WO2011131811A1 - Sistema de generacion de energia a partir del movimiento de las olas del mar - Google Patents

Sistema de generacion de energia a partir del movimiento de las olas del mar Download PDF

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    • Y02E10/30—Energy from the sea, e.g. using wave energy or salinity gradient

Definitions

  • the object of the invention relates to an energy generator from the movement of sea waves, seeking economy in its construction, transport, installation and maintenance.
  • the system object of the invention basically consists of at least one vessel in which some tanks are disposed, laterally attached to it and placed just below the waterline. These tanks are filled with water and, once at sea, act as a ballast when it comes to receiving the impulse of the buoys that are held by means of arms on both sides of the boat.
  • buoys due to the movement of the waves, rise and fall with respect to the boat acting on an axis that moves the generator.
  • the buoys rise by the impulse of the waves, the boat also tends to rise.
  • it is necessary that it be weighed down with a weight, so that the upward movement of the buoys is transmitted directly on the arms thus transmitting sufficient energy .
  • the system object of the invention is characterized in that it consists of: - at least one vessel carrying at least one rotor shaft on each side acting on an electricity generator; said rotor axles being arranged on each port and starboard side of the vessel;
  • At least one tank attached to the boat and full of sea water so that they are just at the height of the waterline in a resting position without waves;
  • the vessel is subjected to at least one float frame, to which one or more of said deposits are attached; filling them with seawater so that the float frame is just up to the waterline of the boat.
  • floats be attached to the float frame; that several floating frames are joined together, and that the aforementioned reservoirs that are filled with water are arranged, interchangeably, on the boat (or boats if there are several) and / or on the float frame (or float frames if there are several).
  • the ballast that gives weight to the boat is the sea water itself, since it weighs more than the air and can be used, for this we place water tanks on both sides of the boat of the waterline and fully supportive of it.
  • the tanks are filled with sea water and the lateral arms are extended with their corresponding buoys. These buoys will rise and fall transmitting the movement to the axis of the boat.
  • the boat will tend to rise by the force of the buoys and the retention of the axis that acts on the generator, also at that time the tanks loaded with water that were just below the waterline will rise.
  • These deposits, when out of the water add their weight to that of the boat, increasing the resistance to the arm of the buoys whose effort is transmitted to the axes that act on the generator.
  • the content of the present application constitutes a new invention that involves inventive activity, and is susceptible of industrial application.
  • Figure 1 is a general scheme of the system object of the invention, in a calm position, to observe its principle of operation.
  • Figure 2 is a general scheme, similar to the previous figure, in working position; where the different actuating forces of the boat (2) -Fb-, the tanks (5) -Fd- and the buoys (1) -Ff- as well as their senses of action have been represented.
  • FIG 3 is an enlarged detail according to indication D of Figure 2, in which a tank (5) filled with its bodies of water (51), (52) is shown, which, respectively, are above and below of the waterline (f).
  • Figure 4 is a general scheme of an exemplary embodiment that includes several vessels (2) subject to a common structure (E) to which the float frame (4) is attached, which, in turn, carries the reservoir (5 ) townhouse.
  • Figure 5 is a partial and unitary representation of Figure 4, in which the distance (D1) between buoys (1) of the same side of a boat (2) has been indicated; the distance (D2) between buoys (1) on both sides of a vessel (2) and the total length (L) of said vessel (2).
  • Figure 6 is a graphic representation of the dimensioning of a wave, with its height (H) and its period (P) which, for a typical wave are, respectively, 2 meters and 15 meters.
  • the power generation system from the movement of the sea waves object of the invention basically includes:
  • the vessel (2) is a carrier of at least one rotor shaft (3) on each side; that is to say, one axle-rotor (3) to port and another axis-rotor (3) to starboard of the boat (2).
  • Said rotor shafts (3) act on an electricity generator.
  • the vessel (2) has solidarity, at least one deposit (5).
  • Each tank (5) is filled with seawater; so that, at rest (without waves), the deposits (5) are just at the height of the waterline (f). See figure 1.
  • At least one buoy (1) is also provided on each side of the vessel (2); that is, a buoy (1) to port and another buoy (1) to starboard. Said buoys (1) jointly and severally join the boat (2). The buoys (1), logically, are also at the height of the waterline (f). See figure 1.
  • the boat (2) is attached to float frames (4).
  • the deposits (5) or any of the deposits (5) are attached to the boat (2) or to the float frame (4);
  • each float frame (4) has one or more vessels (2) attached;
  • the waves have periods (P) that vary according to their height (H) and that value of the period (P) of the wave is taken as a reference.
  • the distance (D1) between the buoys (1) on both sides can be half of that period (P) -
  • the distance (D2) between both sides can be the period itself (P) or multiples of half the period (P).
  • the length (L) of the boat (2) in principle, has to be equal to or greater than the period (P) of the wave, in order to integrate the movements of the waves, so that together with the deposits (5 ), assume a solid benchmark.
  • the distance (D1) can be 7.5 meters, the distance (D2) 15 meters (or multiples of 7.5 meters) and the length (L) of the boat (2) equal to or greater than 15 meters.
  • the principle of operation of the system object of the invention is based on the fact that, when the waves go down, the buoys (1) go down freely by their own weight and, when the wave rises, it pushes the buoy (1) upwards.
  • the buoy (1) produces an effort that is transmitted by means of a freewheel or ratchet system to a rotor shaft (3) that acts on the generator.
  • This freewheel system allows the effort of the buoy (1) on the rotor shaft (3) only when they rise, being free when lowering.
  • the movement of the buoys (1) on one side of the boat (2) rotate its corresponding rotor-axis (3) in one direction, while the buoys (1) on the other side, will rotate its axis. corresponding rotor (3) contrary. In this way, to add the efforts of both rotor axes (3) and act on the generator, the direction of rotation of one of them must first be reversed.

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Abstract

Sistema de generación de energía a partir del movimiento de las olas del mar, que consta de, al menos: - una embarcación (2) portadora de, al menos, un eje-rotor (3) que actúa sobre un generador de electricidad; - al menos, un depósito (5) unido y solidario a la embarcación (2) y lleno de agua de mar de modo que quede justo a la altura de la línea de flotación (f); - al menos, un flotador (1) unida a la embarcación (2) mediante un brazo (11); y - medios mecánicos para transmitir el movimiento del flotador (1) al correspondiente eje- rotor (3). Adicionalmente, la embarcación (2) se sujeta a un marco flotador (4). Se pueden unir entre sí varias embarcaciones (2) a un marco flotador (4); y/o unir entre sí varios marcos flotadores (4). También dichos marcos flotadores pueden llevar unidos a ellos uno o varios depósitos (5).

Description

SISTEMA DE GENERACION DE ENERGIA A PARTIR DEL MOVIMIENTO DE LAS OLAS DEL MAR
DESCRIPCION
El objeto del invento se refiere a un generador de energía a partir del movimiento de las olas del mar, buscando la economía en su construcción, transporte, instalación y mantenimiento.
Para conseguir energía a partir de las olas del mar es necesario un elemento flotador (boya), que se desplace con respecto a un punto, el cual permita marcar la referencia del movimiento. Existen tres formas posibles de fijar este punto de referencia:
a) la tierra firme, en cuyo caso, existen unos flotadores o boyas que se mueven con el movimiento de las olas y mediante unos brazos transmiten ese movimiento a un generador que está en tierra;
b) fijar el movimiento con respecto al fondo del mar, de manera que las boyas o flotadores se desplacen con respecto a una estructura fijada al fondo del mar; y c) que la referencia sea también un elemento flotante, de manera que una parte de referencia baje, la otra suba y viceversa en función del período de la ola. Si se fija un punto de referencia móvil, éste tiene que tener una masa, es decir, un peso suficiente como para definir el esfuerzo entre las dos partes móviles. El sistema objeto del invento consta básicamente de, al menos, una embarcación en la cual se disponen unos depósitos, adosados lateralmente a ella y colocados justo por debajo de la línea de flotación. Estos depósitos se llenan de agua y, una vez en mar, actúan como lastre a la hora de recibir el impulso de las boyas que están sujetas por medio de unos brazos a los dos lados de la embarcación. Estas boyas, debido al movimiento de las olas, suben y bajan con respecto a la embarcación actuando sobre un eje que mueve el generador. Cuando las boyas suben por el impulso de las olas, la embarcación también tiende a subir. Para evitar este movimiento de la embarcación, es decir para mantener la embarcación en su sitio, es necesario que ésta esté lastrada con un peso, de tal manera, que el movimiento ascendente de las boyas se transmita directamente sobre los brazos transmitiendo así una energía suficiente.
El sistema objeto del invento se caracteriza porque consta de: - al menos, una embarcación portadora de, al menos, un eje-rotor por cada lado que actúa sobre un generador de electricidad; disponiéndose dichos ejes-rotor a cada lado de babor y estribor de la embarcación;
- al menos un depósito unido y solidario a la embarcación y lleno de agua de mar de modo que queden justo a la altura de la línea de flotación en situación de reposo sin olas;
- al menos una boya a cada lado de babor y estribor; y
- medios mecánicos de ruedas libres o trinquetes para transmitir el movimiento del flotador al correspondiente eje-rotor.
En una realización preferente, también se caracteriza porque la embarcación se sujeta a, al menos, un marco flotador, al que se unen uno o varios de los citados depósitos; llenándolos de agua de mar de modo que el marco flotador quede justo a la altura de la línea de flotación de la embarcación.
Está incluido en el objeto del invento que al marco flotador se unan varias embarcaciones; que se unan entre sí varios marcos flotadores así como que los citados depósitos que se llenan de agua vayan dispuestos, indistintamente, en la embarcación (o embarcaciones si hay varias) y/o en el marco flotador (o marcos flotadores si hay varios).
De acuerdo con el sistema propuesto, el lastre que da peso a la embarcación es el propio agua del mar, ya que pesa más que el aire y se puede aprovechar, para ello a ambos lados de la embarcación colocamos depósitos de agua justo a la altura de la línea de flotación y totalmente solidarios con la misma. Una vez la planta generadora está en el mar se llenan los depósitos con agua del mar y se extienden los brazos laterales con sus correspondientes boyas. Estas boyas subirán y bajarán transmitiendo el movimiento al eje de la embarcación. En ese momento la embarcación tenderá a subir por la fuerza de las boyas y la retención del eje que actúa sobre el generador, también en ese momento subirán los depósitos cargados de agua que se encontraban justo debajo de la línea de flotación. Estos depósitos, al salir fuera del agua, suman su peso al de la embarcación, aumentado la resistencia al brazo de las boyas cuyo esfuerzo es transmitido a los ejes que actúan sobre el generador.
La gran ventaja de este sistema es que no se necesitan contrapesos importantes colocados previamente para mantener el punto de referencia. Además, son fáciles de transportar, y una vez en el agua, anclada la estructura y los depósitos llenos está ya produciendo energía. Otra ventaja importante de este sistema es que permite generar energía independientemente de la posición que tome la embarcación debido al viento y/o corrientes marinas, por lo que su anclaje al fondo del mar no es problemático.
Por ello, el contenido de la presente solicitud constituye un invento nuevo que implica actividad inventiva, y es susceptible de aplicación industrial.
Para comprender mejor el objeto de la presente invención, se representa en los planos una forma preferente de realización práctica, susceptible de cambios accesorios que no desvirtúen su fundamento.
La figura 1 es un esquema general del sistema objeto del invento, en posición de calma, para observar su principio de funcionamiento.
La figura 2 es un esquema general, similar a la figura anterior, en posición de trabajo; donde se han representado las diferentes fuerzas actuadoras de la embarcación (2) -Fb-, de los depósitos (5) -Fd- y de las boyas (1 ) -Ff- así como sus sentidos de actuación.
La figura 3 es un detalle ampliado según indicación D de la figura 2, en la que se ha representado parcialmente un depósito (5) lleno con sus masas de agua (51 ), (52) que, respectivamente, quedan por encima y por debajo de la línea de flotación (f).
La figura 4 es un esquema general de un ejemplo de realización que incluye varias embarcaciones (2) sujetas a una estructura común (E) a la que se une el marco flotador (4), que, a su vez, lleva el depósito (5) adosado. La figura 5 es una representación parcial y unitaria de la figura 4, en la que se han indicado la distancia (D1 ) entre boyas (1 ) de un mismo lado de una embarcación (2); la distancia (D2) entre boyas (1 ) a ambos lados de una embarcación (2) y la longitud total (L) de dicha embarcación (2).
La figura 6 es una representación gráfica del dimensionado de una ola, con su altura (H) y su periodo (P) que, para una ola típica son, respectivamente, 2 metros y 15 metros.
Se describe a continuación un ejemplo de realización práctica, no limitativa, del presente invento. No se descartan en absoluto otros modos de realización en los que se introduzcan cambios accesorios que no desvirtúen su fundamento; por el contrario, el presente invento abarca también todas sus variantes. De conformidad con la invención, el sistema de generación de energía a partir del movimiento de las olas del mar objeto del invento, incluye, básicamente:
- al menos una boya (1 );
- al menos un embarcación (2); - al menos un eje-rotor (3);
- al menos un marco flotador (4); y
- al menos, un depósito (5).
De conformidad con la invención, la embarcación (2) es portadora de, al menos, un eje- rotor (3) por cada lado; es decir, un eje-rotor (3) a babor y otro eje-rotor (3) a estribor de la embarcación (2). Dichos ejes-rotor (3) actúan sobre un generador de electricidad.
La embarcación (2) lleva unido solidariamente, al menos un depósito (5). Cada depósito (5) se llena de agua de mar; de modo que, en situación de reposo (sin olas), los depósitos (5) quedan justo a la altura de la línea de flotación (f). Ver figura 1 .
De conformidad con la invención, se dispone también, al menos una boya (1 ) a cada lado de la embarcación (2); es decir, una boya (1 ) a babor y otra boya (1 ) a estribor. Dichas boyas (1 ) se unen solidariamente a la embarcación (2). Las boyas (1 ), lógicamente, quedan también a la altura de la línea de flotación (f). Ver figura 1 .
Adicionalmente, la embarcación (2) se sujeta a marcos flotadores (4).
A los efectos del invento son indistintos y accesorios, entre otros aspectos, que:
- el depósito (5), los depósitos (5) o alguno de los depósitos (5) vayan unidos a la embarcación (2) o al marco flotador (4);
- el marco flotador (4) o cada marco flotador (4) lleve unidas una o varias embarcaciones (2);
- se disponga un único marco flotador (4), o varios marcos flotadores (4) unidos entre sí.
En una mar en calma (sin olas) no se genera energía (ver figura 1 ) pero cuando surge el oleaje se generan fuerzas en diferentes sentidos (ver figura 2): la embarcación (2) genera una fuerza (Fb) en sentido descendente; los depósitos (5) cargados de agua generan fuerzas (Fd), también en sentido descendente; y las boyas (1 ) generan fuerzas (Ff) en sentido ascendente, transmitiendo su movimiento al respectivo eje-rotor (3) a través del respectivo brazo (1 1 ).
Entre dichos brazos (1 1 ) y su eje-rotor (3) se disponen los medios mecánicos para transmitir el movimiento desde la boya (1 ) al eje-rotor (3) unidireccionalmente (en ese sentido, pero no en su contrario). No se describen (por conocidos) esos medios mecánicos empleados, que son ruedas libres o trinquetes (con o sin poleas de inversión).
Para el dimensionamiento del sistema de acuerdo con el invento, se tiene en cuenta que las olas tienen periodos (P) que varían en función de su altura (H) y se toma ese valor del periodo (P) de la ola como referencia.
La distancia (D1 ) entre las boyas (1 ) de ambos lados, pueden ser la mitad de ese periodo (P)-
La distancia (D2) entre ambos lados puede ser el propio periodo (P) o múltiplos de la mitad del periodo (P). La longitud (L) de la embarcación (2), en principio, tiene que ser igual o superior al periodo (P) de la ola, con el fin de integrar los movimientos de las olas, de manera que junto con los depósitos (5), suponga un punto de referencia sólido.
Para tener una idea de las dimensiones del sistema, tomaremos como ejemplo olas de 2 metros de altura (H) (que son normales en nuestras costas). El periodo (P) típico de estas olas es de 15 metros Por tanto, la distancia (D1 ) pueden ser de 7,5 metros, la distancia (D2) 15metros (ó múltiplos de 7,5 metros) y la longitud (L) de la embarcación (2) igual o superior a los 15metros.
El principio de funcionamiento del sistema objeto del invento se basa en que, cuando las olas bajan, las boyas (1 ) bajan libremente por su propio peso y, cuando la ola sube, empuja a la boya (1 ) hacia arriba. Aplicando el teorema de Arquímedes, la boya (1 ) produce un esfuerzo que es transmitido por medio de un sistema de ruedas libres o trinquetes a un eje-rotor (3) que actúa sobre el generador. Este sistema de ruedas libres, permite que el esfuerzo de la boya (1 ) sobre el eje-rotor (3) sea únicamente cuando suben, quedando libres al bajar. El movimiento de las boyas (1 ) de un lado de la embarcación (2), hacen girar a su eje-rotor (3) correspondiente en un sentido, mientras que las boyas (1 ) del otro lado, harán girar a su eje-rotor (3) correspondiente en sentido contrario. De esta manera, para sumar los esfuerzos de ambos ejes-rotor (3) y actuar sobre el generador, previamente hay que invertir el sentido de giro de uno de ellos.
No se describe con mayor detalle (ni se representa en las figuras), el conocido principio de funcionamiento de la transmisión del movimiento por medio de ruedas libres o trinquetes (que, además, no es el objeto del invento).
Podrán ser variables los materiales, dimensiones, proporciones y, en general, aquellos otros detalles accesorios o secundarios que no alteren, cambien o modifiquen la esencialidad propuesta.
Los términos en que queda redactada esta memoria son ciertos y fiel reflejo del objeto descrito, debiéndose tomar en su sentido más amplio y nunca en forma limitativa.

Claims

R E I V I N D I C A C I O N E S
1. - Sistema de generación de energía a partir del movimiento de las olas del mar, caracterizado porque consta de
a) al menos, una embarcación (2) portadora de, al menos, un eje-rotor (3) que actúa sobre un generador de electricidad;
b) al menos, un depósito (5) unido y solidario a la embarcación (2) y lleno de agua de mar de modo que queden justo a la altura de la línea de flotación (f);
c) al menos, una boya (1 ) unida a la embarcación (2), mediante un brazo (11); d) medios mecánicos de ruedas libres o trinquetes para transmitir el movimiento de cada boya (1 ) al correspondiente eje-rotor (3).
2. - Sistema de generación de energía a partir del movimiento de las olas del mar, según reivindicación 1 , caracterizado porque la embarcación (2) se sujeta a un marco flotador (4)·
3. - Sistema de generación de energía a partir del movimiento de las olas del mar, según reivindicación 1 , caracterizado porque se disponen, al menos, una boya (1) a cada lado de babor y estribor de la embarcación (2).
4. - Sistema de generación de energía a partir del movimiento de las olas del mar, según reivindicación 1 , caracterizado porque se disponen, al menos, un eje-rotor (3) a cada lado de babor y estribor de la embarcación (2).
5.- Sistema de generación de energía a partir del movimiento de las olas del mar, según reivindicación 2, caracterizado porque se une al marco flotador (4) un depósito (5) lleno de agua de mar de modo que quede justo a la altura de la línea de flotación (f).
6. - Sistema de generación de energía a partir del movimiento de las olas del mar, según reivindicación 5, caracterizado porque al marco flotador (4) se unen varias embarcaciones (2).
7. - Sistema de generación de energía a partir del movimiento de las olas del mar, según reivindicación 6, caracterizado porque se unen entre sí varios marcos flotadores (4).
HOJA DE REEMPLAZO (Regla 26)
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