PT1342916E - Sistema gerador de energia utilizando as ondas do mar - Google Patents

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Juan Manuel Arcos Montes
Manuel Antonio Garcia-Calvillo Miralles
Jose Antonio Serrano Cabello
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Description

DESCRIÇÃO
SISTEMA GERADOR DE ENERGIA UTILIZANDO ONDAS DO
MAR A presente invenção refere-se a um sistema de geração de energia a partir de ondas do mar.
Novas fontes de energias renováveis com poluição atmosférica igual a zero e envolvendo um investimento mínimo e um óptimo benefício estão a ser estudadas e pensadas actualmente.
Existem na prática fontes renováveis, tais como, energia solar e energia eólica, mas são insuficientes para fornecer a energia requerida pela sociedade actual. É por esta razão que foi pensado um outro processo de obtenção de energia, que consiste em utilizar a força exercida pelas ondas do mar, e mais especif icamente, as subidas e as descidas a que dão origem.
Actualmente, são conhecidos vários dispositivos e sistemas para a obtenção de energia por este processo (e.g. WO9409273 ou US-A-3988592), mas estes dispositivos têm a desvantagem de necessitarem em muitos casos de um pesado investimento para os fabricar e os instalar no mar.
Uma outra desvantagem não menos importante destes sistemas actuais uma vez montados é a sua complexidade. Esta complexidade significa que exigem um elevado grau de manutenção, o qual muitas vezes não é compensado pela produção de energia obtida. Esta baixa produtividade a longo termo pode levar ao desmantelamento das instalações que utilizam estes sistemas. 1
Descrição da invenção 0 objectivo do sistema de acordo com a invenção é solucionar as desvantagens apresentadas pelos sistemas conhecidos na técnica, proporcionando um certo número de vantagens que são descritas a seguir. 0 sistema gerador de energia de acordo com a invenção é do tipo que inclui, pelo menos, um corpo flutuante, um balastro ou uma cadeia ou cabo ligando o referido balastro ao referido corpo flutuante, e que compreende também um dispositivo colocado no interior do referido corpo flutuante para transformar o movimento do corpo flutuante em energia pneumática ou hidráulica e meios para o transporte da energia para terra firme ou para uma estrutura fixa.
De acordo com a invenção, o dispositivo para transformar o movimento compreende um dispositivo de recuperação que permite o regresso da corrente ou do cabo à sua posição inicial, durante o movimento descendente da onda, ficando o referido dispositivo de recuperação colocado no interior do referido corpo flutuante.
Devido a estas características, é obtido um sistema gerador de energia com um tempo de fabrico e um custo inferiores aos dos sistemas actualmente conhecidos. Além disso, o facto do dispositivo de transformação ficar instalado no interior do corpo flutuante significa que fica protegido contra a corrosão causada pela água, contra os movimentos bruscos causados pelas correntes marítimas e contra outros agentes exteriores possíveis que poderiam prejudicar e danificar qualquer dos componentes que constituem o dispositivo. De forma semelhante, quando todo o conjunto está no interior do corpo flutuante é mais fácil e mais rápido de instalar no mar, uma vez que tudo o que é necessário fazer é ancorar o corpo flutuante no fundo do 2 mar. Esta última característica permite também a criação de uma instalação de vários sistemas de acordo com a invenção, sem necessidade de investimentos elevados e com a vantagem de ficarem todos ligados a um único meio de transmissão de energia.
De acordo com uma forma de realização da invenção, o dispositivo transformador do corpo flutuante inclui um mecanismo que transmite o movimento do corpo flutuante a um êmbolo que comprime o ar à pressão.
De um modo preferido, o dispositivo para transformar o movimento compreende um acumulador de ar à pressão ligado a, pelo menos, um motor pneumático que acciona um alternador.
De um modo preferido, o mecanismo é uma cadeia ligada ao êmbolo que engrena na haste do êmbolo atrás mencionado. 0 dispositivo de recuperação da cadeia, independentemente da força de retorno da onda, assegura o funcionamento correcto do sistema em todas as ocasiões. A falta deste dispositivo interromperia o ciclo de funcionamento.
De acordo com outro aspecto da invenção, os meios de transmissão incluem uma conduta para circulação de ar à pressão na direcção do acumulador de ar à pressão.
De acordo com uma forma de realização da invenção, o dispositivo de acumulação de ar à pressão é ligado a, pelo menos, um motor pneumático que acciona um alternador que produz energia eléctrica.
De um modo preferido, o corpo flutuante é uma bóia.
De acordo com uma forma de realização da invenção, o dispositivo de recuperação inclui, pelo menos, um par de tambores montados um no topo do outro, em torno dos quais a cadeia enrola e desenrola. 3
De um modo preferido, os tambores têm uma superfície estriada que evita o movimento lateral da cadeia relativamente ao tambor.
Além disso, o dispositivo de recuperação tem um invólucro protector na sua parte superior.
De acordo com uma outra característica da invenção, o corpo flutuante inclui meios para poder ser visto. Devido à existência destes meios, as bóias no mar podem ser localizadas rápida e claramente. Estes meios podem ser benéficos em situações em que as condições meteorológicas são adversas, permitindo que sejam localizados por embarcações que poderão estar perto deles.
De um modo preferido, os meios de sinalização são alimentados por, pelo menos, uma bateria que é recarregável por células fotovoltaicas.
Com vantagem, o sistema de acordo com a invenção inclui um contrapeso que proporciona o binário necessário para manter orientada a cadeia ou cabo no movimento descendente da onda.
Em alternativa, o mecanismo do dispositivo de transformação é uma cadeia ligada a, pelo menos, dois êmbolos que engrenam com as hastes de ambos os êmbolos. A invenção também providencia que o êmbolo inclua um dispositivo automático de alteração sequencial ajustável em função da força de impulso da onda. Isto permite uma utilização máxima da produção de energia, uma vez que se deve ter em mente que a força produzida durante a ascensão da onda aumenta gradualmente. Por esta razão, o racio de trabalho deve ser adaptado à medida que a força recebida aumenta utilizando uma alteração sequencial. 4
Breve descrição dos desenhos
Para facilitar a descrição do que atrás foi delineado, são anexados alguns desenhos que, esquematicamente e apenas a titulo de exemplo não restritivo, mostram duas formas de realização do sistema de acordo com a invenção, nos quais: A figura 1 é uma vista esquemática de uma primeira forma de realização do corpo flutuante da invenção, incluindo o dispositivo interior; a figura 2 é uma vista em perspectiva do dispositivo de recuperação do sistema; a figura 3 é uma vista esquemática de uma instalação que utiliza o sistema gerador de energia da invenção; e a figura 4 é uma vista em perspectiva de uma segunda forma de realização do corpo flutuante da invenção.
Descrição de uma forma de realizaçao preferida
Como pode ser apreciado na figura 1, o sistema gerador de energia da invenção compreende um corpo 1 flutuante que inclui no seu interior um dispositivo 2 para transformar o movimento do referido corpo em ar à pressão. Isto proporciona um sistema que é fácil de construir, em que os custos de fabrico e de manutenção são consideravelmente reduzidos. 0 corpo 1 flutuante é constituído por uma bóia balastro que inclui no seu interior um orifício de lado a lado. Este orifício permite que a bóia seja ancorada ao fundo por meio de um cabo 4 ou dispositivo semelhante. 0 dispositivo 2 interior é constituído por um êmbolo 5 pneumático ligado a uma cadeia 6 por meio de um sistema de rodas de engrenagem, representadas esquematicamente e indicadas pelo número 7 de referência, com a referida cadeia 6 ligada pela sua outra extremidade ao fundo do mar através de uma roda 8 de coroa ou por meio de qualquer 5 outro sistema com características semelhantes. 0 objectivo do êmbolo 5 pneumático é comprimir até uma pressão estabelecida o maior número de litros de ar vindos do exterior. A extensão da cadeia 6 bobinada dependerá da diferença entre a maré baixa e a maré alta mais a altura prevista das ondas. 0 êmbolo 5 inclui um dispositivo de alteração sequencial automático (não mostrado), ajustável em função da força do impulso da onda. Desta forma, a produção de energia pode ser utilizada como uma vantagem máxima, uma vez que deve ser levado em conta que a força produzida durante o movimento ascendente das ondas aumenta. Por esta razão, o racio de trabalho tem de ser alterado, uma vez que a força recebida aumenta devido à utilização de uma alteração sequencial.
Ao mesmo tempo, o êmbolo 5 do dispositivo 2 de transformação está ligado numa das suas extremidades a um dispositivo 9 de recuperação, o que permite em qualquer altura, e independentemente da força gerada pela onda, o regresso da cadeia à sua posição inicial. 0 ar comprimido obtido do êmbolo 5 pneumático é conduzido através de uma conduta 10 na direcção de um acumulador de ar.
Como pode ser apreciado na figura 1, os vários elementos e dispositivos que tomam parte na obtenção de energia estão situados no interior da bóia 3, de maneira que os referidos elementos estão protegidos da corrosão e do impacto directo da onda quando ela colide com a bóia 3. A figura 2 mostra uma forma de realização de um dispositivo de recuperação que inclui um par 11 e 12 de tambores com uma superfície 13 estriada, colocado um no 6 topo do outro, à volta do qual se enrola e desenrola a cadeia 6 (não mostrada) que é inserida no dispositivo através de uma abertura inferior. Ambos os tambores 11 e 12 são ligeiramente afastados verticalmente para evitar a deslocação relativa entre a cadeia e o tambor. 0 tambor 11 superior tem um diâmetro superior ao do tambor 12 inferior, para evitar que a cadeia 6 se desqaste contra o tambor 12 inferior, atrás mencionado. Além disso, o tambor 11 superior inclui um invólucro 14 semicilindrico que evita que o cabo ou cadeia 6 saiam das estrias da superfície 13 do tambor 11 no caso de uma diminuição da tensão da cadeia 6 ou do cabo.
Na parte inferior do dispositivo de recuperação, mais especificamente, entre a abertura inferior através da qual a cadeia 6 passa, podem ser vistas duas pequenas polias 15 que têm a função de facilitar a entrada da cadeia 6 nos tambores 11 e 16. A figura 3 mostra uma instalação constituída por dois corpos 1 flutuantes, mais especificamente, duas bóias colocadas no dispositivo 2 da invenção, as quais recebem o ar comprimido obtido através da conduta 14 principal que transporta o referido ar a um tanque 15 acumulador de ar comprimido situado na zona costeira. A referida conduta 14 principal fica enterrada no fundo do mar para evitar ser danificada por âncoras e redes de pesca. 0 dispositivo 15 atrás mencionado está, por sua vez, ligado a uma multiplicidade de motores 16 pneumáticos convencionais, cada um dos quais acciona um alternador 17, proporcionando assim energia eléctrica que será em seguida distribuída a uma rede eléctrica.
Além disso, a bóia 3 é provida de meios de sinalização (não mostrados) que distinguem rápida e claramente as bóias. Estes meios são muito úteis em condições 7 meteorológicas adversas para o transporte marítimo, evitando a possível colisão de uma embarcação com as bóias do sistema.
Os referidos meios de sinalização são alimentados por baterias recarregadas por células fotovoltaicas e pequenos dínamos. A descrição anterior mostra quão fácil pode ser, utilizando o sistema de acordo com a invenção, construir uma instalação com uma multiplicidade de corpos 1 flutuantes, tendo também em conta que o dispositivo 2 poderá estar já ajustado no interior da bóia 3 antes da sua instalação no mar. Este sistema de montagem permite que o tempo de instalação do sistema seja reduzido. A figura 4 mostra uma segunda forma de realização de um corpo 18 flutuante do sistema de acordo com a invenção. Este corpo tem uma secção 19 cilíndrica, cuja parte superior inclui um invólucro 20 protector de plástico para proteger os dispositivos no seu interior. A referida figura mostra um dispositivo 21 de recuperação com as mesmas características que o dispositivo mostrado na figura 2, em cujas extremidades estão dois invólucros 22, 23 que têm no seu interior dois êmbolos, cujas hastes correspondem à mesma haste 24 do dispositivo 21 de recuperação. A quantidade de ar necessária aos êmbolos é canalizada através de uma conduta 25 que se projecta para o exterior do invólucro 20. A referida conduta 25 inclui um filtro, para eliminar a humidade, e uma pequena turbina de alimentação de energia eléctrica. A parte inferior do corpo 18 flutuante tem um contrapeso 26 constituído por um disco de peso considerável, por exemplo, 20 kg que proporciona a necessária tensão à cadeia ou cabo do dispositivo 21 de recuperação. 0 disco pode mover-se ao longo de três barras 27 de aço inoxidável.
Os materiais utilizados na grande maioria dos componentes que constituem o sistema são materiais leves praticamente isentos de corrosão pela água, por exemplo, alumínio. 0 sistema de acordo com a invenção para se obter energia tem a vantagem de, no caso de quebra ou de fuga da bóia 3, não haver contaminação ambiental. Isto é devido ao facto do fluido utilizado ser ar à pressão. De maneira semelhante, não serão produzidos efeitos electromagnéticos prejudiciais para a fauna na zona submarina.
Independentes do objecto da invenção são os materiais utilizados no fabrico dos elementos que constituem o sistema gerador de energia descrito, bem como as formas e dimensões do referido sistema e todos os pormenores acessórios que possam ser apresentados, os quais poderão ser substituídos por outros tecnicamente equivalentes desde que não afectem a sua natureza essencial ou saiam da esfera definida pelas reivindicações anexas que se seguem. 9

Claims (15)

  1. REIVINDICAÇÕES 1. Sistema gerador de energia a partir das ondas do mar que inclui, pelo menos, um corpo (1, 18) flutuante, um balastro e uma cadeia ou cabo (6, 4) ligando o referido balastro e o referido corpo (1, 18) flutuante, e que compreende também um dispositivo (2) colocado no interior do referido corpo (1, 18) flutuante para transformar o movimento do corpo (1, 18) flutuante em energia pneumática ou hidráulica e meios para transmitir a energia para terra firme ou para uma estrutura fixa, caracterizado por o referido dispositivo (2) destinado a transformar o movimento compreender um dispositivo (9, 21) de recuperação que permite à cadeia ou ao cabo (6, 4) regressar à sua posição inicial, durante o movimento descendente da onda, estando o referido dispositivo (9, 21) de recuperação colocado no interior do referido corpo (1, 18) flutuante.
  2. 2. Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o dispositivo (9) de recuperação incluir, pelo menos, um par (11, 12) de tambores montado um no topo do outro, em torno dos quais a cadeia (6) se enrola e se desenrola.
  3. 3. Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o dispositivo (2) de transformação do corpo d ) flutuante incluir um mecanismo que transmite o movimento do corpo (1) flutuante a um êmbolo (5) que comprime o ar sob pressão.
  4. 4. Sistema de acordo com a reivindicação 3, caracterizado por o dispositivo (2) de 1 transformação de movimento compreender um acumulador de ar sob pressão ligado a, pelo menos, um motor pneumático que acciona um alternador.
  5. 5. Sistema de acordo com a reivindicação 3, caracterizado por os meios de transmissão incluírem uma conduta (10) para circulação de ar à pressão na direcção de um acumulador (15) de ar sob pressão.
  6. 6. Sistema de acordo com a reivindicação 5, caracterizado por o dispositivo (15) de acumulação de ar sob pressão estar ligado a, pelo menos, um motor pneumático que acciona um alternador (17).
  7. 7. Sistema de acordo com a reivindicação 3, caracterizado por o mecanismo ser uma cadeia (6) ligada ao êmbolo (5) que está engrenada na haste do referido êmbolo (5).
  8. 8. Sistema de acordo com as reivindicações anteriores, caracterizado por o corpo (1) flutuante ser uma bóia (3).
  9. 9. Sistema de acordo com a reivindicação 2, caracterizado por os tambores (11, 12) terem uma superfície (13) estriada.
  10. 10. Sistema de acordo com as reivindicações 1 ou 2, caracterizado por o dispositivo (9) de recuperação possuir um invólucro (14) protector na sua parte superior.
  11. 11. Sistema de acordo com as reivindicações 1 ou 8, caracterizado por o corpo flutuante incluir meios para poder ser visto.
  12. 12. Sistema de acordo com a reivindicação 11, caracterizado por os meios de sinalização serem 2 alimentados por, pelo menos, uma bateria que pode ser recarregada por células fotovoltaicas.
  13. 13. Sistema de acordo com as reivindicações 1 ou 3, caracterizado por incluir um contrapeso (26) que fornece o binário necessário para manter orientados a cadeia e o cabo (6, 4) no movimento descendente da onda.
  14. 14. Sistema de acordo com a reivindicação 3, caracterizado por o mecanismo ser uma cadeia fixada a, pelo menos, dois êmbolos e que está engrenada nas hastes dos dois êmbolos.
  15. 15. Sistema de acordo com as reivindicações 3 ou 14, caracterizado por o êmbolo incluir um dispositivo automático de alteração sequencial, ajustável em função da força de impulso da onda. 3
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