WO2023067205A1 - Dispositivo flotante para la instalación de placas fotovoltaicas en mar abierto y método de instalación - Google Patents

Dispositivo flotante para la instalación de placas fotovoltaicas en mar abierto y método de instalación Download PDF

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floating
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main
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PCT/ES2021/070759
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French (fr)
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Bernardino COUÑAGO LORENZO
Óscar SAINZ ÁVILA
Ismael FERNÁNDEZ GIL
Sergio Hernández Blanco
Cecilio BARAHONA OVIEDO
Fernando VIGARA MARTÍN
Clara GARCÍA SAINZ
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Bluenewables Sl
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    • B63B1/02—Hydrodynamic or hydrostatic features of hulls or of hydrofoils deriving lift mainly from water displacement
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    • H02S—GENERATION OF ELECTRIC POWER BY CONVERSION OF INFRARED RADIATION, VISIBLE LIGHT OR ULTRAVIOLET LIGHT, e.g. USING PHOTOVOLTAIC [PV] MODULES
    • H02S20/00—Supporting structures for PV modules
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    • B63B2035/4433—Floating structures carrying electric power plants
    • B63B2035/4453—Floating structures carrying electric power plants for converting solar energy into electric energy

Definitions

  • the present invention belongs to the field of renewable energies installed in water. More specifically, the invention refers to a floating device for the installation of photovoltaic panels in the open sea, as well as the installation method and associated uses.
  • Floating photovoltaic plants produce electricity from solar energy using photovoltaic systems that float on a water surface. These systems are equipped with the same photovoltaic panels used for common terrestrial systems, but using specific technologies to guarantee their stability and buoyancy both on inland and protected waters (reservoirs, basins, artificial lakes, ponds for agricultural irrigation, sedimentation tanks for wastewater treatment plants, etc.), and oceanic (seas and oceans).
  • Floating PV systems offer a set of advantages compared to terrestrial PV systems: they occupy an area that would otherwise be useless, such as the open sea, port and marine easements, lakes or water dammed to produce electricity through hydroelectric plants; minimum consumption of soil, since, when floating on the water, they do not consume useful soil (with the exception of those parts that are used for connection to the general electrical network); higher performance, due to its arrangement on surfaces with high sun exposure and less susceptibility to shadows, and the cooling effect by evaporation of the surrounding water, which counteracts the heating of the panels by the incidence of the sun's rays; reduced maintenance, since cleaning of the solar panels is not required as frequently as the amount of dust raised and moved by the wind is reduced, nor is the vegetation that normally grows under them in terrestrial systems; greater sustainability, by using a higher percentage of recyclable materials, mainly steel and aluminum; and minimal environmental impact, since no ground leveling work is required before installation (the panels are transported to the point of installation, assembled on the shore and placed in the water).
  • offshore floating PV plants are still in an incipient stage compared to those installed on fresh water, due to the additional challenges that open sea conditions pose to their design.
  • the present invention proposes a solution to the aforementioned needs by means of a novel floating device that has improved hydrodynamic behavior compared to known devices.
  • the object of the present invention refers mainly, although without limitation, to a floating device for the installation of photovoltaic panels in the open sea, as well as to the method of installation and associated uses.
  • the invention refers to a floating device for installing photovoltaic panels on water, said device being characterized in that it comprises: a plurality of main floating bodies, arranged in such a way as to define a floating plane, being the main floating bodies configured to displace a total of at least 80 cubic meters of water, and the most distant floating bodies being at least at a distance of 10 meters, a plurality of floating supports, configured to join the plurality together.
  • main flotation bodies a plurality of posts, arranged along each of the main flotation bodies, each post having a first end attached to a main flotation body and a second end opposite the first end, where each of the posts measures at least 5 meters; a support deck, attached to the second ends of the posts, where the support deck has a surface area of at least 100 square metres; at least one anchor element; and, a mooring structure configured to join the main flotation bodies and/or the plurality of flotation supports with the anchoring element.
  • the invention provides a device capable of supporting a large number of photovoltaic panels, and stably maintaining them at a considerable height above sea level, being able to define the height of the poles as higher than the significant wave height. . In this way, a large number of photovoltaic panels can be safely installed offshore.
  • the floating device additionally comprises an element for docking ships, comprising at least two impact structures suitable to receive the impact of a vessel when docking; and an access ladder located on a different plane from that of the impact structures.
  • This boat docking element allows easy inspections and repairs. Given the magnitude of the floating device, which comprises a large number of supports for photovoltaic panels, it is advantageous to provide a way in which a suitable vessel can approach without danger to the floating device.
  • the buoyancy supports are contained in the buoyancy plane defined by the main buoyancy bodies and the junction points between each buoyancy support and the buoyancy main body are arranged equidistantly, in such a way that so that each buoyancy support is attached orthogonally or diagonally to said buoyancy bodies.
  • This configuration provides the device with the necessary rigidity to resist water movements, both horizontally due to waves and vertically due to variations in the water level.
  • some of the poles are arranged on the main flotation bodies perpendicular to the flotation plane.
  • Other of the poles are arranged forming an angle between 5 ° and 60° with respect to the water plane.
  • at least one of the posts perpendicular to the flotation plane and at least one of the posts that form an angle between 5 ° and 60° with respect to the flotation plane share a point of origin in the flotation plane on the body of flotation. Said configuration provides a greater support surface and, therefore, greater stability to the support cover installed on said posts.
  • the main flotation bodies, the flotation supports, the posts and the support cover form a solidly joined base, a configuration that improves the hydrodynamic behavior of the device by presenting greater robustness against the action of wind, waves and/or sea currents on the device.
  • the floating device of the invention additionally comprises at least ten tilt-adjustable structures, all of them attached to the support cover, and each configured to receive a solar panel and to regulate its orientation with respect to the support cover.
  • the loads that act on the device due to the action of the wind, waves and/or sea currents are supported by the main flotation bodies, the flotation supports, the posts and the support deck, but not by the adjustable structures.
  • the adjustable structures allow proper orientation of the solar panels with respect to the sun.
  • the floating device additionally comprises an inverter element or current transformer, suitable for receiving energy and communicating it to the outside of the floating device.
  • the main flotation bodies comprise several watertight compartments that are not communicated with each other. In this way, a more stable and resistant device is achieved in adverse conditions at sea, since if one of the compartments is damaged and water penetrates it, the rest of the compartments remain watertight and therefore provide the device with the necessary buoyancy. to continue in operation.
  • the mooring structure comprises a grid of synthetic fiber chains or ropes, in which each vertex of said grid is attached to a main flotation body and/or to a flotation support by means of a buoyancy element.
  • secondary mooring so that the grid of chains or ropes is located in a plane other than the flotation plane, where the union of the secondary mooring elements with the main flotation bodies and/or the plurality of flotation supports comprises/n galvanized, stainless steel or swivel shackles.
  • at least two of the vertices of the grid are connected to flotation buoys to achieve optimal load distribution along the mesh, increasing stability and resistance and optimizing the use of flotation and anchoring elements.
  • each device Due to the large size of each device, it is advantageous to have a suitable flotation structure, such as the one defined in this case, with a grid of chains or ropes located on a lower plane than the flotation plane.
  • This structure which is responsible for compensating the different loads when there are several devices connected to each other, will be the one that will be connected to flotation buoys.
  • the union of the main mooring element with the main flotation bodies and/or the plurality of flotation supports, the union of the main mooring element with the anchor element, and/or the union of the secondary lanyards with the main flotation bodies and/or the plurality of flotation supports comprise/n galvanized, stainless steel or swivel shackles.
  • the anchoring element comprises an anchor or a dead weight, such as a concrete cube.
  • the main flotation bodies comprise at least one anchoring element suitable for receiving the main mooring element and/or for coupling a trailer.
  • a second object of the invention refers to a floating solar plant, comprising: a plurality of floating devices according to any of the embodiments of the invention described above; a plurality of photovoltaic panels coupled to the support cover of each one of the floating devices, each photovoltaic panel comprising a current output; and some transversal connection elements, configured to join at least two floating devices together.
  • each floating device comprises at least one current output and the solar plant comprises a general current output cable that receives the current outputs of each floating device, wherein said general current output cable comprises a floating element, thus ensuring that Said cables are not in tension due to their own weight, thus preventing them from being affected by the loads exerted by the waves on the flotation devices.
  • the floating solar plant additionally comprises a global inverter or transformer element that has an input connected to the current outputs of each floating device and has an output connected to the general current output cable.
  • a third object of the invention refers to a method for installing a plurality of photovoltaic panels, which comprises carrying out the following steps in any technically possible order: considering a significant wave height; providing one or more floating devices according to any of the previously described embodiments of the invention, where the distance between the floating plane and the supporting deck is at least equal to the significant wave height; provide a plurality of photovoltaic panels; anchor the main flotation bodies or the flotation supports of the floating device(s) at an installation point located in the water by means of the anchoring elements; and, arranging the plurality of photovoltaic panels on the support cover (4) of the floating device(s).
  • the device and the solar plant of the invention are specially designed for the installation of photovoltaic panels in seas, oceans and ports. For this reason, a significant wave height is considered, in order to be able to place the support deck at a sufficient height so as not to be affected by the force of the waves.
  • the plant according to the invention is also suitable for use in inland waters, such as reservoirs, lakes, irrigation canals or ponds.
  • Figure 1 shows a particular example of a floating device for the installation of photovoltaic panels in the open sea according to the invention in catamaran format.
  • Figure 2 shows a detail of the support cover of the flotation device of Figure 1.
  • Figure 3 shows a general view of a floating device with the photovoltaic panels mounted.
  • Figure 4 shows a floating solar plant, comprising six floating devices like those described in Figure 1.
  • Figure 5 shows an example of a flotation element in one of the cables of the plant in Figure 4.
  • Figure 1 shows a particular example of a floating device for the installation of photovoltaic panels in the open sea according to the invention in catamaran format.
  • main flotation bodies 1 can be seen, arranged in a catamaran format, these two main flotation bodies 1 being responsible for dislodging the water necessary to provide stable and sufficient flotation for the rest of the device.
  • main flotation bodies 1 are joined by means of various flotation supports 2.
  • These flotation supports 2 are arranged in the plane defined by the main flotation bodies, which we will call the flotation plane, as it approximately reflects the water level in calm when the flotation device is installed offshore.
  • These flotation supports 2 join the main flotation bodies both orthogonally to them and in a diagonal direction, and have a length of 10 meters, which is the distance between two adjacent flotation bodies.
  • the diagonal supports have a greater length, since they join points of the main bodies that are more distant.
  • a series of posts are also observed, which project from the flotation plane. Some of these posts 3 project in a direction perpendicular to the floating plane, while others project at angles of 30 or 45° with said plane. In this way, these posts 3 create a plurality of support points to place a support deck 4, arranged in a plane parallel to the water plane but 6 meters higher. In this way, it is ensured that said support cover is safe from the most common waves, allowing the device to be installed on the high seas.
  • the system formed by the main flotation bodies 1, the flotation supports 2, the posts 3 and the support cover 4 form a solidly united base. In this way, a better rigidity of the assembly is achieved.
  • the main flotation bodies 1 comprise several watertight compartments that are not communicated with each other. In this way, a more stable and resistant device is achieved in adverse conditions at sea, since if one of the compartments is damaged and water penetrates it, the rest of the compartments remain watertight and therefore provide the device with buoyancy. necessary to continue in operation.
  • Figure 2 shows a detail of the support cover, where you can see the detail of the structures 7 to receive the solar panels, each one of them adjustable in inclination.
  • structure 4 supports all the mechanical loads coming from the stresses produced by the waves, while structures 7 remain free from these demands and can be designed with fewer mechanical requirements.
  • Figure 3 shows a general view of a floating device with the photovoltaic panels mounted.
  • This transformer 11 located in the floating device is observed. This transformer 11 allows an adequate output of the energy generated by the photovoltaic panels.
  • a suitable element to receive the berthing of ships is observed, by means of two impact structures 12 located to receive the impact of a vessel when docking.
  • the berthing element also has an access ladder 13 located in a different plane from that of the impact structures. Thus, one person is allowed access to the floating device.
  • Figure 4 shows a floating solar plant, which includes six floating devices such as those described in Figure 3. A number of photovoltaic panels have been installed in each of these floating devices (7 columns of 20 plates can be seen in each of them ), with each plate installed in one of the structures shown in Figure 2.
  • Each of the main flotation bodies 1 of the devices is connected by means of secondary cables 8 to a grid of cables 10.
  • This grid of cables 10 is supported by means of a series of buoys 9, which are connected to each of the grid nodes. In this way, a stable buoyancy is achieved for the entire assembly.
  • anchoring elements 5 such as an anchor or a concrete weight
  • main lashing elements 6 that join the cable grid 10 with the anchoring elements 5.
  • This plant is assembled by choosing a significant wave height. This wave height will depend on the particular conditions of the place where the plant is installed. Once this significant wave height has been chosen, a series of floating devices such as those described in the previous figures are provided, which have their support deck at a distance from the flotation plane that is at least equal to the significant wave height. In this way, it is ensured that the support deck remains at a sufficient height so as not to be constantly affected by the waves.
  • the main flotation bodies of each of the floating devices are anchored to the installation point by means of the anchoring elements 5.
  • FIG 5 shows a detail of the power output in the flotation devices that make up the plant in Figure 4.
  • each floating device includes a current output 14 and the solar plant includes an output cable general current 15 that receives the current outputs of each floating device.
  • the figure shows how both the current outputs of each device and said general current output cable comprise a flotation element 16, which prevents the cables from being stressed by the force of sea currents.

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Abstract

La presente invención se refiere a un dispositivo flotante que comprende una pluralidad de cuerpos principales de flotación (1) configurados para desalojar en total al menos 80 metros cúbicos de agua, una pluralidad de soportes de flotación (2) configurados para unir entre sí la pluralidad de cuerpos principales de flotación (1), una pluralidad de postes (3) teniendo cada poste (3) un primer extremo unido a un cuerpo principal de flotación (1) y un segundo extremo opuesto al primer extremo, una cubierta de soporte (4) unida a los segundos extremos de los postes (3), donde la cubierta de soporte tiene una superficie de al menos 100 metros cuadrados, al menos un elemento de anclaje (5) y una estructura de amarre configurada para unir los cuerpos principales de flotación (1) y/o la pluralidad de soportes de flotación (2) con el elemento de anclaje (5).

Description

DESCRIPCIÓN
DISPOSITIVO FLOTANTE PARA LA INSTALACIÓN DE PLACAS FOTOVOLTAICAS EN MAR ABIERTO Y MÉTODO DE INSTALACIÓN
CAMPO DE LA INVENCIÓN
La presente invención pertenece al campo de las energías renovables instaladas en el agua. Más concretamente, la invención se refiere a un dispositivo flotante para la instalación de placas fotovoltaicas en mar abierto, así como al método de instalación y usos asociados.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN
Convertir la energía solar en electricidad es un proceso cada vez más económico y eficiente. Sin embargo, realizar dicha conversión a gran escala implica ocupar grandes extensiones de terreno, las cuales pueden ser de utilidad, por ejemplo, para la agricultura. Como solución a este problema, en los últimos años se han comenzado a desarrollar plantas fotovoltaicas flotantes.
Las plantas fotovoltaicas flotantes producen electricidad a partir de energía solar mediante sistemas fotovoltaicos que flotan sobre una superficie de agua. Estos sistemas están equipados con los mismos paneles fotovoltaicos utilizados para los sistemas terrestres comunes, pero utilizando tecnologías específicas para garantizar su estabilidad y flotabilidad ya sea sobre aguas interiores y protegidas (embalses, cuencas, lagos artificiales, estanques para riego agrícola, tanques de sedimentación de plantas de tratamiento de aguas residuales, etc.), como oceánicas (mares y océanos).
Los sistemas fotovoltaicos flotantes ofrecen un conjunto de ventajas en comparación con los sistemas fotovoltaicos terrestres: ocupan una superficie que, de otro modo, no tendría utilidad, como, por ejemplo, el mar abierto, zonas de servidumbre de puertos y marinas, lagos o agua embalsada para producir electricidad mediante centrales hidroeléctricas; consumo mínimo del suelo, ya que, al flotar sobre el agua, no consumen suelo útil (a excepción de aquellas partes que se utilizan para la conexión a la red eléctrica general); mayor rendimiento, debido a su disposición sobre superficies con alta exposición solar y menor susceptibilidad a sombras, y al efecto de refrigeración por evaporación del agua circundante, el cual contrarresta el calentamiento de los paneles por la incidencia de los rayos del sol; mantenimiento reducido, ya que no se requiere una limpieza tan frecuente de los paneles solares al reducirse la cantidad de polvo que levanta y mueve el viento, ni recortar la vegetación que normalmente crece debajo de los mismos en sistemas terrestres; mayor sostenibilidad, al utilizarse un mayor porcentaje de materiales reciclables, principalmente, acero y aluminio; y, mínimo impacto medioambiental, ya que no se requieren trabajos de nivelación del suelo antes de su instalación (los paneles se transportan hasta el punto de instalación, se ensamblan en la orilla y se introducen en el agua).
En este contexto, las plantas fotovoltaicas flotantes marinas aún se encuentran en una etapa incipiente en comparación con los instaladas sobre agua dulce, debido a los desafíos adicionales que las condiciones del mar abierto suponen en su diseño. Las grandes variaciones en altura y superficie de apoyo que sufren los paneles solares por la acción del viento, las olas y/o las corrientes marinas, así como los esfuerzos generados en las estructuras que sostienen a dichos paneles, hacen que la capacidad de amarre, fondeo y resistencia ante cargas dinámicas sean factores aún más críticos en el diseño de estos sistemas flotantes.
La presente invención propone una solución a las necesidades anteriormente citadas mediante un novedoso dispositivo flotante que posee un comportamiento hidrodinámico mejorado frente a los dispositivos conocidos.
DESCRIPCIÓN BREVE DE LA INVENCIÓN
A la luz de los problemas del estado de la técnica expuestos en la sección anterior, el objeto de la presente invención se refiere principalmente, aunque sin limitación, a un dispositivo flotante para la instalación de placas fotovoltaicas en mar abierto, así como al método de instalación y usos asociados.
A menos que se defina de otra manera, todos los términos (tanto los científicos como los técnicos) que se usan en este documento han de ser interpretados como lo haría un experto en la materia. Se entenderá, por tanto, que los términos de uso común deben ser interpretados de la manera que lo haría un conocedor de la materia, y no de un modo idealizado o estrictamente formal.
A lo largo del texto, la palabra “comprende” no debe ser entendida de un modo excluyente, sino que deben ser entendida en el sentido en que admite la posibilidad de que lo definido pueda incluir elementos o etapas adicionales.
En un primer aspecto inventivo, la invención se refiere a un dispositivo flotante para la instalación de placas fotovoltaicas sobre agua, estando dicho dispositivo caracterizado por que comprende: una pluralidad de cuerpos principales de flotación, dispuestos de manera que definen un plano de flotación, estando los cuerpos principales de flotación configurados para desalojar en total al menos 80 metros cúbicos de agua, y estando los cuerpos de flotación más distantes entre sí al menos a una distancia de 10 metros una pluralidad de soportes de flotación, configurados para unir entre sí la pluralidad de cuerpos principales de flotación; una pluralidad de postes, dispuestos a lo largo de la cada uno de los cuerpos principales de flotación teniendo cada poste un primer extremo unido a un cuerpo principal de flotación y un segundo extremo opuesto al primer extremo, donde cada uno de los postes mide al menos 5 metros; una cubierta de soporte, unida a los segundos extremos de los postes, donde la cubierta de soporte tiene una superficie de al menos 100 metros cuadrados; al menos un elemento de anclaje; y, una estructura de amarre configurada para unir los cuerpos principales de flotación y/o la pluralidad de soportes de flotación con el elemento de anclaje.
De este modo, la invención proporciona un dispositivo capaz de soportar una gran cantidad de placas fotovoltaicas, y mantenerlas de modo estable a una altura considerable por encima del nivel del mar, pudiendo definir la altura de los postes como superior a la altura de ola significativa. De este modo, un gran número de placas fotovoltaicas pueden ser instaladas en alta mar de manera segura.
En una realización preferente de la invención, el dispositivo flotante comprende adicionalmente un elemento para atraque de barcos, que comprende al menos dos estructuras de impacto adecuadas para recibir el impacto de una embarcación al atracar; y una escalera de acceso situada en un plano distinto al de las estructuras de impacto.
Este elemento de atraque para barcos permite realizar inspecciones y reparaciones de manera sencilla. Dada la magnitud del dispositivo flotante, que comprende una gran cantidad de soportes para paneles fotovoltaicos, es ventajoso proporcionar una manera en la que una embarcación adecuada pueda aproximarse sin peligro para el dispositivo flotante.
En una realización preferente de la invención, los soportes de flotación se encuentran contenidos en el plano de flotación definido por los cuerpos principales de flotación y los puntos de unión entre cada soporte de flotación y el cuerpo principal de flotación están dispuestos de manera equidistante, de modo que cada soporte de flotación se une de manera ortogonal o diagonal a dicho cuerpos de flotación. Esta configuración aporta al dispositivo la rigidez necesaria para resistir los movimientos del agua, tanto horizontales debido al oleaje, como verticales debido a variaciones de la cota de agua.
En otra realización preferente de la invención, algunos de los postes están dispuestos sobre los cuerpos principales de flotación perpendiculares al plano de flotación. Otros de los postes están dispuestos formando un ángulo comprendido entre 5o y 60° con respecto al plano de flotación. Opcionalmente, al menos uno de los postes perpendiculares al plano de flotación y al menos uno de los postes que forman un ángulo comprendido entre 5o y 60° con respecto al plano de flotación comparten un punto de origen en el plano de flotación sobre el cuerpo de flotación. Dicha configuración proporciona una mayor superficie de apoyo y, por tanto, una mayor estabilidad a la cubierta de soporte instalada sobre dichos postes.
En otra realización preferente de la invención, los cuerpos principales de flotación, los soportes de flotación, los postes y la cubierta de soporte forman una base unida de manera solidaria, configuración que mejora el comportamiento hidrodinámico del dispositivo al presentar una mayor robustez frente a la acción del viento, las olas y/o las corrientes marinas sobre el dispositivo.
En otra realización preferente de la invención, el dispositivo flotante de la invención comprende adicionalmente al menos diez estructuras regulables en inclinación, todas ellas unidas a la cubierta de soporte, y estando cada una de ellas configurada para recibir un panel solar y para regular su orientación con respecto a la cubierta de soporte. De esta manera, las cargas que actúan sobre el dispositivo por acción del viento, las olas y/o las corrientes marinas son soportadas por los cuerpos principales de flotación, los soportes de flotación, los postes y la cubierta de soporte, pero no por las estructuras regulables. Las estructuras regulables permiten una orientación adecuada de las placas solares con respecto al sol.
En otra realización preferente de la invención, el dispositivo flotante comprende adicionalmente un elemento inversor o transformador de corriente, adecuado para recibir energía y comunicarla al exterior del dispositivo flotante.
Debido al gran número de paneles fotovoltaicos que pueden instalarse en el dispositivo flotante de la presente invención, es conveniente proporcionar una salida ordenada a toda la energía generada por los mismo. Mediante un elemento inversor o transformador situado en cada elemento flotante, se permite disponer una salida adecuada a toda la energía generada.
En otra realización preferente de la invención, los cuerpos principales de flotación comprenden varios compartimentos estancos incomunicados entre sí. De este modo, se consigue un dispositivo más estable y resistente ante condiciones adversas en alta mar, ya que si uno de los compartimentos es dañado y penetra agua en él, el resto de compartimentos permanecen estancos y por tanto, proporcionan al dispositivo la flotabilidad necesaria para seguir en operación.
En otra realización preferente de la invención, la estructura de amarre comprende una cuadrícula de cadenas o cabos de fibra sintética, en la que cada vértice de dicha cuadrícula está unido a un cuerpo principal de flotación y/o a un soporte de flotación mediante un elemento de amarre secundario, de modo que la cuadrícula de cadenas o cabos está situada en un plano distinto al plano de flotación, donde la unión de los elementos de amarre secundario con los cuerpos principales de flotación y/o la pluralidad de soportes de flotación comprende/n grilletes galvanizados, de acero inoxidable o giratorios. Preferentemente, al menos dos de los vértices de la cuadrícula están unidos a unas boyas de flotación para conseguir un reparto óptimo de cargas a lo largo de la malla, aumentando la estabilidad y la resistencia y optimizando el uso de los elementos de flotación y anclaje. Debido al gran tamaño de cada dispositivo, es ventajoso contar con una estructura de flotación adecuada, como por ejemplo la que se define en este caso, con una cuadrícula de cadenas o cabos situada en un plano inferior al de flotación. Esa estructura, que se encarga de compensar las diferentes cargas cuando hay vahos dispositivos conectados entre sí, será la que estará conectada a boyas de flotación.
En otra realización preferente de la invención, la unión del elemento de amarre principal con los cuerpos principales de flotación y/o la pluralidad de soportes de flotación, la unión del elemento de amarre principal con el elemento de anclaje, y/o la unión de los elementos de amarre secundario con los cuerpos principales de flotación y/o la pluralidad de soportes de flotación comprende/n grilletes galvanizados, de acero inoxidable o giratorios.
En otra realización preferente de la invención, el elemento de anclaje comprende un ancla o un peso muerto, como por ejemplo un dado de hormigón.
En otra realización preferente de la invención, los cuerpos principales de flotación comprenden al menos un elemento de anclaje adecuado para recibir al elemento de amarre principal y/o para acoplar un remolque.
Un segundo objeto de la invención se refiere a una planta solar flotante, que comprende: una pluralidad de dispositivos flotantes según cualquiera de las realizaciones de la invención descritas anteriormente; una pluralidad de placas fotovoltaicas acopladas a la cubierta de soporte de cada uno de los dispositivos flotantes, comprendiendo cada placa fotovoltaica una salida de corriente; y, unos elementos de unión transversal, configurados para unir al menos dos dispositivos flotantes entre sí. cada dispositivo flotante comprende al menos una salida de corriente y la planta solar comprende un cable de salida general de corriente que recibe las salidas de corriente de cada dispositivo flotante, donde dicho cable de salida general de corriente comprende un elemento de flotación, garantizándose así que dichos cables no se encuentran en tensión por su propio peso, evitando así que se vean afectados por las cargas que ejerce el oleaje sobre los dispositivos de flotación. En realizaciones particulares, la planta solar flotante comprende adicionalmente un elemento inversor o transformador global que tiene una entrada conectada a las salidas de corriente de cada dispositivo flotante y tiene una salida conectada al cable de salida general de corriente.
Un tercer objeto de la invención se refiere a un método de instalación de una pluralidad de placas fotovoltaicas, que comprende la realización de las siguientes etapas en cualquier orden técnicamente posible: considerar una altura de ola significativa; proveer uno o más dispositivos flotantes según cualquiera de las realizaciones de la invención descritas previamente, donde la distancia entre el plano de flotación y la cubierta de soporte es al menos igual a la altura de ola significativa; proveer una pluralidad de placas fotovoltaicas; anclar los cuerpos principales de flotación o los soportes de flotación del/ de los dispositivo/s flotante/s en un punto de instalación situado en el agua mediante los elementos de anclaje; y, disponer la pluralidad de placas fotovoltaicas sobre la cubierta de soporte (4) del/ de los dispositivo/s flotante/s.
Nótese que, aunque el dispositivo y la planta solar de la invención están especialmente diseñados para la instalación de placas fotovoltaicas en mares, océanos y puertos. Por eso se considera una altura de ola significativa, para poder colocar la cubierta de soporte a una altura suficiente para no verse afectada por la fuerza del oleaje. No obstante, la planta según la invención también es adecuada para su uso en aguas interiores, tales como embalses, lagos, canales de riego o estanques.
DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS
Para completar la descripción y facilitar la mejor comprensión de la invención, se añade a la descripción un conjunto de figuras. Estas figuras forman parte de la descripción e ¡lustran un ejemplo particular de la invención, que no debe ser interpretado como limitante del alcance de esta, sino como un mero ejemplo de cómo la invención se puede llevar a cabo. Este conjunto de figuras comprende las siguientes:
La Figura 1 muestra un ejemplo particular de dispositivo flotante para la instalación de placas fotovoltaicas en mar abierto de acuerdo con la invención en formato catamarán. La Figura 2 muestra un detalle de la cubierta de soporte del dispositivo de flotación de la Figura 1.
La Figura 3 muestra una vista general de un dispositivo flotante con los paneles fotovoltaicos montados.
La Figura 4 muestra una planta solar flotante, que comprende seis dispositivos flotantes como los descritos en la Figura 1.
La Figura 5 muestra un ejemplo de elemento de flotación en uno de los cables de la planta de la Figura 4.
REFERENCIAS NUMÉRICAS UTILIZADAS EN LAS FIGURAS
Con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características técnicas de la invención, las citadas figuras se acompañan de una señe de referencias numéricas donde, con carácter ilustrativo y no limitativo, se representa lo siguiente:
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DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN
La Figura 1 muestra un ejemplo particular de dispositivo flotante para la instalación de placas fotovoltaicas en mar abierto de acuerdo con la invención en formato catamarán.
En esta figura se pueden apreciar dos cuerpos principales de flotación 1 , dispuestos en formato de catamarán, siendo estos dos cuerpos principales de flotación 1 los encargados de desalojar el agua necesaria para proveer de una flotación estable y suficiente al resto del dispositivo.
Estos cuerpos principales de flotación 1 están unidos por medio de varios soportes de flotación 2. Estos soportes de flotación 2 están dispuestos en el plano que definen los cuerpos principales de flotación, al que llamaremos plano de flotación, por reflejar aproximadamente el nivel del agua en calma cuando el dispositivo de flotación esté instalado en alta mar.
Estos soportes de flotación 2 unen los cuerpos principales de flotación tanto en dirección ortogonal a los mismos como en dirección diagonal, y tienen una longitud de 10 metros, que es la distancia que existe entre dos cuerpos de flotación adyacentes. Los soportes diagonales tienen una longitud mayor, ya que unen puntos de los cuerpos principales que están más distantes.
Una vez definido el entramado de la base del dispositivo (los cuerpos principales de flotación 1 y los soportes 2 que los unen), se observan también una serie de postes, que se proyectan desde el plano de flotación. Algunos de estos postes 3 se proyectan en dirección perpendicular al plano de flotación, mientras que otros se proyectan formando ángulos de 30 o 45° con dicho plano. De este modo, estos postes 3 crean una pluralidad de puntos de apoyo para colocar una cubierta de soporte 4, dispuesta en un plano paralelo al plano de flotación pero 6 metros más alto. De este modo se asegura que dicha cubierta de soporte se encuentra a salvo de las olas más comunes, permitiendo instalar el dispositivo en alta mar.
El sistema formado por los cuerpos principales de flotación 1 , los soportes de flotación 2, los postes 3 y la cubierta de soporte 4 forman una base unida de manera solidaria. De este modo se consigue una mejor rigidez del conjunto. Además, los cuerpos principales de flotación 1 comprenden varios compartimentos estancos incomunicados entre sí. De este modo, se consigue un dispositivo más estable y resistente ante condiciones adversas en alta mar, ya que, si uno de los compartimentos es dañado y penetra agua en él, el resto de compartimentos permanecen estancos y por tanto, proporcionan al dispositivo la flotabilidad necesaria para seguir en operación.
La Figura 2 muestra un detalle de la cubierta de soporte, donde se pueden observar el detalle de las estructuras 7 para recibir las placas solares, cada una de ellas regulable en inclinación. De este modo, la estructura 4 soporta todas las cargas mecánicas provenientes de los esfuerzos producidos por el oleaje, mientras que las estructuras 7 permanecen ajenas a estas exigencias y pueden ser diseñadas con menos requisitos mecánicos.
La Figura 3 muestra una vista general de un dispositivo flotante con los paneles fotovoltaicos montados.
En primer lugar, se observa un transformador 11 situado en el dispositivo flotante. Este transformador 11 permite una salida adecuada de la energía generada por las placas fotovoltaicas.
En segundo lugar, se observa un elemento adecuado para recibir el atraque de barcos, mediante dos estructuras de impacto 12 situadas para recibir el impacto de una embarcación al atracar. Además, el elemento de atraque también tiene una escalera 13 de acceso situada en un plano distinto al de las estructuras de impacto. De este modo, se permite el acceso de una persona al dispositivo flotante.
La Figura 4 muestra una planta solar flotante, que comprende seis dispositivos flotantes como los descritos en la Figura 3. En cada uno de estos dispositivos flotantes se han instalado una señe de placas fotovoltaicas (pueden observarse 7 columnas de 20 placas en cada una de ellas), estando cada placa instalada en una de las estructuras que se observaban en la Figura 2.
Cada uno de los cuerpos principales de flotación 1 de los dispositivos está unido por medio de unos cables secundarios 8 a una cuadrícula de cables 10. Esta cuadrícula de cables 10 está sustentada por medio de una señe de boyas 9, que están conectadas a cada uno de los nodos de la cuadrícula. De este modo, se consigue una flotabilidad estable para todo el conjunto.
Para conseguir que el sistema permanezca en una posición estable, existen una serie de elementos de anclaje 5, tales como un ancla o un peso de hormigón, y elementos de amarre principal 6 que unen la cuadrícula de cables 10 con los elementos de anclaje 5. De este modo, la cuadrícula de cables 10 permanece en una posición estable pese al vaivén del oleaje.
Esta planta se monta mediante la elección de una altura de ola significativa. Esta altura de ola dependerá de las condiciones particulares del lugar de instalación de la planta. Una vez elegida esta altura de ola significativa, se proveen una serie de dispositivos flotantes como los descritos en las figuras anteriores, que dispongan su cubierta de soporte a una distancia del plano de flotación que sea al menos igual a la altura de ola significativa. De este modo, se asegura que la cubierta de soporte permanece a una altura suficiente para no verse afectada de manera constante por el oleaje.
Una vez elegida la altura de la cubierta de soporte, se anclan los cuerpos principales de flotación de cada uno de los dispositivos flotantes al punto de instalación mediante los elementos de anclaje 5.
Por último, se instalan una serie de paneles fotovoltaicos en la cubierta de soporte, un panel en cada una de las estructuras regulables de inclinación.
La Figura 5 muestra un detalle sobre la salida de energía en los dispositivos de flotación que forman la planta de la Figura 4. En esta figura se puede observar cómo cada dispositivo flotante comprende una salida de corriente 14 y la planta solar comprende un cable de salida general de corriente 15 que recibe las salidas de corriente de cada dispositivo flotante. En la figura se observa cómo, tanto las salidas de corriente de cada dispositivo como dicho cable de salida general de corriente comprenden un elemento de flotación 16, que evita que los cables estén tensionados por la fuerza de las corrientes marinas.

Claims

REIVINDICACIONES
1 Dispositivo flotante para la instalación de placas fotovoltaicas sobre agua, estando dicho dispositivo caracterizado por que comprende: una pluralidad de cuerpos principales de flotación (1), dispuestos de manera que definen un plano de flotación, estando los cuerpos principales de flotación configurados para desalojar en total al menos 80 metros cúbicos de agua; y estando los cuerpos de flotación más distantes entre sí al menos a una distancia de 10 metros una pluralidad de soportes de flotación (2), configurados para unir entre sí la pluralidad de cuerpos principales de flotación (1); una pluralidad de postes (3), dispuestos a lo largo de la cada uno de los cuerpos principales de flotación (1) teniendo cada poste (3) un primer extremo unido a un cuerpo principal de flotación (1) y un segundo extremo opuesto al primer extremo, donde cada uno de los postes mide al menos 5 metros; una cubierta de soporte (4), unida a los segundos extremos de los postes (3), donde la cubierta de soporte tiene una superficie de al menos 100 metros cuadrados; al menos un elemento de anclaje (5); y, una estructura de amarre configurada para unir los cuerpos principales de flotación (1) y/o la pluralidad de soportes de flotación (2) con el elemento de anclaje (5).
2.- Dispositivo flotante según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende adicionalmente un elemento para atraque de barcos, que comprende al menos dos estructuras de impacto (12) adecuadas para recibir el impacto de una embarcación al atracar; y una escalera de acceso (13) situada en un plano distinto al de las estructuras de impacto.
3.- Dispositivo flotante según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde los soportes de flotación (2) se encuentran contenidos en el plano de flotación definido por los cuerpos principales de flotación (1) y los puntos de unión entre cada soporte de flotación y el cuerpo principal de flotación (1) están dispuestos de manera equidistante, de modo que cada soporte de flotación se une de manera ortogonal o diagonal a dicho cuerpos de flotación (1).
4.- Dispositivo flotante según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde algunos de los postes (3) están dispuestos perpendiculares al plano de flotación.
5.- Dispositivo flotante según la reivindicación anterior, donde algunos de los postes (3) están dispuestos formando un ángulo comprendido entre 5o y 60° con respecto al plano de flotación.
6.- Dispositivo flotante según la reivindicación anterior, donde al menos uno de los postes (3) perpendiculares al plano de flotación y al menos uno de los postes (3) que forman un ángulo comprendido entre 5o y 60° con respecto al plano de flotación comparten un punto de origen en el plano de flotación.
7.- Dispositivo flotante según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde los cuerpos principales de flotación (1), los soportes de flotación (2), los postes (3) y la cubierta de soporte (4) forman una base unida de manera solidaria.
8.- Dispositivo flotante según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende adicionalmente al menos diez estructuras regulables en inclinación (7), estando todas ellas unidas a la cubierta de soporte (4), y estando cada una de ellas configurada para recibir una placa solar y para regular su orientación con respecto a la cubierta de soporte (4).
9.- Dispositivo flotante según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende adicionalmente un elemento inversor o transformador de corriente (11), adecuado para recibir energía y comunicarla al exterior del dispositivo flotante.
10.- Dispositivo flotante según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde los cuerpos principales de flotación (1) comprenden varios compartimentos estancos incomunicados entre sí.
11.- Dispositivo flotante según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde la estructura de amarre comprende una cuadrícula (10) de cadenas o cabos de fibra sintética, en la que cada vértice de dicha cuadrícula está unido a un cuerpo principal de flotación (1) y/o a un soporte de flotación (2) mediante un elemento de amarre secundario (8), de modo que la cuadrícula de cadenas o cabos está situada en un plano distinto al plano de flotación, donde la unión de los elementos de amarre secundario (8) con los cuerpos principales de flotación (1) y /o la pluralidad de soportes de flotación (2) comprende/n grilletes galvanizados, de acero inoxidable o giratorios.
12.- Dispositivo flotante según la reivindicación anterior, donde al menos dos de los vértices de la cuadrícula están unidos a unas boyas de flotación (9).
13.- Dispositivo flotante según la reivindicación anterior, que comprende adicionalmente unos elementos de amarre principal (6) que conectan la cuadrícula con los elementos de anclaje (5).
14.- Dispositivo flotante según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde el elemento de anclaje (5) comprende un ancla o un peso muerto.
15.- Dispositivo flotante según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde los cuerpos principales de flotación (1) comprenden al menos un elemento de anclaje adecuado para recibir al elemento de amarre principal (6) y/o para acoplar un remolque.
16.- Planta solar flotante, que comprende: una pluralidad de dispositivos flotantes (1) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores; una pluralidad de placas fotovoltaicas acopladas a la cubierta de soporte (4) de cada uno de los dispositivos flotantes, comprendiendo cada placa fotovoltaica una salida de corriente; y, unos elementos de unión transversal configurados para unir al menos dos dispositivos flotantes entre sí.
17.- Planta solar flotante según la reivindicación anterior, donde cada dispositivo flotante comprende al menos una salida de corriente (14) y la planta solar comprende un cable de salida general de corriente (15) que recibe las salidas de corriente de cada dispositivo flotante, donde dicho cable de salida general de corriente comprende un elemento de flotación (16).
18.- Planta solar flotante según la reivindicación anterior, que comprende adicionalmente un elemento inversor o transformador global que tiene una entrada conectada a las salidas de corriente de cada dispositivo flotante y tiene una salida conectada al cable de salida general de corriente.
19.- Método de instalación de una pluralidad de placas fotovoltaicas, que comprende la realización de las siguientes etapas en cualquier orden técnicamente posible: considerar una altura de ola significativa; - proveer uno o más dispositivos flotantes según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 15, donde la distancia entre el plano de flotación y la cubierta de soporte (4) es al menos igual a la altura de ola significativa; proveer una pluralidad de placas fotovoltaicas; anclar los cuerpos principales de flotación (1) o los soportes de flotación (2) del/ de los dispositivo/s flotante/s en un punto de instalación situado en el agua mediante los elementos de anclaje (5); y, disponer la pluralidad de placas fotovoltaicas sobre la cubierta de soporte (4) del/ de los dispositivo/s flotante/s.
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