ES2976933A1 - Modulo generador de energia electrica y bombeo de agua de mar a partir de la energia undimotriz - Google Patents
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Abstract
Sistema convertidor de energía undimotriz en energía eléctrica y mecánica caracterizado porque comprende, como mínimo, 1 Módulo Convertidor compuesto al menos por los siguientes elementos: - 1 Boya (1). - 1 Cámara de Estabilidad (2), anclada al fondo marino. - 1 Barra convertidora de la energía undimotriz en energía eléctrica y mecánica, que contiene en su interior 1 Generador eléctrico lineal (3.1) y 1 Bomba hidráulica de pistón de doble efecto (3.2), con doble aspiración, doble impulsión y válvula de recirculación. Y todos estos elementos configurados de manera que la boya, que se mueve en sentido vertical y alternativo, siguiendo el perfil de la ola, crea un flujo de energía mecánica que arrastra, con un movimiento lineal, un conjunto formado por el oscilador (3.1.3) del generador eléctrico lineal (3.1) que produce una corriente alterna, trifásica, 50 Hz, exportada mediante el cable de media tensión (12) y el émbolo (3.2.2) de una bomba hidráulica de pistón (3.2), mecánica, alternativa, de doble acción, que capta la energía que porta la boya y que el generador eléctrico no puede aprovechar y que si no existiese la bomba, esa energía eléctrica se perdería. Aprovechando la energía así captada, esa bomba eleva el agua desde su punto de captación, en medio de la columna de agua, hasta los depósitos de almacenamiento a través de la tubería de alta presión (13) y la de baja presión (14).
Description
DESCRIPCIÓN
MÓDULO GENERADOR DE ENERGÍA ELÉCTRICA Y BOMBEO DE AGUA DE MAR
A PARTIR DE LA ENERGÍA UNDIMOTRIZ
SECTOR DE LA TÉCNICA
La presente invención se encuadra en el sector técnico del aprovechamiento de las energías renovables, inagotables y limpias (concretamente la energía cinética/potencial presente en las olas o energía undimotriz) y su transformación, preferentemente en energía eléctrica y, cuando ello no sea posible, convertir esa energía undimotriz en energía mecánica (energía cinética).
El Módulo convertidor que se describe a continuación, está compuesto por dos máquinas bien distintas entre sí (la primera y principal, es un Generador Eléctrico Lineal y la segunda, una Bomba Hidráulica de Pistón, cuyo funcionamiento está subordinado a la anterior y cuya función es captar la energía que el Generador no es capaz de transformar y que, de no existir la Bomba, dicha energía se perdería).
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN
La actual situación energética que estamos viviendo, con una escasez de recursos de productos fósiles llamados a desaparecer en un plazo de tiempo no demasiado dilatado, así como el alto grado de contaminación de CO2 y NOx y el efecto invernadero que producen, junto con el elevado riesgo que presenta el aprovechamiento de la energía nuclear y el problema que actualmente presenta el deshacerse de sus residuos, hacen que la Humanidad vuelva sus ojos hacia la utilización de las energías renovables e inagotables, que la naturaleza ofrece de manera gratuita y abundante.
Dentro del entorno marino hay 3 grandes líneas de estudio que se están desarrollando:
1. Aprovechamiento de las corrientes de aire, utilizando enormes y costosos aerogeneradores, situados "off shore”, similares a los utilizados en tierra firme, pero de mayor potencia e infraestructura.
(Actualmente, esta técnica, que estaba derivando hacia la instalación de generadores superiores a los 5 MVA de potencia, está presentando graves problemas en su desarrollo, debido a los elevados costos de instalación y, sobre todo, a los gastos de mantenimiento, no sólo por los sofisticados medios que deben utilizarse para acceder a las góndolas, sino también por la corrosión que la brisa marina ejerce sobre las palas).
2. Aprovechamiento de las corrientes marinas, utilizando turbinas submarinas.
3. Aprovechamiento de la energía mecánica presente en las olas marinas (Energía Undimotriz).
Este último tipo de energía, la UNDIMOTRIZ, por su constante presencia en su entorno (con mayor o menor potencia, pero siempre presente en cualquier hora y época del año) y bastante previsible (debido al conocimiento que se tiene sobre mareas, efectos del viento, influjo del Sol, etc.) a diferencia de otras energías renovables y limpias, como la FOTOVOLTAICA, presente cuando brilla el Sol o la EÓLICA, que solo se produce cuando el viento sopla por encima de una determinada velocidad, ha reclamado, desde siempre, el interés de los investigadores a fin de poder satisfacer las demandas energéticas que el desarrollo de la Humanidad está requiriendo, cada vez, en mayor grado.
Son diversos los países que, desde hace más de 40 años, están tratando de obtener un progreso significativo en la tecnología para la generación de electricidad o el bombeo a tierra firme de agua bruta (agua de mar) utilizando la energía cinética y potencial que portan de las olas, sin que, hasta ahora, alguien haya conseguido obtener resultados que puedan ser explotados comercialmente.
Esta energía undimotriz puede ser transformada en energía eléctrica y/o mecánica captándola previamente de las olas mediante convertidores apropiados que, según su tamaño y orientación, pueden ser clasificados, principalmente, en tres tipos:
• Absorbedores puntuales, estructuras relativamente pequeñas (boyas), normalmente cilíndricas, indiferentes a la dirección de las olas.
• Atenuadores, que son estructuras largas, que se colocan paralelos a la dirección de las olas.
• Terminadores o totalizadores, estructuras de considerables dimensiones que se colocan de forma perpendicular a la dirección de las olas.
Por ser el sistema basado en los absorbedores puntuales (aquellos que utilizan boyas como elemento de captación de la energía de las olas) el más sencillo y económico para abordar los experimentos, son innumerables los intentos realizados, tanto para bombear agua bruta hasta el litoral como para conseguir generar electricidad, aunque la máquina que aquí se detalla tiene como característica principal que puede realizar, de forma simultánea, la transformación de la energía mecánica que porta cada ola marina (que es función de la altura de esa ola y de su período) en energía eléctrica y, además, consigue bombear el agua de mar para su uso en tierra firme.
Como antecedentes de Sistemas de Bombeo accionados por una Boya y, aptos por lo tanto para la captación de energía undimotriz, son tantos, siendo tan simple la máquina (la Bomba de Pistón) y su antigüedad que sería demasiado prolija su enumeración, pero baste citar las siguientes Patentes:
• US 4883411 A (WINDLE TOM J).
• US 4754157 A (WINDLE TOM J).
• US 2008238103 A1 (MONTGOMERY JAMES SCOTT).
• EP 1013953 A1 (REGO ESPINOZA ISMAEL et al.).
Al contrario de lo que sucede con los Sistemas de Bombeo aludidos anteriormente, son muy escasos los sistemas de generación eléctrica movidos por Boyas y que accionen un alternador lineal, con movimiento vertical, ascendente/descendente, y se citan las siguientes Patentes:
• ES 2319156 B1 (MANUEL PINILLA MARTIN)
• ES 2379520 B1 (FABIAN HERREROS HIDALGO).
• ES 2568697 B1 (FABIAN HERREROS HIDALGO)
En cuanto al procedimiento de autoprotección del Módulo frente a contingencias medioambientales, sus antecedentes son los mostrados en las dos últimas patentes reseñadas en el párrafo anterior, es decir, las referidas:
• ES 2379520 B1 (FABIAN HERREROS HIDALGO)
• ES 2568697 B1 (FABIAN HERREROS HIDALGO)
El Módulo convertidor aquí presentado, compuesto, como se ha indicado anteriormente, por dos máquinas bien distintas entre sí (el Generador Eléctrico y la Bomba Hidráulica), pero que trabajan de forma totalmente coordinadas sí, supone la creación de una nueva máquina, cuyo objetivo es, no solamente el generar energía mecánica utilizando la infraestructura existente para el Generador Eléctrico, si no que, utilizando esa misma infraestructura, se puede captar una energía que, de no existir ese equipo de bombeo, se perdería, lo que supondría renunciar, dependiendo de la ubicación del equipo, entre el 20 y el 30 % de la energía captada por el Generador Eléctrico.
EXPLICACIÓN DE LA INVENCIÓN
El sistema que aquí se presenta como método para el aprovechamiento de la energía undimotriz de las olas del mar, es en realidad una optimización del SISTEMA DE GENERACIÓN DE ENERGÍA ELÉCTRICA A PARTIR DE LA ENERGÍA UNDIMOTRIZ, cuando el procedimiento utilizado es el uso de un GENERADOR ELÉCTRICO LINEAL cuyo elemento motriz lo constituye una Boya que, con su movimiento ascendente/descendente, acciona el Oscilador de dicho Generador.
Dado que este tipo de generación eléctrica está basado en la inducción que el movimiento de un campo magnético produce sobre una bobinas de hilo conductor cuando ésta corta dicho campo magnético, y que la intensidad de la corriente eléctrica producida es función de dos variantes (la velocidad con la que se mueve el elemento magnetizado y la densidad de su campo magnético), existe en el espectro de cada ola y, en los entornos próximos a su cresta y a su valle, sendos espacio de tiempo en el que la velocidad lineal (velocidad crítica) de la boya es inferior a la necesaria para producir corriente, espacios de tiempo durante los cuales el Generador Eléctrico deja de producir electricidad.
Es, en estos momentos, en los que la energía mecánica cinético/potencial que conserva la olano puede convertirse en energía eléctricacuando, mediante la actuación del mecanismo adecuado, se activa la función de bombeo de este Módulo, que transforma la energía presente en la Boya en energía cinética (energía mecánica que, si no existiera esta Bomba se perdería) y que, dadas las altas presiones generadas (60 y 20 bares) y el elevado volumen de agua impulsado, esta energía cinética puede ser utilizada para transformarla en más electricidad, y si esta superara la capacidad de la red pública, el excedente podría ser utilizado para desalinizar el agua de mar, o para impulsarla tierra adentro, elevándola hasta cotas importantes, para su aprovechamiento "in situ”.
Esa función de bombeo también se activará cuando el flujo de energía undimotriz que incide sobre la Boya sobrepasa la potencia eléctrica de diseño del Generador Lineal y que se perdería en caso de la ausencia de nuestra Bomba.
El Módulo Convertidor de la energía undimotriz captada por la Boya, que aquí se presenta, está formado por los siguientes elementos:
• BOYA (1).
• CÁMARA DE ESTABILIDAD (2), anclada al fondo marino.
• BARRA CONVERTIDORA (3) de la energía undimotriz, en cuyo interior se encuentra un GENERADOR ELÉCTRICO LINEAL y una BOMBA HIDRÁULICA DE PISTÓN.
Y todos estos elementos configurados de manera que la Boya, que se mueve en sentido vertical y alternativo, siguiendo el perfil de la ola, crea un flujo de energía mecánica que arrastra, con un movimiento lineal, un conjunto formado por el OSCILADOR (3.1.3) del GENERADOR ELÉCTRICO LINEAL (3.1) y el PISTÓN (3.2.2) de una BOMBA HIDRÁULICA DE PISTÓN (3.2), mecánica, alternativa, de doble acción, unidos solidariamente a través de un elemento, el VÁSTAGO (1.2) que, o bien transmite el considerable peso del Oscilador que, al gravitar sobre el Pistón, permite bombear el agua de mar por la línea de Alta Presión cuando la Boya discurre desde la cresta hasta el valle de la ola, o bien transmite la fuerza de flotación de la Boya al mismo Pistón, cuando ésta discurre en sentido ascendente, lo que permite bombear el agua de mar por la línea de Baja Presión.
Tanto el Generador Eléctrico Lineal (3.1), como la Bomba de Pistón (3.2), se encuentran localizados en el interior de la Barra Convertidora (3), mantenida en posición vertical, dentro de la columna de agua, soportada por la Cámara de Estabilidad (2).
Las características físicas de estos componentes del Módulo son las siguientes:
• La Boya es una cámara estanca que se caracteriza porque una de sus dos cámaras puede ser inundada y lastrada con agua de mar cuando se presente una GALERNA o una CICLOGÉNESIS EXPLOSIVA (que siempre, antes o después, acaban presentándose), de forma que la referida Boya pueda ser llevada a una profundidad tal que el embate de las olas superficiales no suponga peligro para la integridad del Módulo Convertidor. Una vez recuperada la calma, la Boya será deslastrada y restituida a su posición de trabajo.
• La Cámara de Estabilidad es, como la anterior, una cámara estanca, autosoportante, atravesada de arriba abajo por la Barra Convertidora (3). Dicha Cámara de Estabilidad permanece flotando, en una posición fija, en medio de la columna de agua, anclada mediante CABLES DE ACERO (2.1) a sus correspondientes "MUERTOS” (2.2) depositados en el fondo marino.
Esta Cámara de Estabilidad estará sumergida en la columna de agua a una distancia tal del nivel medio del mar que la aparición de la ola de máxima altura registrada en la zona no suponga esfuerzo alguno que pueda afectar a la integridad del Módulo Convertidor, tanto en situación de pleamar o bajamar. • La Barra Convertidora es una estructura autoportante, que se mantiene en posición vertical, soportada en la parte superior de la Cámara de Estabilidad a la que se encuentra anclada mediante elementos pasantes.
Esta Barra Convertidora está formada por dos partes principales, una fija, anclada a su estructura y otra móvil, que es la arrastrada por la Boya.
En la parte fija se encuentra el Estator del Generador Eléctrico y el Cilindro de la Bomba Hidráulica, así como la Cámara de Control y Tratamiento de la energía producida en el Módulo.
En la parte móvil de la Barra Convertidora se encuentra el Vástago (1.2) que es arrastrado por la Boya y que une solidariamente el Oscilador (3.1.3) que forma parte del Generador Eléctrico y el Pistón (3.2.2) que forma parte del Equipo de Bombeo.
En el Módulo Convertidor se encuentran presentes los Sistemas siguientes:
En el Módulo Convertidor se encuentran presentes, además, un conjunto de SISTEMAS AUXILIARES que hacen posible el funcionamiento de los dos sistemas anteriores, sin alguno de los cuales se produciría el colapso de la instalación.
SISTEMA DE GENERACIÓN ELÉCTRICA.
El SISTEMA DE GENERACIÓN ELÉCTRICA lo constituye un GENERADOR ELÉCTRICO, LINEAL, de OSCILADOR BOBINADO, situado en posición vertical dentro de la Barra Convertidora, formado por 2 (dos) partes principales: el ESTATOR (3.1.2) que permanece fijo, anclado a la estructura del Módulo y el OSCILADOR (3.1.3), que se mueve de forma lineal, en sentido ascendente y descendente, siguiendo el eje virtual del Módulo Convertidor.
El Oscilador (3.1.3) está compuesto por un conjunto de ELECTROIMANES DE INDUCCIÓN montados sobre una estructura metálica y dispuestos simétricamente respecto a 2 o más planos que pasen por el eje de dicho Oscilador.
Tanto el Oscilador como el Estator, que forman parte del GENERADOR ELÉCTRICO LINEAL, se encuentran formando una estructura tubular de sección circular o poligonal, axilsimétrica respecto a 2 o más planos y de una longitud tal que el Oscilador pueda efectuar la totalidad máxima de su recorrido siguiendo el eje del Estator y lo haga dentro del espacio delimitado por el Estator.
Las Bobinas de los distintos devanados del Estator se encuentran agrupadas en sistema trifásico (en forma similar a los bobinados de los Generadores trifásicos rotativos tradicionales) y dispuestas de forma que puedan cortar las líneas de los campos magnéticos creados por los Electroimanes del Oscilador.
De esta forma, cuando la Boya se mueve, siguiendo la curva de la ola, el Oscilador se mueve por el eje virtual del Estator y los Electroimanes de Inducción crean unos circuitos magnéticos que, al ser cortados por las Bobinas del devanado del Estator, originan en ellas una corriente eléctrica cuyo sentido se mantiene hasta que el Oscilador, finaliza su recorrido en ese sentido, momento que coincide con el instante en que la Boya finaliza el suyo. Cuando la Boya inicia el cambio de sentido de ascendente a descendente o viceversa, lo hace también el Oscilador y la corriente eléctrica cambia de sentido. En este Sistema de Generación de Electricidad se encuentran presentes un conjunto de Sistemas auxiliares, los cuales se indican a continuación:
✓ SISTEMA DE DETECCIÓN DE LA POTENCIA DEL FRENTE DE LA OLA. ✓ SISTEMA DE PRODUCCIÓN DE CORRIENTE CONTINUA Y REGULACIÓN DE LA MISMA PARA SU INYECCIÓN A LOS ELECTROIMANES DEL OSCILADOR.
✓ SISTEMA DE SELECCIÓN DE LOS ELECTROIMANES QUE DEBEN SER ENERGIZADOS.
✓ SISTEMA DE CONVERSIÓN DE LA CORRIENTE ELÉCTRICA
GENERADA A LAS NECESIDADES DE LA RED.
✓ SISTEMA DE PROTECCIÓN DEL MÓDULO CONTRA INVERSIONES DE CORRIENTE.
✓ SISTEMA DE COMUNICACIÓN DE SEÑALES ENTRE MÓDULO Y CENTRAL.
✓ SISTEMA DE CONTROL AUTOMATIZADO DEL MÓDULO.
✓ SISTEMA DE TRANSMISIÓN DEL MOVIMIENTO DE LA BOYA AL VÁSTAGO.
SISTEMA DE PROTECCIÓN ACTIVA DEL MÓDULO CONVERTIDOR. SISTEMA DE RUPTURA DE LA TRANSMISIÓN ENTRE LA BOYA Y EL VÁSTAGO.
SISTEMA DE DETECCIÓN DE LA POTENCIA DEL FRENTE DE LA OLA. Dada la existencia de los llamados "TRENES DE OLAS” y la necesidad de mantener constante la tensión de salida del Generador eléctrico, adecuando la potencia generada a la que presente, en ese momento determinado, la ola que está actuando sobre la Boya, a la vez que se inicie o no la función de Bombeo, se dispone en la Barra Convertidora de una serie de sensores que detectan la amplitud máxima que alcanzará la ola próxima, así como la velocidad de ascenso y descenso de la Boya, y en función de esos valores y mediante el algoritmo diseñado al efecto, se selecciona, gracias a un conmutador estático, el devanado que va a tratar esa ola y, simultáneamente, se fija la intensidad de la corriente de inducción que debe hacerse pasar por los electroimanes del Oscilador para que produzcan el flujo magnético adecuado y se mantenga la tensión de salida del Generador dentro de los parámetros fijados.
SISTEMA DE PRODUCCIÓN DE CORRIENTE CONTINUA Y REGULACIÓN DE LA MISMA PARA SU INYECCIÓN A LOS ELECTROIMANES DEL OSCILADOR.
Como cualquier generador eléctrico que debe mantener constantes unos determinados parámetros (tensión, en nuestro caso) es necesario controlar la intensidad de los campos electromagnéticos producidos en los electroimanes, razón por la cual se dispone un SISTEMA DE GENERACIÓN DE CORRIENTE CONTINUA AUXILIAR y su elemento de regulación, que estará regido por un autómata controlado por el algoritmo diseñado al efecto.
SISTEMA DE SELECCIÓN DE LOS ELECTROIMANES QUE DEBEN SER ENERGIZADOS.
Dado que, por necesidades funcionales, el Oscilador es de una longitud superior al Estator, se dispone de un sistema que determine qué electroimanes se encuentran, en un determinado momento, dentro del núcleo estatórico y son esos electroimanes, y solo esos los que van a ser energizados.
SISTEMA DE CONVERSIÓN DE LA CORRIENTE ELÉCTRICA
GENERADA A LAS NECESIDADES DE LA RED.
La corriente producida en el Generador Eléctrico será tratada en cada Módulo Convertidor, para lo cual, en la CÁMARA DE CONTROL Y TRATAMIENTO DE LA ENERGÍA de cada uno de ellos se dispondrá un CONJUNTO RECTIFICADOR-ONDULADOR formado por diodos, tiristores, puentes rectificadores, onduladores y transformadores, que adaptarán la corriente eléctrica creada en las bobinas del Estator a las condiciones de tensión y frecuencia deseadas.
Cada Módulo Convertidor tratará dentro de su Barra Convertidora la energía producida y se adecuará a las características demandadas por la red; la discordancia con cualquiera de los parámetros de la red, provocará el corte del suministro de corriente a los Electroimanes del Oscilador con lo que el Generador continuará moviendo su Boya, pero este movimiento ya no producirá energía eléctrica.
SISTEMA DE PROTECCIÓN DEL MÓDULO CONTRA INVERSIONES DE CORRIENTE.
La Barra Convertidora llevará un dispositivo que detectará si en algún momento, por el cable de potencia que exporta la energía generada a la Subestación de la Central eléctrica de la Planta, circula corriente en sentido inverso y procederá al corte de suministro de corriente a los Electroimanes.
SISTEMA DE COMUNICACIÓN DE SEÑALES ENTRE MÓDULO Y CENTRAL.
En la Barra Convertidora, en su CÁMARA DE CONTROL Y TRATAMIENTO DE LA ENERGÍA, se situará el modem de comunicaciones que contendrá los módulos de entrada y salida de señales procedentes o dirigidas a la Central Eléctrica.
SISTEMA DE CONTROL AUTOMATIZADO DEL MÓDULO.
Todo el Módulo estará gobernado por un ordenador situado en la CÁMARA DE CONTROL Y TRATAMIENTO DE LA ENERGÍA.
Este ordenador, que contendrá el algoritmo de control del Módulo Convertidor, formará parte de un Sistema de Control Distribuido, cuyo SCADA (Sistema de Control y Adquisición de Datos) estará situado en el Edificio eléctrico de la Subestación.
SISTEMA DE TRANSMISIÓN DEL MOVIMIENTO DE LA BOYA AL INTERIOR DE LA BARRA CONVERTIDORA.
La transmisión de energía entre la Boya y el Vástago (1.2) se realiza mediante CABLE o CADENA DE ACERO pero que en cualquier caso transmite su movimiento siempre de modo lineal.
Con este sistema la Boya obligará al Oscilador y al Pistón (solidariamente unidos por el Vástago) a seguir sus movimientos tanto en el sentido de subida como de bajada
SISTEMA DE PROTECCIÓN ACTIVA DEL MÓDULO CONVERTIDOR. El Módulo Convertidor de energía undimotriz descrito estará dotado de un sistema de protección activa contra las condiciones extraordinarias de un mar embravecido. El procedimiento consiste, dadas las características de estanqueidad de la Boya, en inundar su CÁMARA DE AIRE (1.0.1) con agua de mar (previo corte de la corriente de alimentación a los Electroimanes) mediante la apertura de la VÁLVULA DE INUNDACIÓN (1.0.2) y de la VÁLVULA DE SALIDA DE AIRE (1.0.3) de la que va provista, hundiéndose entonces hasta llevar la Boya a una profundidad en la que las olas dejen de constituir un peligro para la integridad del Módulo Convertidor. Cuando las condiciones peligrosas hayan desaparecido, se inyectará aire en la parte inundable mediante la apertura de la VÁLVULA DE LLENADO DE AIRE (1.0.4), desplazando, a través de la apertura de la VÁLVULA DE INUNDACIÓN (1.0.2), el agua que la inundaba y la mantenía sumergida flotando dentro de la columna de agua para que alcance de nuevo su disposición de trabajo.
Un PRESOSTATO (1.0.5) controla el llenado de la CÁMARA DE AIRE, que está protegida de cualquier sobrepresión por una VÁLVULA DE SEGURIDAD (1.0.6).
SISTEMA DE RUPTURA DE LA TRANSMISIÓN BOYA-VÁSTAGO.
En previsión de aparición de esfuerzos extraordinarios que puedan dañar el Módulo, el elemento de transmisión (1.1) entre la Boya y el Vástago incorporará un elemento (1.3) cuya carga de ruptura será inferior a la del cable, cadena o barra de acero, que enlaza ambos elementos, para que en caso necesario pueda romper en ese punto.
SISTEMA DE BOMBEO Y PRESURIZACIÓN.
Este sistema de bombeo está constituido por una BOMBA HIDRÁULICA DE PISTÓN (3.2), de doble efecto, cuya CÁMARA DE COMPRESIÓN Y ASPIRACIÓN (3.2.1) está anclada a la estructura de la parte fija de la Barra Convertidora (3).
Por el interior del CILINDRO que constituye la CÁMARA DE ASPIRACIÓN-IMPULSIÓN de la bomba, se mueve un Pistón (3.2.2) de doble acción, émbolo que se encuentra unido solidariamente al Vástago (1.2) que acciona también el Oscilador del Generador Eléctrico Lineal.
Con este sistema la Boya obligará al Oscilador y al Pistón (solidariamente unidos por el Vástago) a seguir sus movimientos tanto en el sentido de subida como de bajada, donde la fuerza de flotabilidad de la Boya creará una determinada presión dentro de la Bomba en el sentido de subida y otra, muy distinta, cuando el sentido sea de bajada del Oscilador ya que la presión de bombeo, ejercida por el Pistón dependerá, única y exclusivamente de las fuerzas gravitatorias que sobre ellos actúen y, naturalmente, del área de dichos Piston.
(Es esta dualidad de presiones, tan diferentes, lo que obliga a duplicar las líneas de evacuación de cada Bomba).
Con esta alternancia de movimiento ascendente/descendente se produce el hecho de que cuando la Boya se encuentre en la cresta de la ola y comience a descender, la cámara de aspiración de la bomba estará en la parte superior del Cilindro y al otro lado del Pistón tendremos la cámara de impulsión y por el contrario, cuando la Boya se encuentre en el valle de la ola y comience su ascenso, dichas cámaras intercambiarán su posición.
Un conjunto de VÁLVULAS ESTÁTICAS (9.2), unidireccionales, posibilitarán la realización de estas funciones de aspiración e impulsión en uno u otro sentido.
Como quiera que el referido Pistón se moverá solidariamente con el Oscilador del Generador (que está produciendo electricidad), para evitar que la BOMBA impulse el agua cuando ésta no se necesite, un conjunto de detectores de nivel y presostatos actuarán sobre la VÁLVULA DE RECIRCULACIÓN Y REGULACIÓN (9.1.1) permitiendo y regulando, si fuere necesario el flujo del agua bombeada.
En este Sistema de Bombeo se encuentra presente un conjunto de Sistemas auxiliares, los cuales se indican a continuación:
✓ SISTEMA DE ACCIONAMIENTO DEL PISTÓN DE LA BOMBA HIDRÁULICA.
✓ SISTEMA DE DOBLE ASPIRACIÓN DE LA BOMBA HIDRÁULICA.
✓ SISTEMA DE DOBLE IMPULSIÓN DE DICHA MÁQUINA.
✓ SISTEMA DE RECIRCULACIÓN DE LA BOMBA HIDRÁULICA.
✓ SISTEMA DE PROTECCIÓN DE CONTRACORRIENTES.
✓ SISTEMA DE SEGURIDAD CONTRA SOBREPRESIONES.
SISTEMA DE ACCIONAMIENTO DEL PISTÓN DE LA BOMBA HIDRÁULICA.
El Pistón de la bomba se encuentra unido solidariamente al Vástago (1.2) que acciona también el Oscilador del Generador Eléctrico Lineal, y es arrastrado, en su sentido ascendente, por las fuerzas de flotabilidad que actúan sobre la Boya (1) y empujado por las gravitacionales que actúan sobre el conjunto móvil de la Barra Convertidora (3), especialmente, el considerable peso del Oscilador, que ejerce su presión cuando la Boya se encuentre en la cresta de la ola y comience a descender hacia el valle.
SISTEMA DE DOBLE ASPIRACIÓN DE LA BOMBA HIDRÁULICA.
Constituido por un CILINDRO que constituye la CÁMARA DE ASPIRACIÓN-IMPULSIÓN con doble entrada de agua, una en la parte superior del cilindro y la otra en su parte inferior, de forma que, cuando la Boya inicia su trayecto ascendente, la aspiración se realiza por la entrada inferior y a la inversa, cuando inicia su trayecto descendente.
SISTEMA DE DOBLE IMPULSIÓN DE LA BOMBA HIDRÁULICA.
El referido cilindro tiene, asimismo, una doble salida de agua, una en la parte superior del cilindro y la otra en su parte inferior.
Cuando la Boya inicia su viaje hacia la cresta de la ola, la fuerza de flotabilidad que transmite al Pistón crea una presión tal, que obliga al fluido contenido en la cámara a salir por la línea de evacuación situada en la parte superior de la misma. (el valor de esta presión será función de la superficie del émbolo y de la fuerza de flotabilidad de la Boya).
Cuando la Boya inicia su viaje hacia el valle de la ola, el peso del Oscilador transmitido al Pistón crea una presión tal, que obliga al fluido contenido en la cámara a salir por la línea de evacuación situada en la parte inferior de la misma.
SISTEMA DE PROTECCIÓN DE CONTRACORRIENTES.
Un conjunto de VÁLVULAS ESTÁTICAS (9.2), unidireccionales, posibilitarán la realización de esta doble función de aspiración e impulsión, en uno u otro sentido, evitando contracorrientes en el flujo del agua.
SISTEMA DE RECIRCULACIÓN DE LA BOMBA HIDRÁULICA.
Como quiera que el referido Pistón se mueve de forma continua y solidariamente con el Oscilador del Generador (que está produciendo electricidad), para evitar que la BOMBA impulse el agua cuando la energía que fluye sobre la Boya no sea suficiente o cuando este agua no se necesite, un conjunto de detectores de nivel y presostatos actuarán sobre la VÁLVULA DE RECIRCULACIÓN Y REGULACIÓN (9.1.1) permitiendo y regulando, si fuere necesario el flujo del agua bombeada.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS
Para complementar la descripción que se está realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características de la invención, se acompaña como parte integrante de dicha descripción, un juego de dibujos en donde con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente:
Figura 1.- Muestra un esquema de un Módulo Convertidor, donde se pueden ver: Boya (1), Cámara de Estabilidad (2) y Barra Convertidora (3), el Vástago (1.2), el Elemento de Transmisión (1.1) entre Boya y Vástago, el Elemento de Ruptura (1.3) y los Cables de Amarre (2.1) a los Muertos (2.2) situados en el fondo marino.
Figura 2.- Muestra en un detalle esquemático el Generador Eléctrico (3.1), la Bomba Hidráulica de Pistón (3.2), el Vástago (1.2), ), el Estator (3.1.2) y el Oscilador (3.1.3) del Generador Eléctrico Lineal, Cable de exportación de energía (12), Línea de bombeo de Alta Presión (13) y Línea de bombeo de Baja Presión (14),
Figura 3.- Esta figura muestra el Vástago (1.2) del Módulo y esquemáticamente, la Bomba de Pistón (3.2), Cámara de Compresión y Aspiración (3.2.1), Pistón (3.2.2), Válvula de Recirculación y Regulación (9.1.1), Válvulas de seguridad (9.3.1 y 9.3.2) contra sobrepresiones y un conjunto de válvulas unidireccionales (9.2), así como el flujo del agua por la Línea de bombeo de Alta Presión (13) cuando la Boya desciende desde la cresta al valle de una ola.
Figura 4.- Esta figura es la misma que la anterior pero aquí se muestra el flujo del agua por la Línea de bombeo de Baja Presión (14) cuando la Boya asciende desde el valle hacia la cresta de la ola.
Figura 5.- Muestra un esquema de principio del SISTEMA DE PROTECCIÓN ACTIVA DEL MÓDULO CONVERTIDOR en el que, de forma esquemática, se aprecian la Cámara de Inundación (1.0.1) de la Boya, Válvula de Inundación (1.0.2), Válvula de Salida de Aire (1.0.3), Válvula de Llenado de Aire (1.0.4), Presostato (1.0.5), y Válvula de Seguridad (1.0.6).
Figura 6.- Muestra un esquema general del proceso, en el que podemos apreciar:
✓ Boya motriz del Módulo Convertidor (1).
✓ Generador Eléctrico Lineal (3.1).
✓ Bomba Hidráulica de Pistón (3.2)
✓ Parque de Boyas (4)
✓ Subestación Eléctrica (5)
✓ Tanque de Almacenamiento de agua de mar de Baja Presión (6).
✓ Tanque de Almacenamiento de agua de mar de Alta Presión (7).
✓ Turbogenerador Eléctrico (8) accionado por una Turbina Hidráulica de doble etapa.
✓ Planta de desalinización (9), con sus líneas de agua bruta de Alta y Baja Presión.
✓ Planta de Electrolisis (10).
✓ Piscifactoría (11).
✓ Cables de exportación de energía eléctrica (12) hasta la Subestación eléctrica desde los Generadores Lineales y desde el Turbogenerador. ✓ Tubería de Alta Presión (13).
✓ Tubería de Baja Presión (14)
Figura 7.- Muestra un esquema general del Módulo, en el que podemos apreciar la Boya (1), la Cámara de Estabilidad (2), la Barra Convertidora con sus dos componentes principales, el Generador Lineal Eléctrico (3.1) y la Bomba de Pistón (3.2), el Cable (12) de exportación de corriente y transmisión de señales y datos, la Línea (13) de agua bruta de Alta Presión (60 Bares) y la Línea (14) de agua bruta de Baja Presión (20 Bares).
REALIZACIÓN PREFERENTE DE LA INVENCIÓN
El Módulo Convertidor de Energía Undimotriz descrito podemos utilizarlo, como una de las aplicaciones favoritas de esta invención, en un PARQUE DE BOYAS de Generación de Electricidad y de Bombeo de agua de mar en Alta y Baja Presión, Parque constituido por un conjunto de Módulos Convertidores regularmente distribuidos de forma que la Boya de uno no interfiera ni sirva de barrera a la ola.
Los Generadores Eléctricos Lineales de estos módulos que forman esa Central Eléctrica Undimotriz (produciendo en corriente alterna, trifásica, a 50 Hz y Media Tensión) estarán conectados a una Subestación situada en el litoral, a través de la cual se distribuirá esta energía bien para su inyección en una red pública, o bien cuando esta red no tenga demanda para absorberla y se tenga excedente, esta energía eléctrica puede utilizarse para su uso en una Planta industrial, por ejemplo, para desalinización del agua de mar, para producción de Hidrógeno verde, etc., etc.
Por su parte, las Bombas de Pistón de los referidos módulos (cada uno de los cuales puede bombear, anualmente, varias decenas de hectómetros cúbicos de agua de mar), se agrupan formando una Central Undimotriz de Bombeo capaz de impulsar ese flujo de agua a tierra firme a elevadas presiones (60 bares por la línea de Alta Presión y 20 bares por la de Baja, por ejemplo). El uso preferente que se les dé a ambos flujos de agua dependerá de las necesidades de la zona a la que sirva, como, por ejemplo: • Alimentar a un Turbogenerador accionado por Turbina Hidráulica, para generar electricidad.
• Una planta de desalinización (donde la mayor de las presiones podría utilizarse para el proceso de ósmosis inversa y la menor, para funciones accesorias, como lavado de filtros).
• Una planta de producción de Hidrógeno verde, utilizando la electrolisis del agua previamente desalada.
• Una piscifactoría situada en el interior de la Península (con lo cual se evitarían los riesgos que corren las situadas en el mar).
• etc. etc.)
Dado que estos Módulos, por su tamaño pueden estar relativamente próximos unos a otros, se puede lograr una elevada potencia en un espacio muy inferior a los que ocupan los sistemas actuales.
Claims (21)
1. SISTEMA DE GENERACIÓN DE ENERGÍA ELÉCTRICA Y MECÁNICA A PARTIR DE LA ENERGÍA UNDIMOTRIZ caracterizado por comprender, como mínimo un MÓDULO CONVERTIDOR compuesto al menos por los siguientes elementos: • BOYA (1).
• CÁMARA DE ESTABILIDAD (2), anclada al fondo marino.
• BARRA CONVERTI DORA (3) de la energía undimotriz en energía eléctrica y mecánica.
Y todos estos elementos configurados de manera que, sobre la Boya, que se mueve en sentido vertical y alternativo siguiendo el perfil de la ola, se crea un flujo de energía mecánica que arrastra, con un movimiento lineal, un conjunto formado por el Oscilador (3.1.2) del GENERADOR ELÉCTRICO LINEAL (3.1) y el Émbolo o Pistón (3.2.2) de una BOMBA HIDRÁULICA DE PISTÓN (3.2).
Tanto el GENERADOR ELÉCTRICO LINEAL (3.1), como la BOMBA DE PISTON (3.2), se encuentran localizados en el interior de la Barra Convertidora (3), mantenida en posición vertical, dentro de la columna de agua, soportada por la Cámara de Estabilidad (2).
Las características físicas de estos componentes del Módulo son las siguientes:
• La Boya es una cámara estanca que se caracteriza porque una de sus dos cámaras puede ser inundada y lastrada con agua de mar hasta una zona de seguridad cuando se presente la GALERNA o la CICLOGÉNESIS EXPLOSIVA.
• La Cámara de Estabilidad es, como la anterior, una cámara estanca, autosoportante, atravesada de arriba abajo por la Barra Convertidora (3) y que permanece flotando, en una posición fija, en medio de la columna de agua, anclada mediante CABLES DE ACERO (2.1) a sus correspondientes "MUERTOS” (2.2) depositados en el fondo marino.
• La Barra Convertidora es una estructura autoportante, que contiene en su interior el Generador Eléctrico Lineal y la Bomba Hidráulica de Pistón.
En este Módulo Convertidor se encuentran también presentes un conjunto de SISTEMAS AUXILIARES que hacen posible el funcionamiento simultáneo y coordinado del Generador Eléctrico Lineal y de la Bomba de Pistón, sin alguno de los cuales se produciría el colapso del Módulo.
En la Generación de energía eléctrica se encuentran presentes los siguientes Sistemas auxiliares:
✓ SISTEMA DE DETECCIÓN DE LA POTENCIA DEL FRENTE DE LA OLA. ✓ SISTEMA DE PRODUCCIÓN Y REGULACIÓN DE CORRIENTE CONTINUA PARA SU INYECCIÓN A LOS ELECTROIMANES DEL OSCILADOR.
✓ SISTEMA DE SELECCIÓN DE LOS ELECTROIMANES QUE DEBEN SER ENERGIZADOS.
✓ SISTEMA DE CONVERSIÓN DE LA CORRIENTE ELÉCTRICA
GENERADA A LAS NECESIDADES DE LA RED.
✓ SISTEMA DE PROTECCIÓN DEL MÓDULO CONTRA INVERSIONES DE CORRIENTE.
✓ SISTEMA DE PROTECCIÓN ACTIVA DEL MÓDULO CONVERTIDOR. ✓ SISTEMA DE COMUNICACIÓN DE SEÑALES ENTRE MÓDULO Y CENTRAL.
✓ SISTEMA DE CONTROL AUTOMATIZADO DEL MÓDULO.
✓ SISTEMA DE TRANSMISIÓN DEL MOVIMIENTO DE LA BOYA AL VÁSTAGO.
✓ SISTEMA DE RUPTURA DE LA TRANSMISIÓN.
En la Generación de energía mecánica (Bomba Hidráulica de Pistón), los sistemas auxiliares son los siguientes:
✓ SISTEMA DE ACCIONAMIENTO DEL PISTÓN DE LA BOMBA HIDRÁULICA.
✓ SISTEMA DE DOBLE ASPIRACIÓN DE LA BOMBA HIDRÁULICA.
✓ SISTEMA DE DOBLE IMPULSIÓN DE DICHA MÁQUINA.
✓ SISTEMA DE PROTECCIÓN DE CONTRACORRIENTES.
✓ SISTEMA DE RECIRCULACIÓN DE LA BOMBA HIDRÁULICA.
✓ SISTEMA DE SEGURIDAD CONTRA SOBREPRESIONES.
2. SISTEMA DE GENERACIÓN DE ENERGÍA ELÉCTRICA Y MECÁNICA A PARTIR DE LA ENERGÍA UNDIMOTRIZ según Reivindicación 1, caracterizado porque su SISTEMA DE GENERACIÓN DE ELECTRICIDAD lo constituye un GENERADOR ELÉCTRICO, LINEAL, DE OSCILADOR BOBINADO, situado en posición vertical dentro de la Barra Convertidora, formado por 2 (dos) partes principales: el ESTATOR (3.1.2) que permanece fijo y el OSCILADOR (3.1.3), que se mueve de forma lineal, en sentido ascendente y descendente, siguiendo el movimiento de la Boya.
3. SISTEMA DE GENERACIÓN DE ENERGÍA ELÉCTRICA Y MECÁNICA A PARTIR DE LA ENERGÍA UNDIMOTRIZ según Reivindicación 1, caracterizado porque su BOMBA HIDRÁULICA DE PISTÓN tiene por objetivo no solamente el generar energía mecánica utilizando la infraestructura existente para el Generador Eléctrico, sino que, utilizando esa misma infraestructura, se puede captar una energía, que el referido Generador Eléctrico no puede aprovechar y que, de no existir ese Equipo de Bombeo, se perdería.
4. SISTEMA DE GENERACIÓN DE ENERGÍA ELÉCTRICA Y MECÁNICA A PARTIR DE LA ENERGÍA UNDIMOTRIZ según Reivindicaciones 1 y 3, caracterizado porque el Oscilador del GENERADOR ELÉCTRICO LINEAL y el Émbolo de su BOMBA HIDRÁULICA se encuentran rígidamente unidos por un elemento rígido, el VÁSTAGO (1.2).
5. SISTEMA DE GENERACIÓN DE ENERGÍA ELÉCTRICA Y MECÁNICA A PARTIR DE LA ENERGÍA UNDIMOTRIZ según Reivindicaciones 1 y 3, caracterizado por su SISTEMA DE DETECCIÓN DE LA POTENCIA DEL FRENTE DE LA OLA, constituido por una serie de sensores que detectan la amplitud máxima que alcanza una ola así como la velocidad de ascenso y descenso de la Boya, y en función de esos valores y mediante el algoritmo diseñado al efecto, se selecciona, los espacios de tiempo durante los cuales funcionará el Generador Lineal o el Sistema de Bombeo o ambos, de forma conjunta, si la potencia de la ola lo permite
6. SISTEMA DE GENERACIÓN DE ENERGÍA ELÉCTRICA Y MECÁNICA A PARTIR DE LA ENERGÍA UNDIMOTRIZ según Reivindicaciones 1,2 y 3, caracterizado por su SISTEMA DE PRODUCCIÓN Y REGULACIÓN DE CORRIENTE CONTINUA PARA SU INYECCIÓN A LAS BOBINAS DE LOS ELECTROIMANES DEL OSCILADOR
necesario para producir y controlar la intensidad de los campos electromagnéticos de los electroimanes.
7. SISTEMA DE GENERACIÓN DE ENERGÍA ELÉCTRICA Y MECÁNICA A PARTIR DE LA ENERGÍA UNDIMOTRIZ según Reivindicaciones 1, 2, 3 y 6, caracterizado por su SISTEMA DE SELECCIÓN DE LOS ELECTROIMANES QUE DEBEN SER ENERGIZADOS, dado que, por necesidades funcionales, el Oscilador es de una longitud superior al Estator y es necesario disponer de un sistema que determine qué Electroimanes se encuentran dentro del núcleo estatórico y son esos electroimanes, y solo esos, los que van a ser energizados.
8. SISTEMA DE GENERACIÓN DE ENERGÍA ELÉCTRICA Y MECÁNICA A PARTIR DE LA ENERGÍA UNDIMOTRIZ según Reivindicaciones 1, 2, 3, 6 y 7, caracterizado por su SISTEMA DE CONVERSIÓN DE LA CORRIENTE ELÉCTRICA GENERADA A LAS NECESIDADES DE LA RED, mediante el que la corriente producida en el Generador Eléctrico será tratada en cada Módulo Convertidor, para lo cual, en la Cámara de Control y Tratamiento de la energía se dispondrá un conjunto Rectificador-Ondulador formado por diodos, tiristores, puentes rectificadores, onduladores y transformadores, que adaptarán la corriente eléctrica creada en las bobinas del Estator a las condiciones de tensión y frecuencia deseadas.
9. SISTEMA DE GENERACIÓN DE ENERGÍA ELÉCTRICA Y MECÁNICA A PARTIR DE LA ENERGÍA UNDIMOTRIZ según Reivindicaciones 1 y 8, caracterizado por su SISTEMA DE PROTECCIÓN DEL MÓDULO CONTRA INVERSIONES DE CORRIENTE que llevará un dispositivo que detectará si, en algún momento, por el cable de potencia que exporta la energía generada a la Subestación, circula corriente en sentido inverso y, en ese caso, se procederá al corte de suministro de corriente a los Electroimanes.
10. SISTEMA DE GENERACIÓN DE ENERGÍA ELÉCTRICA Y MECÁNICA A PARTIR DE LA ENERGÍA UNDIMOTRIZ según Reivindicación 1, caracterizado por su SISTEMA DE PROTECCIÓN ACTIVA DEL MÓDULO CONVERTIDOR, mediante el procedimiento que consiste, dadas las características de estanqueidad de la Boya, en inundar su Cámara de aire (1.0.1) con agua de mar, hundiéndose entonces hasta llevar a la referida Boya a una profundidad en la que las olas dejen de constituir un peligro para la integridad del Módulo Convertidor e inyectando aire en la parte inundable para que alcance de nuevo su disposición de trabajo, una vez haya pasado el peligro.
11. SISTEMA DE GENERACIÓN DE ENERGÍA ELÉCTRICA Y MECÁNICA A PARTIR DE LA ENERGÍA UNDIMOTRIZ según Reivindicación 1, caracterizado por su SISTEMA DE COMUNICACIÓN DE SEÑALES ENTRE MÓDULO Y CENTRAL, compuesto por el modem de comunicaciones que contendrá los módulos de entrada y salida de señales procedentes o dirigidas a la Central Eléctrica y que estará situado en la Cámara de Control y Tratamiento de la energía.
12. SISTEMA DE GENERACIÓN DE ENERGÍA ELÉCTRICA Y MECÁNICA A PARTIR DE LA ENERGÍA UNDIMOTRIZ según Reivindicaciones 1 y 11, caracterizado por su SISTEMA DE CONTROL AUTOMATIZADO DEL MÓDULO compuesto por un ordenador situado en la Cámara de Control y Tratamiento de la energía de cada Módulo, que contendrá el algoritmo de control del Módulo Convertidor y que formará parte de un Sistema de Control Distribuido, cuyo SCADA (Sistema de Control y Adquisición de Datos) estará situado en el Edificio de Control del Parque de Boyas.
13. SISTEMA DE GENERACIÓN DE ENERGÍA ELÉCTRICA Y MECÁNICA A PARTIR DE LA ENERGÍA UNDIMOTRIZ según Reivindicaciones 1 y 3, caracterizado por su SISTEMA DE ACCIONAMIENTO DEL PISTÓN DE LA BOMBA HIDRÁULICA, donde el Pistón es arrastrado, en su sentido ascendente, por las fuerzas de flotabilidad que actúan sobre la Boya (1) y empujado por el considerable peso del Oscilador, que ejerce su presión cuando la Boya se encuentre en la cresta de la ola y comienza a descender hacia el valle.
14. SISTEMA DE GENERACIÓN DE ENERGÍA ELÉCTRICA Y MECÁNICA A PARTIR DE LA ENERGÍA UNDIMOTRIZ según Reivindicaciones 1 y 13, caracterizado por su SISTEMA DE TRANSMISIÓN DEL MOVIMIENTO DE LA BOYA AL VÁSTAGO, que se realiza mediante un elemento (1.1), cable o cadena de acero, pero que en cualquier caso transmite su movimiento siempre de modo lineal.
15 SISTEMA DE GENERACIÓN DE ENERGÍA ELÉCTRICA Y MECÁNICA A PARTIR DE LA ENERGÍA UNDIMOTRIZ según Reivindicaciones 1, 13 y 14, caracterizado por su SISTEMA DE RUPTURA DE LA TRANSMISIÓN BOYA-VÁSTAGO, para lo cual el elemento de transmisión (1.1) entre la Boya y el Vástago (1.2) incorporará un elemento (1.3) cuya carga de ruptura será inferior a la del cable o cadena que enlaza ambos elementos, para que en caso necesario pueda romper en ese punto.
16. SISTEMA DE GENERACIÓN DE ENERGÍA ELÉCTRICA Y MECÁNICA A PARTIR DE LA ENERGÍA UNDIMOTRIZ según Reivindicaciones 1 y 13, caracterizado porque la Bomba Hidráulica dispone de doble entrada de agua, una en la parte superior del cilindro y la otra en su parte inferior, de forma que, cuando la Boya inicia su trayecto ascendente, la aspiración se realiza por la entrada inferior y a la inversa, cuando inicia su trayecto descendente.
17. SISTEMA DE GENERACIÓN DE ENERGÍA ELÉCTRICA Y MECÁNICA A PARTIR DE LA ENERGÍA UNDIMOTRIZ según Reivindicaciones 1 y 13, caracterizado porque la Bomba Hidráulica dispone de doble salida de agua, una en la parte superior del cilindro y la otra en su parte inferior de forma que cuando la Boya inicia su viaje hacia la cresta de la ola, la fuerza de flotabilidad que transmite al Pistón crea una presión tal, que obliga al fluido contenido en la cámara a salir por la línea de evacuación situada en la parte superior de la misma. (el valor de esta presión será función de la superficie del émbolo y de la fuerza de flotabilidad de la Boya).
Cuando la Boya inicia su viaje hacia el valle de la ola, el peso del Oscilador transmitido al Pistón crea una presión tal, que obliga al fluido contenido en la cámara a salir por la línea de evacuación situada en la parte inferior de la misma.
18. SISTEMA DE GENERACIÓN DE ENERGÍA ELÉCTRICA Y MECÁNICA A PARTIR DE LA ENERGÍA UNDIMOTRIZ según Reivindicación 1, 3, 16 y 17, caracterizado porque la BOMBA HIDRÁULICA DE PISTON (3.2) es de doble efecto y produce 2 presiones distintas, una producida por la fuerza de flotabilidad creada por la Boya y la otra, la originada por el peso del Oscilador.
19. SISTEMA DE GENERACIÓN DE ENERGÍA ELÉCTRICA Y MECÁNICA A PARTIR DE LA ENERGÍA UNDIMOTRIZ según Reivindicaciones 1, 16 y 17, caracterizado por su SISTEMA DE PROTECCIÓN DE CONTRACORRIENTES para lo cual la BOMBA HIDRÁULICA DE PISTON dispone de un conjunto de Válvulas Estáticas (9.2), unidireccionales, que posibilitarán la realización de estas funciones de aspiración e impulsión en uno u otro sentido.
20. SISTEMA DE GENERACIÓN DE ENERGÍA ELÉCTRICA Y MECÁNICA A PARTIR DE LA ENERGÍA UNDIMOTRIZ según Reivindicaciones 1, 17, y 18, caracterizado por el SISTEMA DE RECIRCULACIÓN de la BOMBA HIDRÁULICA DE PISTON, para lo cual incorpora una Válvula de Recirculación y Regulación (9.1.1) que, controlada por un algoritmo (en el que interviene la potencia de la ola, la potencia eléctrica producida por el Generador Eléctrico y la demanda de la red) con su cierre o apertura posibilita que la Bomba pueda ejecutar o no su función de impulsar el agua de mar,
21. SISTEMA DE GENERACIÓN DE ENERGÍA ELÉCTRICA Y MECÁNICA A PARTIR DE LA ENERGÍA UNDIMOTRIZ según Reivindicaciones 1, 3, 17, y 18, caracterizado por SISTEMA DE SEGURIDAD CONTRA SOBREPRESIONES de la BOMBA HIDRÁULICA DE PISTON dispone de un conjunto de Válvulas de Seguridad que protegerá el SISTEMA DE BOMBEO contra las posibles sobrepresiones que pudieran producirse durante las operaciones de bombeo.
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Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4754157A (en) * | 1985-10-01 | 1988-06-28 | Windle Tom J | Float type wave energy extraction apparatus and method |
| US4883411A (en) * | 1988-09-01 | 1989-11-28 | Windle Tom J | Wave powered pumping apparatus and method |
| ES2568697A1 (es) * | 2014-10-31 | 2016-05-03 | Fabián Herreros Hidalgo | Sistema de generación de energía eléctrica a partir de la energía undimotriz |
| ES2897126A1 (es) * | 2021-06-30 | 2022-02-28 | Hidalgo Fabian Herreros | Sistema de generación de energía eléctrica y mecánica a partir de la energía undimotriz |
-
2024
- 2024-03-11 ES ES202430175A patent/ES2976933A1/es active Pending
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4754157A (en) * | 1985-10-01 | 1988-06-28 | Windle Tom J | Float type wave energy extraction apparatus and method |
| US4883411A (en) * | 1988-09-01 | 1989-11-28 | Windle Tom J | Wave powered pumping apparatus and method |
| ES2568697A1 (es) * | 2014-10-31 | 2016-05-03 | Fabián Herreros Hidalgo | Sistema de generación de energía eléctrica a partir de la energía undimotriz |
| ES2897126A1 (es) * | 2021-06-30 | 2022-02-28 | Hidalgo Fabian Herreros | Sistema de generación de energía eléctrica y mecánica a partir de la energía undimotriz |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| BA2A | Patent application published |
Ref document number: 2976933 Country of ref document: ES Kind code of ref document: A1 Effective date: 20240813 |