ES2935735T3

ES2935735T3 - Accionamiento eólico multiturbina para utilizar el viento de velocidad de vehículos de motor

Info

Publication number: ES2935735T3
Application number: ES20192530T
Authority: ES
Inventors: Anton Kolesnikov
Original assignee: Awingen GmbH
Current assignee: Awingen GmbH
Priority date: 2020-08-25
Filing date: 2020-08-25
Publication date: 2023-03-09
Anticipated expiration: 2040-08-25
Also published as: EP3961027B1; EP3961027A1

Abstract

El objeto de la invención es especificar una planta de energía eólica para aprovechar el viento relativo de los vehículos de motor, que puede funcionar de forma fiable y segura con un diseño simple y rentable y que permite un alto rendimiento energético. Para ello, según la invención, una planta de energía eólica está provista de una pluralidad de aerogeneradores (2), cada uno con un eje de rotación vertical, que están dispuestos en una fila, uno detrás de otro, en un marco de soporte (10). , compartiendo los aerogeneradores (2) un eje de salida común a través de un mecanismo de transmisión de rotación (40). (42) conducir. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Accionamiento eólico multiturbina para utilizar el viento de velocidad de vehículos de motor

La invención se refiere a un aerogenerador para aprovechar el viento de velocidad de los vehículos a motor.

Del documento DE 10330601 A1, se conoce un aerogenerador, que está dispuesto en la zona de la mediana entre dos carriles para circular en direcciones opuestas y, por lo tanto, está posicionado de tal manera que los vientos provocados por los vehículos que pasan pueden absorberse, derivarse y convertirse en energía. En la práctica, sin embargo, los rotores eólicos con un eje de rotación vertical, que se instalan individualmente a distancias relativamente grandes de al menos 10 m entre sí para evitar interferencias mutuas, conducen a un bajo rendimiento energético. De los documentos US 5.272.378 A y EP 3 070 328 A1, se conocen turbinas eólicas con las características del preámbulo de la reivindicación 1.

El objeto de la invención es especificar un aerogenerador para aprovechar el viento de velocidad de los vehículos de motor, que puede funcionar en forma fiable y segura con un diseño simple y rentable y que permite un alto rendimiento energético.

El objeto se consigue según la invención mediante una turbina eólica con las características de la reivindicación 1. En consecuencia, un aerogenerador para aprovechar el viento de velocidad de los vehículos a motor está provista de una pluralidad de turbinas eólicas, cada una con un eje vertical de rotación vertical, que están dispuestas en una fila una detrás de otra en una estructura de soporte, en donde las turbinas eólicas accionan un eje de salida común a través de un mecanismo de transmisión de rotación, y en donde el mecanismo de transmisión de rotación está construido a la manera de un mecanismo de manivela.

Otras características, objetos, ventajas y mejoras surgen de las reivindicaciones dependientes en relación con la descripción detallada.

Un ejemplo de realización de la invención se explica con más detalle a continuación con referencia a los dibujos adjuntos. En ellos:

Fig. 1 muestra una primera realización de un segmento de un sistema de propulsión eólica multiturbina Kolesnikov, abreviado METUWAK, según la invención en una vista en perspectiva,

Fig. 2 muestra una vista explosionada asociada,

Fig. 3 muestra vistas y secciones asociadas,

Fig. 4 muestra una representación detallada de una disposición de turbina eólica METUWAK y un mecanismo de transmisión de rotación asociado en diferentes estados de movimiento,

Fig. 5 muestra una segunda realización de un segmento METUWAK en una vista en perspectiva,

Fig. 6 muestra vistas relacionadas,

Fig. 7 muestra una aplicación METUWAK a lo largo de una carretera, y

Fig. 8 muestra una aplicación METUWAK a lo largo de una vía férrea.

La información de posición y dirección, como “arriba” o “abajo”, utilizada para simplificar, se refiere a la disposición de montaje habitual que se muestra en las figuras. Las dimensiones indicadas en las figuras y utilizadas en la descripción sirven únicamente para ilustrar dimensiones ventajosas típicas. Las diferentes variantes se pueden combinar de cualquier manera significativa. Por ejemplo, la forma de realización con farolas integradas también es posible en la realización según la Fig. 5, aunque no se mencione expresamente en el texto.

El sistema de propulsión eólica multiturbina Kolesnikov según la invención se denominará en lo sucesivo METUWAK.

1. La construcción del METUWAK de un vistazo

1.1 El sistema consiste, entre otras cosas, en la estructura de soporte triangular o cuadrangular dura (denominada en adelante casete) con una longitud preferencial de 6000 mm, que se instala sobre o en la barrera de protección de hormigón de la separación central de una autopista, carretera federal, etc. En él se instalan unos aerogeneradores de pie (según el tamaño) en los almacenes, que pueden girar en sentido antihorario (o en sentido horario para circulación por la izquierda) alrededor del eje de giro vertical. Estas turbinas eólicas se encienden o impulsan por las corrientes de aire de los automóviles que pasan.

Las dimensiones geométricas del casete se seleccionan de acuerdo con los requisitos para un transporte eficiente al sitio de instalación y de acuerdo con el ancho de los deflectores de hormigón (o metal) de la franja divisoria de carril.

El ancho del casete (dimensión externa) es preferiblemente un múltiplo (lo que significa aquí un divisor) del ancho de la carrocería del camión estándar (2400 mm) y es de 600 mm, 800 mm o 1200 mm. De esta manera, se pueden colocar 4, 3 o 2 casetes uno al lado del otro. La longitud del casete es un múltiplo de la longitud estándar del tubo perfilado y es de 3000 mm o 6000 mm. La altura del casete se selecciona como un múltiplo (es decir, un divisor) de 6000 mm, lo que minimiza el desperdicio y la chatarra de metal.

Los casetes de METUWAK se instalan secuencialmente pieza por pieza sobre (o dentro) de las barreras de protección de los carriles y se unen con la línea de conexión o con el cable compuesto y de control. Los casetes forman segmentos de diferentes longitudes.

1.2 Las turbinas eólicas giratorias transmiten a través de un mecanismo de transmisión de rotación (en lo sucesivo denominado MTR), el par total (suma) de todas las turbinas eólicas (preferiblemente de 5 a 30 piezas) al receptor de par. En este ejemplo, el MTR consta de dos vigas de compensación que están conectadas a las turbinas y al eje del receptor a través de bisagras.

El receptor de par es:

a) ya sea un generador eléctrico de casete que produzca electricidad instantáneamente;

b) o un compresor que produce aire comprimido como “cuerpo de trabajo”;

c) un volante o supervolante que almacena energía cinética (como el dispositivo de almacenamiento Chakratec o los volantes del Sr. Nurbei Guliy). El volante es el dispositivo de almacenamiento de energía mecánica de mayor eficiencia energética que se conoce en la actualidad.

d) o un engranaje reductor que proporcione la velocidad de operación del dispositivo receptor;

e) o cualquier otro MTR;

f) o una combinación de las opciones anteriores.

El mecanismo de absorción de movimientos giratorios produce “potencia” (como una cantidad física).

El generador produce electricidad inmediatamente.

Un compresor o cilindro de aire produce aire comprimido para su posterior almacenamiento y uso en varios dispositivos (por ejemplo, motores neumáticos).

La “energía” como producto METUWAK (o como unidad física) se puede utilizar para elevar el agua y almacenarla en tanques para luego descargarla en las palas de las turbinas hidráulicas y generar electricidad (principio de una planta de energía de almacenamiento por bombeo).

El volante almacena energía cinética que un generador puede convertir rápidamente en energía eléctrica. Con los volantes se pueden compensar picos de tensión en la red.

1.3 La energía eléctrica recibida en la salida se transmite a una batería de casete (en adelante, KAB) a través de cables de conexión para operar el generador y alimentar los dispositivos de control o alimentar consumidores externos como:

a los dispositivos de almacenamiento en red;

o a las estaciones de carga de coches eléctricos en los aparcamientos situados a lo largo de las autopistas (especialmente los que no tienen gasolineras pero solo con aseos y zonas de descanso);

o a la red eléctrica de la región;

o para la producción inmediata de hidrógeno (H2) ecológico (verde) en estacionamientos a través de miniestaciones de hidrólisis de agua que pueden repostar vehículos de hidrógeno de inmediato o enviarlos a la industria;

o para accionar los faros acoplados rígidamente al casete, que iluminan la calzada por la noche y aumentan así el confort y la seguridad vial.

METUWAK consta de:

a) Un casete (estructura de soporte duro) (estrictamente necesario);

b) Las turbinas estacionarias (estrictamente necesarias);

c) Los componentes de la suspensión portante (estrictamente necesarios);

d) El Mecanismo de Transmisión de Rotación (MTR) (estrictamente necesario) - este es el corazón de la invención; e) La unidad de dispositivo de control y medición (no necesaria);

f) Generadores/motores individuales, ruedas para cada turbina (no necesarios);

g) El cable de conexión (no necesario);

h) Los cables de control (no necesarios);

i) Los sistemas de fijación ajustables (montados hacia arriba en los bordes de las barreras de protección o dentro entre las barreras de protección en los sistemas de fijación ajustables en altura con los pesos desde abajo (preferiblemente); j) Todo el generador de casetes (no necesario);

k) Focos para alumbrado público (no necesarios);

l) Toda la batería acumuladora de casete (no necesaria);

m) Malla metálica de blindaje (como medio de protección contra los residuos de la turbina en caso de rotura) (preferida);

n) Placa de cubierta del sistema como protección contra la lluvia y la nieve (no necesaria);

o) Panel de control del sistema externo dedicado al control de los segmentos del sistema y del propio sistema, registro de datos y salida de valores de control. La consola está fuera de los casetes de METUWA^k, es decir, fuera de la zona de ajuste de casetes. Puede ser de instalación permanente o portátil.

p) Dispositivos receptores - son algunos dispositivos, como un generador eléctrico, o un volante, o un reductor, o un compresor, destinados a recibir “los resultados del METUWAK”, es decir, energía o torque para la posterior fabricación del “cuerpo de trabajo”.

2. Características de los componentes del sistema

2.1. Casete (estructura de soporte duro)

El casete está diseñado para permitir la instalación y fijación de elementos en él y en su interior.

El casete está hecho preferiblemente de tubos metálicos de sección transversal rectangular, que son suficientes para el mantenimiento estable y la durabilidad del dispositivo durante el montaje/desmontaje y para el funcionamiento estable del dispositivo con vientos fuertes.

Si es necesario, los casetes y las turbinas se pintan con las sustancias absorbentes de luz antioxidantes para eliminar los puntos de luz que molestan a los conductores.

El casete dispone de un travesaño central (o travesaño central longitudinal) en el que se montan los componentes de la suspensión portante de las turbinas estacionarias, que aseguran el libre giro de las turbinas en sentido antihorario. Si es necesario, la estructura de acero de los generadores individuales se monta en el travesaño central.

La superficie lateral del casete está revestida con una cubierta de plástico de malla o metal que protege la carretera contra los fragmentos de la turbina en caso de daño mecánico o defecto de fabricación.

Si es necesario, las laderas superiores pueden equiparse con una placa de cubierta contra el viento y la lluvia que, de lo contrario, pueden entrar en la turbina.

2.2. La turbina del METUWAK es una estructura cilíndrica con un diámetro de 30 a 120 cm, la cual tiene un eje central de rotación de metal duro que pasa a través de los componentes de la suspensión portante y se une a la barrera de choque central (viga central transversal o central viga longitudinal) del casete. Los discos de rueda de turbina de aluminio (o plástico o metal) inferior y superior están unidos firmemente al eje vertical de metal. En el medio, las palas de la turbina (de 8 a 72 piezas dependiendo del diámetro de la pala de la turbina) están firmemente sujetas. Las palas de la turbina tienen forma curva y están hechas de plástico reciclado o aluminio. Con la gran altura de la turbina, se puede unir una pala de turbina adicional o un disco de rueda para el soporte intermedio para fortalecer la construcción.

2.3. El elemento estructural de la suspensión de cojinetes del METUWAK son los cojinetes de muñón superior e inferior, cuya parte interna está unida al eje de la turbina y la parte externa al travesaño central del casete.

2.4. El Mecanismo de Transmisión de Rotación (MTR), como elemento principal del sistema, consiste en un conjunto (dos o más) dispositivos de equilibrio de metal (o fibra de carbono) interconectados, uno de los cuales está conectado por una junta al eje de cada turbina o al diámetro exterior del disco de cada turbina. Estos elementos se desplazan en el interior del compartimento técnico del casete a lo largo de curvas elípticas paralelas al horizonte, realizando un movimiento alternativo que, a través de las juntas de pivote, se convierte en un movimiento giratorio transmitido al eje (eje) del dispositivo receptor. Esto significa que el MTR convierte la rotación total (es decir, el par acumulado) de todos los aerogeneradores de casete en la rotación del eje receptor (generador, compresor, volante o caja de cambios).

En caso de ser necesario, el MTR está equipado con un reductor para la transmisión al receptor con ajuste de velocidad.

2.5. La unidad de control y medida es un contenedor metálico con un panel superior que permite el acceso a todos los componentes de la unidad. Aquí están todos los dispositivos que controlan el trabajo del generador (que alimentan la electricidad para el desenroscado compulsivo hasta el ciclo de trabajo y reciben la electricidad generada por el generador), rectificadores, supercapacitores, indicadores de voltaje, medidores de corriente, módulos Wi-Fi, dispositivos de almacenamiento. Estos dispositivos ajustan los valores de la energía recibida del generador de acuerdo con los requisitos del sistema y luego los pasan a través de los cables de conexión al dispositivo de almacenamiento o a los usuarios. Esta unidad es responsable de encender y apagar la farola y transfiere los parámetros de funcionamiento del sistema a la estación de adquisición de datos a través del módulo WiFi.

2.6. El generador es una herramienta eléctrica prefabricada montada dentro del casete, que genera electricidad gracias a la rotación del impulsor del generador. Solo puede haber un generador en un casete, pero de mayor potencia. O cada turbina puede estar conectada a su propio generador de menor capacidad. Motores de rueda de varios diámetros y capacidades, como generadores de vehículos, componentes de electrodomésticos, herramientas eléctricas industriales de alta capacidad montadas en la pared, se utilizan como generadores durante la prueba.

2.7. Los cables de conexión son cables eléctricos multipolares de sección determinada o de su montaje, que se utilizan para conectar los casetes entre sí o para traspasar la electricidad recibida a los usuarios.

2.8. Los cables de control son cables eléctricos multinúcleo que transmiten señales de control a los equipos, dispositivos del casete. A través de estos cables, la información técnica se puede pasar al panel de control del sistema externo.

2.9. Los dispositivos de fijación ajustables son una construcción de acero elevada y están hechos de tubos metálicos de sección transversal cuadrada, circular o rectangular. Son lo suficientemente duros y fuertes para ajustar firmemente los casetes del METUWAK a la barrera de protección de hormigón de la autopista. Los casetes también se pueden ajustar entre sí, junto con un peso a favor del viento para la estabilidad del casete.

2.10. Todo el generador de casete es una herramienta eléctrica montada en la pared de alto rendimiento lista para usar (comprada a un proveedor) que cumple con todos los requisitos del sistema en cuanto a rendimiento, calidad de la electricidad extraíble y par de arranque. El eje giratorio del METUWAK gira con la ayuda del MTR de las turbinas.

2.11. Los dispositivos de iluminación para el alumbrado público son dispositivos de iluminación prefabricados con capacidad suficiente para el alumbrado público. Estos dispositivos están unidos rígidamente al casete y nivelados en un ángulo específico para permitir que los conductores miren tranquilamente en el espejo retrovisor sin cegarse. El ángulo de instalación se calcula en base a todas las normas de seguridad. Los dispositivos de iluminación se fijan en las dimensiones estructurales de la barrera de protección de hormigón y no van más allá de sus dimensiones. Se trata preferiblemente de lámparas LED con temperatura de color “cálida”.

2.12. Toda la batería acumuladora de casete (KAB) es una KAB lista para usar de cierta capacidad con un voltaje de salida de 12/24 V (o cualquier otro voltaje de salida). Está destinada al almacenamiento de energía primaria, que se utiliza para el giro anterior encendido de la turbina hasta el ciclo de trabajo, para el suministro de energía de la unidad del dispositivo de control y medición, para el suministro de energía de los iluminadores y para el almacenamiento primario de energía y su posterior entrega a los usuarios.

2.13. La malla metálica de blindaje (o malla plástica de blindaje) es un medio de protección contra fragmentos de turbina en caso de rotura. Se encuentra en todas las superficies laterales de los casetes del METUWAK en las dimensiones de la turbina y protege contra la dispersión de astillas en todos los lados.

2.14. La placa de cubierta del equipo en la parte superior del casete está hecha de plástico reciclado o metal. Si es necesario, se pinta con un tejido antioxidante y absorbente de luz. Protege la turbina contra la lluvia y la nieve de lluvia. Una superficie lateral orientada hacia el sol de la placa de cubierta de la planta también puede fabricarse con baterías solares (elementos solares) y generar electricidad adicional (opcional).

2.15. El panel de control del sistema externo está diseñado para controlar los segmentos del sistema y el propio sistema, para el registro de datos y la salida de valores de control. El panel de control está fuera de los casetes de METUWAK, es decir, fuera de la zona de ajuste de casetes. Puede ser de instalación permanente o portátil.

2.16. Un dispositivo receptor es un dispositivo que captura energía o torque del MTR y lo usa para producir el resultado de su propio trabajo.

Los dispositivos receptores pueden ser:

a) Un generador de casete general que produzca electricidad instantáneamente;

b) un compresor que produce aire comprimido como “cuerpo de trabajo”;

c) Volante o supervolante que almacena energía cinética (por ejemplo, el dispositivo de almacenamiento Chakratec o los volantes del Sr. Nurbei Gulius). Hoy en día, el volante es el almacén de energía mecánica más eficiente energéticamente de todos los tipos conocidos.

d) Otro mecanismo para asumir el movimiento rotatorio, por ejemplo, un engranaje reductor para producir la velocidad rotatoria requerida.

La “operación” como producto METUWAK (o como entidad física) puede utilizarse para elevar agua y almacenarla en tanques para su posterior descarga en las palas de turbinas hidráulicas para generar electricidad.

El volante almacena energía cinética que un generador puede convertir rápidamente en energía eléctrica. Los volantes permiten compensar sobretensiones en la tensión de red.

3. El acoplamiento de los componentes del METUWAK

El casete del METUWAK es el principal elemento estructural del METUWAK. Todos los demás componentes están fuertemente adheridos a él. Las turbinas permanentes están unidas a los travesaños centrales (superior e inferior) del casete por los componentes de suspensión del cojinete.

Si se utiliza un generador de casete general, se instala un MTR en la sala de proceso además del generador mismo. En el caso de instalar generadores individuales para cada turbina, estos últimos se conectan rígidamente al casete en el nivel inferior (tecnológico) del casete, en adelante denominado sección tecnológica, que es un nicho rectangular en el que también se instalan otros elementos del equipo METUWAK: una unidad de dispositivo de control y medición (en lo sucesivo, KuME), y la batería, así como los cables de control y conexión tendidos.

Cuando el casete se monta en la cuña deflectora, los soportes de montaje se "colocan" primero en la cuña deflectora y después, una vez ajustado el casete a la altura del horizonte, se fijan firmemente al casete.

Al instalar el casete dentro de los deflectores, los pesos de los soportes se instalan primero en el suelo, luego los soportes mismos se insertan en los deflectores, y el casete mismo se instala en los deflectores con una grúa, y después de alinear el casete con el horizonte, rígidamente unido a los soportes.

A continuación, el casete se conecta al casete de segmento anterior y siguiente a través de cables de conexión y control.

El sistema de fijación de las luces o proyectores al casete (casquillos, prolongadores, enchufes) está diseñado y construido en fábrica de tal forma que el personal no puede modificar el ángulo de instalación con respecto a la calzada durante la instalación.

Además de los elementos de conexión, los elementos estructurales también están conectados eléctricamente. Los generadores (y las motocicletas) son alimentados por la batería para lograr velocidades de funcionamiento (opcional) y la electricidad producida se transmite a través de cables a la carga o a la batería.

Todos los dispositivos están conectados eléctricamente al KuME de manera conveniente.

4. El funcionamiento de METUWAK y sus componentes

El casete de METUWAK se apoya firmemente en los sistemas de fijación ajustables y está conectado a los segmentos vecinos del casete mediante cables. Las corrientes de aire de los autos que pasan golpean las palas de la turbina. Esto crea el movimiento de rotación alrededor del eje de la turbina estacionaria. Los ejes de la turbina están fuertemente acoplados al propio generador y son girados por el rotor.

Cuando se utiliza todo el generador de casetes, el giro de la turbina se transfiere a través del MTR al corredor de la turbina de todo el generador de casetes. Al girar, los generadores producen la corriente eléctrica, que fluye o bien a través del KuME hasta la KAB, o bien a través del cable de conexión hasta los usuarios o consumidores.

El KuME controla el giro preliminar de las turbinas (opcional), carga de baterías, encendido y apagado de los dispositivos de iluminación, transfiriendo la energía contenida en los generadores a través de los cables a los usuarios o consumidores.

El KuME obtiene electricidad de todos los generadores del casete, los “mezcla”, los ajusta por rango y velocidad y otros parámetros. Además, la corriente constante (o corriente alterna) se transmite a los usuarios. El KuME recopila la información sobre los parámetros de trabajo del casete y la transfiere a través de los cables de control o WiFi al panel de control del sistema externo, que procesa toda la información de todos los casetes del segmento y, si es necesario, da la tarea para el trabajo intensivo de los generadores.

5. Ventajas de METUWAK en comparación con sistemas similares

El METUWAK tiene ciertas ventajas sobre sistemas similares:

5.1. La instalación de METUWAK en la barrera de protección de hormigón da a las turbinas la oportunidad de girar en la misma dirección (en sentido contrario a las agujas del reloj) bajo el efecto del flujo de aire de los coches que pasan.

5.2. Cuando se utiliza un generador de casete general de mayor potencia, METUWAK permite utilizar el par de todas las turbinas (5-30) para un generador. En este caso, se puede instalar en el casete un generador con una potencia de hasta 20 kW (por ejemplo, un generador permanente Maglev 100 RPM 220380 VDC). Entonces, la potencia instalada de los segmentos METUWAK de 1 kilómetro es (20 kW * 150) = 3000 kW o 3 MW.

5.3 METUWAK permite la creación de una estación de carga de coches eléctricos en cada estacionamiento a lo largo de la autopista mediante la instalación de un segmento de 5-10 km de casetes en el área de la futura estación.

5.4 METUWAK permite instalar una estación de hidrólisis de agua en cualquier lugar de la carretera o cerca de ella para producir hidrógeno (H2) ecológico (verde) mediante la instalación de un segmento de la longitud requerida en la carretera. Y en cualquier lugar de la autopista, se puede organizar el reabastecimiento de combustible de los automóviles de hidrógeno. Los casetes METUWAK también se pueden instalar en cualquier techo plano de un edificio, en edificios residenciales, de oficinas e industriales para garantizar las actividades de estos últimos.

5.5 METUWAK también se puede utilizar a lo largo de las vías del tren con la instalación de casetes tanto entre las vías como a lo largo de las vías.

5.6 El principio de casete permite instalar hasta 5-30 motores de baja potencia (generadores) con turbinas en un casete, cada uno con una potencia de salida individual de entre 100-400 W. La potencia de salida total del casete se suma de los casetes individuales en el KuME y se entrega a la red de 500 W/h a 5-6 kW/h.

5.7. Una ventaja importante es que el casete se instala durante el funcionamiento y no requiere un marco base, en comparación con los aerogeneradores de tres palas con eje basculante.

5.8. Se necesita mucho menos tiempo para ensamblar y conectar el casete en comparación con otros generadores eólicos independientes.

5.9. METUWAK no necesita ningún cable de sujeción de metal (excepto los refuerzos de casete para los faros).

5.10. METUWAK tiene una tarea adicional muy importante: incremento de la seguridad en el tráfico, concretamente la iluminación de las carreteras. Y esto es posible sin gastar grandes sumas de dinero en iluminadores en comparación con las lámparas metálicas comunes, cuyo montaje requiere mucho tiempo, mano de obra, preparación de la base y conexión a través de cables eléctricos.

5.11. El montaje del METUWAK no requiere deforestación en comparación con los aerogeneradores con eje basculante.

5.12. Cuando oscurece, los segmentos METUWAK pueden tomar energía de otra fuente (los generadores eólicos ordinarios deben detenerse porque el consumo disminuye), de modo que las redes eléctricas pueden eliminar la reducción del consumo durante la noche.

También existe la posibilidad de instalar un elemento fotoeléctrico (fotovoltaico) encima del casete en regiones con mayor actividad solar.

5.13. Para METUWAK, todos los días del año son ventosos (en comparación con los generadores eólicos y las baterías solares habituales).

METUWAK es independiente del clima porque el viento se crea gracias a los autos que pasan, independientemente de las condiciones climáticas.

5.14. METUWAK es un sistema reparable porque puede quitar fácilmente cualquier parte y reemplazarla con otra parte. Si es necesario, las reparaciones se pueden realizar en la empresa local o en la sucursal.

6. Realizaciones ilustrativas del METUWAK

La Fig. 1 muestra una realización de ejemplo de un sistema de propulsión eólica (central eléctrica) multiturbina según Kolesnikov, denominado METUWAK, en una vista en perspectiva y la Fig. 2 una vista explosionada asociada. La Fig. 3 muestra vistas y secciones correspondientes.

El METUWAK está diseñado para convertir el viento de velocidad de los vehículos de motor (o trenes) que pasan en energía eléctrica utilizable o trabajo mecánico y comprende un segmento con una pluralidad (12 en este ejemplo) de rotores eólicos verticales similares o turbinas 2 eólicas, cada uno con un eje vertical de rotación (rotor vertical) dispuestos en fila uno tras otro. Las distancias entre las turbinas 2 eólicas son relativamente pequeñas, en particular menores que el diámetro de la turbina respectiva. Cada una de las turbinas 2 eólicas comprende un disco extremo superior circular o disco 4 de tapa y un disco 6 de tapa inferior correspondiente del mismo diámetro, entre los cuales están dispuestas las palas 8 de turbina o palas de rotor alineadas verticalmente. La forma de rotor descrita se conoce como rotor Savonius. En su lugar, también podría usarse un rotor de carcasa, un rotor de flujo continuo, un rotor Darrieus o una forma híbrida. Todos los rotores dentro de un segmento son preferiblemente del mismo tipo o al menos de un tipo similar con las mismas dimensiones, de modo que se proporcione la mayor compatibilidad posible del comportamiento de funcionamiento y respuesta para el acoplamiento mecánico previsto (ver más abajo).

Una construcción de soporte o una estructura 10 de soporte hecha de soportes o puntales en forma de viga o barra, en particular puntales metálicos, que están unidos rígidamente entre sí en el estado de montaje final, aloja las turbinas 2 eólicas del segmento representado. Para ello, la parte del respectivo eje 12 de turbina que sobresale hacia arriba y hacia abajo se sujeta en cojinetes 14, 16 que están fijados a la estructura 10 de soporte o integrados en ella. En este ejemplo, la estructura 10 de soporte comprende una parte 20 inferior que tiene forma de U en cuanto a su contorno exterior en sección transversal, una parte 22 central en forma de celosía, plana y alineada horizontalmente, y una parte 24 superior que es triangular en sección transversal y se estrecha hacia arriba con una viga 28 longitudinal superior que se extiende en la dirección 26 longitudinal. Los cojinetes 14 superiores para el eje de la turbina 12 están ubicados en o sobre la viga 28 longitudinal. Los cojinetes 16 inferiores están ubicados en o sobre los travesaños 30 de la parte 22 central.

La propia estructura 10 de soporte o la unidad formada por la estructura 10 de soporte y las turbinas 2 eólicas y, si es necesario, otros componentes incorporados también se denomina casete o segmento.

En la parte 22 central, existen soportes 34 que sobresalen lateralmente en la dirección 32 transversal para fijar el tramo a la barrera central o separación de carriles de una autopista o carril similar para vehículos a motor. Los soportes 34 están equipados con fijaciones ajustables 36 para fijación permanente y cargable a la barrera central o separación de carriles.

Las paredes laterales inclinadas de la parte 24 superior en forma de prisma triangular están cubiertas con redes de seguridad o redes 38 de metal o plástico, con una distancia suficiente entre las redes 38 y las turbinas 2 eólicas para no impedir el giro de las turbinas 2 eólicas. Las redes 38 sirven para atrapar y retener fragmentos en caso de rotura de una turbina 2 eólica. Las redes también se pueden estirar en las dos caras triangulares de los extremos del segmento. El tamaño de malla de las redes 38 se selecciona de tal manera que, por un lado, se retienen los fragmentos que son peligrosos para el tráfico rodado y, por otro lado, el flujo de viento a través de ellos solo se impide en una medida insignificante.

Las turbinas 2 eólicas del segmento, a través de un acoplamiento denominado mecanismo 40 de transmisión de rotación (MTR), accionan un eje 42 de salida común que, a su vez, acciona un generador eléctrico, volante o máquina de trabajo como un compresor. El eje 42 de salida y el mecanismo 40 de transmisión de rotación están dispuestos preferiblemente en la parte inferior de la estructura 10 de soporte. El generador, el volante o la máquina de trabajo también se pueden colocar allí, lo más bajo posible, o alternativamente fuera de la estructura 10 de soporte. Allí también se puede disponer una unidad 44 de dispositivo de control y medición (KuME) y/o eventualmente otros componentes eléctricos como acumuladores. Los cables 46 de conexión eléctrica y/o de control pueden salir de la parte 20 inferior por el lateral o por debajo.

Las bielas o cigüeñales 48 están articulados excéntricamente en los discos 6 de tapa inferiores de las turbinas 2 eólicas y transmiten el movimiento de rotación de todas las turbinas 2 eólicas a una varilla 50 de empuje común que corre en la dirección 26 longitudinal, que ejecuta así un movimiento de empuje oscilante (principio de manivela deslizante). Al movimiento de oscilación en dirección 26 longitudinal, se le superpone un movimiento de oscilación en dirección 32 transversal, de modo que, en conjunto, cualquier punto fijo de la varilla 50 de empuje se mueve en una trayectoria elíptica en un plano horizontal. La varilla 50 de empuje se puede conectar directamente al eje 42 de salida a través de una biela o una manivela, de modo que un mecanismo de manivela deslizante que acopla el movimiento giratorio de todas las turbinas 2 eólicas y lo transmite al eje 42 de salida a través del mecanismo de manivela es realizado como una variante de un mecanismo de acoplamiento. Aquí, en el ejemplo, la primera varilla 50 de empuje sobre la que actúan las turbinas 2 eólicas está acoplada a través de varias bielas o manivelas 52 con una segunda varilla 54 de empuje situada debajo que, a su vez, actúa sobre el eje 42 de salida a través de una manivela 56. Las manivelas 48 del primer grupo, que conectan la primera varilla 50 de empuje a los rotores eólicos, y las manivelas 52 del segundo grupo, que conectan entre sí las dos varillas 50, 54 de empuje, presentan cada una el mismo eje de rotación en sus extremos conectados a la primera varilla 50 de empuje, pero pueden girar independientemente. Como resultado, la segunda varilla 54 de empuje también se mueve de manera elípticamente oscilante en un plano horizontal, fuera de fase con el movimiento de la primera varilla de empuje 50. Este diseño de dos etapas del varillaje permite una distribución simétrica de la potencia y el peso. El MTR 40 se encarga de que los pares de las turbinas 2 eólicas individuales se sumen al eje 42 de salida 42, como resultado de lo cual, por ejemplo, se puede accionar un generador de potencia correspondiente.

Se puede prescindir de las manivelas 48 y/o 56 si las varillas 50 y/o 54 de empuje están montadas directamente en forma excéntrica sobre la turbina giratoria o las partes del eje.

La estructura detallada descrita del MTR 40 y su cinemática se pueden ver en la Fig. 4, en la que la secuencia de movimiento se descompone en cuatro instantáneas dispuestas una al lado de la otra.

Alternativa o adicionalmente, una o varias o todas las turbinas 2 eólicas pueden estar conectadas a través de su eje 12 de turbina a un generador que les es asignado exclusivamente y que es bastante pequeño y de baja potencia en comparación con el generador de casete descrito.

En el caso de una unidad generador-acumulador integrada en el METUWAK, la energía eléctrica generada con una fuerza del viento correspondientemente elevada y almacenada en el acumulador puede utilizarse para accionar el generador como motor eléctrico, o alternativamente un motor auxiliar separado, cuando el viento es débil, y de este modo poner en movimiento la rotación de los aerogeneradores 2 por encima de la resistencia inicial a la fricción (ayuda a la puesta en marcha). Tan pronto como se supere esta resistencia, se puede volver a poner en funcionamiento como generador. Varios, posiblemente incluso muchos, de los segmentos pueden instalarse uno tras otro a lo largo de la calzada, con o sin un espacio entre ellos. En lugar o además de una instalación en la zona de la reserva central, se puede prever una instalación en/sobre el arcén, ajustándose en consecuencia el sentido de giro de las turbinas 2 eólicas.

La variante del METUWAK mostrada en la Fig. 5 en vista en perspectiva y en la Fig. 6 en tres vistas laterales asociadas difiere de la descrita hasta ahora, por un lado, en que la parte 24 superior de la estructura 10 de soporte o del casete tiene forma de caja con sección transversal rectangular. Las turbinas 2 eólicas (16 en este ejemplo) están dispuestas dentro de la caja, por lo que las dos paredes laterales y, si es necesario, las caras de los extremos están de nuevo aseguradas con redes 38.

Se puede colocar un panel de cubierta encima de la caja para proteger los componentes subyacentes. Aquí, en el ejemplo según la Fig. 3, se proporciona una cubierta por paneles 58 solares para la generación adicional de energía cuando brilla el sol.

Por otro lado, esta variante prevé una instalación elevada sobre el suelo de la calzada o de la mediana. Para ello, la parte 20 inferior de la estructura 10 de soporte está equipada con soportes 60 adecuados que preferiblemente están anclados al suelo. Alternativa o adicionalmente, los cuerpos 62 de lastre se pueden proporcionar lo más bajo posible, por ejemplo, sobre los soportes 60 o sobre/en la parte 20 inferior, de modo que su propio peso soporte una instalación más segura e inamovible del casete. Por ejemplo, los acumuladores pesados pueden servir como lastre.

Alternativamente, el casete también podría unirse a un tabique de hormigón existente o similar entre los carriles. La Fig. 7 muestra una situación de aplicación concreta con varios segmentos METUWAK instalados uno tras otro en losas de hormigón de una separación de carriles de una autopista. También se muestran las luces de calle opcionales que se pueden unir al andamio para iluminar la calzada. Las lámparas de este tipo reciben electricidad directamente de METUWAK.

La Fig. 8 muestra una aplicación correspondiente a lo largo de vías férreas. En tramos de curva, los tramos rectos se mantienen más cortos para poder seguir el curso de la curva.

Lista de signos de referencia

2 Turbina eólica

4 Disco de tapa

6 Disco de tapa

8 Pala de turbina

10 Estructura de soporte

12 Eje de turbina

14 Cojinete

16 Cojinete

20 Parte inferior

22 Parte central

24 Parte superior

26 Dirección longitudinal

28 Viga longitudinal

Travesaño

Dirección transversal

Soporte

Fijación

Red

Mecanismo de transmisión de rotación

Eje de salida

Unidad de control y medida

Cables de conexión y control

Manivela

Varilla de empuje

Manivela

Varilla de empuje

Manivela

Panel solar

Soporte

Cuerpo de lastre

Claims

REIVINDICACIONES

1. Aerogenerador para aprovechar el viento de velocidad de los vehículos a motor, con una pluralidad de turbinas (2) eólicas, cada una con un eje de rotación vertical, que están dispuestos en fila uno detrás de otro en una estructura (10) de soporte, en donde las turbinas (2) eólicas a través de un mecanismo (40) de transmisión de rotación accionan un eje (42) de salida común, caracterizado porque el mecanismo (40) de transmisión de rotación está construido a modo de mecanismo de manivela.

2. Aerogenerador de acuerdo con la reivindicación 1, en donde el mecanismo (40) de transmisión de rotación comprende dos varillas (50, 54) de empuje oscilantes desfasadas entre sí.

3. Aerogenerador de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, en donde el eje (42) de salida acciona un generador, un volante y/o una máquina de trabajo.

4. Aerogenerador de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, en donde la estructura (10) de soporte presenta una parte (24) superior que encierra las turbinas (2) eólicas.

5. Aerogenerador de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, en donde al menos las paredes laterales de la parte (24) superior están aseguradas con redes (38) para recoger los escombros en caso de rotura de la turbina.

6. Aerogenerador de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, en donde, a la estructura (10) de soporte, se unen soportes (34) y/o fijaciones (36) para su instalación en un tabique de calzada de una autopista o carretera similar.

7. Aerogenerador de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, en donde, a la estructura (10), de soporte están fijados soportes (60) para la instalación en el suelo.

8. Aerogenerador de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, en donde las farolas están fijadas a la estructura (10) de soporte y funcionan con electricidad generada por el aerogenerador.

9. Aerogenerador de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, en donde las turbinas (2) eólicas están configuradas respectivamente como rotor Savonius.