PT1516118E - Sistema de conversão da energia das ondas com eficiência e durabilidade melhoradas - Google Patents

Description

DESCRIÇÃO

SISTEMA DE CONVERSÃO DA ENERGIA DAS ONDAS COM EFICIÊNCIA E

DURABILIDADE MELHORADAS

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

Esta invenção relaciona-se com a conversão de energia mecânica presente em ondas na superfície de corpos de água em energia útil e, particularmente, com melhorias nos aparelhos recentemente desenvolvidos que realizam tal função. O documento US6229225B1 descreve um aparelho para usar uma massa de água para capturar energia de ondas de superfície na dita massa de água, num intervalo de amplitudes até uma amplitude máxima pré-seleccionada, o aparelho compreendendo um primeiro membro (10) que está submerso numa primeira profundidade sob a superfície da massa de água e sendo reciprocamente móvel, em resposta às ondas que a ultrapassam, em relação a um segundo membro (16) e ao longo de um curso cujo comprimento é uma função da amplitude instantânea das ditas ondas que ultrapassam.

Nos documentos US6291904B1 e US6768216B1, ambos de Carroll e ambos transferidos ao cessionário destes, são descritos conversores de energia de ondas (WEC) compreendendo membros alongados, geralmente (mas não necessariamente) ocos na forma de tubo, dispostos na vertical e, preferencialmente, com orientação completamente submersa sob a superfície de uma massa de água (por exemplo, um oceano), preferencialmente sendo afectados por grandes ondas de superfície, de forma suficientemente regular.

Durante a operação, as variações de pressão entre as extremidades da parte superior e inferior do membro verticalmente alongado submerso, provocadas por ondas de superfície que passam, causam movimentos relativos de um pistão 1/16 (por exemplo, o membro ou um pistão disposto dentro de um espaço oco, dentro do membro) para accionar um transdutor de conversão de energia.

Uma experiência com tais WEC demonstrou que pode ser a base de uma nova geração de fontes de energia rentáveis e não contaminantes. Um problema com a utilização de tais WEC, particularmente em grandes massas de água, é que as ondas de superfície são altamente variáveis em amplitude e forma. Os objectivos pretendidos na utilização de tais WEC são que seja obtida uma operação eficaz ao longo de um amplo intervalo de condições de onda de superfície e que os WEC podem sobreviver inclusive nas piores condições de tempestade. Estes objectivos são atingidos de acordo com a presente invenção.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO A invenção é caracterizada por um membro de base para fixar o aparelho no fundo da dita massa de água, o dito segundo membro sendo fixamente preso ao dito membro de base, o dito membro de base com um peso suficiente para manter o dito membro de base em contacto com o dito fundo durante a presença de ondas de superfície até a dita amplitude pré-seleccionada, permitindo na mesma a elevação do dito membro de base do dito fundo durante a passagem de ondas de superfície com uma segunda amplitude pré-seleccionada em excesso da dita primeira amplitude.

Numa forma de realização preferida da invenção, um membro neutral ou ligeiramente flutuante alongado é disposto geralmente na orientação vertical a uma profundidade seleccionada sob o nível de água médio de uma massa de água. 0 membro alongado é oco, com uma extremidade superior fechada e uma extremidade inferior aberta. 0 membro é instalado em, numa relação verticalmente móvel com, uma bóia disposta no membro oco. 0 membro é também fixado a um transdutor de energia mecânica, por 2/16 um cilindro hidráulico, exemplo, verticais do membro, ultrapassam, em energia em resposta útil. para converter movimentos a ondas de superfície que

Uma principal característica dos WEC inventivos é que se pode alojar uma grande classe de tamanhos de ondas de superfície que produzem grandes amplitudes de movimento do membro móvel enquanto não prejudica o aparelho, ou requer um transdutor de energia mecânica excepcionalmente grande. Para este fim: a) movimentos verticais muito grandes do membro móvel são suportados por um buffer de final de curso com membros amortecedores; b) o sistema inteiro é ancorado por gravidade ao fundo da massa de água, permitindo assim o levantamento de todo o aparelho desse mesmo fundo em resposta aos excessivos movimentos ascendentes do membro móvel; c) o membro móvel é ligado ao transdutor de energia mecânica por uma ligação de redução de curso, por exemplo, uma manivela ou alavanca, permitindo uma deslocação comprida do membro móvel mas uma deslocação muito mais curta da parte móvel do transdutor de energia, por exemplo, um pistão de um cilindro hidráulico; d) válvulas de alívio de pressão (por exemplo, portas accionadas por mola) são providas para reduzir diferenciais de pressão excessivamente grandes provocados por ondas que passam excessivamente grandes; e e) o membro que se estende verticalmente é instalado num suporte de base por uma junta universal que permite uma inclinação do membro em resposta a movimentos de água circulante. (Numa forma de realização da invenção, o membro que se estende verticalmente é ligado a um ou mais transdutores para converter os movimentos de inclinação do membro que se estende verticalmente para energia útil). A protecção intrínseca contra as condições de superfície adversas é provida pela posição normal submersa do aparelho. A protecção adicional é provida ao colocar selectivamente lastro no aparelho para afundar ainda mais o aparelho para ou ao fundo 3/16 da água. 0 mecanismo de lastro selectivo é adicionalmente útil para mudar a flutuabilidade do membro móvel em resposta a condições de mudança, por exemplo, mudanças na flutuabilidade de sistema provocadas por crescimento marinho no aparelho.

Para outro isolamento de condições de superfície possivelmente prejudiciais, vários mecanismos de controlo e transdutores, e afins, estão dispostos em caixas impermeáveis dispostas sob o fundo do membro móvel e preferencialmente num membro de base que provê a fixação mencionada ao fundo da água.

DESCRIÇÃO DOS DESENHOS A FIGURA 1 é um alçado lateral, parcialmente seccionado, de um aparelho segundo a presente invenção, colocado numa massa de água, por exemplo, um oceano; e,

As FIGURAS 2 e 3 são vistas em perspectiva de secções do aparelho mostrado na figura 1; a figura 2 mostra, parcialmente cortada, uma parte superior do aparelho, e a figura 3 mostra uma parte inferior do aparelho; A FIGURA 4 é um alçado lateral de uma parte inferior de um aparelho inventivo, tal como o mostrado na figura 1, mas mostrando uma modificação do mesmo; e A FIGURA 5 é uma vista esquemática de uma parte superior de um aparelho inventivo, tal como o mostrado na figura 1, mas mostrando uma modificação do mesmo.

DESCRIÇÃO DE FORMAS DE REALIZAÇÃO PREFERIDAS DA INVENÇÃO

Uma vista geral de um aparelho segundo a presente invenção é mostrada na figura 1. Determinados detalhes do aparelho são mostrados mais claramente nas figuras 2 e 3. É mostrado nas 4/16 figuras 1 e 2 um tubo alongado oco 10 com uma extremidade superior fechada 12 (figura 2) e uma extremidade inferior aberta 14. Em utilização, o tubo 10 está totalmente submerso (como daqui por diante descrito) numa orientação vertical numa massa de água, por exemplo, um oceano com ondas de superfície provocadas por vento. O princípio do funcionamento do aparelho inventivo é que as mudanças no nível de energia da água, que podem-se expressar como mudanças na pressão, devido à passagem de picos de onda e depressões, é maior perto da superfície, e estas mudanças de pressão decaem exponencialmente com profundidade abaixo da superfície. Assim, o topo de um tubo longo totalmente submerso experiencia variações de pressão relativamente grandes enquanto a parte inferior do tubo experiencia uma pressão quase estável, essencialmente não afectada pelas ondas de superfície que passam. Tal pressão estável é essencialmente igual ao peso da água entre a parte inferior do tubo e o nível de água médio. As variações de pressão entre a parte superior e inferior do tubo levam a que a água (com um tubo de extremidades abertas, como descrito no pedido de patente co-pendente citado anteriormente, S.N. 09/379,421) flua para o interior do tubo quando um valor máximo da onda está na extremidade superior, e que a água flua por dentro do tubo quando uma depressão de onda esteja na parte superior do tubo. Este fluxo de água pressurizada provê a oportunidade de extrair energia mecânica da energia da onda. Com o tubo 10, aqui mostrado, com uma extremidade superior fechada, as variações de pressão induzidas por ondas de superfície levam a que o tubo 10 oscile verticalmente. Será agora descrito como as oscilações verticais se convertem em energia útil.

Como se assinalou previamente, o tubo 10 está disposto geralmente na orientação vertical e está preferencialmente submerso por inteiro. Na forma de realização preferida da invenção aqui mostrada (similar à disposição do documento 5/16 US6291904B1 citado anteriormente) , o tubo 10 é móvel em relação a um suporte fixo. Tal suporte pode ser uma estrutura rígida montada no fundo da massa de água, mas é preferencialmente uma bóia 16 fixa a uma base de ancoragem 20 ancorada ao fundo da massa de água pelo peso da base de ancoragem 20 mais aquele das correntes de ancoragem 21, como descrito daqui por diante.

Mais convenientemente, o tubo 10 (figura 2) inclui a bóia 16 e, devido ao facto de o tubo ser alongado verticalmente, a bóia 16 é alongada de forma similar. A bóia 16 tem preferencialmente uma flutuabilidade grande e corresponde a uma estrutura fixa, rigidamente montada no fundo da água mas com a excepção de que alguma deslocação horizontal da bóia pode ocorrer em resposta a movimentos de água horizontais. Tais deslocamentos horizontais da bóia ocorrem geralmente a uma taxa lenta e, essencialmente, a função da bóia 16 é a de prover um suporte fixo ao tubo 10. A selecção da posição do tubo 10 e a bóia, relativamente ao nível de água médio da massa de água, é descrita nos pedidos de patente citados anteriormente.

Uma fixação preferida da bóia 16 à base de ancoragem 20 ocorre através de uma coluna tubular 24 de aço (revestida com uma pintura adequada para ambientes marinhos), fixa à base de ancoragem através de uma junta universal 26 do tipo conhecido. Assim, enquanto a coluna 24 é firmemente fixa à base de ancoragem 20, a coluna pode rodar até 90° na vertical e em qualquer direcção da bússola. Tal capacidade de inclinação, como se descreve daqui por diante, adiciona ambos à durabilidade do sistema e a geração de energia do mesmo. A base de ancoragem 20, mostrada melhor na figura 3, é formada por barras de aço que terminam, em lados opostos da base, num par de flutuadores de aço. Na posição submersa mostrada na figura 1, os flutuadores enchem-se de água e acrescentam peso à base 20. Quando os 6/16 flutuadores estão insuflados e cheios de ar, a flutuabilidade dos flutuadores, juntamente com aquela da bóia 16, é suficiente para fazer flutuar todo o aparelho mostrado na figura 1. 0 aparelho pode ser arrastado depois, na orientação horizontal flutuante, por um navio de superfície para transporte e colocação num local seleccionado do oceano. Em tal local, os flutuadores são gradualmente cheios para um obter um afundamento suave da base 20 para o fundo do oceano; o aparelho assume automaticamente a orientação vertical desejada. Vários componentes do sistema, por exemplo, conversores de potência, sensores e afins, estão convenientemente montados na base de ancoragem 20, eliminando assim completamente a acção da onda, mas acessíveis, por exemplo, por um mergulhador, ou por uma lingada de cabo da superfície, para manutenção ou substituição e afins. A base de ancoragem 20, com suas correntes de ancoragem 21, tem massa suficiente para prender adequadamente o sistema durante o uso normal, ou seja, em relação com as ondas de superfície até uma amplitude máxima com a qual o sistema foi concebido para trabalhar de forma segura. Com ondas superiores a tal amplitude máxima, e geralmente com tais forças que possam danificar as partes móveis do sistema, a base de ancoragem é de massa suficientemente pequena de modo a ser completamente elevada do fundo do oceano para absorver as forças verticais que seriam, de outro modo, excessivas. Assim, durante as condições de ondas excessivamente altas, a base de ancoragem é reiteradamente elevada do fundo do oceano e recolocada no fundo do oceano sem danificar o sistema. Também, o curso do tubo 10 em relação à bóia 16 pode continuar durante os movimentos de base, sendo que a energia continua a ser gerada, inclusive sob condições de tempestade à superfície que seriam, de outro modo, (moderadamente) perigosas. 7/16

Tal e como se menciona, a bóia 16 é rigidamente fixa à base de ancoragem 20 pela coluna tubular 24. O tubo 10 é também montado na coluna 24, mas de forma deslizável ai através de rolamentos 34 que rodeiam a coluna 24 e dispostos acima e abaixo da bóia 16. Na figura 2, o rolamento 34 inferior é mostrado ligado por raios 36 radiais a anéis 38 rigidamente fixos ao interior do tubo 10. Na extremidade superior do tubo 10, como se mostra na figura 2, o anel de fixação 38 e o rolamento 34 são mostrados fragmentados com um único raio 36 a ser mostrado. Durante o funcionamento, o tubo 10 alterna longitudinalmente da coluna 24 em relação à bóia 16. O movimento do tubo relativamente à bóia fixa é o mecanismo para converter energia de onda (a força que impele o tubo) em energia útil. Aqui, o tubo 10 é rigidamente ligado (via o anel 38 da figura 3) ao pistão 44 de um cilindro hidráulico 46 rigidamente montado na coluna 24. (Podem ser usados outros mecanismos conhecidos para converter a energia cinética do tubo oscilante em energia útil, por exemplo, um gerador eléctrico).

Uma caracteristica da presente invenção é que o tubo 10 é ligado ao pistão do cilindro hidráulico 44 por uma ligação de redução de curso. Isto adapta-se melhor às condições tipicas do oceano onde os movimentos do tubo podem variar num intervalo relativamente grande enquanto requer apenas um intervalo de deslocação mais curto do pistão cilíndrico 44. Uma vantagem disso é que podem ser usados cilindros hidráulicos mais curtos, portanto, geralmente menos dispendiosos.

Aqui, a ligação de redução do curso compreende uma alavanca 50 (figura 3) com uma extremidade 52a articuladamente fixa a um par de barras 54 articuladamente fixas ao anel 38 na extremidade inferior 14 do tubo 10 (figura 1) . Outra extremidade 52b da alavanca 50 é articuladamente fixa às extremidades de um eixo 56 (figura 1) rigidamente fixo, por uma saliência 58, à coluna 24. 8/16 0 pistão hidráulico 44 é articuladamente fixo à alavanca 50 aproximadamente a meio do comprimento entre as duas extremidades da alavanca 52a e 52b, a redução do curso é assim aproximadamente 1:2. Correspondendo a tal redução do curso de aproximadamente 1:2 existe uma ampliação da força transmitida pela alavanca 50 de aproximadamente 2:1. Uma vantagem disso é descrita de seguida.

Como foi explicado, a coluna 24 é instalada por uma junta universal na base de ancoragem 20, permitindo a rotação ou inclinação da coluna em resposta aos movimentos de água circulares provocados por ondas de superfície que passam. Para capturar a energia cinética presente nos movimentos de inclinação, para a frente e para trás, da coluna 24 (e os mecanismos montados na mesma), um transdutor de energia, por exemplo, um cilindro hidráulico 46a (figura 4), similar ao cilindro hidráulico 46 verticalmente disposto, é assim disposto sendo bombeado em resposta aos movimentos de inclinação do cilindro. Devido ao facto de a inclinação da coluna poder ocorrer em qualquer direcção, o cilindro 46a é instalado para acomodar tais movimentos. Assim, enquanto o cilindro 46a se instala na orientação geralmente horizontal num suporte 46b, o suporte 46b é instalado para rotação vertical num eixo horizontal 46c montado num suporte 46d montado, sucessivamente, para rotação horizontal num eixo vertical 46e, fixo à base de ancoragem 20.

Ao ligar a extremidade 44a do pistão 44b do cilindro hidráulico 46a perto do ponto articulado da coluna 24, ou seja, logo acima da junta universal 26, uma inclinação relativamente grande da coluna pode ser acomodada apenas com movimentos axiais relativamente pequenos do pistão 44b.

Diferentes transdutores, dispostos circunferencialmente em redor da coluna 24, podem ser usados. 9/16

Um mecanismo de absorção de impacto, ou de buffer de curso, é também provido para dissipar energia cinética excessiva, absorvida pelo sistema, em resposta a ondas de amplitude excessivamente alta. São conhecidos mecanismos amortecedores de absorção de energia e estes mecanismos diferentes, tais como molas helicoidais, podem ser usados. Aqui, como se mostra na figura 2, o mecanismo de buffer de curso compreende uma barra dianteira rígida 60, por exemplo, uma barra de metal, preso rígida e fixamente a uma parte superior da coluna 24. Montados no tubo 10, para movimento com ele em relação à barra dianteira fixa 60, existem dois conjuntos de absorção de impacto 62a e 62b, dispostos respectivamente acima e abaixo da barra percutora 60. Os dois conjuntos 62a e 62b são rigidamente montados num conjunto de estrutura de suporte 64, compreendendo um número de tirantes interligados que formam uma estrutura rígida, firmemente fixa ao interior do tubo 10. Os membros de absorção ou de buffer de curso dos conjuntos 62a e 62b são dois pares de blocos rectangulares 68 de um material elástico com características de deformação sob tensões conhecidas e que proporciona resistência elástica conhecida contra a energia do impacto. Cada par de blocos é instalado entre uma estrutura percutora 72 e uma estrutura de suporte disposta no lado oposto 74.

Durante o funcionamento, o tubo 10, tal e como se descreve anteriormente, move-se para cima e para baixo em relação à coluna fixa 24 em resposta às ondas que passam. Com as ondas mais predominantes de amplitude antecipada, os movimentos do tubo 10 são insuficientes para levar os conjuntos de absorção de impacto 62a e 62b a entrar em contacto com a barra percutora 60, e toda a energia cinética do tubo móvel 10 está disponível para bombear o cilindro hidráulico 46 para gerar energia útil. Com ondas que passam com amplitudes cada vez maiores, em excesso do intervalo seguro de funcionamento do sistema, os conjuntos de 10/16 absorção de impacto 62a e 62b entram em contacto com as barras percutoras 60, travando e parando, deste modo, outros movimentos da bóia. No processo de travagem, os blocos elásticos 66 dos conjuntos de absorção de impacto 62a e 62b servem elasticamente para absorver a energia cinética do tubo 10 para levar a que o tubo pare de forma gradual nos seus movimentos para cima ou para baixo em relação à coluna 24.

Como foi explicado, outros meios de absorção de impacto podem ser usados. Uma vantagem do sistema aqui usado é que se baseia no uso de membros de buffer, por exemplo, os blocos elásticos 66 que estão disponíveis comercialmente numa vasta gama de tamanhos e com características de deformação sob tensão conhecidas e que foram especificamente desenvolvidas para funções similares de absorção de energia. Os blocos elásticos 66, adequadamente montados em conjunto entre pares de caixilhos, tais como mostrados como os caixilhos 72 e 74 na figura 2, estão disponíveis comercialmente.

Enquanto se espera que a base de ancoragem 20 se mova sob condições de tempestade, deve permanecer geralmente no lugar. Com este fim, a base 20 é preferencialmente ancorada por âncoras convencionais firmemente fixas ao fundo do oceano mas ligadas à base por correntes relativamente compridas. As correntes compridas providenciam a liberdade para os movimentos de ascensão acima mencionados da base, sem que permita que o sistema saia do seu local de ancoragem. São usadas correntes relativamente pesadas para adicionar peso à base 20.

Existem tanques de flutuabilidade dispostos na extremidade superior 12 do tubo 10 e a bóia 16. Na figura 2, é mostrada uma cisterna 80 (uma metade desta sendo cortada para efeitos ilustrativos) na parte superior do tubo 10, e é mostrada uma série em linha de tanques separados 82 que rodeia a coluna 24 dentro do tubo 10. Um objectivo dos tanques de flutuabilidade 80 11/16 e 82 é que, quando as tempestades de superfície são excessivamente severas, os tanques de flutuabilidade são cheios com água para que o tubo e a bóia afundem. Devido ao facto de a coluna 24, que suporta o tubo e a bóia, estar fixa à base deslizante 20 por uma junta universal, tal "afundamento" é realizado por uma inclinação da coluna para levar a extremidade superior do sistema a uma profundidade segura, bem abaixo da zona de energia elevada da onda de superfície.

Outro objectivo dos tanques de flutuabilidade 82 na extremidade superior 12 do tubo 10 é ajustar a flutuabilidade do sistema em resposta às mudanças na massa do sistema devido a crescimento marinho. Por exemplo, caso o crescimento marinho aumente o peso do tubo ou da bóia, de modo a provocar perda de flutuabilidade e inclinar a coluna, o lastro pode ser retirado dos tanques.

Como previamente mencionado, e descrito com mais pormenor nos pedidos de patente citados anteriormente, as ondas de superfície que passam induzem variações de pressão entre as extremidades superior e inferior do tubo 10. Tais variações de pressão surgem ao longo da extremidade fechada do tubo entre a água no tubo e a água circundante, e o tubo 10 é conduzido para cima ou para baixo dependendo de tais variações de pressão. Com ondas excessivamente altas, os diferenciais de pressão podem conduzir o tubo 10 com forças tão altas que danificam o sistema. Outra característica de segurança, segundo a presente invenção, é o uso de meios de alivio de pressão na extremidade superior 12 do tubo 10. Mais simplesmente, os meios de alívio de pressão podem compreender (figura 5) abas accionadas por mola 84 e 86 na parede final 12a da extremidade superior 12 do tubo 10. As molas helicoidais 88 são providas para a polarização da aba 84 fechada contra pressão interna relativamente alta e a aba 86 fechada contra pressão externa relativamente alta. Quando a pressão diferencial, quer mais ou menos, entre a água no tubo 10 e a água circundante, excede na extremidade superior fechada do tubo 12/16 10 um nível pré-seleccionado, as abas diagonais de mola respectivas são forçadas a abrir para reduzir imediatamente a pressão diferencial e assim reduzir imediatamente as forças de aceleração no tubo 10 que seriam de outro modo excessivas. Os meios de alívio de pressão, por exemplo, válvulas de mola e afins, são bem conhecidos. O funcionamento do sistema é agora recapitulado.

Durante o funcionamento normal, ou seja, com níveis de água e amplitudes de onda antecipados, o sistema irá assentar no fundo do oceano, em posição geralmente fixa vertical, com a extremidade superior fechada 12 do tubo 20 a uma profundidade pré-seleccionada abaixo do nível médio de água para uma recolha óptima da energia das ondas então mais predominantes. À medida que as ondas de superfície passam sobre o tubo 10, o tubo é oscilado para cima e para baixo em relação à bóia 16 para bombear o cilindro hidráulico 46 para pressionar o óleo aí. O óleo pressurizado (desde as extremidades opostas do cilíndrico acima e abaixo da cabeça do pistão no cilindro) é conduzido por tubos de pressão 72 a um transdutor conhecido 76, por exemplo, um motor hidráulico que impele um gerador eléctrico. (É realçado que a tecnologia para converter energia cinética, por exemplo, derivada de água e vento, é bem conhecida, e vários destes sistemas de conversão de energia podem ser usados). Outra vantagem do uso do mecanismo de alavanca 50 para aumentar a amplitude das forças transmitidas ao cilindro hidráulico é que podem ser geradas pressões hidráulicas superiores. Tais pressões mais altas, por exemplo, no intervalo de 6,89 a 17,24 MPa (1000 a 2500 psi), são eficazes (como geralmente é conhecido) para aumentar a eficiência do funcionamento do motor hidráulico e o gerador eléctrico accionado pelo motor hidráulico.

Um problema importante que afecta todos os sistemas destinados à instalação permanente num ambiente oceânico é a protecção e 13/16 durabilidade contra as tempestades do oceano. Aqui, como as ondas aumentam em amplitude, a onda provoca aumentos de variação de pressão da água entre a extremidade superior e inferior do tubo (segundo os efeitos da onda longitudinal previamente descrita), tendendo assim a aumentar o comprimento do curso do tubo 10 relativamente à bóia 16. Inicialmente, como o tubo 10 é conduzido cada vez com mais força, o excesso de energia do tubo é absorvido pelo sistema de buffer de curso descrito. Apesar de a energia ser assim perdida no sistema de buffer, os danos no sistema serão evitados e, de forma mais importante, a energia é ainda provida pelo sistema.

Com mais aumentos de amplitude de onda e forças, no tubo 10, o impacto violento da extremidade superior do tubo 12 com o sistema de buffer superior supera o peso da base de ancoragem 20 elevando-a assim do fundo do oceano (mas não a liberta das suas fixações) . Elevar a base de ancoragem 20 é também um meio de absorção de energia, protegendo ainda mais o sistema. É de notar que, para cada onda, a base 20 é elevada em primeiro lugar e de seguida empurrada para baixo contra o leito do oceano, mas não tão violentamente de modo a provocar quaisquer danos. Novamente, durante os movimentos deste tipo da base de ancoragem , a energia segue sendo gerada pelo sistema.

Com ainda ondas maiores, as válvulas de alivio de pressão abrem-se reduzindo o diferencial de pressão que impele o tubo 10. Eventualmente, caso a energia da onda se torne tão elevada que os meios de dissipação de energia não sejam adequados para proteger o sistema, o lastro é colocado nos tanques de flutuabilidade para submergir o tubo a uma profundidade, de forma segura, abaixo das ondas de superfície.

Durante a operação, os controlos de sistema são dispostos de forma segura na base de ancoragem 20 sob a superfície da água. Ainda que possam ocorrer os movimentos da base deslizante, como 14/16 se descreve, a água acima e abaixo da base de ancoragem tende a suportar os movimentos da mesma para reduzir parcialmente a aceleração e impactos excessivos.

Como explicado, os tanques de flutuabilidade são usados para optimizar o rendimento e protecção do sistema contra danos. A operação repetida requer uma fonte de energia e uma fonte de ar. 0 sistema gera energia eléctrica, preferencialmente na estação (para evitar o bombeamento do fluido hidráulico ao longo de distâncias longas) e alguma energia eléctrica é armazenada numa bateria na base de ancoragem para accionar os tanques de lastro.

Como se mostra na figura 1 (mas omitido na figura 2), um mastro 90 é instalado na extremidade superior do tubo 10 para extensão acima da superfície da água e as ondas sobre a mesma, onde o local do WEC (tipicamente num campo de WEC) pode ser visual e electronicamente determinado. Também, os sinais radiofónicos podem ser transmitidos indicando a condição do WEC e os sinais radiofónicos podem receber e transmitir por cabo ao sistema de controlo submerso para funcionamento do sistema, por exemplo, enchendo e esvaziando os tanques de lastro 80 e 82. O mastro inclui, preferencialmente, uma tubulação de ar para bombear ar através do mastro para tanques de reserva dos tanques de lastro.

Lisboa, 3 de Julho de 2012 15/16

REFERÊNCIAS CITADAS NA DESCRIÇÃO

Esta lista de referências citadas pelo Titular tem como único objectivo ajudar o leitor e não forma parte do documento de patente europeia. Ainda que na sua elaboração se tenha tido o máximo cuidado, não se podem excluir erros ou omissões e o EPO não assume qualquer responsabilidade a este respeito.

Documentos de Pedidos de Patente citadas na descrição • US 6229225 Bl • US 6768216 Bl • US 6291904 Bl

• US SN09379421 A 16/16

Claims (8)

1. REIVINDICAÇÕES 1. Aparelho para uso numa massa de água, para capturar a energia de ondas de superfície na dita massa de água, num intervalo de amplitudes até uma amplitude máxima pré-seleccionada, o aparelho compreendendo um primeiro elemento (10) sendo submerso a uma primeira profundidade sob a superfície da massa de água e sendo reciprocamente móvel, em resposta às ondas que passam, em relação a um segundo elemento (16), e ao longo de um curso, o comprimento do qual é uma função da amplitude instantânea das ditas ondas passam, caracterizado por uma base de ancoragem (20) para fixar o aparelho no fundo da dita massa de água, o dito segundo elemento (16) sendo fixamente preso à dita base de ancoragem, a dita base de ancoragem (20) com um peso suficiente para manter a dita base de ancoragem em contacto com o dito fundo durante a presença de ondas de superfície até à dita amplitude pré-seleccionada, enquanto permite a elevação da dita base de ancoragem do dito fundo durante a passagem de ondas de superfície com uma segunda amplitude pré-seleccionada maior do que a dita primeira amplitude.
2. 2. Aparelho de acordo com a reivindicação 1, onde o dito segundo elemento (16) é montado articuladamente (26) na dita base de ancoragem (20) e é de tal f lutuabilidade positiva de modo a estender-se substancialmente de forma vertical a partir da dita base de ancoragem.
3. 3. Aparelho de acordo com a reivindicação 2, incluindo um transdutor (46a) ligado ao dito segundo elemento (16) para converter energia cinética presente nas inclinações do dito segundo elemento de forma afastada da dita vertical em resposta às ondas que passam, em energia útil. 1/3
4. 4. Aparelho de acordo com a reivindicação 2, onde o dito primeiro elemento compreende um tubo oco (10) com uma extremidade superior fechada (12) e uma extremidade inferior aberta (14), e incluindo meios de alivio de pressão (84, 86, 88) na dita extremidade superior para descarregar o interior da extremidade superior do dito tubo oco, para a água ambiente após a geração de diferencial de pressão ao longo da dita extremidade superior, em excesso de um diferencial de pressão pré-seleccionado.
5. 5. Aparelho de acordo com a reivindicação 2, incluindo meios de f lutuabilidade variáveis (80, 82) para a diminuição da flutuabilidade do dito segundo elemento para levar a que o dito segundo elemento (16) se incline, afastando-se da vertical, em resposta às ondas de superfície que passam com uma amplitude pré-seleccionada em excesso da dita segunda amplitude.
6. 6. Aparelho de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, compreendendo um conjunto de buffer (60-68) montado no dito curso para limitar o movimento do dito membro móvel em resposta à presença de ondas que passam, de uma amplitude em excesso da dita amplitude máxima pré-seleccionada .
7. 7. Aparelho de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, incluindo um meio de ancoragem (21) ligado à dita base de ancoragem, limitando os movimentos verticais da dita base de ancoragem para valores pré-seleccionados.
8. 8. Aparelho de acordo com a reivindicação 1, incluindo uma ligação de transferência de força (50-58) entre o dito primeiro membro móvel (10) e uma parte móvel de um transdutor (46), a dita ligação de transferência 2/3 providenciando uma vantagem mecânica para multiplicar a força a ser transferida na proporção invertida a uma redução no comprimento de deslocação da dita parte móvel do transdutor, em comparação com o comprimento do curso do dito primeiro elemento. Lisboa, 3 de Julho de 2012 3/3