PT1713979E

PT1713979E - Central de geração de electricidade com energia das ondas

Info

Publication number: PT1713979E
Application number: PT05700234T
Authority: PT
Original assignee: Coppe Ufrj
Priority date: 2004-01-30
Filing date: 2005-01-28
Publication date: 2010-12-31
Also published as: ES2356719T3; EP1713979B1; BRPI0402375A; ATE488644T1; EP1713979A2; WO2005072044A3; BRPI0402375B1; US8099955B2; DE602005024766D1; WO2005072044A2; US20080231054A1; DK1713979T3

Description

DESCRIÇÃO "CENTRAL DE GERAÇÃO DE ELECTRICIDADE COM ENERGIA DAS ONDAS"

CAMPO TÉCNICO O conceito desta invenção refere-se a uma central de geração de electricidade com energia das ondas do mar. É composta por vários componentes, tais como flutuadores, bombas hidráulicas, câmaras de turbina válvula de regulação de descarga, turbina hidráulica e gerador eléctrico.

ANTECEDENTES

No ano de 1979, na França, a energia das ondas foi directamente empregue para accionar bombas, moinhos e outros mecanismos pesados. Desde então, têm sido feitas experiências com diferentes conceitos em todo o mundo.

Após as crises petrolíferas dos anos 70, a investigação científica teve um incremento significativo na extracção de quantidades cada vez maiores de electricidade a partir da energia das ondas, particularmente na Europa.

Actualmente, a electricidade produzida pela energia das ondas do mar já é, em alguns casos, processada comercialmente. Alguns exemplos: Holanda, com o projecto AWS (Archimeds Wave Swing) com uma potência de 2 MW, Portugal, com o projecto OWC 1 (Coluna de Água Oscilante) com uma potência de 400 kW e o Reino Unido com o projecto LIMPET com uma potência de 500 kW. Na Dinamarca, está em testes de instalação o projecto WAVE DRAGON com uma geração de potência até 4 MW.

Os Estados Unidos, Canadá, Austrália, Irlanda, Noruega, Nova Zelândia, Espanha, Suécia, Grécia, índia, China, Coreia do Sul e Japão são exemplos de países que têm trabalhado na investigação e desenvolvimento da energia das ondas do mar.

Conhece-se, do documento US 4931662, uma central de geração de electricidade com energia das ondas compreendendo um flutuador acoplado à extremidade de um braço mecânico horizontal, que está preso de modo articulado na outra extremidade situada numa estrutura fixa, uma bomba hidráulica para pressurizar fluido e uma unidade motriz que, por sua vez, produz energia eléctrica por meio de um gerador eléctrico. No entanto, esta instalação apresenta determinadas desvantagens, e. g., pelo facto de a sua concepção exigir uma instalação de muito grandes dimensões, o que a torna dispendiosa. Além disso, a sua concepção implica dificuldades na obtenção de uma eficiência elevada.

SUMARIO DA INVENÇÃO É um objectivo da invenção proporcionar uma central melhorada que é realizada de acordo com o que está definido na reivindicação 1. O conceito da central proposta é distinto na medida em que incorpora uma câmara hiperbárica que funciona sob uma pressão 2 elevada, até 2500 psi ou 17 Mpa (equivalente a uma coluna de água de 1750 metros) . Assim, a central pode funcionar sob uma pressão até 17 Mpa.

DESCRIÇÃO RESUMIDA DOS DESENHOS A Figura 1 ilustra os equipamentos de uma central de acordo com a invenção, e

As Figuras 2 e 3 mostram os componentes internos da válvula de controlo de descarga.

DESCRIÇÃO PORMENORIZADA DA INVENÇÃO A presente invenção descreve uma central de energia de ondas como mostrado na fig. 1, em que 1 representa um flutuador, 2 um braço horizontal articulado, 3 uma bomba hidráulica, 4 uma plataforma para instalação do equipamento, 5 uma câmara hiperbárica, 6 uma válvula de controlo de descarga, 7 uma turbina hidráulica e 8 um gerador eléctrico. A central funciona através da acção das ondas do mar sobre o flutuador 1, que pode ter diferentes tamanhos e formas, mas, de um modo preferido, é um flutuador rectangular. Cada flutuador 1 está acoplado a um braço 2 mecânico articulado na sua extremidade localizado na estrutura 4 principal. Os movimentos do braço induzidos pelo flutuador 1 funcionam como um actuador sobre uma bomba 3 de pistão horizontal, enviando água do mar pressurizada ou água doce, para um depósito 5 de armazenamento, uma assim denominada câmara hiperbárica. No interior da câmara 5 há uma determinada quantidade de azoto gasoso para que a câmara funcione como um 3 acumulador hidráulico, ejectando água pressurizada para uma turbina hidráulica quando se atinge o nivel operacional correcto. A quantidade de água fornecida à câmara 5 hiperbárica é definida livremente por uma válvula 6 de descarga que controla o movimento da turbina. Esta válvula 6 funciona com pressões até 2600 psi (17,5 Mpa) e permite um escoamento de descarga de 0,05 m3/s a 0,3 m3/s. A rotação do veio da turbina 7 é transmitida para um gerador 8 eléctrico para converter energia mecânica em electricidade. Um sistema de controlo electrónico monitoriza a tensão e frequência da electricidade produzida de modo a introduzir, correctamente, a electricidade na rede local.

As Figuras 2 e 3 apresentam a válvula de descarga em mais pormenor, em que A se refere ao corpo principal da válvula, B à agulha de regulação de escoamento de descarga, C ao anel de regulação de válvula, D à estrutura principal da afinação de válvula e E à afinação mecânica para a regulação fina do escoamento de descarga. A Figura 3 mostra a unidade mecânica especifica da regulação fina do escoamento de descarga, em que E representa o corpo principal da unidade de regulação, B a agulha de regulação de escoamento de descarga e F garras móveis do sistema de regulação fina.

Os equipamentos da central podem ser montados numa plataforma 4 fixa cerca de cinco metros acima do nivel da água do mar, próximo da linha costeira (próximo do sistema costeiro). No caso de centrais instaladas na linha costeira ou em cais existentes, sistema terrestre, recomenda-se profundidades de água superiores a 10% do comprimento das ondas para evitar os efeitos do fundo marinho. A central também pode ser instalada de 4 modo flutuante em profundidades de água superiores a 35% (sistema instalado no mar). A geração da central eléctrica é dada pelo produto do escoamento de descarga para movimentar a turbina 7 e a pressão fornecida pela câmara 5 hiperbárica durante o funcionamento. Esta pressão numa central hidroeléctrica convencional é proporcionada pelo escoamento de descarga resultante da altura da queda de água (energia potencial). A gama de pressões operacionais da central está associada com as condições maritimas predominantes no local de instalação, tais como a frequência média e a altura significativa das ondas, de acordo com o quadro abaixo.

Quadro 1: Relação entre pressão e coluna de água

Pressão (Psi) Pressão (MPa) Coluna de água (m) 500 3, 5 350 1000 7,0 700 1500 10, 5 1050 2000 14, 0 1400 2500 17,5 1750 A central pode utilizar o oceano como reservatório de água ou funcionar em circuito fechado com água doce armazenada; neste caso, a água é armazenada num depósito de água. Depois de bombeado para a câmara 5 hiperbárica e armazenado a alta pressão, o jacto de água é desbloqueado para se mover a turbina 7 hidráulica. 0 escoamento de descarga da água é controlado por 5 uma válvula 6 de alta pressão, especialmente concebida para controlar a potência durante a variação na procura de electricidade, bem como para parar a central para manutenção ou numa situação de emergência.

VANTAGENS DA INVENÇÃO

Produção de energia limpa e renovável.

Contribuição com electricidade adicional para a rede existente.

Fornecimento de electricidade a ilhas e outros locais distantes da costa não alcançados pelo sistema de rede de electricidade.

Instalações modulares e compactas exigindo baixos escoamentos de descarga e pressões altas para funcionarem, o que significa custos baixos.

Pode obter-se um aumento de potência se se adicionarem módulos (flutuador/braços/bomba) a uma central existente. Energia limpa, sem impactos ambientais.

Os equipamentos listados na presente invenção não têm de ser considerados definitivos. Por conseguinte, o número e tipo de equipamento pode variar de acordo com as caracteristicas do local em que a central deve ser instalada.

Lisboa, 23 de Dezembro de 2010 6

Claims

REIVINDICAÇÕES 1. Central de geração de electricidade com energia das ondas, consistindo numa instalação mecânica e hidráulica, compreendendo flutuadores (1) acoplados à extremidade de um braço (2) mecânico horizontal, que está preso de modo articulado na sua outra extremidade situada numa estrutura (4) fixa, uma bomba (3) hidráulica para pressurizar água, uma turbina (7) e um gerador (8) eléctrico, caracterizada por a referida bomba (3) hidráulica estar configurada para bombear água para uma câmara (5) hiperbárica armazenando gás e água e por os referidos dois fluidos a alta pressão serem utilizados para accionar o grupo gerador eléctrico, respectivamente, turbina (7) e gerador (8), em que o referido gás na referida câmara (5) hiperbárica é azoto gasoso e/ou ar.
2. Central, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por a utilização de uma válvula (6) de alta pressão reguladora de escoamento de descarga configurada para controlar o escoamento de descarga de água desde a referida câmara (5) hiperbárica.
3. Central, de acordo com a reivindicação 2, caracterizada por a referida válvula (6) de alta pressão consistir num corpo (A) principal, uma agulha (B) de regulação de escoamento de descarga, um anel (C) de regulação de distância de válvula, uma estrutura (D) principal de afinação de válvula e um conjunto (E) mecânico para regulação fina do escoamento de descarga. 1
4. Central, de acordo com a reivindicação 3, caracterizada por se disporem garras (F) móveis para realizar a referida regulação fina de escoamento de descarga.
5. Método de funcionamento de uma central de energia de ondas, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a central ser operada utilizando um baixo escoamento de descarga de água a alta pressão. Lisboa, 23 de Dezembro de 2010 2

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