor.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS

La Fig. 1 muestra una vista lateral esquemática de un ejemplo de sistema de acuerdo con la presente invención.

La Fig. 2 muestra una vista posterior frontal esquemática del ejemplo de sistema de acuerdo con la presente invención.

La Fig. 3 muestra una sección transversal esquemática del ejemplo de sistema de acuerdo con la presente invención.

La Fig. 4 muestra una sección transversal más detallada del ejemplo de sistema de acuerdo con la presente invención.

La Fig. 5 muestra una vista en sección del peso de forma cilíndrica utilizado en el ejemplo de sistema según la invención.

Las Figs. 6a-6d muestra varias vistas del funcionamiento de una válvula mecánica dispuesta en el tercer orificio en el peso según la invención.

La Fig. 7 muestra una vista posterior de otro ejemplo de sistema según la invención con una configuración alternativa de peso en forma de U.

La Fig. 8 muestra con mayor detalle la configuración alternativa de peso en forma de U.

La Fig. 9 muestra un ejemplo de uniones rígidas entre pesos con la primera configuración cilíndrica.

La Fig. 10 muestra un ejemplo de uniones rígidas entre pesos con la segunda configuración en U.

REALIZACIÓN PREFERENTE DE LA INVENCIÓN

A continuación se describen varios ejemplos de realizaciones preferidas de la presente invención haciendo referencia a las figuras adjuntas.

Las Figs. 1 y 2 muestran dos vistas de un ejemplo de sistema (1) de almacenamiento de energía instalado en un buque (B). Como se puede apreciar, el sistema (1) comprende una pluralidad de pesos (2) que cuelgan de unos cables (3) respectivos. Aunque no se muestra con detalle en estas figuras, cada uno de los cables (3) está colgado de un elemento adecuado ubicado en el interior del casco (C) del buque (B) y pasa a través de un respectivo orificio (8) de dicho casco (C). Aunque no se muestra con detalle en estas figuras, los orificios (8) tendrán una forma cilíndrica cuyo extremo superior está situado a una altura mayor que la línea de flotación (LF) del buque (B).

Gracias a esta configuración, cuando en la red eléctrica hay un exceso de energía, puede utilizarse esa energía para izar los pesos (2) desde una posición inferior hasta una posición superior que puede estar situada bajo el casco (C) del buque (B) o bien por encima de la línea de flotación (LF) pasando a través de los orificios, tal como se describirá con detalle más adelante.

Se estima ahora la energía que un sistema (1) de este tipo podría almacenar. Para realizar los cálculos, se considera un buque (B) mercante tipo Panamax que tiene hasta 296 m de eslora (largo) y 32 m de manga (ancho). Si se cuelga (2) un peso cada 16 m2 se podrían colgar 530 pesos. Suponiendo que cada peso (2) es un cilindro con un peso neto en inmersión de 100 toneladas y que la longitud del cable (3), o de manera más precisa la diferencia entre la primera altura y la segunda altura, es de 600 metros, se obtiene que la energía potencial que podría acumularse con un único peso sería de 163 Kwh. Multiplicando por 530, se obtiene una cantidad total máxima de 86,4 Mwh de energía potencial almacenada. El peso total del sistema sería de 53000 Tn, que corresponde aproximadamente con el límite de carga de este modelo de buque.

La Fig. 3 muestra con mayor detalle este ejemplo de sistema (1) de almacenamiento. Como se puede apreciar, los orificios (8) en el casco (C) del buque (B) tienen forma cilíndrica cuyo borde superior está ubicado a una altura mayor que la línea de flotación (LF) del buque (B) para contener el agua con el propósito de evitar que ésta pueda inundar el interior del casco (C) del buque (B). Además, en este ejemplo el diámetro de los orificios (8) es mayor que el diámetro de los pesos (2), de tal modo que éstos pueden llegar hasta una posición superior a través de dichos orificios (8) en la que al menos su porción superior sobresale por encima de la línea de flotación (LF). Como se verá más adelante, esto es ventajoso para facilitar las tareas de operación y mantenimiento del sistema de la invención.

La Fig. 4 muestra los diferentes elementos que componen este ejemplo de sistema (1) según la invención. Como se puede observar, el cable (3) del que está colgado el peso (2) pasa a través del orificio (8) hasta el primer eje (5), que en este ejemplo es un cabrestante. Del cabrestante, el cable (3) pasa a un carrete (4) que gira alrededor de un tercer eje (11). El primer eje (5) está acoplado mecánicamente a un segundo eje (6) a través de una reductora (12), y el segundo eje (6) está conectado a un motor-generador (7) conectado eléctricamente a la red eléctrica. La conexión mecánica entre el primer eje (5) y el segundo eje (6) es tal que la rotación de cualquiera de los dos implica la rotación del otro. Es decir, el primer eje (5) puede ser un eje motor que arrastra el segundo eje (6), o bien el segundo eje (6) puede ser el eje motor que arrastra el primer eje (5). La reductora (12) comprende además una conexión mecánica con el tercer eje (11), el eje del carrete (4), para asegurar una adecuada sincronización entre dicho tercer eje (11) y el primer eje (5) con el propósito de que el carrete (4) vaya recogiendo/liberando el cable (3) de manera coordinada con el funcionamiento del cabrestante.

El orificio (8) tiene aquí un diámetro algo mayor que el peso (2), que es también cilíndrico y con los bordes redondeados para reducir la resistencia ejercida por el agua durante su desplazamiento vertical entre la posición inferior y la posición superior. Gracias a esta configuración, en la posición superior que se muestra en la Fig. 4, el peso (2) pasa a través del orificio (8) hasta sobresalir parcialmente por encima del nivel del mar correspondiente a la línea de flotación (LF) del buque (B).

La Fig. 5 muestra con mayor detalle la configuración interior del peso (2) cilíndrico con bordes redondeados. El peso (2) está dividido interiormente en tres partes principales: un lastre (21), un depósito de agua (22), y un depósito de aire comprimido (23). El lastre (21) está ubicado en la porción inferior del peso (2) y, en este ejemplo, comprende un depósito rellenado con arena. El depósito de aire comprimido (23) está situado en el extremo superior del peso (2) y se plantea esférico para soportar mejor las presiones a las que estará sometido durante su vida útil, aunque puede tener forma cilíndrica como una bombona. El depósito de agua (22) está ubicado entre los dos depósitos (21, 23) anteriores.

El peso (2) comprende además un conjunto de orificios (O1, O2, O3, O4) dispuestos en los depósitos de agua (22) y aire comprimido (23) para permitir la entrada y salida de agua o aire durante el funcionamiento del sistema (1). Naturalmente, cada uno de estos orificios (O1, O2, O3, O4) comprende una válvula adecuada que permite controlar los momentos de apertura y cierre. A continuación, se describen los orificios (O1, O2, O3, O4) que comprende el ejemplo de peso (2) tiene mostrado en la Fig. 5.

- Primer orificio (O1): Se trata de un orificio situado en la parte superior del depósito (23) de aire comprimido que comunica el interior de dicho depósito (23) con el exterior del peso (2) para permitir que éste pueda rellenarse. El rellenado del depósito (23) de aire comprimido se llevará a cabo cuando el peso (2) está en su posición superior. En el ejemplo descrito aquí, en la posición superior el peso (2) sobresale del nivel del mar a través del orificio (8) hacia el interior del casco (C) del buque (B), de manera que resulta sencillo disponer de un depósito de aire comprimido y un compresor en el interior del buque (B) y conectar un conducto al primer orificio (O1) cuando sea necesario rellenar el depósito (23) de aire comprimido. La válvula de este primer orificio (O1) puede ser de accionamiento manual o automático.

- Segundo orificio (O2): Se trata de un orificio de venteo ubicado en la parte superior del depósito de agua (22) que comunica el interior de dicho depósito (22) con el exterior del peso (2) para permitir la salida del aire de dicho depósito (22) cuando se lleva a cabo la operación de rellenado con agua. Este segundo orificio (O2) podrá disponer de una válvula de accionamiento manual o automático que solo se abre cuando se lleva a cabo dicha operación de rellenado.

- Tercer orificio (O3): Se trata de un orificio ubicado en la parte inferior del depósito (22) que comunica el interior de dicho depósito (22) con el exterior del peso (2) para permitir la entrada y salida de agua de dicho depósito (22). Concretamente, cuando el depósito (22) se rellena de agua en la posición superior, la correspondiente válvula debe mantener el tercer orificio (O3) abierto, y cuando el depósito (22) termina de rellenarse con aire comprimido dicha válvula debe cerrarse. Aunque este funcionamiento puede conseguirse mediante una válvula automática en comunicación con un centro de control, es posible diseñar una válvula automática autónoma (V3). Esta válvula (V3) se describirá más adelante haciendo referencia a la Fig. 6.

- Cuarto orificio (O4): Se trata de un orificio que comunica el interior del depósito de agua (22) con el interior del depósito (23) de aire comprimido para permitir la entrada de aire comprimido en el depósito de agua (22) durante la operación de evacuación de agua de dicho depósito (22). Para ello, el cuarto orificio (O4) puede tener una válvula de presión que sólo permite el paso de aire comprimido desde el depósito (23) al depósito (22) cuando la presión en el depósito de agua (22) alcanza un valor predeterminado correspondiente a la profundidad de la posición inferior. Es decir, en esta configuración el depósito de agua (22) está abierto durante todo el recorrido descendente del peso (2) desde su posición superior a la posición inferior, de manera que la presión en su interior es la correspondiente a la presión en el seno del mar a la profundidad en cuestión. La válvula del cuarto orificio (O4) puede así estar configurada de manera que, cuando se alcanza una cierta profundidad en la que la presión dentro del depósito de agua (22) alcanza un valor predeterminado, se abre y permite la entrada de aire comprimido. Alternativamente, la válvula del cuarto orificio (O4) podría estar en comunicación con un centro de control para operarse de manera remota.

La Fig. 6 muestra un ejemplo de válvula (V3) para el tercer orificio (O3) que está diseñada de manera que se abre y cierra en los momentos necesarios para operar el sistema (1) de la invención, evitando así la necesidad de disponer de medios de comunicación que permitan su operación remota desde un centro de control. La válvula (V3) está formada por dos brazos conectados entre sí de manera que forman un ángulo. En el extremo de uno de los brazos, que se denominará aquí brazo superior (V3S), hay un flotador (V31), por ejemplo un flotador cilíndrico. El otro brazo se denomina aquí brazo inferior (V3I). La unión entre ambos brazos (V3S, V3I) está fijada a una unión rotativa justo encima de la pared interior del depósito de agua (22). De ese modo, cuando la válvula (V3) está dispuesta de tal modo que el brazo inferior (V3I) está en posición vertical apoyado contra dicha pared interior, un obturador de dicho brazo inferior (V3I), que no se muestra de manera explícita en las figuras, cierra el orificio (O3). Cuando la válvula (V3) rota hasta una posición en la que el brazo inferior (V3I) está inclinado con relación a la pared interior y deja de apoyarse en la misma, el orificio (O3) está abierto permitiendo la entrada o salida de agua al depósito (22).

Con esta configuración, el sistema (1) de la invención puede operarse sin necesidad de válvulas de accionamiento remoto del modo que se describe a continuación. Se parte de la posición superior en la que el peso (2) está en una posición similar a la mostrada en la Fig. 4 (izado, arriba). En esta situación, el depósito de agua (22) está relleno de agua. El segundo orificio (O2) está cerrado, operación que podría haberse realizado manualmente al sobresalir del agua el extremo superior del peso (2). El primer orificio (O1) también está cerrado, su operación también podría ser manual por los mismos motivos. El cuarto orificio (O4) está también cerrado ya que, en el caso de utilizar una válvula de presión, la presión en el interior del depósito de agua (22) no ha alcanzado aún la presión predeterminada de apertura. Por último, el tercer orificio (O3) está abierto tal como se muestra en la Fig. 6a. En efecto, al estar el depósito de agua (22) lleno de agua, el flotador (V31) de la válvula (V3) genera una fuerza vertical y hacia arriba que hace que la válvula (V3) rote alrededor de la articulación en el sentido opuesto de las agujas del reloj.

En esta situación, se opera el sistema (1) para que el peso (2) descienda hasta la posición inferior con el propósito de aprovechar la rotación del primer eje (5) para, a través de su transmisión al segundo eje (6), generar energía eléctrica mediante el motor-generador (7). La válvula (V3) se mantiene abierta durante todo el recorrido descendente, ya que el flotador (V31) sigue estando sumergido. Además, debido a que la válvula (V3) está abierta, la presión en el interior del depósito de agua (22) coincide durante todo el descenso con la presión a la profundidad a la que se encuentra el peso (2). Como consecuencia, la presión en el interior del depósito de agua (22) va aumentando a medida que el peso (2) desciende hasta que, cuando el peso (2) alcanza la posición inferior, la presión en el depósito de agua (22) alcanza el valor predeterminado al cual se abre la válvula del cuarto orificio (O4). En ese momento, comienza a entrar aire comprimido en el depósito de agua (22), y el agua empieza a salir a través del tercer orificio (O3). A medida que el nivel de agua en el depósito de agua (22) desciende, la válvula (V3) rota alrededor de la articulación, como se aprecia en la Fig. 6, de manera que el brazo inferior (V3I) se acerca más y más a la pared interior del depósito (22). Cuando el agua en el interior del depósito de agua (22) ha alcanzado un nivel suficientemente bajo, como se muestra en la Fig. 6c, el brazo inferior (V3I) de la válvula (V3) obtura el tercer orificio (O3).

En esta situación, con la válvula (V3) del tercer orificio (O3) cerrada y el depósito de agua (22) lleno de aire comprimido, el peso (2) se mantiene en la posición inferior hasta que haya energía sobrante en la red o se decida izarlo aprovechando la mayor flotación adquirida. Para ello, se puede utilizar un medio de bloqueo adecuado que impida que el peso (2) siga descendiendo. En el momento en que hay energía sobrante en la red que pueda aprovecharse para izar el peso, se acciona el motor-generador (7) como motor, el giro del segundo eje (6) provoca el giro del primer eje (5), y el peso (2) comienza a ascender desde su posición inferior a medida que el cable (3) se enrolla en el cabrestante. Durante el trayecto ascendente del peso (2), la tercera válvula (V3) se mantiene en posición cerrada, ya que además la presión del aire comprimido del interior del depósito de agua (22) es en todo momento mayor que la presión del agua en el exterior del peso (2). Por tanto, el peso asciende hasta la posición superior en que sobresale parcialmente del nivel del mar a través de los orificios (8) en el casco (C) del buque (B).

Una vez en la posición superior, se procede a rellenar con agua el depósito de agua (22). Para ello, se abre la válvula del segundo orificio (O2) de venteo. Como se ha mencionado con anterioridad en este documento, la apertura del segundo orificio (O2) puede llevarse a cabo de manera remota o bien manualmente. El aire comprimido del interior del depósito de agua (22) puede simplemente dejarse escapar a la atmósfera o, alternativamente, puede recuperarse conduciéndolo hacia un depósito de aire comprimido dispuesto en el buque (B). En cualquier caso, al salir el aire comprimido se reduce la presión en el interior del depósito de agua (22) y, como consecuencia, llega un momento en que el empuje del agua desde el exterior provoca la rotación de la válvula (V3) y su consiguiente apertura, como se muestra en la Fig. 6d. El agua comienza a inundar el depósito de agua (22) hasta llenarlo por completo. Para volver a la situación inicial de este proceso también puede ser necesario rellenar el depósito (23) de aire comprimido. Para ello, puede conectarse manualmente un conducto de aire comprimido al primer orificio (O1). También será necesario cerrar la válvula de venteo del segundo orificio (O2)

Este modo de operación del sistema (1) de almacenamiento de energía de la invención puede llevarse a cabo utilizando pesos (2) con formas diferentes. Para evitar la necesidad de que el buque (B) deba tener orificios (8) grandes en su casco (C) pero, al mismo tiempo, asegurar que el peso (2) sobresalga en su posición superior por encima del nivel del mar para facilitar la operación del sistema (1), es posible utilizar un peso (2) con forma de U.

La Fig. 7 muestra un ejemplo de sistema (1) según la invención donde el peso (2) tiene forma de U. Como se puede apreciar, el peso (2) en forma de U está formado por una base horizontal de la que emanan perpendicularmente dos brazos verticales. La longitud de la base es mayor que la manga del buque (B) y la longitud de los brazos es mayor que el calado del buque (B). De ese modo, cuando el peso (2) alcanza una posición superior en la que la superficie superior de la base de la U es adyacente a la parte inferior del casco (C) del buque (B), los extremos de los brazos sobresalen por encima del nivel del mar. Ello permite accionar cómodamente las válvulas del primer y segundo orificios (O1, O2) de un modo similar a como se ha descrito anteriormente.

La Fig. 7 también permite observar que el peso (2) en forma de U está colgado de una pluralidad de cables (3, 10). Un primer subconjunto de cables (3) están dispuestos de manera similar que con los pesos (2) de forma cilíndrica mostrados en figuras anteriores. Se trata de cables (3) anclados a la base del peso (2) en forma de U que atraviesan el casco (C) a través de orificios (8) practicados en el mismo (naturalmente, estos orificios (8) tendrán un borde superior más alto que la línea de flotación (LF) del buque (B)). Un segundo subconjunto de cables (10) están colgados de grúas o brazos que sobresalen de la manga del buque (B) y se extienden verticalmente en paralelo a la borda del buque (B) hasta conectarse al peso (2) en los extremos de los brazos de la U. La conexión de todos estos cables (3, 10) al primer eje (5) puede llevarse a cabo de diversos modos y empleando ejes y mecanismos de transmisión de movimiento de diferentes configuraciones.

La Fig. 8 muestra con mayor detalle la configuración interna del peso (2) en forma de U mostrado en la Fig. 7. Como se puede apreciar, al igual que el peso (2) cilíndrico que se ha descrito anteriormente, el peso (2) en forma de U tiene tres partes diferenciadas: lastre (21), ubicado en la parte más baja de la base del peso (2) en forma de U; depósito de agua (22), que ocupa la mayor parte del volumen de ambos brazos del peso (2) en forma de U; y depósito (23) de aire comprimido, que ocupa la parte del extremo superior de los brazos del peso (2) en forma de U. La operación de estos elementos es similar a la descrita anteriormente con relación al peso cilíndrico.

Las Figs. 9 y 10 muestran la disposición de un conjunto de uniones rígidas (9) entre los cables (3, 10) de los que cuelgan los pesos (2) para evitar que éstos puedan enredarse durante la operación del sistema (1) de la invención.

En concreto, la Fig. 9 muestra la disposición de las uniones rígidas (9) cuando se utilizan pesos (2) de forma prismática de sección cuadrada. En este contexto, se entiende que cuando se habla en este documento de pesos (2) de forma cilíndrica también es posible que el peso tenga una forma prismática con otra sección transversal diferente, como por ejemplo cuadrada, pentagonal, hexagonal u otras. Similarmente, las referencias a los extremos redondeados de los pesos (2) de forma cilíndrica también deben entenderse como extensivas a otras formas aerodinámicas formadas por superficies curvas o planas, como por ejemplo forma piramidal. Las uniones rígidas (9) están conectadas a cada cable (3) a través de uniones deslizantes a lo largo del propio cable (3), permitiendo así que los pesos (2) se puedan hacer ascender y descender de manera independiente unos de otros.

Por su parte, la Fig. 10 muestra las uniones rígidas (9) utilizadas en el caso de utilizar varios pesos (2) en forma de U que estarían distribuidos a lo largo de la eslora del buque (B). En este caso, se utilizarían uniones rígidas (9) no solo entre parejas de cables (3) conectados a la base de la U, sino también entre parejas de cables (10) conectados a los extremos de la U. En este contexto, se entiende que la pareja de un cable (3, 10) conectado a un peso (2) en forma de U es aquel cable (3) conectado en una posición equivalente a un peso (2) contiguo dispuesto en paralelo al primero.

Claims (13)

REIVINDICACIONES

1. Sistema (1) de almacenamiento de energía, que comprende un buque (B) en el que está instalado un primer eje (5) de rotación al que está conectado un cable (3, 10) del que cuelga un peso (2) mecánicamente acoplado a un segundo eje (6) de rotación de un conjunto motor-generador (7) conectado a la red eléctrica, de manera que mediante el enrollamiento y desenrollamiento del cable (3, 10) en primer eje (5) el peso (2) puede alternar entre una posición superior y una posición inferior, estando un recorrido del peso (2) entre dicha posición superior y dicha posición inferior sumergido en el agua, donde el sistema (1) está configurado de manera que:

en momentos de exceso de energía eléctrica en la red, el motor-generador (7) consume energía funcionando como motor para hacer girar el primer eje (5) en un sentido de enrollamiento del cable (3, 10) para izar el peso (2) en dirección a la posición superior, y

en momentos de escasez de energía eléctrica en la red, el motor-generador (7) aporta energía funcionando como generador aprovechando el giro del primer eje (5) en un sentido de desenrollamiento del cable (3, 10) que se produce cuando se deja descender el peso (2) libremente en dirección a la posición inferior.

caracterizado por que

el peso (2) comprende un lastre (21), un depósito de agua (22), y un depósito de aire comprimido (23), estando el sistema (1) configurado de manera que:

cuando el motor-generador (7) funciona como motor para consumir electricidad haciendo ascender el peso (2) en dirección a la posición superior, se evacúa el agua del depósito de agua (22) mediante la introducción de aire comprimido procedente del depósito de aire comprimido (23) para aumentar la flotabilidad del peso (2); y cuando el motor-generador (7) funciona como generador para generar electricidad dejando descender el peso (2) en dirección a la posición inferior, el depósito de agua (22) se llena de agua para reducir la flotabilidad del peso (2),

donde el peso (2) además comprende:

- un primer orificio (O1) de carga de aire comprimido dispuesto en el depósito de aire comprimido (23) en comunicación con el exterior;

- un segundo orificio (O2) de venteo dispuesto en una porción superior del depósito de agua (22) en comunicación con el exterior;

- un tercer orificio (O3) entrada/salida de agua dispuesto en una porción inferior del depósito de agua (22) en comunicación con el exterior; y

- un cuarto orificio (O4) de entrada de aire dispuesto entre el depósito de aire comprimido (23) y el depósito de agua (22),

donde el tercer orificio (O3) comprende una válvula (V3) basculante ubicada en su lado interior y dotada de un flotador (V31), de tal modo que, cuando el depósito de agua (22) está lleno de agua, el flotador (V31) mantiene la válvula (V3) abierta, mientras que cuando el depósito de agua (22) está lleno de aire, el peso propio provoca el cierre de la válvula (V3) siempre que la presión en el exterior del depósito de agua (22) sea menor que la presión en el interior, y

donde el cuarto orificio (O4) comprende una válvula de presión configurada para abrirse cuando la presión en el depósito de agua (22) alcanza un valor predeterminado.

2. Sistema (1) de almacenamiento de energía de acuerdo con la reivindicación 1, donde el lastre (21) está situado en una porción inferior del peso (2), el depósito de agua (22) está situado en una porción intermedia del peso (2), y el depósito de aire comprimido (23) está situado en una posición superior del peso (2).

3. Sistema (1) de almacenamiento de energía de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde el lastre (21) es un depósito rellenado con arena.

4. Sistema (1) de almacenamiento de energía de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde el buque (B) comprende un casco (C) que comprende al menos un orificio vertical (8) cuyo extremo superior está ubicado por encima de una línea de flotación (LF) del buque (B), pasando el cable (3, 10) del cual cuelga el peso (2) a través de dicho orificio vertical (8).

5. Sistema (1) de almacenamiento de energía de acuerdo con la reivindicación 4, donde una sección transversal del orificio vertical (8) es mayor que una sección transversal del peso (2) de manera que, en la posición superior, la porción superior del peso (2) está por encima de la línea de flotación (LF)

6. Sistema (1) de almacenamiento de energía de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 4-5, donde el peso (2) tiene una forma cilíndrica con extremos redondeados.

7. Sistema (1) de almacenamiento de energía de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1-3, donde el peso (2) tiene forma de U cuya anchura es mayor que una manga del buque (B), estando el peso (2) colgado de unos cables adicionales (10) conectados a unos extremos de unos brazos de la U, de manera que en la posición superior del peso (2) dichos extremos de los brazos de la U están por encima de la línea de flotación (LF).

8. Sistema (1) de almacenamiento de energía de acuerdo con la reivindicación 7, que además comprende al menos un cable (3, 10) que pasa a través de un orificio vertical (8) en el casco (C) del buque (B) y está conectado a una base de la U.

9. Sistema (1) de almacenamiento de energía de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 7-8, donde el peso (2) comprende dos depósitos de aire comprimido (23) ubicados en los extremos de los brazos de la U.

10. Sistema (1) de almacenamiento de energía de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende una pluralidad de pesos (2) cuyos cables (3) están conectados unos a otros a través de uniones rígidas (9) para evitar que los cables (3, 10) se enreden unos con otros, donde las uniones rígidas (9) tienen capacidad de deslizamiento a lo largo de dichos cables (3).

11. Sistema (1) de almacenamiento de energía de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que además comprende un dispositivo automático de corte del cable (3, 10) configurado para cortar el cable (3, 10) en caso de emergencia.

12. Sistema (1) de almacenamiento de energía de acuerdo con la reivindicación 11, que además comprende un localizador configurado para localizar el peso (2) en caso de corte del cable (3, 10).

13. Procedimiento de operación de un sistema (1) de almacenamiento de energía que comprende un buque (B) en el que está instalado un primer eje (5) de rotación mecánicamente acoplado a un segundo eje (6) de rotación de un conjunto motor-generador (7) conectado a la red eléctrica, de manera que el peso (2) puede alternar entre una posición superior y una posición inferior, donde un recorrido del peso (2) entre dicha posición superior y dicha posición inferior cuando el cable (3, 10) se enrolla o desenrolla está sumergido en el agua, que comprende los siguientes pasos:

- en momentos de exceso de energía eléctrica en la red, hacer funcionar el motorgenerador (7) como motor para accionar el primer eje (5) en un sentido de enrollamiento del cable (3, 10) para izar el peso (2) en dirección a la posición superior, y

- en momentos de escasez de energía eléctrica en la red, dejar descender el peso (2) libremente en dirección a la posición inferior hacer y aprovechar el giro del primer eje (5) en un sentido de desenrollamiento del cable (3, 10) para hacer funcionar el motorgenerador (7) como generador,

caracterizado por que_el peso (2) comprende un lastre (21), un depósito de agua (22) y un depósito de aire comprimido (23), de manera que- cuando el motor-generador (7) funciona como motor para consumir electricidad haciendo ascender el peso (2) en dirección a la posición superior, se evacúa el agua del depósito de agua (22) mediante la introducción de aire comprimido procedente del depósito de aire comprimido (23); y - cuando el motor-generador (7) funciona como generador para generar electricidad dejando descender el peso (2) en dirección a la posición inferior, el depósito de agua (22) se llena de agua

y donde, cuando el peso comprende un primer orificio (O1) de carga de aire comprimido dispuesto en el depósito de aire comprimido (23) en comunicación con el exterior; un segundo orificio (O2) de venteo dispuesto en una porción superior del depósito de agua (22) en comunicación con el exterior; un tercer orificio (O3) entrada/salida de agua dispuesto en una porción inferior del depósito de agua (22) en comunicación con el exterior; y un cuarto orificio (O4) de entrada de aire dispuesto entre el depósito de aire comprimido (23) y el depósito de agua (22), comprende los siguientes pasos:

- cuando el peso (2) está en la posición superior, rellenar el depósito de aire comprimido (23) con aire comprimido a través del primer orificio (O1) y rellenar el depósito de agua (22) con agua a través del tercer orificio (O3) manteniendo el segundo orificio (O2) abierto;

- cerrar el segundo orificio (O2) y dejar descender libremente el peso (2) hacia la posición inferior para generar energía eléctrica mediante el motor-generador (7) funcionando como generador;

- cuando el peso (2) está en la posición inferior, rellenar el depósito de agua (22) con aire comprimido a través del cuarto orificio (O4) evacuando el agua a través del tercer orificio (O3); e

- izar el peso (2) hacia la posición superior consumiendo energía eléctrica mediante el motor-generador (7) funcionando como motor.