PT1467091E - Turbina flutuante de correntes aquáticas com rotores coaxiais de rotação inversa - Google Patents

Description

ΕΡ 1 467 091/ΡΤ DESCRIÇÃO "Turbina flutuante de correntes aquáticas com rotores coaxiais de rotação inversa"

Campo técnico 0 invento refere-se a aparelhos para extracção de energia das correntes aquáticas. Mais especificamente, o invento refere-se a uma instalação flutuante para a produção de energia a partir de correntes num corpo de água, tal como revelado no preâmbulo da reivindicação independente 1. A instalação utiliza correntes por debaixo da superfície dos oceanos, mares, rios ou outros corpos de água. Tais correntes podem, por exemplo, ser provocadas por variações de maré e/ou pela topografia subaquática (por exemplo, canais, leitos de rios ou outras passagens estreitas subaquáticas).

Antecedentes do invento A corrente em grandes corpos de água, como, por exemplo, a gerada pelas variações de maré, é uma fonte renovável de energia, a qual até agora não tem sido explorada na Noruega. Este é o caso mesmo sabendo que tais correntes sejam em si mesmas altamente previsíveis e facilmente disponíveis ao longo da costa norueguesa.

Quando as correntes em grandes corpos de água (por exemplo, oceanos ou rios) são forçadas através de canais ou outras passagens estreitas, a velocidade do escoamento aumentará e ficarão em grande medida alinhadas. A corrente na região central da passagem estreita terá uma velocidade quase igual através de toda a secção transversal em questão, o que significa que é vantajoso posicionar um gerador de energia nesta região.

Existe um número de aparelhos e métodos conhecidos para a produção de energia a partir das correntes oceânicas. A GB 2 347 97 6 revela uma disposição de conjuntos de turbinas duplas, que inclui turbinas com rotores que incorporam controlo de passo. Nesta disposição, as naceles 2 ΕΡ 1 467 091/ΡΤ das turbinas e os rotores estão fixos a um braço transversal através de um tubo de binário, o qual corre através do braço transversal e para além de um lado de uma coluna. Se desejado, podem ser instaladas duas colunas, de uma tal maneira que as mesmas suportam um braço horizontal muito mais largo que pode levar tantos quanto, por exemplo, cinco conjuntos de rotores de passo variável. Assim, duas colunas são dispostas lado-a-lado e depois ligadas entre si por um braço transversal apropriadamente longo que leva cinco conjuntos de turbinas. Um sistema deste tipo destina-se a ser utilizado em águas pouco profundas em que a falta de profundidade requer a utilização de pequenos rotores para se ganhar a energia requerida, em vez da utilização de um ou dois rotores maiores. A GB 2 311 566 revela uma turbina para correntes aquáticas montada em coluna, a qual tem um alojamento de turbina em forma de nacele e uma turbina montada rotativamente numa coluna. 0 conjunto compreende uma turbina montada para cooperação operacional com um escoamento de água por meio de uma coluna vertical. 0 conjunto pode rodar em torno do eixo da coluna, permitindo ao próprio rotor alinhar-se com o escoamento de água. A turbina pode ser elevada ou baixada em relação à coluna e também à superfície da água. Se desejado, podem ser utilizadas instalações de rotor múltiplas. A Fig. 8 mostra esquematicamente uma instalação de rotores duplos, na qual estão montados dois ou mais rotores sobre componentes de suporte horizontalmente racionalizados. A US 4,864,152 revela uma estação de energia de correntes aquáticas flutuante que compreende um pontão em forma de anel o qual, por meio de uma bóia na vertical, é ancorado a âncoras. Todas as turbinas estão dispostas de modo a separarem-se numa viga comum e podem, como uma unidade, ser osciladas para cima da superfície dentro da área limitada pelo pontão em anel. A estação de energia pode oscilar em torno da bóia, a extremidade superior da qual se encontra ligada a um pontão frontal, e uma extremidade inferior da qual é segura às âncoras. A bóia está, além do mais, provida de teias de distribuição de tensão para a viga de turbina, e teias para o mesmo lado do pontão como aquele a que a bóia está segura. 3 ΕΡ 1 467 091/ΡΤ Ο pedido de patente norueguês 1999 1984 (Hammerfest

Str0m) descreve uma instalação para a produção de energia eléctrica a partir das correntes dos oceanos e dos rios. A totalidade da instalação está localizada por baixo da superfície da água e compreende uma pluralidade de turbinas que têm pás, um sistema de suporte, um sistema de estais e um gerador. Os veios de turbina estão orientados na perpendicular à direcção de movimento da água, e as pás estão conformadas em asa, de modo que a turbina roda no mesmo sentido, independentemente do sentido de movimento da água. Os veios de turbina são suportados numa armação de tanques de flutuação, segura ao sistema de suporte e chumaceira. A instalação é construída por módulos. A instalação tem uma capacidade de flutuação positiva regulada pelos tanques de flutuação, e um sistema de estais seguro por baixo da superfície da água, de modo que a instalação é mantida por baixo da superfície da água pelo sistema de estais. A instalação emprega pás convencionais. A patente dinamarquesa 155454 (Hans Marius Pedersen) descreve uma estação de energia de correntes aquáticas flutuante, a qual consiste num pontão em forma de anel, o qual por meio de um cabeço é ancorado a âncoras no fundo. Todas as turbinas podem ser substituídas e estão dispostas numa viga comum e podem, como uma unidade, ser osciladas para cima da superfície dentro da área definida pelo pontão em anel. A estação de energia pode mover-se em torno do cabeço, a extremidade superior do qual está ligada a um pontão frontal e a extremidade inferior da qual está segura às âncoras. A patente US 5,440,176 descreve uma instalação de turbinas submersível na água, que compreende turbinas/geradores em combinações diferentes, suspensas por debaixo de uma plataforma submersa do tipo perna de tensão.

Apresentação e sumário do invento

Assim, de acordo com o invento, é proporcionada uma instalação para a produção de energia a partir de correntes aquáticas do tipo descrito acima e tal como revelado no preâmbulo das reivindicações anexas de patente. 4 ΕΡ 1 467 091/ΡΤ A instalação de acordo com o invento compreende uma instalação de flutuação para a produção de energia a partir de correntes num corpo de água, compreendendo uma estrutura de suporte suportada por uma pluralidade de componentes flutuantes, caracterizada por os componentes flutuantes estarem dispostos em pares em cada lado da estrutura de suporte, e por os braços de suporte se prolongarem lateralmente em cada lado da estrutura de suporte, estando cada referido braço de suporte numa sua extremidade fixo de modo articulado à estrutura, e estando no seu outro lado fixo aos respectivos geradores.

Numa concretização preferida, os braços de suporte compreendem pelo menos uma união entre a sua primeira e segunda extremidades, de modo que cada braço de suporte pode ser dobrado em torno da união, de modo a que desse modo, de modo concorrente com a oscilação do braço de suporte em torno da ligação de articulação da sua primeira extremidade com a estrutura, se eleve o respectivo gerador acima da superfície da água.

Em ainda uma concretização, a unidade geradora individual é suportada de modo articulado em torno de um eixo vertical na extremidade livre do respectivo suporte alongado.

Em ainda uma concretização, a unidade geradora individual encontra-se montada de modo fixo na extremidade livre do respectivo suporte alongado.

Em ainda uma concretização, cada veio de unidade geradora está equipado com pelo menos um componente rotativo.

Numa concretização preferida, cada unidade geradora está equipada com pelo menos um componente rotativo montado de modo a rodar em cada lado do referido alojamento de gerador.

Em ainda uma concretização preferida, os componentes rotativos encontram-se a rodar inversamente.

Breve descrição dos desenhos 5 ΕΡ 1 467 091/ΡΤ

As concretizações do invento estão indicadas nas reivindicações de patente anexas e na descrição que se segue com referência aos desenhos anexos. Deve ser apreciado que os desenhos ilustram tipicamente apenas concretizações exemplificativas e portanto não devem ser olhados como definindo os limites do invento. Os mesmos números de referência são utilizados para indicarem as mesmas partes nos desenhos e são também utilizados na descrição abaixo.

As Figs. 1-3 são vistas em perspectiva de uma segunda concretização da instalação de energia das marés de acordo com o invento com os geradores numa posição descaida. - A Fig. 1 é uma vista de extremidade da instalação; - a Fig. 2 é uma vista lateral da instalação; e - a Fig. 3 é uma vista de topo da instalação. A Fig. 4 mostra a instalação nas Figs. 1-3 vista de uma extremidade e com os geradores numa posição retraída.

Descrição detalhada das concretizações do invento A instalação de acordo com o invento compreende turbinas de rotação inversa colocadas numa estrutura de aço que flutua na água, ver as Figs. 1-4. A instalação compreende uma plataforma 620 que tem uma pluralidade de componentes de flutuação 610, de preferência um em cada canto, tal como pode ser visto na Fig. 3. O requisito de estabilidade, quer lateral quer longitudinal, é então encontrado com um mínimo de deslocamento. Uma pluralidade de braços de suporte 615 que se prolongam para fora a partir da plataforma para cada lado, seguram, cada, um gerador 752 e duas turbinas no seu lado, e estão seguros a um tubo longitudinal que, por sua vez, está seguro a todos os quatro pontões. Os braços de suporte estão articulados no seu ponto de fixação e a cerca de meio caminho. A operação dos braços de suporte é efectuada ao utilizar hidráulicos. A disposição permite a ancoragem conhecida, normalizada, que utiliza âncora (não mostrada) e corrente 617 em ambas os sentidos: quer uma quer duas âncoras em cada sentido, ou que uma âncora em cada sentido retém duas plataformas. Isto 6 ΕΡ 1 467 091/ΡΤ significa que as plataformas podem ser ancoradas na direcção longitudinal a uma distância desejada e, assim, perto uma da outra, para que as turbinas funcionem afastadas uma da outra. Ao ancorar várias unidades lado a lado, a distância lateral também poderá ajustar-se ou segurar-se por meio da corrente.

Depois da ancoragem ter sido completada, os cortadores de corrente e os guinchos de ancoragem podem ser removidos e utilizados na próxima plataforma, etc. Durante a manutenção e, opcionalmente, quando se move para uma instalação de manutenção/reparação (por exemplo, três em três anos), o guincho de ancoragem é recolocado e a corrente é baixada para o fundo. Quando da reinstalação, a corrente é enganchada na plataforma e fixa de novo. A carga de produção a partir das turbinas é utilizada para levantar as âncoras em cada sentido. No lado oposto da carga de âncora, o afrouxamento da corrente é suspenso por guincho e, quando as correntes aquáticas rodam, o mesmo tem lugar mais uma vez no lado oposto. Deste modo, é obtida uma posição segura e estável à medida que a corrente se move em dois sentidos.

Se as cargas de produção se tornarem extremamente grandes, devido aos possiveis defeitos no sistema de controlo, de modo que a carga aumente e as âncoras talvez cedam, isto não é uma catástrofe. Em alternativa, as lanças podem ser automaticamente libertadas para a superficie (na eventualidade de defeitos ou problemas com o controlo das turbinas ou geradores) . Dado que o gerador e a turbina têm uma capacidade de flutuação positiva na água, não é necessária uma grande quantidade de energia para obter esta posição de paragem.

Também se pode verificar que existem forças dinâmicas muito substanciais que actuam neste tipo de turbina, e que isto, por sua vez, pode resultar em vibrações e fadiga. Em comparação com uma instalação fixa no fundo, uma plataforma flutuante irá obter um amortecimento consideravelmente maior das vibrações deste tipo. Assim, o conceito não está sujeito ao mesmo perigo de fadiga. 7 ΕΡ 1 467 091/ΡΤ

Devido à plataforma flutuar com pouco calado (por exemplo, apenas 1,5 metros), os braços de suporte 615 e as turbinas podem ser facilmente movidos para o lado da plataforma numa "posição em tesoura" em relação uma à outra, e o transporte ou rebocamento na posição de flutuação irá ser simples.

Lisboa, 2012-05-21

Claims (7)

1. ΕΡ 1 467 091/ΡΤ 1/2 REIVINDICAÇÕES 1 - Instalação flutuante para a produção de energia a partir de corrente num corpo de água, compreendendo uma estrutura de suporte (620) suportada por uma pluralidade de componentes flutuantes (610), caracterizada por os componentes flutuantes estarem dispostos em pares em cada lado da estrutura de suporte, e por os braços de suporte (615) se prolongarem lateralmente em cada lado da estrutura de suporte, estando cada referido braço de suporte numa sua extremidade fixo de modo articulado à estrutura, e estando na sua outra extremidade fixo aos respectivos geradores.
2. 2 - Instalação de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por os braços de suporte (615) compreenderem pelo menos uma união (616) entre as suas primeira e segunda extremidades, de modo que cada braço de suporte pode ser dobrado em torno da união (616), de modo a que desse modo, concorrentemente com a oscilação do braço de suporte em torno da ligação articulada da sua primeira extremidade com a estrutura (620), se eleve o respectivo gerador acima da superfície (S) da água.
3. 3 - Instalação de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por a unidade geradora individual ser suportada articuladamente em torno de um eixo vertical na extremidade livre do respectivo suporte alongado.
4. 4 - Instalação de acordo com uma ou mais das reivindicações 1 a 2, caracterizada por a unidade geradora individual estar montada de modo fixo na extremidade livre do respectivo suporte alongado.
5. 5 - Instalação de acordo com uma ou mais das reivindicações 1 a 4, caracterizada por cada veio de unidade geradora estar equipado com pelo menos um componente rotativo.
6. 6 - Instalação de acordo com uma ou mais das reivindicações 1 a 5, caracterizada por cada unidade geradora estar equipada com pelo menos um componente rotativo montado ΕΡ 1 467 091/ΡΤ 2/2 rotacionalmente em cada lado do referido gerador.
7. 7 - Instalação de acordo com uma reivindicações 1 a 6, caracterizada por rotativos rodarem inversamente. Lisboa, 2012-05-21 alojamento de ou mais das os componentes