MX2008009855A

MX2008009855A - Metodo mejorado para transportar y almacenar energia generada por el viento usando una tuberia.

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Publication number: MX2008009855A
Application number: MX2008009855A
Authority: MX
Inventors: Paul Lieberman; Ben M Enis
Original assignee: Ben M Enis
Priority date: 2006-01-31
Filing date: 2007-01-31
Publication date: 2008-09-22
Also published as: CN101410617A; WO2007089872A2; BRPI0706792A2; NZ570864A; CA2641136A1; EP1987248A4; JP2009525432A; ZA200906527B; AU2007211335A1; WO2007089872A3; EP1987248A2

Abstract

La invención es concerniente con un método para almacenar y transportar energía generada por el viento en forma de energía de aire comprimido vía una tubería, desde un sitio en donde las condiciones del viento son ideales a una instalación o comunidad en donde se necesita energía. El método comprende preferiblemente usar por lo menos una turbina de viento para impulsar un compresor a comprimir aire para almacenamiento, en donde el tamafo y longitud de la tubería pueden ser adaptados para reducir las pérdidas de presión que son experimentadas a lo largo de la longitud de la tubería. La tubería puede estar ubicada sobre traviesas (durmientes) de ferrocarril o en el piso desierto o se pueden extender a lo largo de trayectorias en donde están provistas vías férreas existentes. La instalación o comunidad que usa la energía puede usar la energía en forma de electricidad o para impulsar herramientas o equipo neumático o para generar aire enfriado como producto secundario que puede ser usado para refrigeración, acondicionamiento de aire o desalinización. Una compaflía de electricidad o red nacional de energía puede ser provista para generar energía de aire comprimido cuando no hay viento, en donde la energía de aire comprimido puede ser producida y almacenada durante períodos de baja demanda y usarse durante períodos de alta demanda.

Description

METODO MEJORADO PARA TRANSPORTAR Y ALMACENAR ENERGIA GENERADA POR EL VIENTO USANDO UNA TUBERIA CAMPO DE LA INVENCIÓN La presente invención es concerniente con un método para transportar y almacenar energía generada por el viento y en particular con un método para transportar y almacenar energía del viento en forma de aire comprimido, vía una tubería .

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN La generación de energía aparato partir de fuentes naturales, tales como el sol y el viento ha sido un objetivo importante en los Estados Unidos de América y en todo el mundo durante las pasadas últimas décadas. La reducción de la dependencia de petróleo, tal como de fuentes en el Medio Oriente, se ha convertido en una cuestión mundial importante. Los expertos en energía temen que estos recursos, en los que se incluyen petróleo, gas y carbón, se agoten algún día. Debido a estas preocupaciones, se han iniciado muchos proyectos en un intento por aprovechar la energía derivada de lo que son frecuentemente llamadas fuente "alternativas" naturales. Las granjas de viento, por ejemplo, han sido integradas en áreas en donde el viento sopla de manera notar. En muchas áreas, un gran número de turbinas de viento son integradas y "apuntadas" hacia el viento, en donde la energía rotacional es creada y usada para impulsar generadores, que a su vez generan electricidad. Las granjas de viento se ponen en operación más eficientemente cuando las condiciones del viento son relativamente constantes y predecibles. Tales condiciones permiten el suministro y alimentación de energía generada por el viento sea consistente, evitando mediante esto elevaciones repentinas y oscilaciones que pueden afectar adversamente el sistema. La falla en tomar en cuenta apropiadamente estas condiciones puede dar como resultado cortes de electricidad y fallas, en donde una falla en un área de la red nacional de energía podría provocar que todo el sistema falle, esto es, se puede dar todo un apagón regional. La dificultad de poner en operación las granjas de viento, sin embargo, es que el viento es por su misma naturaleza inconsistente e impredecible . En muchos casos, las velocidades del viento, frecuencias y duraciones varían considerablemente, esto es, el viento nunca sopla a la misma velocidad en un período de tiempo y las velocidades del viento pueden variar significativamente de un momento a otro. Además, debido a que la cantidad de energía generada por el viento es matemáticamente función del cubo de la velocidad del viento, aún la fluctuación u oscilación más ligera en la velocidad del viento puede dar como resultado un cambio desproporcionado en la energía generada por el viento.

Estas condiciones pueden conducir a problemas. Por ejemplo, en el contexto de 'una granja de viento que alimenta energía a una red nacional de energía eléctrica, que es una red gigante compuesta de una multitud de redes más pequeñas, estas elevaciones repentinas en un área pueden molestar a otras áreas y pueden aún paralizar todo el sistema en algunos casos. También, si una granja de viento está dedicada a proporcionar energía a una comunidad o instalación, las mismas elevaciones repentinas pueden provocar sobrecargas que pueden dañar componentes conectados al sistema. Otro problema asociado con las fluctuaciones y oscilaciones del viento se relaciona con la sensibilidad de energía pico de las líneas de transmisión. Cuando las fluctuaciones de la velocidad del viento son significativas y presentan fluctuaciones de salida de energía de viento sustanciales, el sistema debe ser diseñado con suficiente capacidad de línea para soportar estas presencias. Al mismo tiempo, si se da demasiada consideración a la salida de energía pico, el sistema podría ser sobrediseñado, en cuyo caso, durante condiciones de operación normales, el sistema puede no operar eficientemente, incrementando mediante esto el costo de energía . Otro problema relacionado es la pérdida temporal de energía de viento asociada [con la ausencia de viento o una velocidad del viento muy bajá en algunas circunstancias. Cuando esto ocurre, puede haber un espacio en el suministro de la energía del viento, que puede ser perjudicial a la salida de energía de la red nacional de energía global. Esto es especialmente importante durante períodos de alta demanda, tal como durante períodos cuando los requerimientos de calentamiento y enfriamiento son normalmente altos. Debido de estos problemas, se han realizado intentos en el pasado por almacenar energía producida por el viento, de tal manera que la energía generada por el viento pueda ser usada durante períodos de demanda pico y/o períodos cuando poco o nada de viento está disponible. Las compañías de servicios y otros proveedores de energía han implementado en el pasado ciertos métodos de desplazamiento en el tiempo, en donde la energía disponible durante períodos de baja demanda es almacenada y luego usada más tarde durante períodos de demanda pico. Estos métodos involucran comúnmente almacenar energía y luego usara aquella energía más tarde para complementar la energía que está de otra manera disponible. Varios de tales métodos de almacenamiento de energía han sido usados en el pasado, en los que se incluyen sistemas de almacenamiento de energía de aire comprimido, tales como cavernas y tanques subterráneos. Sin embargo, hasta ahora, una de las desventajas principales de tales sistemas es que son relativamente ineficientes en energía. Por ejemplo, los sistemas de energía de aire , comprimido tienen la tendencia de perder una porción significativa de la energía almacenada cuando convierten la energía de aire comprimido energía a energía eléctrica, en donde la energía usada del almacenamiento termina costando más que la energía que fue almacenada, esto es, solo convertir energía de aire comprimido a energía eléctrica da como resultado frecuentemente una pérdida sustancial de energía. Estas ineficiencias pueden ser de tal manera que los incentivos económicos requeridos para instalar sistemas de almacenamiento de energía · de esta clase sean significativamente reducidos. Los sistemas del pasado no han sido aptos de reducir las ineficiencias, también como los problemas de fluctuación y oscilación discutidos anteriormente, inherentes en usar el viento como una fuente de energía. Otro problema asociado con energía del viento es aún si las granjas de viento están ubicadas en donde el viento es más predecible y constante y aún, si se construyen instalaciones de almacenamiento, hay el problema adicional de hacer llegar energía a donde la energía es necesaria. En muchos casos, las granjas de viento están ubicadas alejadas de las redes nacionales de energía existentes y lejos de comunidades e instalaciones en donde la energía es necesaria, esto es, la ubicación ideal para una granja de viento puede estar encima de una colina o montaña o en un cañón o en el desierto o en alguna parte lejos de la costa, etc., que puede muchas veces estar a millas o kilómetros del sitio que necesita la energía. En tal caso, sería extremadamente caro construir líneas de transmisión de energía para transmitir la energía eléctrica generada por la granja de viento, solo para dar servicio a la granja de viento. No solamente podría haber costos significativos asociados con la construcción de tanques de almacenamiento, esto es, para almacenar energía como se discute anteriormente, sino que habría un costo aún mayor asociado con la construcción de nuevas líneas de transmisión que se deberían extender a mayores distancias. También se podría incurrir en derechos de paso, esto es, es frecuentemente necesario obtener permiso de comunidades locales, en donde el proceso de obtención de aprobación puede ser consumidor de tiempo y costoso. Cuando están involucradas líneas de transmisión de energía convencionales y son usadas para transmitir energía en largas distancias, hay el problema adicional de pérdida de línea. Esto se ha convertido un problema incrementado en todos los Estados Unidos de América y es probable que sea una cuestión mundial. Por ejemplo, a pesar de muchos miles de millas de líneas de transmisión eléctrica de alto voltaje que han sido construidas en las pasadas últimas décadas, la proporción o velocidad de construir nuevas líneas de transmisión han disminuido realmente, en tanto que la demanda por electricidad ha continuado incrementándose. En efecto, de acuerdo con algunas estadísticas, la inversión anual en nuevas instalaciones de transmisión han disminuido en los últimos 25 años, en donde el resultado ha sido una congestión de red nacional de energía en exceso y cuello de botella, que ha conducido a costos de electricidad más altos, esto es, debido a la incapacidad de los clientes para tener acceso a suministros de electricidad de costo más bajo y debido a las pérdidas de línea más altas. Las pérdidas de línea están frecuentemente relacionadas a que tan fuertemente el sistema es cargado e inherente a las propiedades y condiciones de cableado usadas para transmitir la energía. En efecto, la pérdida de transmisión y distribución en los Estados Unidos de América estaban a aproximadamente 5% en 1970, pero se han incrementado a aproximadamente el 9.5% en 2001, debido a la demanda de energía incrementada sin un incremento apropiado en instalaciones de transmisión. Estas pérdidas son provocadas por trayectorias de transmisión congestionadas que pueden afectar varios aspectos de la red nacional de energía, en donde se estima que los cortes de electricidad y alteraciones de calidad tienen costo en la economía de los Estados Unidos de América de hasta 180 billones de dólares anualmente. Otro problema relacionado es que en todos los Estados Unidos de América y probablemente en otros países, la demanda más alta por energía frecuentemente se presenta durante el día y por consiguiente, la demanda por energía eléctrica durante el período de más alta demanda continúa incrementándose. Estas demandas pico pueden colocar una carga pesada en las platas de servicio y redes nacionales de energía que suministran energía eléctrica, en donde frecuentemente tienen que construidas para satisfacer los períodos de demanda más alta, lo que significa que durante los períodos de baja demanda, inevitablemente operarán ineficientemente, esto es, a menos que la eficiencia y desempeño pico. Esto significa que no solamente las líneas de transmisión sean construidas para soportar los períodos de demanda más alta, sino que las plantas de servicios por sí mismas deben ser diseñadas para generar suficiente energía durante los períodos de demanda pico, aún si estos períodos se presentan solamente durante una pequeña fracción del tiempo cada mes. Esto es debido a que las líneas de transmisión por si mismas no almacenan energía, esto es, son solamente "conductos" de energía y por consiguiente las plantas de servicios deben ser aptas de producir y suministrar las cantidades de energía más altas. La falla en tomar en cuenta apropiadamente tales períodos de alta demanda tales como al sobre-diseñar las instalaciones para satisfacer las demandas pico puede dar como resultado la presencia de cortes de electricidad y fallas frecuentes y costos incrementados. Estas demandas pueden también colocar cargas caras en los clientes que necesitan usar energía durante los períodos de demanda pico, en los que se incluyen muchos propietarios y operadores de propiedades comerciales e industriales. Las compañías de servicios frecuentemente cobran un premio significativo sobre la energía consumida durante períodos de demanda pico. Esta práctica está basada en general en los principios bien conocidos de suministro y demanda, por ejemplo, los costos de energía son más altos cuando la demanda es tal y menores cuando la demanda es baja. Además, debido a que la mayoría de los propietarios de propiedades comerciales e industriales son forzados a ponerse en operación durante el día, son más frecuentemente forzados a pagar los costos de energía más altos durante los períodos de demanda más alta. Las compañías de servicios también cobran por el uso de energía pico durante períodos de demanda pico al determinar una penalidad o sobrecobro (de aquí en adelante en la presente "cargo de demanda") en la proporción máxima de consumo de energía que se presenta durante un período predeterminado, tal como durante un período de un mes. Un cobro por demanda puede ser determinado, por ejemplo, en base a la proporción de consumo "pico" máximo que se presenta durante un pico corto o elevación repentina, en donde el cobro por demanda puede ser determinado sin consideración de que tan corto el "pico" o "elevación repentina" podría ser durante aquel período y sin consideración de que tarifa se puede aplicar inmediatamente antes y después del pico o elevación repentina. Este cobro por i demanda puede también ser determinado sin consideración de la proporción de consumo promedio que puede haber estado en efecto durante el periodo, que podría ser considerablemente más bajo que el pico. Aún si la proporción promedio, global de uso es sustancialmente más baja, el cobro por demanda estar basado en un pico o elevación repentina mucho más alto experimentado por un tiempo muy corto durante aquel período. Estas prácticas de precios están diseñadas para ayudar a las compañías de servicios a desplazar y/o recuperar el alto costo de construir plantas de energía de servicios y redes nacionales de energía que, como se discute anteriormente, están diseñadas para satisfacer los períodos de demanda pico. También alientas a los propietarios y operadores de propiedades comerciales e industriales a reducir el consumo de energía durante períodos pico, también como a tratar de encontrar fuentes alternativas de energía, si posible. No obstante, puesto que la mayoría de los propietarios y operadores de propiedades comerciales e industriales deben poner en operación su empresa durante el día y las fuentes de energía alternativas no siempre están fácilmente disponibles, se encuentran frecuentemente por sí mismos teniendo que usar energía de la red nacional de energía durante los períodos de proporción más alta. Además, debido a que las tarifas de consumo de energía fluctúan y las elevaciones repentinas y picos pueden ocurrir en varios tiempos, se pueden aplicar cobros de potencialmente alta demanda .

BREVE DESCRIPCION DE LA INVENCION A pesar de las muchas buenas intenciones de los productores de energía a través de los Estados Unidos de América y en otro países que han alentado el uso de fuentes de energía alternativas, la línea del fondo es que "subsidios" gubernamentales prohibitivos, el costo de producir la energía debe ser de tal manera que hace el sentido económico a largo plazo construir las instalaciones necesarias para producir, suministrar y alimentar energía a los consumidores. A este respecto, las áreas más pobladas de los Estados Unidos de América tienen acceso apropiado a las redes nacionales de energía eléctrica que suministran energía producida por las compañías de servicio locales y también están deseando pagar el costo de derivar a las redes nacionales de energía existentes. Excepto para aquellas pocas instancias en donde se podrían presentar interrupciones de energía, la mayoría de los consumidores de energía han esperado que simplemente conectarse y obtener energía de la red de energía más cercana. En algunas áreas remotas del país, sin embargo, la energía eléctrica no está siempre fácilmente disponible y se deben hacer esfuerzos por suministrar la energía necesaria a aquellas áreas. Por ejemplo, las nuevas líneas de transmisión eléctrica, que son costosas para instalar, pueden ser requeridas para habilitar las instalaciones a la gente qué vive y/o trabaja en áreas alejadas de la red nacional de energía, a recibir acceso a energía eléctrica. No obstante, el costo de construir líneas de transmisión eléctricas, desde el sitio a la red nacional de energía más cercana puede ser prohibitivamente alto. Para empeorar las cosas, se debe incurrir frecuentemente en estos costos por los usuarios finales, tales como cuando desarrollos e instalaciones no gubernamentales privados están involucrados. Además, una vez que se hace la conexión, debe continuar pagando al servicio por usar la energía. No obstante, debido al costo incrementado de la tierra y la necesidad de vender productos que sean de precios competitivos, muchas instalaciones industriales están buscando ubicar sus fábricas y otros complejos industriales en ubicaciones remotas, en donde el costo de propiedad y/o renta de tierra es todavía proporcionable y en donde la labor experimentada de bajo precio podría todavía estar disponible. En tanto que hay costos adicionales asociados con la construcción de estos tipos de instalaciones, en los que se incluye viajar a y de la locación, en muchos casos, la decisión de construir y poner en operación tales instalaciones puede tener sentido económico. Un problema asociado con la ubicación de las instalaciones alejadas de la red nacional de energía, sin embargo, es el costo de conectar la instalación a la red nacional de energía, para obtener la energía necesaria para poner en operación la instalación de manera económica. En muchos casos, tal como cuando una nueva fábrica es construida, una nueva linea de transmisión de energía debe también ser construida para conectar a la red nacional de energía que, como se discute anteriormente, puede ser prohibitivamente costoso. Debido a la naturaleza de labor intensa de la instalación de línea, en muchos casos, el costo de instalar una línea de baja capacidad puede casi ser tan alto como instalar una línea de capacidad media a alta. Estos costos pueden ser una carga particular cuando la demanda por energía en la instalación es relativamente pequeña, esto es, en comparación con la capacidad de la línea, en cuyo caso, la energía transmitida a través de la línea puede nunca llegar a su capacidad. Estas cuestiones son combinadas por el hecho de que la energía debe todavía ser comprada de la compañía de servicios que suministra energía a la red nacional de energía. En tal caso, dependiendo en cuanta energía es usada por la instalación y cuando, esto es, durante períodos de demanda pico, los costos asociados con el uso de energía de la red nacional de energía puede ser significativo. Como se discute anteriormente, se puede requerir que la instalación pague tarifas de energía pico, lo que puede ocurrir cuando la demanda de energía está en su máximo, esto es, durante las horas del día pico. Cobros de demanda adicionales, como se discute anteriormente, también se puede incurrir.

Las pérdidas de energía atribuida al conectar a la red nacional de energía y extender la línea de transmisión una larga distancia pueden también erosionar las eficiencias del sistema e incrementar el costo de operación. Comúnmente, en tanto que las líneas de transmisión son capaces de transmitir grandes cantidades de energía eléctrica, una cantidad significativa de energía se puede perder durante la transmisión, especialmente cuando están involucradas distancias mayores . En un aspecto, la presente invención es concerniente con un método mejorado para almacenar energía generada por el viento en forma de aire comprimido, vía una tubería, en una locación remota en donde la energía del viento está disponible naturalmente y luego transportar la energía de aire comprimido, vía la misma tubería, a una comunidad o instalación en necesidad de energía, ya sea remota de la red nacional de energía o no. Preferiblemente comprende una serie de compresores y una tubería relativamente larga, con uno o más turbo-expansores y/o generadores que dan servicio a la comunidad o instalación, en donde la energía suministrada por la tubería se puede volver ya sea la fuente de energía exclusiva o puede complementar la energía de la red nacional de energía . En una primera configuración, la energía de aire comprimido la tubería es usada para impulsar un turbo-expansor, que es conectado a* un generador, de tal manera que se puede generar electricidad, que puede ser usada por la comunidad o instalación de usuario final. Además, el producto secundario de aire enfriado de desperdicio que es co-generado junto con la electricidad puede ser usado para otros propósitos. Por ejemplo, el aire enfriado de desperdicio del turbo-expansor puede ser usado por propósitos de refrigeración y de aire acondicionado, en la comunidad o instalación, que es especialmente útil cuando el sistema está ubicado en áreas de clima caliente. En tal caso, no se proporciona una fuente de calor adicional, de tal manera que el sistema puede tomar plena ventaja del aire enfriado de desperdicio co-generado a medida que el aire comprimido es liberado. En esta modalidad, no solamente se genera electricidad, sino que el sistema produce preferiblemente aire enfriado máximo, que puede ser usado no solamente por propósitos de refrigeración y acondicionamiento de aire, sino también por propósitos de desalinización . Los sistemas de desalinización que son contemplados a ser usados en conjunción con la presente invención son aquellos que utilizan aire enfriado para congelar agua, que ayuda efectivamente a separar y remover contaminantes encontrados en el agua, produciendo mediante esto agua potable nueva. Un sistema de almacenamiento de energía térmico puede también ser usado para almacenar el agua enfriada generada por el aire enfriado en una unidad de almacenamiento complementario para uso posterior. Estas modalidades son apropiadas para climas calientes, tales como en desiertos, en donde el acceso a suministros de agua potable fresca es difícil. En relación con esta primera, otra versión puede ser provista en donde solamente aire enfriado es producido, utilizando un turbo-expansor adaptado específicamente para proporcionar solamente enfriamiento para la instalación, esto es, no se produce electricidad. Esta puede ser usada, por ejemplo, en donde hay energía apropiada disponible de la red nacional de energía para la instalación para que se ponga en operación, pero la instalación necesita una fuente de bajo costo para impulsar o accionar las unidades de acondicionamiento de aire. En una segunda configuración, se proporciona calentamiento en una base limitada para mejorar la producción de electricidad. Por ejemplo, en esta modalidad, la fuente de calor preferido es el calor de desperdicio generado por los compresores a medida que el aire es comprimido, que puede ser distribuido de regreso a la tubería para calentar el aire comprimido. En esta modalidad, en tanto que se usa una unidad de calentamiento, se hace un esfuerzo para eliminar el uso de cualquier fuente de energía adicional, que requeriría más energía para ponerse en operación. Esta modalidad también tiene la ventaja de ser apta para generar, además de energía eléctrica, una cierta cantidad de aire enfriado como producto secundario. Como la primera modalidad, esta modalidad toma preferiblemente la ventaja del aire enfriado co-generado por el turbo-expansor , esto es, a medida que el aire comprimido es liberado, para proporcionar aire enfriado por propósitos de enfriamiento, excepto en esta modalidad, el aire enfriado no está tan frió, debido al calor de desperdicio agregado de los compresores . En una tercera configuración, se pueden proporcionar varias fuentes de calor, en las que se incluyen calor de desperdicio de los compresores y unidades de calentador a medida que el aire comprimido es liberado, para maximizar la generación de electricidad por el generador, pero a expensas de no generar aire enfriado. En esta modalidad, se contempla que por lo menos uno de tres tipos diferentes de sistemas de calentamiento pueden ser usados como medios para proporcionar calor al aire comprimido, en los que se incluyen 1) colectores térmicos solares para utilizar energía del sol, en los que se incluyen pintar la tubería de negro y ubicar la tubería en la luz del sol directa, tal como el piso del desierto, para hacer uso del calor del sol, 2) recolectores de calor de desperdicio generado por los compresores al aire comprimido almacenado en la tubería y 3) una unidad de calentamiento separada, tal como un quemador de combustible fósil, para introducir calor a la tubería o agregar calor a la entrada del turbo-expansor a medida que el aire comprimido es liberado por el turbo-expansor. La invención también contempla usar otros métodos para proporcionar calor al aire comprimido, tales como combustores, etc., si se desea. En una cuarta configuración, además de o, en lugar de producir energía eléctrica, el sistema puede ser adaptado para proporcionar energía en forma de energía de aire comprimido, para impulsar equipo neumático, en los que se incluye herramientas y maquinaria, etc. a este respecto, la tubería puede estar adaptada para proporcionar energía a una instalación que pone en operación normalmente equipo impulsado neumáticamente, en donde la energía de aire comprimido en la tubería puede ser usada .directamente, sin tener que convertir la energía de aire comprimido en electricidad primero, mejorando mediante esto las eficiencias del sistema. En esta modalidad, el energía de aire comprimido puede ser usada para complementar la energía eléctrica disponible de la red nacional de energía, esto es, la energía de aire comprimido puede ser usada para poner en operación el equipo neumático, mientras que la electricidad de la red nacional de energía puede ser usada para otras funciones, en cuyo caso no se tiene que producir electricidad de la energía de aire comprimido. Alternativamente, el sistema puede tener medios para generar electricidad de la energía de aire comprimido, además de impulsar el equipo neumático, de tal manera que la instalación no necesitaría ser conectada a la red nacional de energía. En tal caso, el sistema puede estar adaptado para conmutar o cambiar entre usar la energía de aire comprimido para generar electricidad, por una parte e impulsar el equipo neumático directamente, por otra parte. También pueden ser generadas simultáneamente . En una quinta configuración, además de o en lugar de incorporar una granja de viento para producir la energía de aire comprimido para la tubería, el sistema de tubería puede ser conectado a una fuente de energía existente, tal como una planta generador de energía, esto es, una planta geotérmica, planta de energía nuclear, planta hidroeléctrica, etc. o red nacional de energía, en donde el sistema puede estar diseñado para comprimir aire y almacenar energía durante períodos de baja demanda, tal como en la noche y usar la energía almacenada durante períodos de alta demanda, tal como durante el día. De esta manera, la unidad generadora de energía puede continuar operando a sus niveles más eficientes y a un nivel de carga constante y puede almacenar la energía que es producida en la noche cuando la demanda es baja, para complementar la energía necesaria durante los períodos de alta demanda. Desde el punto de vista de producción de energía, con esta modalidad, las plantas generadoras de energía son aptas de proporcionar más energía durante los períodos de alta demanda, sin tener necesariamente que construir instalaciones de generación de energía más grandes y de capacidad más alta, que serían más costosas de hacer. También, la generadora de energía es apta de producir energía a niveles consistentemente altos y a una velocidad o proporción constante, en todo el día y la noche, para maximizar la eficiencia de la instalación. El sistema es preferiblemente apto de suministrar energía sin interrupción y estabilizada al usuario final. Además, la planta generadora de energía es apta de cargar más para la energía usada durante los períodos de alta demanda, aunque la energía es producida durante los períodos de bajo costo de baja demanda. Desde el punto de vista del usuario, el sistema puede ser desarrollado de tal manera que las tarifas de energía durante los períodos de alta demanda son más bajas y de tal manera que hay menos elevaciones repentinas, picos y cortes de electricidad. En una sexta configuración, uno o más de los aspectos descritos anteriormente en relación con las primeras cinco configuraciones pueden ser incorporados a un solo sistema y pueden ser usados para proporcionar energía a múltiples comunidades y/o instalaciones a lo largo de la longitud de la tubería. Por ejemplo, cuando el sistema está ubicado en un desierto caliente y da servicio a una instalación utilizando equipo neumático, el sistema puede ser instalado sin un elemento de calentamiento, de tal manera que el sistema puede co-generar electricidad y aire enfriado por propósitos de acondicionamiento de aire. El sistema puede también ser ajustado para usar el aire comprimido para impulsar el equipo neumático, incrementando mediante esto la eficiencia global. Asimismo, el sistema puede ser adaptado de tal manera que se puede generar energía de aire comprimido tanto por una granja de viento y planta generador de energía, debido a las incertidumbres asociadas con el uso del viento como fuente de energía, es frecuentemente ventajoso proporcionar una fuente secundaria de energía, tal como energía de una red de energía o red nacional de energía. Un aspecto de la presente invención es concerniente con el uso de un sistema de tubería (ya sea por encima del suelo o subterráneo) al cual el aire comprimido de las turbinas de viento puede ser distribuido, en donde la tubería puede ser usada no solamente para almacenar el aire comprimido, sino también transportar la energía de aire comprimido desde una locación remota (tal como en donde las condiciones del viento son ideales) a en donde la energía es necesaria (una instalación o comunidad en necesidad de energía) . El almacenamiento de aire comprimido en esta manera permite que la energía derivada del viento sea almacenada por un período de tiempo hasta que es necesaria. La tubería puede también ser usada como medio para transportar la energía almacenada, tal como en donde la granja de viento está ubicada, al sitio en donde la energía es necesaria, en donde la tubería por sí misma puede servir tanto como medio de almacenamiento como de transporte . Un beneficio de usar este tipo de sistema es que los medios de transmisión, que en este caso consisten de una tubería, tienen la habilidad no solamente de transportar energía de un sitio a otro, sino también de almacenar energía. De esta manera, a diferencia de las líneas de energía convencionales, que pueden solamente transmitir energía a través de un conducto, una cantidad predeterminada de energía puede ser almacenada, de tal manera que la energía estará disponible, aún si la energía en la fuente se vuelve temporalmente no disponible, esto es, el viento para de soplar o la planta generadora de energía cierra. También puede almacenar energía producida durante períodos de baja demanda, tal como en la noche, de tal manera que puede ser distribuida y usada durante períodos de alta demanda, cuando las tarifas de energía son más altas. En tal caso, el sistema será apto de continuar suministrando energía al usuario final por una cantidad de tiempo predeterminada, a un costo más bajo. Otro aspecto de la invención toma en cuenta lo siguiente: Cuando se determina la ubicación de la granja de viento, también como en donde la tubería va a estar ubicada, el método toma en cuenta preferiblemente los caminos existentes, pasos, tuberías subterráneas, vías de ferrocarril, líneas, cables, etc., y en donde están ubicados, de tal manera que la tubería puede ser tendida a lo largo de la trayectoria más económica y/o conveniente posible. Esto es, la tubería es preferiblemente ubicada a lo largo de una línea o trayectoria directa extendida a lo largo o por lo menos en proximidad estrecha a, caminos existentes, vías de ferrocarril, pasos, tuberías, conductos, cables, etc., de tal manera que nuevos caminos, accesos y áreas abiertas, etc., no tienen que ser construidas y de tal manera que los pasos existentes, permisos de uso de tierra, reportes de impacto ambiental, etc., pueden ser usados o depender de los mismos para instalar la tubería. En efecto, en donde hay sistemas de tuberías abandonadas, tales como líneas de gas natural o líneas de aguas residuales, la presente invención contempla conectar a o usar las tuberías existentes, en todo o en parte, también como sus pasos, áreas de acceso, caminos, etc., para instalar más económicamente el sistema de tubería. En una modalidad, la presente invención contempla la construcción de la tubería, de tal manera que esté adyacente o conectada a una vía de vía de ferrocarril existente, al colocar y conectar la tubería directamente sobre o adyacente a los durmientes del ferrocarril. Esto es, la presente invención contempla tomar ventaja de los pasos y red de vías de ferrocarril que han sido construidos en todo el país, que f ecuentemente se extienden a locaciones remotas, para construir la tubería a un costo reducido y de manera más eficiente. La invención comprende preferiblemente usar conectores para conectar la tubería a los durmientes del ferrocarril por sí mismos, tales como por encima del suelo, con la tubería que se extiende paralela a las vías, de tal manera que el trabajo de mantenimiento puede fácilmente ser efectuado sobre la tubería, al viajar a lo largo de las vías. De esta manera, la tubería no necesitará ser enterrada en el suelo, para reducir el costo de instalación y mantenimiento. La presente invención también contempla construir la tubería a lo largo del piso del desierto, expuesto al sol caliente, de tal. manera que la presión al interior de la tubería pueda ser incrementada ventajosamente debido al calor del sol. A este respecto, se puede ver que hay ventajas para ubicar la tubería a lo largo de una vía de ferrocarril existente, que también se extiende a través del desierto, de tal manera que el sol puede ayudar a incrementar la presión al interior de la tubería, en donde se puede generar energía adicional cuando es liberada. A este respecto, otro efecto sinergístico contemplado por la presente invención es ubicar la instalación industrial en el desierto, en donde se crea aire enfriado a medida que la energía de aire comprimido es liberada puede ser usado para complementar las capacidades de acondicionamiento de aire de la instalación. Esto permite que la instalación reduzca su dependencia de la energía eléctrica, para energizar unidades de acondicionamiento de aire, incrementando mediante efectivamente la eficiencia global del sistema.

BREVE DESCRIPCION DE LAS FIGURAS La Figura 1 muestra una granja de viento ubicada en una locación remota conectada por un sistema de tubería que se extiende a lo largo de una ruta planeada, tal como a lo largo de un camino o paso existente, entre la granja de viento y el usuario final, que puede ser una comunidad, instalación o red nacional de energía, mediante lo cual la energía de aire comprimido de la granja de viento puede ser almacenada y transportada por la tubería a la comunidad, instalación o red nacional de energía; La Figura 2 muestra dos granjas de viento ubicadas en locaciones remotas conectadas por un sistema de tubería que se extiende a lo largo de una ruta planeada, tal como a lo largo de un camino o paso existente, entre las granjas de viento y el usuario final, que puede ser una comunidad, instalación o red nacional de energía, en donde se proporcionan estaciones de molino de viento adicionales a lo largo del ruta planeada para proporcionar fuentes intermitentes de energía de aire comprimido para mantener la presión del aire en la tubería a lo largo de la ruta planeada; La Figura 3 muestra a turbina de viento con una vista esquemática de cómo la energía es extraída de la turbina de viento, vía un motor eléctrico y generador, -para impulsar un compresor que suministra energía de aire comprimido al sistema de tubería; La Figura 4 muestra varias modalidades de tubería, en las que se incluyen un sistema de tubería ubicado bajo el agua, a lo largo del piso del desierto y adyacente a una vía de ferrocarril (y conectada a los durmientes del ferrocarril) y menciona una longitud preferida de tubería, esto es, 160 Km (100 millas) de largo y un tamaño de tubería preferido (3 a 1.2 m (4 pies) de diámetro interno); y La Figura 5 muestra un esquema de un sistema de uso variable que incorpora algunos de los aspectos de la presente invención, en donde la energía de aire comprimido de almacenamiento puede ser usada para suministrar energía directamente para poner en operación equipo neumático, generar electricidad vía un turbo-expansor y proporcionar aire enfriado co-generado a medida que la electricidad es producida, por propósitos de enfriamiento, esto es, para poner en operación equipo de acondicionamiento de aire, en donde se proporcionan calor de desperdicio y una unidad de quemador como medios óptimos de calentamiento del aire comprimido antes de que sea liberado por el turbo-expansor; La Figura 6a muestra un dibujo esquemático de una modalidad en donde se usa una tubería para dar servicio varios parques industriales con equipo neumático, en donde la tubería es de 160 Km (100 millas) de largo y 1.2 m (4 pies) de diámetro interno y en donde la energía es producida por una planta geotérmica, a diesel o planta de energía nuclear y la energía de aire comprimido en la tubería es almacenada en la noche, de tal manera que puede ser usada durante el día; La Figura 6b muestra un dibujo esquemático de una modalidad en donde se usa una tubería para dar servicio a varios parques industriales con una combinación de equipo neumático y necesidades eléctricas y de acondicionamiento de aire, en donde la tubería es de 160 Km (100 millas) de largo y 1.2 m (4 pies) de diámetro interior, con varias fuentes de energía, pero en donde el parque industrial más alejado con necesidades de electricidad y acondicionamiento de aire está a solo 40 Km (25 millas) alejado de la fuente de energía y en donde los parques industriales con equipo neumático pueden estar ubicados tan lejos como 160 Km (100 millas), en base a la cantidad de pérdidas de energía atribuibles al uso de energía, como se muestra en la Figura 11. Nota: En este caso, los 120 Km (75 millas) restantes de tubería pueden ser de tamaño más pequeño, tal como de 0.9 m (3 pies) de diámetro interno, si las demandas de equipo neumático de los parques industriales pueden ser satisfechas con un tubo de 0.9 m (3 pies), a pesar de las mayores pérdidas de presión; La Figura 6c muestra un dibujo esquemático de una modalidad en donde se usa una tubería para dar servicio a varios parques industriales con necesidades de acondicionamiento de aire, en donde la tubería es de 160 Km (100 millas) de largo y 1.2 m (4 pies) de diámetro interior y en donde la energía es producida por una planta de energía geotérmica, a diesel o nuclear y la energía de aire comprimido en la tubería es almacenada en la noche, de tal manera que puede ser usada durante el día; La Figura 6d muestra un dibujo esquemático de una modalidad en donde se usa una tubería para dar servicio a varios parques industriales con instalaciones de desalinización y necesidades de acondicionamiento de aire, en donde la tubería es de 160 Km (100 millas) de largo y 1.2 m (4 pies) de diámetro interior, y en donde la energía es producida por una planta de energía geotérmica, a diesel o nuclear y la energía de aire comprimido en la tubería es almacenada en la noche, de tal manera que puede ser usada durante el día, y en donde el usuario final instala el turbo-compresor, turbo-expansor y sistema de desalinización para su propio parque industrial; La Figura 7a muestra un dibujo esquemático de una modalidad en donde se usa una tubería para dar servicio a varios parques industriales con equipo neumático, en donde la tubería es de 160 Km (100 millas) de largo y 1.2 m (4 pies) de diámetro interior y en donde la energía es producida por una granja de viento y la energía del viento es almacenada en la tubería ; La Figura 7b muestra un dibujo esquemático de una modalidad en donde se usa una tubería para dar servicio a varios parques industriales con una combinación de equipo neumático y necesidades de electricidad y acondicionamiento de aire, en donde la tubería es de 160 Km (100 millas) de largo y 1.2 m (4 pies) de diámetro interior y en donde la energía es producida por una granja de viento, pero en donde el parque industrial más alejado con necesidades de electricidad y acondicionamiento de aire está solo 40 Km (25 millas) alejada de la granja de viento, y en donde los parques industriales con equipo neumático pueden estar ubicados tal lejos como 160 Km (100 millas) alejado, en base a la cantidad de pérdidas de energía atribuibles al uso de energía, como se muestra en la Figura 11 y el usuario final puede instalar el turbo-generador para suministrar neumático, electricidad y acondicionamiento de aire. Nota: en este caso, los 120 Km (75 millas) restantes de tubería puede ser más pequeña de tamaño, tales como de 0.9 m (3 pies) de diámetro interior, si las demandas de equipo neumático pueden ser satisfechas con un tubo de 0.9 m (3 pies), a pesar de las pérdidas de presión mayores; La Figura 7c muestra un dibujo esquemático de una modalidad en donde se usa una tubería para dar servicio a varios parques industriales con necesidades de acondicionamiento de aire, en donde la tubería es de 160 Km (100 millas) de largo y 1.2 m (4 pies) de diámetro interior y en donde la energía es producida por una granja de viento y almacenada en la tubería y el usuario final puede instalar el turbo compresor y turbo-expansor para proporcionar acondicionamiento de aire; La Figura 7d muestra un dibujo esquemático de una modalidad en donde se usa una tubería para dar servicio a varios parques industriales con instalaciones de desalinización y necesidades de acondicionamiento de aire, en donde la tubería es de 160 Km (100 millas) de largo y 1.2 m (4 pies) de diámetro interior y en donde la energía es producida por una granja de viento y almacenada en el tubería, y en donde el usuario final instala el turbo-compresor, turbo-expansor y sistema de desalinización para su propio parque industrial; La Figura 8 muestra un dibujo esquemático de un ejemplo de una tubería que es de 160 Km (100 millas) de largo, 1.2 m (4 pies) de diámetro y tiene una presión de 84.4 Kg/cm2 manométricos (1,200 libras/pulgada2 manométricas ) , con varias fuentes de energías anexadas, en las que se incluyen una granja de viento, geotérmica y nuclear y varios usuarios finales, en los que se incluyen un parque industrial con equipo neumático y una planta de desalinización planta; La Figura 9 muestra un dibujo esquemático de un sistema que tiene un turbo-compresor y un turbo-expansor para generar aire enfriado; La Figura 10 muestra gráficas que indican gráficamente el nivel de expansión del turbo-expansor y eficiencia a medida que las temperaturas del aire son incrementadas ; La Figura 11 muestra una gráfica que indica gráficamente la cantidad de pérdida de presión que puede ser experimentada en la tubería, como función del diámetro del tubo, la presión al interior de la tubería y la manera en la cual se usa el aire comprimido, esto es, ya sea para generar electricidad (en donde la presión y velocidad es relativamente alta) o impulsar equipo neumático (en donde la presión puede ser relativamente baja); y La Figura 12 muestra una comparación entre el sistema de generación eléctrico y el sistema impulsor de equipo neumático mostrado gráficamente en la Figura 11, en donde la tubería es de 160 Km (100 millas), esto es de 0.9 m (3 pies) de diámetro interior, con una presión de aproximadamente 84.4 Kg/cm2 absolutos (200 psia) , es usada para comparar cuanto la presión al interior de la tubería durará, cuando no se agrega presión adicional a la tubería.

DESCRIPCION DETALLADA DE LA INVENCION Un aspecto preferido de la presente invención es concerniente con sistemas de generación y almacenamiento de energía generada por el viento capaces de transportar energía generada por el viento de áreas en donde las condiciones del viento son ideales, a áreas en donde se necesita energía, como se muestra en las Figuras 1 y 2, sin tener que extender líneas de transmisión largas y caras y sin tener que construir tanques de almacenamiento de aire comprimido caros, etc. A este aspecto, el ' presente sistema comprende preferiblemente seleccionar un área en donde es probable que las condiciones del viento sean consistente y predecibles o por lo menos más que otras áreas que están disponibles, que serían apropiadas para generar energía del viento. Por su misma naturaleza, estas áreas están frecuentemente ubicadas en áreas remotas muchas millas de comunidades en donde la gente vive y alejadas de las redes nacionales de energía existentes. Pueden estar ubicadas por ejemplo en desiertos, cañones, áreas lejos de la costa y en cimas de montañas o colinas alejadas de la civilización. También están frecuentemente ubicadas en donde los valores de propiedad son relativamente bajos. Otro aspecto preferido del método presente abarca' hacer uso de la energía del viento en condiciones preferidas o ideales, al ubicar una o más turbinas de viento en sitios en donde las condiciones del viento son apropiadamente ideales para generar una cantidad de energía consistente y predecible. Aunque todas las ubicaciones sufren de alguna impredicibilidad e incertidumbre, hay claramente sitios que son mejores que otros y el método presente toma en cuenta el uso de estas locaciones preferidas. Otro aspecto preferido de la presente invención es concerniente con el uso de por lo menos una turbina de viento, como se muestra en la Figura 3, que está ya sea 1) dedicada a generar electricidad para poner en operación por lo menos un compresor (de aquí en adelante en la presente "turbina de viento eléctrica") o 2) dedicada a generar energía rotacional mecánica para impulsar por lo menos un compresor mecánicamente (de aquí en adelante en la presente "turbina de viento mecánica") . Cada uno de los tipos de turbina de viento está dedicado preferiblemente a generar energía de aire comprimido que puede ser almacenada en el sistema de tubería. Preferiblemente, el sistema está diseñado con un número predeterminado de turbinas de viento, en base a la cantidad de energía necesaria por las instalaciones y comunidades de usuario final, también como la determinación del tamaño y longitud de la tubería que será usada, para dar servicio a áreas que están alejadas de la granja de viento. Preferiblemente, el sistema es tanto económico como eficiente energía para generar la cantidad apropiada de energía. Cada tipo de turbina de viento eléctrica tiene preferiblemente una turbina de viento de eje horizontal (HAWT) y un generador eléctrico localizado en la nácela del molino de viento, de tal manera que el movimiento rotacional provocado por el viento es convertido directamente a energía eléctrica vía un motor eléctrico y generador, como se muestra esquemáticamente en la Figura 3. Esto se puede hacer, por ejemplo al conectar directamente el generador eléctrico al árbol rotacional horizontal de la turbina de viento, de tal manera que la energía mecánica derivada del viento puede impulsar directamente el generador. El generador a su vez puede ser usado para impulsar un compresor, que genera energía de aire comprimido, que puede ser almacenada en la tubería. El tipo de turbina de viento mecánica es un tanto más compleja en términos de traer la energía rotacional mecánica de la nácela por encima del piso alto al nivel del suelo como energía mecánica rotacional. La turbina de viento orientada horizontalmente de cada estación tiene preferiblemente un árbol horizontal conectado a una primera caja de engranajes, que es conectada a un árbol vertical que se extiende por la torre de la turbina de viento, que a su vez es conectada a una segunda caja de engranajes conectada a otro árbol horizontal ubicado en el suelo. Luego el árbol horizontal inferior es conectado preferiblemente al compresor, de tal manera que la energía rotacional mecánica derivada del viento puede ser usada para impulsar mecánicamente el compresor, que produce energía de aire comprimido. Esta energía mecánica puede ser usada para impulsar el compresor directamente, sin tener que convertir la energía mecánica a electricidad primero. Al ubicar el compresor corriente debajo de la caja de engranajes en el árbol y al utilizar la energía rotacional mecánica de la turbina de viento directamente, se pueden evitar las pérdidas de energía atribuidas comúnmente a otros tipos de arreglos. La energía generada por cada turbina de viento mecánica puede ser usada para energizar directamente por lo menos un compresor, que puede ser usado para comprimir energía de aire en el sistema de tubería, no obstante, hay problemas inherentes asociados con transmitir energía de viento vía un árbol vertical, que tiende a vibrar debido a la resonancia a lo largo del árbol largo, en donde las vibraciones deben ser controlada para que el sistema funcione apropiadamente. La energía de aire comprimido generada por cada turbina de viento es distribuida preferiblemente a la tubería, vía uno o más compresores. El almacenamiento de energía de aire comprimido permite que la energía derivada del viento se almacenada por un período de tiempo extenso. Al almacenar energía en esta manera, el aire comprimido puede ser liberado y expandido al tiempo apropiado, tal como cuando poco o ningún viento está disponible y/o durante períodos de demanda pico. El aire liberado y expandido puede luego ser usado para suministrar energía derivada del viento para generar energía eléctrica en una base "como se necesite", esto es, cuando la energía es necesitada realmente, que puede o no coincidir con cuando el viento sopla realmente. La presente invención usa un sistema de tubería al cual el aire comprimido de las turbinas de viento es distribuido preferiblemente y en la cual energía de aire comprimido puede ser almacenada y transportada. El almacenamiento de energía de aire comprimido permite que la energía derivada del viento sea almacenada por un período de tiempo hasta que se necesita. La tubería es también usada preferiblemente como medio de transportación de la energía de aire comprimido almacenado de la granja de viento al sitio en donde la energía es necesaria. Las turbinas de viento y compresores están ubicados preferiblemente en un extremo de la tuberfa y turbo-expansores , alternadores y/o equipo neumático, etc. u otros medios para liberar y usar la energía de aire comprimido, están ubicados preferiblemente en el extremo opuesto de la tubería, como se muestra en la Figura 5 o a lo largo de la longitud de la misma. Se puede ver que las turbinas de viento discutidas anteriormente pueden ser usadas para producir energía de aire comprimido directamente para su administración inmediata a la tubería. También se puede ver que la energía de aire comprimido puede ser almacenada en la tubería para desplazar el tiempo de la administración de energía, de tal manera que la energía generada por el viento se puede hacer disponible en una locación remota, aún en tiempos que no son coincidentes con cuando el viento sopla realmente, esto es, aún cuando el viento no está soplando y/o durante periodos de demanda pico. La combinación y uso de estos elementos permite que el sistema presente proporcione energía continua e ininterrumpida al usuario final de manera estabilizada, a pesar de fluctuaciones y oscilaciones en la velocidad del viento, al coordinar y manejar la administración de energía a la instalación o comunidad en necesidad de energía. Los patrones de viento en locaciones particulares cambian de vez en cuando, esto es, de una estación a otra, de un mes a otro y más importantemente, de un día a otro, de una hora a otra y de minute a minuto. Estas fluctuaciones y oscilaciones son tratadas en conjunción con el almacenamiento de energía, al almacenar energía cuando está más disponible y luego usar energía cuando más se necesita, de tal manera que el sistema puede proporcionar una salida continua a una velocidad sustancialmente constante, a un costo reducido para la planta generadora de energía. A este respecto, la presente invención contempla poner en operación una granja de viento que utiliza períodos de viento altos para cubrir los períodos de bajos vientos y para ser uniforme la administración de energía de viento. La larga tubería de transmisión permite la alimentación de un nivel de salida de energía constante a los usuarios finales durante el día, permitiendo mediante esto que la planta generadora de energía cobre más por la energía producida en la noche a un costo más bajo. El sistema contempla ser apto de monitorear la cantidad de energía de aire comprimido al interior de la tubería en cualquier tiempo dado - mide preferiblemente la cantidad de presión que es medida al almacenamiento y la cantidad que es liberada en cualquier tiempo dado y la cantidad total de presión al interior. De esta manera, el sistema puede mantener una cantidad de presión apropiada al interior de la tubería al controlar cuanta energía es suministrada a la tubería y cuanta es liberada. Los controles son necesarios para mantener los niveles de presión apropiados en la tubería, en un esfuerzo para asegurarse que el sistema nunca se agote de energía de aire comprimido. En donde la presión es mantenida preferiblemente a un nivel de por lo menos 14 Kg/centímetro cuadrado absolutos (200 psia) . La tubería puede ser enterrada en el suelo o ubicada por encima del suelo y extenderse' entre la turbina de viento y las comunidades y/o instalaciones en donde la energía es necesaria, que puede ser una distancia de muchos kilómetros (o millas) . Al almacenar energía de esta manera, el aire comprimido es almacenado preferiblemente en y transportado a través del sistema de tubería a lo largo de una ruta planeada, como se muestra en las Figuras 1 y 2. Esto es vastamente diferente de una línea de transmisión estándar que solamente transmite energía, esto es, cuando la fuente de energía y.a no es apta de proporcionar energía, no estará disponible energía a través de la línea. Un beneficio de usar el presente sistema es que los medios de transmisión, esto es, la tubería, tiene la habilidad de almacenar energía. De esta manera, a diferencia de las líneas de energía convencionales, que pueden solamente transmitir energía, una cantidad predeterminada de energía puede ser almacenada, de tal manera que la energía estará disponible, aún si la fuente de energía se vuelve temporalmente no disponible, esto es, el viento se detiene de soplar. En tal caso, el sistema será apto de continuar suministrando energía por una cantidad de tiempo predeterminada a pesar de la carencia de viento. Otro aspecto preferido de la invención comprende usar una ruta planeada en conexión a instalar el sistema de tubería para transportar energía del viento desde una locación remota en donde las condiciones del viento son ideales a una locación en donde la energía es necesaria. Una ruta planeada es esencialmente una línea o trayectoria directa que se extiende desde la fuente de energía al usuario final, esto es, instalación o comunidad. Por ejemplo, en muchos casos, tal trayectoria se extiende preferiblemente a lo largo de o cerca de un camino existente, tal como un camino de acceso de servicios, que permite que la tubería sea instalada a lo largo de una ruta ya despejada, que también proporciona un acceso más fácil a la granja de viento. Esto también permite una instalación más fácil de la tubería, también como un acceso más fácil para reparaciones y servicio. La trayectoria seleccionada podría también ser enrutada a lo largo de un paso existente, tal como a lo largo de un conducto subterráneo existente, tal como una línea eléctrica o de gas, tuberías de aguas residuales, etc. Lo que puede reducir el costo de instalación. Esto es debido a que puede ser posible usar y/o depender de los pasos existentes, permiso de uso de tierra, derecho de vía, reportes de impacto ambienta, etc. Que fueron obtenidos para instalar las líneas existentes, que permite que la tubería sea instalado más rápido y a un costo más bajo. En casos en donde hay un sistema de tubería subterráneo existente abandonado, tal como una línea de gas o de aguas residuales, la presente invención contempla ser apto de usar la tubería abandonada, en todo o en parte, para ayudar a formar el nuevo sistema de tubería y reducir el costo del mismo. A este respecto, si la tubería existente no es del tamaño correcto o no se extiende por toda la longitud o no está completamente abandonado, la presente invención contempla usar por lo menos una porción de la tubería existente, esto es, cualquier porción que pueda ser utilizada. La nueva tubería puede también ser colocada adyacente a la tubería existente, si es necesario. Todos los pasos, permisos de uso de tierra y reporte de impacto ambientales que fueron obtenidos para la tubería existente pueden ser usados y/o dependerse de los mismos para el nuevo sistema de tubería. En una modalidad, como se muestra esquemáticamente en la Figura 4, la presente invención contempla construir la tubería de tal manera que esté adyacente o conectada a una vía de ferrocarril existente, al colocar y conectar la tubería directamente sobre o adyacente a los durmientes del ferrocarril. La presente invención contempla tomar ventaja de los pasos y red de vías de ferrocarril que han sido construidas que frecuentemente se extienden a locaciones remotas de comunidades existentes, para construir la tubería a un costo reducido y de manera más eficiente. La invención comprende preferiblemente usar conectores para conectar la tubería a los durmientes de ferrocarril por sí mismos, la tubería se tiende paralela a las vías de ferrocarril, de tal manera que el trabajo de mantenimiento puede ser efectuado fácilmente sobre la tubería, al viajar a lo largo de las vías. De esta manera, la tubería no necesitará ser enterrada en el suelo, para reducir el costo de instalación y mantenimiento. La presente invención también contempla que intermitentemente a lo largo de la tubería, se pueden proporcionar ciertos puntos de salida, en donde el aire comprimido puede ser liberado para poner en operación equipo, tales como aquellos que podrían ser necesarios para reparar la vía de ferrocarril.

En otra modalidad, también mostrada esquemáticamente en la Figura 4, la presente invención contempla construir la tubería a lo largo del piso del desierto, expuesto al sol caliente, de tal manera que la presión al interior de la tubería puede ser incrementada ventajosamente debido al calor. El exterior puede ser pintado de negro, u otro color oscuro, para mejorar la absorción de energía. La inercia térmica del espesor de pared de la tubería puede proporcionar medios útiles para absorber calor que puede ser usado para incrementar la presión al interior de la tubería e impedir que el sistema se congele durante la expansión. A este respecto, se puede ver que hay ventajas en ubicar la tubería a lo largo del piso de desierto, de tal manera que el sol caliente puede ayudar a incrementar la presión al interior de la tubería, en donde se puede generar energía adicional cuando es liberada. La presente invención contempla que la tubería y/o componentes relacionados y sus masas pueden ser diseñados para absorber y liberar calor para mantener el aire comprimido almacenado a una temperatura relativamente estable. En ciertos casos, las pérdidas de energía totales atribuibles a usar una tubería para almacenar y transportar energía de aire comprimido son menores que las pérdidas de energía atribuibles a transmitir electricidad a través de líneas de transmisión estándar, esto es, para las mismas distancias. Así, la presente invención contempla construir una turbina de viento o granja de viento y en lugar de usar lineas de transmisión estándar, utilizar una tubería para almacenar y transportar energía de aire comprimido, en donde las pérdidas inherentes en usar líneas de transmisión convencionales pueden ser reducidas. Un análisis de la presente invención indica que dentro de ciertas distancias y circunstancias, el porcentaje de pérdidas de energía experimentadas a lo largo de la longitud de la tubería pueden ser menores que el porcentaje de pérdidas atribuidas a líneas de transmisión estándar y en el caso de la presente invención, se ha encontrado que mientras más grande es la tubería, mayor es la reducción en pérdidas de energía que pueden ser experimentadas. La presente invención toma en cuenta preferiblemente el porcentaje total de pérdida de energía atribuibles a usar una tubería para almacenar y transportar energía de aire comprimido, que se ha encontrado que es función de varios factores diferentes, en los que se incluyen el diámetro de la tubería, la presión al interior de la tubería y la manera en la cual el aire comprimido es usado, esto es, si el aire comprimido es usado para generar electricidad o si es usado para impulsar equipo neumático o proporcionar enfriamiento para una unidad de HVAC . La determinación de la cantidad apropiada de capacidad de almacenamiento de energía necesaria para poner en operación el sistema eficientemente toma en cuenta preferiblemente el deseo de mantener un porcentaje reducido de pérdida de energía a lo largo de la longitud de la tubería, que toma en cuenta preferiblemente la fricción que se puede presentar a medida que el aire comprimido es liberado, también como los otros factores discutidos en la presente. Una de las desventajas de construir una granja de viento ubicada remotamente para transmitir energía eléctrica ha sido el costo de construir la línea de transmisión eléctrica y sus problemas asociados, en los que se incluyen pérdidas de energía experimentada a lo largo de la longitud de la línea. La invención contempla determinar la cantidad apropiada de capacidad de almacenamiento de energía necesaria para poner en operación el sistema eficientemente y luego hacer apropiada la cantidad de espacio de almacenamiento dentro de la tubería para acomodar las cargas esperadas. Como se menciona, se .ha encontrado que la proporción de porcentaje de pérdidas de energía atribuibles a la tubería pueden ser reducidas al incrementar el diámetro de la tubería. A este respecto, como se muestra en la Figura 11, se ha encontrado que cuando se usan tubos de tamaño más grande con mayor volumen, el porcentaje de pérdidas de energía a lo largo de la longitud del tubo, debido a la fricción, puede ser reducido, esto es, el porcentaje global de pérdida de energía puede ser reducido al utilizar un tubo más grande. Por ejemplo, de acuerdo con la Figura 11, cuando una tubería de 160 Km (100 millas) de largo que es de 0.9 m (3 pies) de diámetro interior es llenada a aproximadamente 14 Kg/centimetro cuadrado absolutos (200 psia) , se puede esperar una calda de presión de más de 1.4 Kg/centimetro cuadrado absolutos (200 psia) por el tiempo en que el aire comprimido es liberado para impulsar el equipo neumático. Por otra parte, cuando la tubería de la misma longitud es de 1.2 m (4 pies) de diámetro y es llenada a la misma presión, esto es, 14 Kg/centimetro cuadrado absolutos (200 psia) y es usada para el mismo propósito, la caída de presión que puede ser esperada es menos de 0.7 Kg/cm2 absolutos (10 psia). También se puede ver que cuando una tubería de 160 Km (100 millas) de largo que es de 0.9 m (3 pies) en diámetro es llenada a aproximadamente 42.2 Kg/cm2 absolutos (600 psia), cuando se usa para generar electricidad, se puede esperar una caída de presión de más de 2.9 Kg/cm2 absolutos (60 psia) por el tiempo en que el aire comprimido es liberado en el extremo opuesto de la tubería. Por otra parte, cuando la tubería de la misma longitud es de 1.2 m (4 pies) de diámetro y es llenada a la misma presión, esto es, 42 Kg/cm2 absolutos (600 psia) y es usada para el mismo propósito, la caída de presión que puede ser esperada es menor de 0.7 Kg/cm2 absolutos (10 psia) . Así, se puede ver que la cantidad de pérdida de presión experimentada a lo largo de la longitud de la tubería es por lo menos parcialmente función del diámetro del tubo. También se ha determinado que hay mayores pérdidas de presión asociadas con el uso de turbo-expansores para producir electricidad, que requieren una presión relativamente alta y mayor velocidad del aire que las asociadas con usar aire comprimido para impulsar el equipo neumático, que no requiere tanta presión o velocidad para ponerse en operación, esto es, solamente necesitan entre 2.1 a 10 Kg/cm2 manométricos (30 a 150 psig) en promedio. Por ejemplo, de acuerdo con la Figura 11, se puede ver que si el tubo de 0.9 m (3 pies) de diámetro es llenado a 14 Kg/cm2 absolutos cuadrado (200 psia) y es usado para generar electricidad, las pérdidas de presión atribuibles a la fricción serán significativas, esto es, la linea que representa aquella pérdida está alejada de las gráficas, haciéndola inapropiada para aquel uso particular. Por .otra parte, se puede ver que si el mismo tubo de 0.9 m (3 pies) de diámetro es llenado a las mismas 14 Kg/cm2 absolutos (200 psia) , pero es usado para impulsar equipo neumático, las pérdidas de presión atribuibles a la fricción serán solo un poco más de 1.4 Kg/cm2 absolutos (200 psia), que son ciertamente manejables. Esta diferencia es principalmente debida al hecho que se necesita mayor velocidad del aire, esto es, por lo menos 14 Kg/cm2 absolutos (200 psia) (y preferiblemente más) , para generar electricidad utilizando un turbo-expansor, que la que es necesaria para impulsar equipo neumático, esto es, solamente entre 2.1 a 10.5 Kg/cm2 absolutos (30 a 150 psia) es necesaria. Asi, la cantidad de caída de presión en la tubería es también función del tipo de uso de energía, esto es, si es para generar electricidad o impulsar equipo neumático. También se ha determinado que hay mayores pérdidas de presión cuando hay menos presión al interior de la tubería en cualquier momento dado en el tiempo. Por ejemplo, de acuerdo con la Figura 11, se puede ver que si el tubo de 0.9 m (3 pies) de diámetro es llenado a una presión de 14.1 Kg/cm2 absolutos (200 psia) y es usado para impulsar equipo neumático, las pérdidas de presión atribuibles a la fricción será un poco más de 1.4 Kg/cm2 absolutos (200 psia). Por otra parte, se puede ver que si el mismo tubo de 0.9 m (3 pies) diámetro tiene una presión de 84 Kg/cm2 absolutos (1,200 psia), para el mismo propósito, las pérdidas de presión atribuibles a la fricción serán menores de 0.35 Kg/cm2 absolutos (5 psia). Esta diferencia es principalmente debida al hecho de que la presión global puede afectar cómo se puede superar la fricción a través de la tubería. Mientras más presión hay en la tubería, más fácilmente la fricción puede ser superada, mientras que cuando hay menos presión en la tubería, más difícil es que la fricción sea superada. Así, la cantidad de caída de presión en la tubería también es función de la presión del aire en el tubo. Así, es deseable proporcionar un sistema de tubería que tenga un tamaño y longitud apropiada, para mantener niveles de presión razonables y niveles de pérdida de energía razonables para el tipo de aplicación para la que la tubería es usada. El objetivo es proporcionar un tamaño y longitud de tubería que permitirá que el sistema opere eficientemente, con pérdidas de energía reducidas a lo largo de la longitud del tubo, para todas las varias aplicaciones y usos finales para la que está diseñada. Por ejemplo, se hace preferiblemente una determinación para determinar la cantidad aproximadamente de volumen o espacio de almacenamiento que va a ser usado por el sistema, seguido por la determinación de la longitud de la tubería que será tendida, también como la distancia a y naturaleza del usuario final y luego determinar el tamaño (diámetro) del tubo necesario para proporcionar la cantidad apropiada de espacio de almacenamiento para el sistema. Cálculos adicionales tales como determinar los niveles de capacidad de energía a ser suministrados por la fuente de energía, también con niveles de presión a ser mantenidos en la tubería y pérdida de presión esperados pueden también ser determinados. De esta manera, todo el sistema de tubería puede ser diseñado para las cargas específicas que son esperadas que existan, sin ninguna necesidad adicional de construir tuberías adicionales o cualesquier tanques de almacenamiento extra, lo que puede incrementar el costo de la misma. Esto es a diferencia de la patente estadounidense No. 4,118,637, expedida a Tackett, que muestra una red nacional de energía o red de tubos para almacenar energía y específica el tamaño de tubo disponible más grande posible comercialmente.

Una variación de la tubería que puede ser proporcionada es ubicar los usuarios finales que requieren la producción de electricidad más cercanos a la fuente de energía, como se muestra en las Figuras 6b y 7b. en tal caso, puede ser deseable ubicar aquellos usuarios que necesitan generar electricidad más cercanos a la fuente, de tal manera que menos pérdida de presión será experimentada a lo largo de la longitud de la tubería al tiempo en que el aire comprimido es liberado por el turbo-expansor . Debido a que la pérdida de presión es función de la fricción a lo largo de la longitud del tubo, que es afectada por el diámetro del tubo, tipo de uso de energía y cantidad de presión, la tubería misma puede ser diseñada de tal manera que, por ejemplo, las primeras 25 millas de tubería sean de 1.2 m (4 pies) de diámetro, para compensar las presiones más altas necesitadas por los usuarios de electricidad y los 120 Km (75 millas) restantes de tubería pueden ser fabricadas más pequeñas, esto es, tal como de 0.9 m (3 pies) de diámetro, que debe ser suficiente para impulsar equipo neumático. Aún cuando se usa un tubo de tamaño consistente, esto es, 1.2 m (4 pies) de diámetro interno, cuando múltiples usuarios finales son derivados a la tubería a lo largo de la longitud de la tubería y la longitud total es considerable, esto es, 160 Km (100 millas) , puede ser deseable ubicar los usuarios finales que desean usar turbo-expansores para generar electricidad más cercanos a la fuente de energía, esto es, dentro de 40 Km (25 millas) de la fuente, en lugar de a lo largo de la longitud de la tubería. Esto es especialmente importante si el diámetro de la tubería es de solo 0.9 m (3 pies), en lugar de 1.2 m (4 pies), debido a que, como se muestra en la Figura 11, las pérdidas de presión que pueden ser experimentadas dentro de la tubería cuando la presión comienza a caer pueden ser significativas. Además, en el caso de usar una fuente de energía que se pone en operación solamente durante ciertos tiempos del día, esto es, una planta generadora de energía que almacena energía solamente durante la noche o una granja de viento que almacenamiento solamente energía cuando el viento sopla, es probable que haya períodos en donde ninguna energía de aire comprimido adicional es agregada a la tubería. Así, habrá probablemente tiempos cuando la presión al interior de la tubería puede ir bastante baja, en cuyo caso, las pérdidas de presión se pueden volver significativas. Por las razones anteriores, cuando una tubería es de 0.9 m (3 pies) de diámetro o se usa menos, es deseable ubicar los usuarios finales que desean generar electricidad utilizando un turbo-expansor dentro de 40 Km (25 millas) de la fuente de energía, mientras que, cuando se usa una tubería de 1.2 m (4 pies) de diámetro, el usuario final que desea generar electricidad puede estar ubicado alejado adicionalmente, puesto que aún, cuando la presión dentro de la tubería cae a menos de 42.2 Kg/cm2 absolutos (600 psia) , las pérdidas de presión no serán tan significativas. A pesar de lo anterior, un aspecto preferido de la presente invención es que la tubería debe ser adaptada de tal manera que usuarios finales adicionales pueden ser derivados a la tubería cuando la necesidad surge en el futuro, esto es, a medida que necesita expandirse como se muestra en la Figura 8. Esto es, la tubería debe ser pre-diseñada para acomodar múltiples usuarios finales, luego existentes, también como usuarios finales futuros pronosticables con varios requerimientos, ya sea si necesitan electricidad o acondicionamiento de aire o energía neumática. A este respecto, debe ser notable que el sistema debe ser diseñado con esperanza de que las necesidades serán expandidas en el futuro. Una manera de compensar esta expansión es usar una tubería que es de por lo menos 1.2 m (4 pies) de diámetro, si es posible. La cantidad de presión en el tubo está preferiblemente en el intervalo de aproximadamente 14 a 84 Kg/cm2 manométricos (200 a 1,200 psig) , en donde es deseable ¾ mantener la presión en o mayor de 42 Kg/cm2 manométricos (600 psig) , si es posible, especialmente si el usuario final desea usar un turbo-expansor para generar electricidad. Cuando el usuario final solamente necesita usar el aire comprimido para acondicionamiento de aire o para impulsar equipo neumático, la presión puede ser más baja, esto es, menos de 14 Kg/cm2 absolutos (200 psia) , aunque preferiblemente, hay siempre por lo menos 14 Kg/cm2 absolutos (200 psia) en la tubería. Las pérdidas de presión también deben ser tomadas en cuenta cuando se determina cuanto tiempo la energía de aire comprimido, esto es, presión dentro de la tubería durará, antes de que presión adicional necesite ser agregada. Esto determinará la extensión a la cual una fuente de energía de mayor capacidad, ya sea más turbinas de viento o capacidad de energía incrementada de la planta generadora de energía, será necesaria. También puede determinar si se debe usar un tubo de diámetro más grande y/o un tubo más largo o más corto y que tipo y ubicación de usuario final debe ser permitido derivarse a la tubería para obtener óptimos resultados. Como se muestra en la Figura 12, en el caso de una fuente que proporciona 10 MW de energía, tal como una granja de viento, utilizando una tubería de 0.9 m (3 pies) de diámetro, que es de 160 Km (100 millas) de largo y que comienza con una presión de 84 Kg/cm2 absolutos (1,200 psia), se ha encontrado que la tubería puede proporcionar hasta aproximadamente 32 horas de energía eléctrica antes de que más presión necesite ser agregada a la tubería. Esto significa que si hay solamente un usuario final, el aire en la tubería podría durar un máximo de 32 horas, pero si hay cuatro usuarios finales, podría solamente durar 8 horas. En este ejemplo, hay un total de 320 MW-horas de energía almacenadas en la tubería. También puede haber un volumen adicional almacenado en las ramas locales . Un punto importante para notar aquí es que a medida que la presión comienza a caer, debido al uso de energía y no hay energía adicional que sea agregada de regreso, las pérdidas de presión comienzan a volverse más significativas, que es también más crítico cuando la tubería es más pequeña de diámetro. Cuando la tubería es más grande, esto es, 1.2 m (4 pies) de diámetro o más, hay no solamente más volumen de aire comprimido al interior de la tubería y por consiguiente, más energía en la tubería, sino que el aire en la tubería también experimentará una cantidad reducida de succión y pérdida de presión, a medida que el aire comprimido es usado, como se discute anteriormente. La presente invención también contempla utilizar estaciones de turbina de viento adicionales con compresores u otros medios para suministrar intermitentemente presión adicional a la tubería, tal como una conexión a una red nacional de energía, a lo largo de la ruta de la tubería, como se muestra en la Figura 2. Preferiblemente, para reducir el costo, estas turbinas de viento pueden tener menos capacidad que las turbinas de viento principales. Por ejemplo, las turbinas de viento principales en la granja de viento puede tener 10 MW totales nominales, pero las turbinas de viento de apoyo podrían tener 2 MW nominales. De esta manera, se puede introducir presión adicional a la tubería para reducir las pérdidas de presión y proporcionar una fuente estable de energía de aire comprimido que puede ser usada continuamente por las instalaciones y comodidades de usuario final. Turbinas de viento o granjas de viento adicionales, tales como aquellas ubicadas en locaciones remotas, que están conectadas a la tubería, pueden también ser usadas, como se muestra en la Figura 2, para proporcionar energía de aire comprimido adicional al sistema. La presente invención contempla varias configuraciones diferentes para el uso de la energía de aire comprimido almacenada en la tubería, como se muestra en las Figuras 6a, 6b, 6c, 6d, 7a, 7b, 7c y 7d. No solamente pueden múltiples usuarios finales ser conectados a la tubería, para extraer energía de aire comprimido, sino que cada uno puede estar ubicado a lo largo de la longitud de la tubería en varios lugares a lo largo de la tubería y puede tener diferentes usos y aplicaciones. En tanto que la tubería está dimensionada y adaptada para almacenar una cantidad suficiente de energía de aire comprimido para acomodar el número, tipo y naturaleza de los usuarios finales que se derivan a la tubería y la cantidad de presión y pérdidas atribuibles a cada usuario final, son tomados en cuenta, no hay límite en cuanto al número y variedad de usuarios finales a los que se puede dar servicio por la tubería .

La Figura 6a muestra una modalidad en donde una tubería es usada para dar servicio a varios parques industriales equipados con: equipo neumático, en donde la tubería es de 160 Km (100 millas) de largo y 1.2 m (4 pies) de diámetro interior. En este ejemplo, la energía es producida por una planta geotérmica, a diesel o planta de energía nuclear y se usa un motor eléctrico para energizar un compresor, que genera energía de aire comprimido. También, en esta modalidad, el aire comprimido es preferiblemente almacenadó en la tubería en la noche, de tal manera que puede ser usado durante el día, para hacer uso más eficiente, de la energía suministrada por la fuente. Las tuberías de rama locales pueden ser de 0.9 m (3 pies) de diámetro, puesto que cada una solamente da servicio a un solo parque industrial. La Figura 6b muestra una modalidad en donde se usa una tubería para dar servicio a varios parques industriales, cada uno tiene una combinación de equipo neumático y electricidad y necesidades de acondicionamiento de aire, en donde la tubería es de 160 Km (100 millas) de largo y 1.2 m (4 pies) de diámetro interno. Otra vez, en esta modalidad, la energía es producida por una planta geotérmica, a diesel o planta de energía nuclear y la energía de aire comprimido en la tubería es almacenada en la noche, de tal manera que puede ser usada durante el día. Sin embargo, en esta modalidad, los parques industriales que tienen necesidades de electricidad y acondicionamiento de aire están ubicados preferiblemente un máximo de solo alrededor de 25 millas alejados de la fuente de energía, de tal manera que se pueden satisfacer los mayores requerimientos de presión de aire para dar servicio a los turbo-expansores . Al mismo tiempo, los parques industriales que solamente necesitan aire comprimido para impulsar equipo neumático pueden estar ubicados alejados, tales como 160 Km (100 millas) lejos, puesto que el equipo neumático requiere menos presión y velocidad para ponerse en operación. La decisión para ubicar el usuario final de esta manera está basada en la cantidad de pérdida de presión y energía atribuibles al uso de energía como se muestra en la Figura 11. En este caso, las 120 Km (75 millas) restantes de tubería pueden ser de 0.9 m (3 pies) de diámetro interior, si se desea, si las demandas de equipo neumático de los usuarios finales corriente abajo pueden ser satisfechas, a pesar de las mayores pérdidas de presión. Las tuberías de rama local pueden ser de 0.9 m (3 pies) de diámetro, puesto que cada una solamente da servicio a un solo parque industrial. El usuario final puede instalar el turbo-generador para suministrar energía neumática, eléctrica y acondicionamiento de aire. En otra versión, cuando más energía se necesita en la fuente, esto es, 40,000 kW de energía, en lugar de digamos, 10,000 kW de energía transmitida, puede ser deseable, en vista de las pérdidas de presión que pueden ocurrir a lo largo de la longitud de la tubería, usar una tubería más corta e incrementar el tamaño del tubo. Por ejemplo, en lugar de usar una tubería de 160 Km (100 millas) que es de 1.2 m (4 pies) de diámetro interior, puede ser más eficiente reducir la longitud de la tubería a digamos 32 Km (20 millas) y usar dos tubos de 1.2 m (4 pies) de diámetro, de tal manera que se puede almacenar más energía, y más energía puede llegar al usuario final sin incurrir en demasiada pérdida de energía. El sistema resultante consiste preferiblemente de dos tuberías de 1.2 m (4 pies) de diámetro que son de 32 Km (20 millas) de largo que pueden transmitir 40,000 kW. Esta conclusión está basada en cómo se generan ganancias, que está basada en el uso de energía y las necesidades de recortar el costo de construir el sistema y las pérdidas de presión incrementadas que pueden ocurrir en la tubería cuando se trata de transmitir más energía de 'aire comprimido a velocidades más altas para cumplir con la demanda de energía más alta. Nótese que este sistema de 32 Km (20 millas) puede ser conectado en serie para encontrarse con un sistema de 160 Km (100 millas) si hay otras fuentes de energía a lo largo de la ruta que podrían agregar energía a la tubería a lo largo del camino. Varias estaciones de refuerzo pueden ser provistas para compensar la pérdida de presión que puede ocurrir debido a la fricción a lo largo de la tubería. La Figura 6c muestra una modalidad en donde una tubería es usada para dar servicio a varios parques industriales con necesidades de acondicionamiento de aire, en donde la tubería es de 16.0 Km (100 millas) de largo y 1.2 m (4 pies) de diámetro interior. Otra vez, en esta modalidad, la energía es producida mediante una planta geotérmica, a diesel o planta de energía nuclear y la energía de aire comprimido en la tubería es almacenada en la noche, de tal manera que puede ser usada durante el día. El usuario final puede instalar el turbo-compresor y turbo-expansor para proporcionar acondicionamiento de aire. Las tuberías de rama local pueden ser de 0.9 m (3 pies) de diámetro, puesto que cada una solamente da servicio a un solo parque industrial. La Figura 6d muestra una modalidad en donde se usa una tubería para dar servicio a varios parques industriales con instalaciones de desalinización y necesidades de acondicionamiento de aire, en donde la tubería es de 160 Km (100 millas) de largo y 1.2 m (4 pies) de diámetro interior. Otra vez, en esta modalidad, la energía es producida por una planta de energía geotérmica, a diesel o nuclear y la energía de aire comprimido en la tubería es almacenada en la noche, de tal manera que puede ser usada durante el día. El usuario final puede instalar el turbo-compresor, turbo-expansor y sistema de desalinización para su propio parque industrial. Las tuberías de rama local pueden ser de 0.9 m (3 pies) de diámetro, puesto que cada una solamente da servicio a un solo parque industrial.

La Figura 7a muestra una modalidad en donde una tubería es usada para dar servicio a varios parques industriales equipados con equipo neumático, en donde la tubería es de 160 Km (100 millas) de largo y 1.2 m (4 pies) de diámetro interior. En esta modalidad, la energía es producida por una granja de viento y la energía del viento es convertida por un generador para accionar un motor eléctrico, que a su vez, impulsa un compresor. El compresor almacena luego energía de aire comprimido en la tubería. Las tuberías de rama local pueden ser de 0.9 m (3 pies) de diámetro, puesto que cada una solamente da servicio a un solo parque industrial. La Figura 7b muestra una modalidad en donde se usa una tubería para dar servicio a varios parques industriales, cada uno tiene una combinación de equipo neumático y la necesidad de electricidad y acondicionamiento de aire, en donde la tubería es de 160 Km (100 millas) de largo y 1.2 m (4 pies) de diámetro interior. Otra vez, en esta modalidad, la energía es producida por una granja de viento y la energía del viento es convertida por un generador para impulsar un motor eléctrico, que a su vez, impulsa un compresor. Luego el compresor almacena energía de aire comprimido en la tubería. Sin embargo, en esta modalidad, los parques industriales que tienen necesidades de electricidad y acondicionamiento de aire están ubicaos preferiblemente un máximo de solo alrededor de 25 millas alejados de la granja de viento, de tal manera que los mayores requerimientos de presión de aire para dar servicio a los turbo-expansores pueden ser satisfechos. Al mismo tiempo, los parques industriales que solo necesitan aire comprimido para impulsar equipo neumático pueden estar ubicados alejados adicionalmente, tales como 160 Km (100 millas) alejados, puesto que el equipo neumático requiere menos presión y velocidad para ponerse en operación. La decisión de ubicar el usuario final de esta manera está basada en la cantidad de pérdidas de presión y energía atribuibles al uso de la energía, como se muestra en la Figura 11. En este caso, las 120 Km (75 millas) restantes de tubería pueden ser más pequeñas, tales como 0.9 m (3 pies) de diámetro interior, si las demandas de equipo neumático de los usuarios finales corriente abajo pueden ser satisfechas, a pesar de las mayores pérdidas de presión. Las tuberías de rama local pueden ser de 0.9 m (3 pies) de diámetro, puesto que cada una solamente da servicio a un solo parque industrial. El usuario final puede instalar el turbo-generador para suministrar energía neumática, eléctrica y acondicionamiento de aire . La Figura 7c muestra una modalidad en donde se usa una tubería para dar servicio a varios parques industriales con necesidades de acondicionamiento de aire, en donde la tubería es de 160 Km (100 millas) de largo y 1.2 m (4 pies) de diámetro interior. Otra vez, en esta modalidad, la energía es producida por una granja de viento y la energía del viento es convertida por un generador para impulsar un motor eléctrico, que a su vez, impulsa un compresor. El compresor almacena entonces energía de aire comprimido en la tubería. El usuario final puede instalar el turbo-compresor y turbo-expansor para proporcionar acondicionamiento de aire. Las tuberías de rama local pueden ser de 0.9 m (3 pies) de diámetro, puesto que cada una solamente da servicio a un solo parque industrial. La Figura 7d muestra una modalidad en donde se usa una tubería para dar servicio a varios parques industriales con instalaciones de desalini zación y necesidades de acondicionamiento de aire, en donde la tubería es de 160 Km (100 millas) de largo y 1.2 m (4 pies) de diámetro interior. Otra vez, en esta modalidad, la energía es producida por una granja de viento y la energía del viento es convertida por un generador para impulsar un motor eléctrico, que a su vez, impulsa un compresor. El compresor almacena entonces energía de aire comprimido en la tubería. El usuario final instala el turbo-compresor, türbo-expansor y sistema de desalinización para su propio parque industrial. Las tuberías de rama local pueden ser de 0.9 m (3 pies) de diámetro interior, puesto que cada una solamente da servicio a un solo parque industrial. Se contemplan varias modalidades con diferentes configuraciones . 1. La Primera Configuración : En una modalidad, la presente invención utiliza el producto secundario de aire enfriado de desperdicio generado a medida que la electricidad es producida al liberar energía de aire comprimido con el turbo-expansor para poner en operación una unidad de HVAC para acondicionamiento de aire o para refrigeración o ambos. Medios para liberar el aire comprimido, tales como turbo-expansores , para permitir que el aire comprimido sea liberado y expandido son provistos preferiblemente. De esta manera, la energía de energía comprimido almacenada en la tubería puede ser usada para impulsar un generador eléctrico, para generar energía eléctrica en una base "como se necesite". Además, en tanto que la liberación de energía de aire comprimido genera electricidad, el sistema puede co-generar aire enfriado, que es un producto secundario de desperdicio de la liberación del aire comprimido. El aire enfriado puede ser reciclado y usado directamente, esto es, en forma de aire enfriado, que puede ser mezclado con el aire ambiente o alimentado a una unidad de HVAC, para mantener las instalaciones del usuario final frías. En tanto que el aire de entrada en la tubería comienza a una temperatura ambiente de aproximadamente 21°C (70°F), el aire enfriado resultante producido como producto secundario de producir electricidad puede ser tan frío como -112°C (-170°F) o más. Además, al mismo tiempo, el sistema convierte preferiblemente la energía de aire comprimido a electricidad, que puede ser usada para iluminación, calentamiento, enfriamiento y otros servicios convencionales. Por ejemplo, si la electricidad es necesaria en la instalación del usuario final, un turbo-expansor y generador pueden ser conectados a la tubería, de tal manera que el aire comprimido puede ser liberado para generar energía eléctrica y para co-generar aire enfriado, en donde la eficiencia total de la instalación puede ser mejorada. De esta manera, todo el sistema puede ser construido y usado de una manera que hace la instalación más eficiente para operar, que sería el caso cuando se usan sistemas eléctricos estándar solos. A este respecto, en esta modalidad, preferiblemente, no se proporciona ninguna fuente de calor o si lo es, debe ser apagada, como se muestra en la Figura 5, de tal manera que se produce mayor aire enfriado, que permite que el sistema tome plena ventaja del aire enfriado de desperdicio generado a medida que el aire comprimido es liberado. No solamente se genera electricidad, sino que el sistema produce preferiblemente máximo aire enfriado, que puede ser usado no solamente por propósitos de refrigeración y acondicionamiento de aire, sino también para desalinización . Los sistemas de desalinización que son contemplados a ser usados en conjunción con la presente invención son aquellos que utilizan aire enfriado para congelar agua, lo que ayuda 4 efectivamente a separar los contaminantes encontrados en agua de mar y en otra agua salobre del agua, produciendo mediante esto agua potable fresca. En áreas en donde el agua potable fresca es escasa, el aire enfriado es generado al liberar el aire comprimido puede ser usado para desalinizar el agua. El aire enfriado puede ser alimentado a una cámara de cristalización por congelación, en donde el agua de mar es rociada para producir hielo y por consiguiente agua desalinizada . Un sistema de almacenamiento de energía térmica puede también ser usado para almacenar el agua enfriada generada por el aire enfriado en una unidad de almacenamiento complementaria para uso posterior. Estas modalidades son especialmente apropiadas para climas calientes, tales como el desierto, en donde el acceso a agua potable fresca puede ser difícil de obtener.

Otra versión de esta modalidad puede estar adaptada para proporcionar solamente aire enfriado y no electricidad, al utilizar un turboexpansor que libera la energía de aire comprimido para generar aire enfriado para enfriar la instalación. Esta situación puede ocurrir cuando una instalación ya está conectada a la red nacional de energía y puede obtener energía eléctrica de la red nacional de energía, esto es, para sus otras funciones, pero desea una manera de bajo costo para proporcionar enfriamiento para a instalación.

En tal caso, la instalación puede comprar su propio turboexpansor y conectar una tubería ramal a la línea de tubería principal y derivar a la energía de aire comprimido para generar aire enfriado. Una configuración posible para esta versión es mostrada en la Figura 9, en donde un turbocompresor utiliza el aire comprimido de la tubería para presurizar un tanque amortiguador, que ayuda a hacer uniforme la administración de energía. Luego, a medida que el turbocompresor gira debido a la presión de entrada, provoca que el turboexpansor gire. El tanque amortiguador continúa presurizándose y el turboexpansor continúa acelerándose hasta que hay una presión de estado estable al interior del tanque amortiguador que es más alta que la presión de entrada. Así, hay una conversión continua del aire de entrada, para crear un aire de salida, que está a una temperatura reducida y presión ambiental. Por ejemplo, la presión de entrada puede ser de 6.3 Kg/cm2 absolutos (90 psia) , que puede ser incrementada a 14.1 Kg fuerza/cm2 absolutos (200 psia) en el tanque amortiguador y la temperatura de salida resultante puede ser del orden de -56°C (-70°F) a -112°C (-170°F) , la presión de salida es de 1 Kg/cm2 absolutos (14.67 psia) (0 psig) . En una variación de la modalidad, la planta generadora de energía puede pagar por la tubería y los usuarios finales individuales pueden pagar por el equipo para extraer y usar la energía de aire comprimido almacenada en la tubería, tales como turboexpansores , unidades HVAC, sistemas de desalinización, etc. En tal caso, la planta generadora de energía puede instalar tubería y obtener el pago de la inversión en un tiempo razonable y el usuario final puede comprar su propio equipo que tendría su propio período de pago. 2. La segunda configuración: En una segunda modalidad, se proporciona preferiblemente calentamiento en una base limitada. Por ejemplo, en esta modalidad, solamente una fuente de calor existente es preferiblemente usada, tal como el calor de desperdicio generado por los compresores a medida que el aire es comprimido, que puede ser almacenado en la tubería. Calor adicional del sol, al ubicar la tubería por encima del suelo, en el piso del desierto, puede también ser usado. De esta manera, hay una eficiencia más alta de administración de energía eléctrica, aunque a expensas del aire menos enfriado. En esta modalidad, sin embargo, se hace un esfuerzo por eliminar el uso de cualquier fuente de energía adicional para proporcionar calor, que requeriría su propia fuente de energía para ponerse en operación. Esta modalidad tiene la ventaja de ser apta de generar, además de energía eléctrica, una cierta cantidad de aire enfriado. Esta modalidad, preferiblemente ventaja del aire enfriado que es generado por el turboexpansor, esto es, a medida que el aire comprimido es liberado para proporcionar aire enfriado por propósitos de enfriamiento. Por ejemplo, el aire enfriado de desperdicio del turboexpansor puede ser usado para refrigeración y propósitos de acondicionamiento de aire, que es especialmente útil cuando la comunidad a la que la tubería da servicio está ubicada en un clima caliente. Cuando se usa el calor de desperdicio, el sistema contempla tener la capacidad de calentar el aire comprimido en la tubería desde la temperatura .ambiente normal de aproximadamente 21°C (70°F) , como en la primera modalidad, a una temperatura de aproximadamente 121°C (250°F), en donde el aire enfriado que es co-generado puede luego ser incrementado en temperatura a aproximadamente -59°C (-75°F). 3. La tercera configuración : En una tercera modalidad, el sistema es provisto ventajosamente con varios calentadores para mejorar la generación de electricidad a partir del aire comprimido. Por ejemplo, el calor de desperdicio de los compresores u otras fuentes de calor puede ser provisto, a medida que el aire comprimido es liberado, para maximizar la generación de electricidad mediante esto. Por ejemplo, esta modalidad contempla utilizar por lo menos uno de tres tipos diferentes sistemas de calentamiento, en los que se incluyen 1) colectores térmicos solares que utilizan energía del sol, en los que se incluyen ubicar la tubería por encima del suelo, para hacer uso eficiente del calor del sol, 2) recolectores de calor de desperdicio para hacer circular el calor de desperdicio generado por el compresor al aire comprimido en la tubería y 3) una unidad de calentamiento separada, tal como un quemador de combustible fósil, para introducir calor a la tubería o agregar calor a la entrada del turboexpansor a medida que el aire comprimido es liberado por el turboexpansor. La invención también contempla utilizar otros métodos estándar para proporcionar calor al aire comprimido, tales como combustores, etc., si se desea. Cuando se usan estos calentadores, el sistema contempla ser apto de calentar el aire comprimido de aproximadamente 121°C (250°F) obtenidos por el calor de desperdicio solo a aproximadamente 254°C (490°F), en donde el aire resultante alimentado después que el aire comprimido es liberado puede ser más confortable a 21°C (70°F) . Con esta modalidad, hay una administración de energía eléctrica aún de eficiencia más alta, pero a expensas completas de ningún aire enfriado . La temperatura incrementada proporciona varias ventajas. En primer lugar, se ha encontrado que el calor contribuye extensamente a la eficiencia del trabajo global efectuado por los turboexpansores y por consiguiente, al incrementar la temperatura del aire comprimido, una mayor cantidad de energía puede ser generada del mismo volumen de almacenamiento del mismo tamaño. En segundo lugar, al incrementar la temperatura del aire, la presión puede ser incrementada, en donde se puede generar una mayor velocidad a través del turboexpansor . En tercer lugar, el calentamiento del aire ayuda a evitar congelación que puede de otra manera ser provocada por la expansión del aire mediante el turboexpansor. Sin ninguna fuente de calor, la temperatura del aire que es liberado puede llegar cerca de niveles criogénicos, en donde el vapor de agua y gas de dióxido de carbono se pueden congelar y reducir la eficiencia del sistema. Esta modalidad es preferiblemente apta de mantener la temperatura del aire en expansión a un nivel aceptable, para ayudar a mantener la eficiencia de operación del sistema. De acuerdo con la figura 10, cuando se usa un turboexpansor, se puede ver que mientras más grande la temperatura de entrada, mayor es la temperatura de salida, mientras que la eficiencia de energía disminuye. 4. La cuarta configuración : En una cuarta modalidad, el aire comprimido es alimentado por la tubería a un parque industrial u otra instalación industrial y el aire comprimido es usado directamente en el parque o instalación para poner en operación equipo neumático. Esto se puede hacer ya sea o además de producir energía eléctrica y co-generar aire enfriado. Cuando la instalación no está conectada a la red nacional de energía, la instalación puede estar adaptada para producir electricidad con el turboexpansor y usar el aire comprimido para accionar equipo neumático al mismo t.iempo, mejorando mediante esto la eficiencia y economía del sistema y aliviando cargas en exceso en la red nacional de energía. El turboexpansor puede también ser usado para producir aire enfriado como producto secundario, en cuyo caso, puede ser usado para propósitos de acondicionamiento de aire y otros propósitos de enfriamiento. En la mayoría de los casos, una instalación industrial requerirá tanto energía neumática como energía eléctrica, esto es, energía neumática para poner en preparación su equipo y herramientas pesadas y electricidad para otras funciones. El aire enfriado puede también ser usado como producto secundario de la liberación del aire. Por otra parte, cuando la instalación esta conectada a la red nacional de energía, la instalación puede estar adaptada para extraer solamente energía neumática. En tal caso, la energía de aire comprimido puede ser usada para complementar la energía eléctrica ya disponible en el sitio. Para tomar ventaja máxima de la energía neumática suministrada a una instalación dada, la instalación que utiliza la energía de aire comprimido debe ser una que usa normalmente equipo impulsado neumáticamente en sus operaciones diarias. Cuando se utiliza aire comprimido para poner en operación equipo neumático, sin tener que convertir la energía de aire comprimido a electricidad primero, la eficiencia del sistema es mejorada. En tanto que hay una cierta cantidad de pérdida de energía que ocurre en la longitud de la tubería, esto es, debido a la fricción como se discute anteriormente, puesto que se usa el aire comprimido sin tener que convertir la energía en electricidad primero, no hay otras pérdidas asociadas con convertir energía de aire comprimido a energía eléctrica. Así, se pueden eliminar las ineficiencias asociadas con la conversión de energía neumática a energía eléctrica. A este respecto, la presente invención es concerniente con un método mejorado para almacenar energía en forma de aire comprimido, vía una tubería y luego transportar el aire comprimido, vía la misma tubería, a una instalación que pone en operación equipo impulsado neumáticamente, de tal manera que el aire comprimido puede ser utilizado para poner en operación el equipo sin tener que convertir el aire comprimido a electricidad primero. A diferencia de las granjas de viento del pasado y los sistemas de aire comprimido del pasado, que requieren que la energía de aire comprimido sea convertida a electricidad primero, la presente invención puede utilizar un sistema de tubería para almacenar la energía de aire comprimido y transportarla a un sitio en donde puede ser usada, sin tener que convertir la energía de aire comprimido en electricidad primero.

También hay ventajas operacionales y económicas significativas en usar sistemas neumáticos. Por ejemplo, las herramientas neumáticas tienen menos fricción, de tal manera que tienden a durar más que las herramientas mecánicas convencionales. También, cuando son mantenidas limpias y lubricadas, pueden ser casi indestructibles. Tienen muy pocas partes móviles y normalmente se ponen en operación en frió. Algunos de los equipos neumáticos contemplados por la presente invención incluyen los siguientes: pistolas de aire; pistolas clavadoras; engrapadoras de aire; lijadoras de aire; pistolas de atomización; pistolas de limpieza por aspersión a chorro de arena; pistolas de calafateo; llaves de matraca de aire; martillos de aire; biseles de aire; taladros de aire; llaves de impacto; rectificadoras de muñón; herramientas de corte; lijadoras de neumáticos; sierras de movimiento alternativo de aire; cortadoras por punzonado de aire; herramientas de rebordeado de aire; destornilladores de aire; tijeras de aire; pulidores de aire, etc. Se pueden proporcionar una serie de válvulas de control que producen grados variables de presión, tales como 3.5 Kg/cm2 manométricos (50 psig) , 7.03 Kg/cm2 manométricos manométricos (100 psig) y 10.5 Kg/cm2 manométricos (150 psig), para impulsar el equipo neumático. 5. La quinta configuración En una quinta modalidad, una planta generadora de energía, tales como generadores de turbinas impulsadas por combustión de combustible convencional, geotérmica, nuclear, hidroeléctrica, etc., o una red nacional de energía pueden ser conectados a la tubería, además de o en lugar de incorporar una granja de viento para producir energía. A este respecto, considérese que una planta de energía nuclear está ubicada deseablemente lo suficientemente lejos de centros de población por razones de seguridad, esto es, en caso de una liberación de nube radioactiva potencial y por consiguiente, el uso de la tubería de la presente invención puede ser útil a ser apta de ubicar la planta generadora de energía lo suficientemente apartada para la comunidad o instalación en necesidad de energía . En esta modalidad, el sistema de tubería puede ser conectado a una fuente de energía existente, tal como una planta generadora de energía o red nacional de energía, en donde el sistema puede estar diseñado para comprimir aire y almacenar energía durante períodos de baja demanda, tales como en la noche y usar la energía almacenada durante períodos de alta demanda, tal como durante el día. De esta manera, la planta generadora de energía puede continuar en operación en sus niveles más eficientes y puede almacenar la energía que es producida cuando la demanda es baja, para complementar la energía que es necesaria durante los períodos de alta demanda. Esto no solamente ayuda a reducir el costo de la energía, desde el punto de vista de producción de energía, si no también ayuda al usuario de energía. Utilizando este sistema, las plantas generadoras de energía son aptas de proporcionar más energía durante los períodos de alta demanda, sin tener necesariamente que construir una instalación de generación de energía de capacidad más alta, lo que sería más costoso de hacer para tomar en cuenta las demandas más altas. La energía que es producida puede ser almacenada en la tubería en la noche y transportada al usuario final vía la tubería, en lugar de una línea de transmisión estándar y usada durante el día. Esto toma en consideración que la planta generadora de energía opera más eficientemente a carga constante, en tanto que se enfrenta una historia de energía de demanda constante. El problema que la invención supera es que las plantas de energía típicas que enfrentan a una historia de energía de demanda variable diurna, en donde la tubería de transmisión neumática toma una historia de energía de demanda diurna variable y la convierte a una historia de energía de demanda constante. Las plantas generadoras de energía de generador de turbina impulsado por combustión de combustible convencional, plantas de energía geotérmica y plantas de energía nuclear prefieren operar al mismo nivel de energía, en él día y en la noche. La variación de la operación del nivel de potencia tiende a fatigar las partes rotacionales de alta velocidad durante sus períodos de enrollamiento. La tubería de transferencia permite que estas variaciones en niveles de energía sean eliminadas. También, las plantas generadoras de energía son aptas de producir energía a niveles consistentemente altos y a niveles de salida de energía constante, lo que maximiza la eficiencia de la planta generadora de energía. Además, la planta generadora de energía está fuera de cobrar más por la energía usada durante los períodos de alta demanda, aunque la energía es producida realmente durante los períodos de bajo costo de baja demanda, esto es, la energía de la noche debida a tarifas del día. Desde el punto de vista del usuario, las tarifas de energía durante los períodos de alta demanda se pueden hacer más bajos y hay menos riesgos asociados con elevaciones repentinas, picos y cortes de electricidad que se presenten. 6. La sexta configuración: En una sexta modalidad, uno o más de los aspectos descritos anteriormente en relación con las primeras cinco configuraciones pueden ser incorporados a un solo sistema y pueden ser usados para proporcionar energía a múltiples comunidades e instalaciones a lo largo de la longitud de la tubería. Cada una de las comunidades o instalaciones se pueden conectar a la tubería principal utilizando una tubería ramal local conectada a la misma, esto es, por ejemplo la tubería principal puede ser de 160 Km (100 millas) de largo y cada rama puede ser de 8 Km (5 millas) de largo. Cada rama también puede proporcionar volumen adicional para el almacenamiento de la energía de aire comprimido. Como ejemplo de un sistema combinado, la tubería puede estar ubicada en un desierto caliente y ser usada para dar servicio a una instalación que utiliza electricidad y energía neumática. En tal caso, el sistema . es instalado preferiblemente sin un elemento de calentamiento o con el elemento de calentamiento apagado, de tal manera que el sistema puede co-generar electricidad y aire en fuego máximo al mismo tiempo. El sistema puede también ser ajustado de tal manera que algo de la energía de aire comprimido queda al utilizar el equipo neumático, incrementando mediante esto la eficiencia global del sistema. Asimismo, el sistema puede ser adaptado de tal manera que la energía de aire comprimido pueda ser generada tanto por una granja de viento como una planta generadora de energía, para tomar en cuenta as incertidumbres asociadas con el uso del viento como fuente de energía. Es algunas veces ventajoso proporcionar una fuente de energía secundaria, tal como una planta generadora de energía o red nacional de energía, a la que se puede tener acceso cuando poco o ningún viento está disponible. Preferiblemente, una serie de servo-válvulas de retención, manómetros y lógicos de control son provistos a lo largo de la tubería, de tal manera que la velocidad y velocidad a la cual el aire comprimido es almacenado y liberado en cada estación de usuario final pueden ser controladas y monitoreadas . A este respecto, la proporción apropiada de la cantidad de energía que es suministrada utilizando el sistema presente, es necesario saber cuánta energía de aire comprimido está disponible, al determinar cuánta presión está realmente en la tubería en cualquier tiempo dado y luego ser aptos de liberarla a la velocidad apropiada. La presente invención comprende preferiblemente suficiente capacidad de almacenamiento para permitir que energía suficiente sea almacenada y liberada, aún cuando el viento se detiene de soplar por más de una semana a 'la vez. Esto se lleva a cabo al anticipar las condiciones y características del viento y luego usar aquellos datos para planear y desarrollar efectivamente un horario, con el objetivo de permitir que el sistema comprima la máxima cantidad de energía en almacenamiento cuando los niveles de salida de energía del viento son relativamente altos. Al ser aptos de almacenar la energía de aire comprimido y liberar la energía a un tiempo apropiado, a la manera descrita anteriormente, el presente sistema es preferiblemente apto de coordinar, manejar y estabilizar efectivamente la administración de energía de una manera que permite que las fluctuaciones u oscilaciones de energía del viento sean reducidas o evitadas. Esto permite que el sistema estabilice y haga uniforme la administración de energía y evite elevaciones repentinas y oscilaciones, que pueden afectar adversamente el sistema de administración de energía .

Claims

REIVINDICACIONES 1. Un método para almacenar y transportar energía de aire comprimido, caracterizado porque comprende: ubicar por lo menos una turbina de viento en una primera locación; adaptar a por lo menos una turbina de viento con un compresor para almacenar energía generada por el viento como energía de aire comprimido; proporcionar una tubería asociada con a por lo menos una turbina de viento para almacenar la energía de aire comprimido y transportar la energía de aire comprimido a una segunda locación alejada de la primera locación; liberar la energía de aire comprimido de la tubería con un turboexpansor para proporcionar energía en la segunda locación, en donde se proporciona un generador para generar electricidad en la segunda locación y usar la energía de aire comprimido para: a) co-generar aire enfriado con el turboexpansor y usarlo para proporcionar refrigeración y/o acondicionamiento de aire en la segunda locación; . b) co-generar aire enfriado con el turboexpansor y emplearlo para desalinizar agua en la segunda locación o c) impulsar por lo menos una herramienta o equipo neumático en la segunda locación sin tener que convertir la energía de aire comprimido a electricidad primero. 2. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque se proporciona por lo menos un calentador para mejorar la producción de electricidad, en donde el calentador es seleccionado del grupo que consiste de: a) calor solar, 2) calor de desperdicio del compresor y c) quemador. 3. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque no se proporciona ninguna fuente de calor adicional y aire enfriado máximo es co-generado por el turboexpansor . . El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la presión en la tubería es mantenida en o por encima de 42 Kg/cm2 absolutos (600 libras fuerza/pulgada cuadrada absolutas) durante operaciones normales y adaptada para mantener un mínimo de 42 Kg/cm2 absolutos (600 libras fuerza/pulgada cuadrada absolutas) en cualquier tiempo dado y en donde la tubería es de por lo menos 0.9 m (3 pies) de diámetro interior y de por lo menos 40 Km (25 millas) de largo. 5. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el turboexpansor es usado para liberar la energía de aire comprimido e impulsar el generador, en donde el método comprende ser apto de cambiar o conmutar entre producir energía para impulsar el generador para producir electricidad e impulsar o accionar a por lo menos una herramienta o equipo neumático . 6. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el método comprende proporcionar por lo menos una fuente de energía adicional, entre las primeras y segundas locaciones, en donde a por lo menos una fuente de energía adicional genera energía de aire comprimido adicional para ayudar a reducir las pérdidas de presión que existen en la tubería. 7. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque una planta generadora de energía o red nacional de energía es conectada a la tubería, en donde el método permite que la planta generadora de energía o red nacional de energía genere y almacene energía de aire comprimido en la tubería durante el período de baja demanda y la energía de aire comprimido puede ser usada durante períodos de alta demanda. 8. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la tubería está ubicada en o adyacente a vías de ferrocarril y/o en el piso del desierto expuesto al sol . 9. Un método para almacenar y transportar energía de aire comprimido, caracterizado porque comprende: proporcionar por lo menos una fuente de energía para impulsar por lo menos un compresor para generar energía de aire comprimido en una primera locación; proporcionar una tubería asociada con a por lo menos una fuente de energía para almacenar la energía de aire comprimido y transportar la energía de aire comprimido a una segunda locación alejado de la primera locación; poner en operación a por lo menos una fuente de energía para impulsar el compresor y almacenar la energía de aire comprimido en la tubería; liberar la energía de aire comprimido de la tubería con un turboexpansor para proporcionar energía en la segunda locación, en donde se proporciona un generador para generar electricidad en la segunda locación y utilizar la energía de aire comprimido para co-generar aire enfriado con el turboexpansor y proporcionar refrigeración y/o acondicionamiento de aire en la segunda locación y/o desalinizar agua en la segunda locación. 10. El método de conformidad con la reivindicación 9, caracterizado porque a por lo menos una fuente de energía es una granja de viento, planta generadora de energía o red nacional de energía ubicada en la primera locación que se comunica con la tubería para generar y almacenar energía de aire comprimido en la tubería. 11. El método de conformidad con la reivindicación 9, caracterizado porque comprende utilizar energía de aire comprimido para impulsar por lo menos una herramienta o equipo neumático en la segunda locación sin convertir la energía de aire comprimido a electricidad primero. 12. El método de conformidad con la reivindicación 9, caracterizado porque se proporciona un calentador para mejorar la producción de electricidad, en donde el , calentador es seleccionado del grupo que consiste de: (a) calor solar, (b) calor de desperdicio del compresor y (c) un quemador. 13. El método de conformidad con la reivindicación 9, caracterizado porque no se proporciona calor adicional y aire enfriado máximo es co-generador por el turboexpansor . 14. El método de conformidad con la reivindicación 9, caracterizado porque la presión en la tubería es mantenida en o por encima de 42 Kg/cm2 manométricos (600 libras fuerza/pulgada cuadrada manométricas ) durante operaciones normales y adaptada para mantener un mínimo de 42 Kg/cm2 manométricos (200 libras fuerza/pulgada cuadrada manométricas) en cualquier tiempo dado y en donde la tubería es de por lo menos 0.9 m (3 pies) de diámetro interior y de por lo menos 40 Km (25 millas) de largo, 15. El método de conformidad con la reivindicación 9, caracterizado porque el turboexpansor es usado para liberar la energía de aire comprimido e impulsar el generador, en donde el método comprende ser aptos de cambiar o conmutar entre producir energía para impulsar el generador para producir electricidad e impulsar a por lo menos una herramienta o equipo neumático utilizando la energía de aire comprimido directamente. 16. El método de conformidad con la reivindicación 9, caracterizado porque comprende proporcionar por lo menos una fuente de energía adicional, entre las primeras y segundas locaciones, en donde a por lo menos una fuente de energía adicional genera energía de aire comprimido adicional para ayudar la reducir las pérdidas de presión que existen en la tubería . 17. El método de conformidad con la reivindicación 9, caracterizado porque la tubería está ubicada sobre o adyacente a vías de ferrocarril y/o en el piso del desierto expuesta al sol . 18. Un método para almacenar y transportar energía de aire comprimido, caracterizado porque comprende: proporcionar por lo menos una fuente de energía para impulsar por lo menos un compresor para generar energía de aire comprimido en una primera locación; proporcionar una tubería asociada con a por lo menos una fuente de energía para almacenar la energía de aire comprimido y transportar la energía de aire comprimido a una segunda locación alejada de la primera locación; poner en operación a por lo menos una fuente de energía para impulsar el compresor y almacenar la energía de aire comprimido en la tubería y liberar la energía de aire comprimido de la tubería para proporcionar energía en la segunda locación, en donde por lo menos una herramienta o equipo neumático es provisto en la segunda locación y la energía de aire comprimido es usada para impulsar en por lo menos un equipo o herramienta neumática sin convertir la energía de aire comprimido a electricidad primero. 19. El método de conformidad con la reivindicación 18, caracterizado porque a por lo menos una fuente de energía es una granja de viento, planta generadora de energía o red nacional de energía que se comunica con la tubería para generar y almacenar energía de aire comprimido en la tubería. 20. El método de conformidad con la reivindicación 18, caracterizado porque la presión en la tubería es mantenida en o por encima de 42 Kg/cm2 absolutos (600 libras fuerza/pulgada cuadrada absolutas) durante operaciones normales y adaptada para mantener un mínimo de 42 Kg/cm2 absolutos (200 libras fuerza/pulgada cuadrada absolutas) en cualquier tiempo dado y en donde la tubería es de por lo menos 0.9 m (3 pies) de diámetro inferior y por lo menos 40 Km (25 millas) de largo. 21. El método de conformidad con la reivindicación 18, caracterizado porque se proporciona un turboexpansor y es usado para liberar la energía de aire comprimido e impulsar un generador para generar electricidad. 22. El método de conformidad con la reivindicación 21, caracterizado porque el método comprende tener la capacidad de cambiar o conmutar entre producir la energía para accionar el generador para producir electricidad y accionar o impulsar a por lo menos una herramienta o equipo neumático. 23. El método de conformidad con la reivindicación 18, caracterizado porque el método comprende proporcionar por lo menos una fuente de energía adicional entre las primeras y segundas locaciones, en donde a por lo menos una fuente de energía adicional genera energía de aire comprimido adicional para ayudar a reducir las pérdidas de presión que existen en la tubería. 24. El método de conformidad con la reivindicación 18, caracterizado porque la tubería está ubicada en o adyacente a las vías de ferrocarril y/o en el piso del desierto expuesto al sol.