WO2015114187A1 - Sistema de generación de energía a partir del movimiento de las olas del mar - Google Patents

Sistema de generación de energía a partir del movimiento de las olas del mar Download PDF

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    • F03B—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
    • F03B13/00—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates
    • F03B13/12—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy
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    • F03B13/16—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy using wave energy using the relative movement between a wave-operated member, i.e. a "wom" and another member, i.e. a reaction member or "rem"
    • F03B13/20—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy using wave energy using the relative movement between a wave-operated member, i.e. a "wom" and another member, i.e. a reaction member or "rem" wherein both members, i.e. wom and rem are movable relative to the sea bed or shore
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2270/00—Control
    • F05B2270/10—Purpose of the control system
    • F05B2270/18—Purpose of the control system to control buoyancy
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    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/30—Energy from the sea, e.g. using wave energy or salinity gradient

Definitions

  • the object of the invention relates to a system for generating energy from the movement of sea waves.
  • patent document WO201113181 1 a system that, consisting of the elements described above, employs one or more tanks ballasted with seawater so that when there are no waves these deposits are just at the height of the waterline and when there are deposits, they generate downward forces that add to the downward force generated by the vessel itself.
  • An unresolved problem in known systems lies in the difficulty in ballasting and keeping ballast deposits (to fill them with water).
  • the object of the invention solves this problem.
  • the power generation system from the movement of sea waves being those consisting of a vessel carrying at least one rotor shaft acting on an electricity generator; at least one buoy attached to the boat by an arm; and mechanical means of freewheels or ratchets that join each arm to a rotor shaft to transmit the movement of each buoy, is characterized in that the vessel has symmetrically with respect to a plane of symmetry, at least one cavity / reservoir with a lower mouth for water inlet and a lockable top hatch for air outlet; so that once the cavity / reservoir is filled with water, its hatch is closed, leaving the upper surface of each cavity / reservoir just at the height of the waterline.
  • the vessel symmetrically disposes of two cavities / deposit spaced from each other on both sides of its symmetry plane, these cavities / deposit being able to be practiced in the vessel itself or in independent deposits jointly and severally attached to the vessel;
  • the vessel has a single cavity / reservoir, centered with respect to its plane of symmetry;
  • the vessel has a first cavity / deposit centered with respect to the plane of symmetry and additional cavities / tank spaced apart from each other on both sides of the plane of symmetry.
  • Figure 1 represents a general scheme of the system object of the invention, for a configuration in which the vessel (2) has a cavity / reservoir (5 ') with a hatch (7') centered with respect to the plane of symmetry (e1).
  • Figure 2 represents a general scheme of the system object of the invention, for a configuration in which the vessel (2) has two cavities / reservoir (5) with hatches (7) spaced apart from each other on both sides of the plane of symmetry (e1 ).
  • Figure 3 represents a general scheme of the system object of the invention, for a configuration in which the vessel (2) has a cavity / reservoir (5 ') with a hatch (7') centered with respect to the plane of symmetry (e1); and additional cavities / reservoir (5) provided with hatchways (7) spaced apart on both sides of the plane of symmetry (e1).
  • Figure 4 represents a general scheme of the system object of the invention similar to Figure 1, for a configuration variant in which the boat (2) also symmetrically has floats (8), which contribute to maintaining its upper surface (s) just at the height of the waterline (f).
  • the system object of the invention basically consists of:
  • the vessel (2) has a plane of symmetry (e1) and has symmetrically at least one cavity / reservoir (5), (5 ') with a lower opening ( 6), (6 ') for water inlet and an upper hatch (7), (7') for air outlet.
  • the upper hatch (7), (7 ') is closable so that, once the cavity / reservoir (5) is filled with water, (5') its corresponding hatch (7), (7 ') leaving the upper surface (s) of each cavity / tank (5), (5') just at the height of the waterline (f).
  • the vessel itself (2) defines a cavity / reservoir (5 ') provided with a lower opening (6') and a lockable upper hatch (7 '); all focused on its plane of symmetry (e1).
  • the boat (2) has been represented with a self-floating structure.
  • the vessel (2) incorporates, in symmetrical arrangement with respect to its plane of symmetry (e1), separate tanks (2a) in which both cavities / reservoir have been defined (5) spaced from each other and each provided with a lower opening (6) and a closed top hatch (7).
  • the embodiment shown in Figure 3 is a combination of both previous embodiments: the boat itself (2) defines a first cavity / reservoir (5 ') provided with a bottom opening (6') and a lockable top hatch (7 ' ); all focused on its plane of symmetry (e1); and the vessel (2) incorporates, in symmetrical arrangement with respect to its plane of symmetry (e1), second paths cavities / reservoir (5) spaced from each other and each provided with a lower opening (6) and a lockable upper hatch (7 ).
  • FIG. 4 The embodiment shown in Figure 4 is similar to that shown in Figure 1, for a configuration variant in which the boat (2) also symmetrically has floats (8), which contribute to maintaining its upper surface (s) just at the height of the waterline (f).
  • the ballast of the cavities / reservoir (5), (5 ') is carried out with seawater, which enters freely through the lower openings (6), (6') at the same time which expels the air through the upper hatches (7), (7 ') while they remain open.
  • the structure of the boat (2) can be self-floating in any of the embodiments, in which case the floats (8) would be optional.
  • the system works (imperfectly, but works) so this possibility is also included in the object of the invention. It is included in the object of the invention to have several boats (2) attached or aligned, and joined together forming a single platform; where each of said vessels (2) presents any of the structures described.

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Abstract

Sistema de generación de energía a partir del movimiento de las olas del mar con una embarcación (2) portadora de, al menos, un eje-rotor (3) que actúa sobre un generador de electricidad;una boya (1) unida a la embarcación (2) mediante un brazo (11); y medios mecánicos que unen cada brazo (11) a un eje-rotor (3) para transmitir el movimiento de cada boya (1). La embarcación (2) dispone simétricamente respecto a su plano de simetría (e1), al menos, una cavidad/depósito (5), (5') con una embocadura inferior (6), (6') para entrada de agua y una escotilla superior cerrable (7), (7') para salida de aire; de modo que, una vez llenas de agua las cavidades/depósito (5), (5'), se cierran sus escotillas (7), (7') y actúan como depósitos lastrados. La superficie superior (s) de cada cavidad/depósito lastrado (5),(5') queda justo a la altura de la línea de flotación (f).

Description

SISTEMA DE GENERACIÓN DE ENERGÍA A PARTIR DEL MOVIMIENTO DE LAS OLAS DEL MAR
DESCRIPCIÓN Objeto de la invención
El objeto del invento se refiere a un sistema de generación de energía a partir del movimiento de las olas del mar.
Antecedentes de la invención
En el actual estado de la técnica ya se conocen sistemas para generar energía a partir del movimiento de las olas del mar que constan de: una plataforma flotante (generalmente una embarcación) portadora de, al menos, un eje-rotor que actúa sobre un generador de electricidad;
- al menos, una boya unida a la plataforma mediante un brazo; y medios mecánicos para transmitir el movimiento de cada boya al correspondiente eje-rotor
El propio solicitante es titular, entre otros, de los documentos de patente WO2011131811 y WO2012172131. Es conocido en el documento de patente WO201113181 1 un sistema que, constando de los elementos descritos más arriba, emplea uno o varios depósitos lastrados con agua de mar de modo que cuando no hay olas estos depósitos quedan justo a la altura de la línea de flotación y cuando las hay los depósitos generan fuerzas en sentido descendente que se suman a la fuerza en sentido descendente que genera la propia embarcación.
Un problema no resuelto en los sistemas conocidos radica en la dificultad para lastrar y mantener lastrados los depósitos (para llenarlos de agua). El objeto del invento solventa este problema.
Descripción de la invención
El sistema de generación de energía a partir del movimiento de las olas del mar, de acuerdo con el invento, siendo de los que constan de una embarcación portadora de, al menos, un eje-rotor que actúa sobre un generador de electricidad; al menos, una boya unida a la embarcación mediante un brazo; y medios mecánicos de ruedas libres o trinquetes que unen cada brazo a un eje-rotor para transmitir el movimiento de cada boya, se caracteriza porque la embarcación dispone simétricamente respecto a un plano de simetría, al menos, una cavidad/depósito con una embocadura inferior para entrada de agua y una escotilla superior cerrable para salida de aire; de modo que, una vez llena de agua la cavidad/depósito se cierra su escotilla quedando la superficie superior de cada cavidad/depósito justo a la altura de la línea de flotación.
A partir de esta estructuración básica, es indistinto a los efectos del invento: - que la embarcación disponga simétricamente sendas cavidades/depósito espaciadas entre sí a ambos lados de su plano de simetría, pudiendo estas cavidades/depósito ser practicadas en la propia embarcación o en depósitos independientes unidos solidariamente a la embarcación;
- que la embarcación disponga una única cavidad/depósito, centrada respecto a su plano de simetría; o
- que la embarcación disponga una primera cavidad/depósito centrada respecto al plano de simetría y sendas cavidades/depósito adicionales espaciadas entre sí a ambos lados del plano de simetría.
Está incluido en el objeto del invento disponer varias embarcaciones, cada una de las cuales presenta cualquiera de las estructuraciones descritas.
Otras configuraciones y ventajas de la invención se pueden deducir a partir de la descripción siguiente, y de las reivindicaciones dependientes.
Descripción de los dibujos
Para comprender mejor el objeto de la invención, se representa en las figuras adjuntas una forma preferente de realización, susceptible de cambios accesorios que no desvirtúen su fundamento. En este caso:
La figura 1 representa un esquema general del sistema objeto del invento, para una configuración en la que la embarcación (2) dispone una cavidad/depósito (5') con una escotilla (7') centrada respecto al plano de simetría (e1). La figura 2 representa un esquema general del sistema objeto del invento, para una configuración en la que la embarcación (2) dispone sendas cavidades/depósito (5) con sendas escotillas (7) espaciadas entre sí a ambos lados del plano de simetría (e1). La figura 3 representa un esquema general del sistema objeto del invento, para una configuración en la que la embarcación (2) dispone una cavidad/depósito (5') con una escotilla (7') centrada respecto al plano de simetría (e1); y sendas cavidades/depósito (5) adicionales provistas de sendas escotillas (7) espaciadas entre sí a ambos lados del plano de simetría (e1). La figura 4 representa un esquema general del sistema objeto del invento similar a la figura 1 , para una variante de configuración en la que la embarcación (2) también dispone simétricamente unos flotadores (8), que contribuyen a mantener su superficie superior (s) justo a la altura de la línea de flotación (f).
En todos estos esquemas se ha representado al sistema en posición de calma (sin olas), para observar su principio de funcionamiento.
Descripción de una realización preferente
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. El sistema objeto del invento consta básicamente 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, una boya (1) unida a la embarcación (2) mediante un brazo (11); y c) medios mecánicos de ruedas libres o trinquetes que unen cada brazo
(11) a un eje-rotor (3) para transmitir el movimiento de cada boya (1).
De conformidad con la invención, y según la realización representada, la embarcación (2) tiene un plano de simetría (e1) y dispone simétricamente de, al menos, una cavidad/depósito (5), (5') con una embocadura inferior (6), (6') para entrada de agua y una escotilla superior (7), (7') para salida de aire. Las escotilla superior (7), (7') es cerrable de modo que, una vez llena de agua la cavidad/depósito (5), (5') se cierra su correspondiente escotilla (7), (7') quedando la superficie superior (s) de cada cavidad/depósito (5), (5') justo a la altura de la línea de flotación (f).
A partir de esta estructuración básica, están incluidas en el objeto del invento cualesquiera realizaciones que no alteren, cambien o modifiquen la esencialidad propuesta.
En el ejemplo de realización representado en la figura 1 , la propia embarcación (2) define una cavidad/depósito (5') provista de una embocadura inferior (6') y una escotilla superior cerrable (7'); todo ello centrado respecto a su plano de simetría (e1 ). En esta figura, la embarcación (2) se ha representado con estructura autoflotante.
En el ejemplo de realización representado en la figura 2, la embarcación (2) incorpora, en disposición simétrica respecto a su plano de simetría (e1 ), sendas depósitos independientes (2a) en los que se han definido sendas cavidades/depósito (5) espaciadas entre si y provistas cada una de una embocadura inferior (6) y una escotilla superior cerrable (7).
El ejemplo de realización representado en la figura 3 es una combinación de ambas realizaciones anteriores: la propia embarcación (2) define una primera cavidad/depósito (5') provista de una abertura inferior (6') y una escotilla superior cerrable (7'); todo ello centrado respecto a su plano de simetría (e1); y la embarcación (2) incorpora, en disposición simétrica respecto a su plano de simetría (e1), sendas segundas cavidades/depósito (5) espaciadas entre si y provistas cada una de una embocadura inferior (6) y una escotilla superior cerrable (7). En este ejemplo de realización, también se disponen simétricamente sendos flotadores (8) que contribuyen a mantener su superficie superior (s) justo a la altura de la línea de flotación (f).
El ejemplo de realización representado en la figura 4 es similar al representado en la figura 1 , para una variante de configuración en la que la embarcación (2) también dispone simétricamente unos flotadores (8), que contribuyen a mantener su superficie superior (s) justo a la altura de la línea de flotación (f). Con cualquiera de estas estructuras y disposición de elementos, el lastre de las cavidades/depósito (5), (5') se realiza con agua de mar, que entra libremente por las embocaduras inferiores (6), (6') a la vez que expulsa el aire por las escotillas superiores (7), (7') mientras éstas permanecen abiertas.
Cuando se llenan las cavidades/depósito (5), (5') con agua de mar (y ya no hay aire en si interior), se cierran las escotillas superiores (7), (7') con lo que el sistema queda lastrado quedando la superficie superior (s) de cada cavidad/depósito (5), (5') justo a la altura de la línea de flotación (f). A los efectos del invento es indistinto tanto la forma de cerrar las escotillas superiores (7), (7') como los medios empleados para hacerlo.
Una vez que la planta generadora está lastrada y en el mar, en el momento que hay olas la embarcación (2) tenderá a subir por la acción de las boyas (1 ). Junto con ella también subirán en ese momento las cavidades/depósito (5), (5') que, cargadas con agua de mar, ya actúan como depósitos lastrados que se encontraban justo por debajo de la línea de flotación (f). Esas cavidades/depósito lastrados (5), (5') al salir fuera del agua suman su peso al de la embarcación (2) aumentando la resistencia a los brazos (11) de las boyas (1 ) cuyo esfuerzo es transmitido a los ejes que actúan sobre los generadores (3).
Aunque solo aparece en la figura 1 , la estructura de la embarcación (2) puede ser autoflotante en cualquiera de las realizaciones, en cuyo caso los flotadores (8) serían opcionales.
Si las cavidades/depósito (5), (5') no se llenan de agua (por ejemplo, si solo se llenaran parcialmente), el sistema funciona (de modo imperfecto, pero funciona) por lo que esta posibilidad también está incluida en el objeto del invento. Está incluido en el objeto del invento disponer varias embarcaciones (2) adosadas o alineadas, y unidas entre sí formando una plataforma única; donde cada una de dichas embarcaciones (2) presenta cualquiera de las estructuraciones descritas.
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

REIVINDICACIONES
1. - Sistema de generación de energía a partir del movimiento de las olas del mar, que 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, una boya (1) unida a la embarcación (2) mediante un brazo (11); y
c) medios mecánicos de ruedas libres o trinquetes que unen cada brazo (11) a un eje-rotor (3) para transmitir el movimiento de cada boya (1);
caracterizado porque la embarcación (2) dispone simétricamente respecto a un plano de simetría (e1), al menos, una cavidad/depósito (5), (5') con una embocadura inferior (6), (6') para entrada de agua y una escotilla superior cerrable (7), (7') para salida de aire; de modo que, una vez llena de agua la cavidad/depósito (5), (5') se cierra su escotilla superior (7), (7') quedando la superficie superior (s) de cada cavidad/depósito (5),(5') justo a la altura de la línea de flotación (f).
2. - Sistema de generación de energía a partir del movimiento de las olas del mar, según reivindicación 1 , caracterizado porque la embarcación (2) dispone simétricamente sendas cavidades/depósito (5) espaciadas entre sí a ambos lados de su plano de simetría (e1).
3.- Sistema de generación de energía a partir del movimiento de las olas del mar, según reivindicación 1 ; caracterizado porque la embarcación (2) dispone una única cavidad/depósito (5'), centrada respecto a su plano de simetría (e1).
4. - Sistema de generación de energía a partir del movimiento de las olas del mar, según reivindicación 1 ; caracterizado porque la embarcación (2) dispone una primera cavidad/depósito (5') centrada respecto a su plano de simetría (e1); y sendas segundas cavidades/depósito (5) espaciadas entre sí a ambos lados de su plano de simetría (e1).
5. - Sistema de generación de energía a partir del movimiento de las olas del mar, según reivindicación 2; caracterizado porque las citadas cavidades/depósito (5), (5') son practicadas en la propia embarcación (2).
6.- Sistema de generación de energía a partir del movimiento de las olas del mar, según reivindicación 2; caracterizado porque las citadas cavidades/depósito (5) son practicadas en depósitos independientes (2a) unidos solidariamente a la embarcación (2).
7.- Sistema de generación de energía a partir del movimiento de las olas del mar, según una de las reivindicaciones anteriores; caracterizado porque, adicionalmente, la embarcación (2) dispone simétricamente uno o varios flotadores (8), que contribuyen a mantener su superficie superior (s) justo a la altura de la línea de flotación (f).
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