PT106288A - Reservatório de conversão de energia hídrica - Google Patents

Abstract

É UM DISPOSITIVO QUE GERA ELECTRICIDADE A PARTIR DO TRANSVASE, POR GRAVIDADE, DE ÁGUA DOS OCEANOS, MARES, RIOS, LAGOS E BARRAGENS PARA UM TANQUE (2) EXISTENTE NO SEU INTERIOR QUE, QUANDO CHEIO, É VAZADO COM RECURSO A GERADORES, OU CONVERSORES, DE ENERGIA EÓLICA, ONDAS, CORRENTES MARÍTIMAS E SOLAR QUE SE ENCONTRAM INSTALADOS NA SUA ESTRUTURA E EM ESTRUTURAS INDEPENDENTES EXISTENTES NA SUA PROXIMIDADE. É UTILIZADO PARA FORNECER ENERGIA À REDE ELÉTRICA, NOS MOMENTOS DE MAIOR CONSUMO E COMPLETA A BOMBAGEM DE VAZAMENTO DO TANQUE (2), PARA O EXTERIOR, NAS HORAS DE MENOR CONSUMO, RECORRENDO À REDE ELÉTRICA, OU GERADORES A GÁS, OU OUTRO TIPO DE COMBUSTÍVEL, NO CASO DA POTÊNCIA DA ENERGIA EÓLICA, ONDAS, CORRENTES MARÍTIMAS E SOLAR SEREM INSUFICIENTES. O PRESENTE INVENTO É INSTALÁVEL EM OCEANOS, MARES, RIOS, LAGOS E BARRAGENS COMO PLATAFORMA FLUTUANTE OU NAS MURALHAS, MOLHES, PORTOS E OUTRAS INFRA-ESTRUTURAS COSTEIRAS.

Description

DESCRIÇÃO "Reservatório de conversão de energia Hídrica" 0 invento insere-se no campo dos dispositivos, ou maquinismos, de convers o da energia Hídrica. A presente inven o é um reservatório, flutuante ou fixo numa estrutura costeira, que gera energia elétrica a partir do transvaze da água do Oceano, Mar, Rio, Lago ou barragem para um tanque (2) existente no seu interior.

Estado da técnica S o conhecidos da técnica anterior vários tipos de conversores, ou geradores, de energia renovável, subsistindo, na maior parte desses equipamentos e sistemas existentes, o problema da frequência de potência das fontes e a impossibilidade de se controlar e direcionar a produ o para os períodos de maior consumo. A energia eólica é o principal exemplo deste facto, que devido à sua imprevisibilidade tem de se manterem ligadas centrais térmicas a gás e carv o como margem de garantia ao fornecimento de energia elétrica necessária ao consumo. Por consequência inversa, utiliza-se o excedente de produ o nas horas de pouco consumo de energia elétrica para bombear, de retorno, para a barragem a água anteriormente turbinada e libertada da barragem. A bombagem de retorno da água para as barragens tem limites porque η o pode diminuir o caudal dos Rios a um determinado limite, se o fizer colocará em risco o valioso fornecimento dessa água a todo ecossistema a jusante (culturas e pessoas). Junta-se a essa condi o as consequências do aquecimento global, que para além das secas a pluviosidade aumentará abruptamente impedindo e reduzindo o efeito útil de bombagem da água de volta às barragens quando estas já est o na sua capacidade máxima. Acrescendo, também, o fato de que muita chuva, normalmente, faz-se acompanhar de muito vento. 1

Do ponto de vista da eficiência energética e económica, ser o gastos menos recursos a bombear a água para barragens cujos tanques se encontrem a uma altura mais baixa que o inicio dos túneis de descarga das barragens, que chegam a atingir mais de 50 m de altura (o da Barragem do Alto-Lindoso tem 350 m). Em vez de se perder toda a energia produzida acrescida de cerca de 30 , rentabiliza-se ao bombear o mesmo volume de água para uma altura de 4 a 10 metros recorrendo-se ao excesso de energia das eólicas nas horas de baixo consumo.

Por outro lado, alguns dos Geradores, ou conversores de energias renováveis existentes no ambiente maritimo funcionam ao contrário da inven o que se pretende registar, bombeiam água para reservatórios, ou tanques, que posteriormente fará movimentar uma turbina e respetivo gerador elétrico.

Eu próprio sou autor das patentes 103515, 104180, 104057 e do pedido de patente 105069 em que proponho a utiliza o das principais fontes de energia renovável do meio maritimo para encher reservatórios, ou tanques, até a um determinado nível em que será aberta uma válvula que, por sua vez, irá permitir a descarga sobre uma turbina que acionará um gerador elétrico. Neste caso e nos restantes equipamentos é sempre desprezada a energia potencial da press o existente na água dos Oceanos, Mares, Rios, Lagos e Barragens e a for a de impuls o da mesma.

Sumário da invenção A presente inven o, "Reservatório de conversão de energia Hídrica" é um dispositivo que produz, ou converte, a energia cinética resultante do transvase, por gravidade, de água do Oceano, Mar, Rio, Lago e Barragem para um reservatório flutuável parcialmente imerso nessa mesma água ou instalado em molhes, Portos e outras infra-estruturas costeiras de solo firme.

Até encher ao seu nível máximo, o tanque que se encontra no seu interior, produz energia através da passagem da água por uma turbina que aciona um gerador elétrico. 2

Durante o enchimento do tanque, a água que já se encontra no mesmo é bombeada para o exterior do módulo de produ o e bombagem, através de bomba de água elétrica, ou de outro tipo (inclusive a da patente 105079), alimentadas por geradores/conversores de energia eólica, ondas, correntes marítimas e solar que se encontram instalados na sua estrutura e em estruturas independentes localizadas na sua proximidade.

Após o enchimento do tanque é fechada a electroválvula existente no tubo de entrada de água aumentando-se a velocidade de emers o do "Reservatório de conversão de energia Hídrica". No caso da potência disponibilizada pelas energias renováveis do vento, ondas, correntes marítimas e solar serem momentaneamente insuficientes a bomba de água elétrica passará a ser alimentada pela rede de energia elétrica ou por um gerador a gás, ou outro tipo de combustível.

Descrição dos desenhos

Os desenhos apresentados η o constituem limita ões quanto às suas dimensões, quantidades e formas. A figura 1 representa o "Reservatório de conversão de energia Hídrica" visto de corte lateral, composto pelos seguintes elementos essenciais: 2 Tanque; 3 Fosso das bombas; 4 Turbina; 5 Gerador elétrico; 6 Tubo de entrada de água; 7 Electroválvula; 8 Bomba de água elétrica; 9 Tubo de eleva o da água; 10 Electroválvula do tubo de eleva o de água; 11 Peso de lastro; 12 Túnel de passagem; 13 Tubo flexível de liga o; 14 Nível máximo; 15 Nível mínimo. A figura 2 representa o "Reservatório de conversão de energia Hídrica" visto de corte lateral com a 3 instala o de um gerador/conversor da energia das correntes marítimas constante no pedido de patente 105069, composto pelos seguintes elementos essenciais: 16 Gerador das correntes, P. Patente 105069. A figura 3 representa o "Reservatório de conversão de energia Hídrica" visto de corte lateral com um gerador das correntes marítimas constante no pedido de patente 105069, e um aerogerador de eixo horizontal, composto pelos seguintes elementos essenciais: 16 Gerador das correntes, P. Patente 105069; 17 Turbina eólica de eixo horizontal. A figura 4 representa o "Reservatório de conversão de energia Hídrica" visto de corte lateral com painéis solares e uma turbina eólica com estrutura de protec o, Patente 104057, composta pelos seguintes elementos essenciais: 18 Painéis solares; 19 Turbina eólica com estrutura de protec o, Patente 104057 . A figura 5 representa o "Reservatório de conversão de energia Hídrica" visto de corte lateral com painéis solares, uma turbina eólica com estrutura de protec o, Patente 104057 e um gerador das correntes marítimas, constante no pedido de patente 105069, composto pelos seguintes elementos essenciais: 16 Gerador das correntes, P. Patente 105069; 18 Painéis solares; 19 Turbina eólica com estrutura de protec o, Patente 104057. A figura 6 representa o "Reservatório de conversão de energia Hídrica" visto de corte lateral com painéis solares, uma turbina eólica com estrutura de protec o, Patente 104057, um gerador das correntes, Pedido de Patente 105069 e um gerador múltiplo de energia das ondas, Patente 104180, composto pelos seguintes elementos essenciais: 14 Nível máximo; 15 Nível mínimo; 4 16 Gerador das correntes, P. Patente 105069; 18 Painéis solares; 19 Turbina eólica com estrutura de protec o, Patente 104057; 20 Gerador múltiplo da energia das ondas, Patente 104180; 22 Liga o elétrica. A figura 7 representa o "Reservatório de conversão de energia Hídrica" adaptado como um módulo de produ o e bombagem e dois módulos de armazenamento vistos de corte plano, com painéis solares, uma turbina eólica com estrutura de protec o, Patente 104057, um gerador das correntes, Pedido de Patente 105069 e um gerador múltiplo de energia das ondas, Patente 104180, composto pelos seguintes elementos essenciais: 1 Módulo de produ o e bombagem; 3 Fosso das bombas; 16 Gerador das correntes, P. Patente 105069; 18 Painéis solares; 19 Turbina eólica com estrutura de protec o, Patente 104057; 20 Gerador múltiplo da energia das ondas, Patente 104180; 21 Módulo de armazenamento; 22 Liga o elétrica. A figura 8 representa o "Reservatório de conversão de energia Hídrica" um módulo de produ o e bombagem e oito módulos de armazenamento só com painéis solares, composto pelos seguintes elementos essenciais: 1 Módulo de produ o e bombagem; 21 Módulo de armazenamento. i o "Reservatório de conversão de energia Hídrica" adaptado para a instala o em muralha, visto de corte lateral, composto pelos seguintes elementos essenciais: 2 Tanque; 3 Fosso das bombas; 4 Turbina; 5 Gerador elétrico; 6 Tubo de entrada de água; 7 Electroválvula; 5 8 Bomba de água elétrica; 9 Tubo de eleva o da água; 10 Electroválvula do tubo de eleva o de água; 14 Nível máximo; 15 Nível mínimo. i 1 o "Reservatório de conversão de energia Hídrica" adaptado para a instala o em muralha com um aerogerador, ou turbina eólica, de eixo horizontal visto de corte lateral, composto pelos seguintes elementos essenciais: 17 Turbina eólica de eixo horizontal. i 11 o "Reservatório de conversão de energia Hídrica" adaptado para a instala o em muralha com painéis solares e uma turbina eólica com estrutura de protec o, Patente 104057, visto de corte lateral, composto pelos seguintes elementos essenciais: 18 Painéis solares; 19 Turbina eólica com estrutura de protec o, Patente 104057 . i 1 o "Reservatório de conversão de energia Hídrica" adaptado para a instala o em muralha com Painéis solares, uma turbina eólica com estrutura de protec o, Patente 104057, e um gerador múltiplo da energia das ondas, Patente 104180, visto de corte plano, composto pelos seguintes elementos essenciais: 3 Fosso das bombas; 18 Painéis solares; 19 Turbina eólica com estrutura de protec o, Patente 104057; 20 Gerador múltiplo da energia das ondas, Patente 104180; 22 Liga o elétrica. i 1 o "Reservatório de conversão de energia Hídrica" adaptado para a instala o em muralha só com painéis solares visto de corte plano, composto pelos seguintes elementos essenciais: 3 Fosso das bombas; 18 Painéis solares. 6

Descrição pormenorizada da invenção:

Quando o "Reservatório de conversão de energia Hídrica" flutua no seu nível mínimo (15) de imers o na água de Oceanos, Mares, Rios, Lagos e Barragens, com a electroválvula (7) aberta, inicia-se a entrada dessa água pelo tubo de entrada de água (6), que se localiza entre 4 a 50 m abaixo do nível da água do exterior, para o interior do tanque (2) , por a o da for a da gravidade, o transvaze dessa água faz rodar uma turbina (4) que se encontra ligada a um gerador elétrico (5) que produz, ou gera, eletricidade enviada através de cabos para uma central de distribui o ligada à rede elétrica localizada em terra firme.

Ao mesmo tempo que a presente inven o produz energia e imerge progressivamente, até ao enchimento completo do tanque (2), a água que se encontra no interior do tanque (2) é bombeada para o exterior da presente inven o, através do tubo de eleva o de água (9) ligado a uma bomba de água elétrica (8) que é alimentada energeticamente, em a o conjunta ou em separado, por geradores/conversores de energia eólica [(17), (19)], ondas (20), correntes marítimas (16) e solar (18) que se encontram instalados na sua estrutura e, ou, em estruturas independentes na sua proximidade.

Quando a presente inven o imerge até ao limite do nível máximo (14), a electroválvula (7) do tubo de entrada de água (6) é fechada, aumentando-se o transvase da água do tanque (2) para o exterior através da utiliza o das fontes de energia renovável do vento, ondas, correntes marítimas ou solar disponíveis no local e momento.

Com o fecho da electroválvula (7) do tubo de entrada de água (6) da bombagem de água para o exterior, inicia-se, também, a emers o gradual da presente inven o até ao nível mínimo (15), repetindo-se, posteriormente, todo o processo até se encher o tanque (2) , até ao seu nível máximo (14) com a consequente imers o parcial da presente inven o. 7 0 "Reservatório de conversão de energia Hídrica" possibilita controlar e gerir a produ o às necessidades de consumo, permitindo assegurar a produ o de energia nos períodos de tempo em que há maior consumo.

Exemplo: - É aberta a electroválvula para o transvase da água entre as 14 horas e as 00:00 horas, come ando a produzir energia elétrica, ao mesmo tempo que se vaza o tanque com recurso aos geradores/conversores de energia eólica [(17), (19)], ondas (20), correntes marítimas (16) e solar (18) existentes na sua proximidade, às 00:00 horas o tanque deverá estar cheio até ao seu nível máximo. A partir das 0:01 horas e até às 13:59 horas o tanque será vazado até ao seu nível mínimo com recurso a geradores/conversores de energias renováveis. No caso de insuficiência de potência da energia disponibilizada pelo vento, ondas, correntes marítimas e solar, para vazar o tanque no tempo desejável, a energia fornecida à bomba de água elétrica (8) tem origem da rede elétrica, ou de um gerador elétrico alimentado, energeticamente, por gás ou de outro tipo de combustível.

Na bombagem feita para o exterior do "Reservatório de conversão de energia Hídrica" podem ser, também, utilizados os excessos de energia elétrica existente na rede. Ou, pelo contrário, se a produ o de energia elétrica dos geradores/conversores das energias renováveis do vento, ondas, correntes marítimas e sol for superior à necessária para vazar ou manter o tanque no nível mínimo, o excedente de energia é injectada nos cabos de transporte para a rede de energia elétrica.

As electroválvulas do tubo de eleva o de água (10) s o utilizadas para ajustar a altura da bombagem de água aos desníveis relativos, da água do exterior, causados pelos diferentes níveis de imers o da presente inven o e da agita o marítima, de forma a desperdi ar-se o mínimo de energia nessa bombagem cuja altura do caudal será limitada a um nível superior, estritamente necessário, ao nível da água do exterior da presente inven o. 8 0 "Reservatório de conversão de energia Hídrica" adaptado à instala o em muralhas costeiras utiliza as electroválvulas (10) existentes no tubo de eleva o de água (9) para que essa água seja bombeada com a altura ajustada aos desníveis das marés e da varia o da quantidade de água existente nos Lagos e Albufeiras de Barragens. O módulo de produ o e bombagem (1) e o módulo de armazenamento (21) contém todas as tubagens e outros elementos necessários à liga o entre si e entre outros módulos de armazenamento (21). A adapta o mais rentável e principal do "Reservatório de conversão de energia Hídrica" é a instala o flutuante de um conjunto composto por um só módulo de produ o e bombagem (1) e vários módulos de armazenamento (21) . Para além da poupan a de recursos, na sua fabrica o padronizada, adapta-o a todo o tipo e dimensões de instala o e dilata ao máximo a capacidade de produ o de energia, por se aumentar a capacidade de armazenamento, da água, necessária ao período de tempo de maior consumo diário de energia da rede elétrica.

Corroios, 11/11/2012 9

Claims (3)

1. REIVINDICA OES 1. "Reservatório de conversão de energia Hídrica" dispositivo flutuante que converte em eletricidade, de forma controlada e nos momentos de maior consumo de energia elétrica, a energia cinética resultante do transvaze da água de Oceanos, Mares, Rios, Barragens e Lagos para um tanque (2), existente no seu interior, composto por um tanque (2), um fosso das bombas (3) com caixa-de-ar que contém a bomba de água elétrica (8), o gerador elétrico (5), a turbina (4) entre outros equipamentos que se tornem necessários, caracterizado por o fundo do tanque (2) estar submerso ocorrendo, por isso, o transvaze da água existente no exterior do dispositivo, pelo tubo de entrada de água (6), para o interior do tanque (2), por a o da for a da gravidade, e a energia cinética do movimento dessa água ser captada pela turbina (4) que aciona o gerador elétrico (5) que produz energia até o tanque (2) encher ao nível máximo (14), nesse momento é fechada a electroválvula (7) existente no tubo de entrada de água (6), iniciando-se a emers o parcial da presente inven o conjuntamente com a bombagem de água para o exterior, através do tubo de eleva o da água (9) e da bomba de água elétrica (8), ou de outro tipo, alimentadas energeticamente por geradores ou conversores de energia eólica, ondas, correntes marítimas e solar que se encontram instalados na sua estrutura e em estruturas independentes; quando a presente inven o se encontra emersa no nível mínimo (15) repete-se novamente todo o processo até se encher o tanque (2), até ao nível máximo (14), com a consequente imers o parcial da presente inven o.
2. 2. "Reservatório de conversão de energia Hídrica" de acordo com a reivindica o 1, caracterizado por a bombagem de água do tanque (2) para o exterior, da presente inven o, ocorrer, também, durante o transvaze da água dos Oceanos, Mares, Rios, Barragens e Lagos para o tanque (2) da presente inven o.
3. 3. "Reservatório de conversão de energia Hídrica" de acordo com a reivindica o 1 caracterizado por a energia fornecida à bomba de água elétrica (8) ter origem da rede elétrica, ou de um gerador elétrico alimentado energeticamente por gás ou de outro tipo de combustível, quando a potência da energia disponibilizada pelo vento, ondas, correntes marítimas e solar for insuficiente para o vazamento da água existente no tanque (2) no espa o de tempo pretendido. 1 4. 0 "Reservatório de conversão de energia Hídrica", de acordo com a reivindica o 1 caracterizado por utilizar as electroválvulas do tubo de eleva o de água (10) para ajustar a altura da bombagem de água aos desníveis relativos da água do exterior, causados pelos diferentes níveis de imers o da presente inven o, pela agita o marítima, pelas marés e pela varia o da guantidade de água existente nos Lagos e Albufeiras de Barragens. 5. O "Reservatório de conversão de energia Hídrica", de acordo com as reivindica ões 1, 2, 3 e 4 caracterizado por ser instalável em molhes, Portos e outras infra-estruturas costeiras de solo firme existentes em Oceanos, Mares, Rios, Barragens e Lagos. Corroios, 11/11/2012 2