ES2320535T3 - Dispositivo generador accionado por olas. - Google Patents

Abstract

Estación (1) de energía undimotriz que comprende una rampa (12) dispuesta para recibir una ola de modo que la ola fluye hacia arriba por la rampa, una pluralidad de depósitos (18, 18'', 18'''', 18'''''') de almacenamiento, una pluralidad de aberturas (17) formadas en la rampa, en la que cada abertura (17) está dispuesta de modo que una cantidad insignificante de agua que fluye hacia arriba por la rampa fluirá hacia abajo a través de la abertura, caracterizada porque dichos depósitos (18, 18'', 18'''', 18'''''') de almacenamiento están ubicados por debajo de la rampa (12) y se extienden sustancialmente de manera horizontal a diferentes alturas respectivas, estando cada depósito de almacenamiento en comunicación con al menos una de las dichas aberturas (17) formadas en la rampa, mientras que el agua que fluye hacia abajo por la rampa fluirá esencialmente hacia abajo a través de la abertura y hacia el interior de un respectivo depósito de almacenamiento.

Description

Dispositivo generador accionado por olas.

La presente invención se refiere a una estación de energía undimotriz que comprende una rampa dispuesta para recibir una ola de modo que la ola fluye hacia arriba por la rampa, una pluralidad de depósitos de almacenamiento y una pluralidad de aberturas formadas en la rampa, en la que cada abertura está dispuesta de modo que una cantidad insignificante de agua que fluye hacia arriba por la rampa fluirá hacia abajo a través de la abertura tal como se especifica en el preámbulo de la reivindicación 1. Una estación de energía undimotriz de este tipo se conoce por el documento SE-B-9420941.

Las olas del mar se producen a través de la conversión de parte de la energía eólica por zonas de mar. La energía undimotriz calculada por área de superficie es esencialmente mayor que la energía solar y eólica en la misma zona. La utilización de energía undimotriz procedente del mar constituye por tanto una fuente de energía renovable casi inagotable, y es la única fuente de energía pura que puede sustituir potencialmente el consumo actual de combustibles fósiles.

Basándose en las condiciones anteriormente mencionadas, se han propuesto a lo largo de las últimas décadas soluciones para la utilización de energía undimotriz. También se han construido en muchas realizaciones estaciones de energía undimotriz a gran escala y a tamaño real, sin que ninguno de los proyectos haya proporcionado el resultado deseado.

Por tanto, una estación de energía undimotriz tal como se definió anteriormente ya se conoce por ejemplo por el documento SE-B-420 941, que da a conocer una estación de energía undimotriz con una rampa y en la que la rampa está dotada de aberturas (figuras 4 y 5). Las aberturas están dispuestas de modo que el agua que fluye hacia arriba por la rampa fluirá hacia abajo a través de las aberturas a un grado insignificante, mientras que el agua que fluye hacia abajo por la rampa fluirá esencialmente hacia abajo a través de las aberturas.

El documento WO-A1-0071892 da a conocer un conversor de energía undimotriz combinado flotante que incluye una cubierta flotante octogonal que tiene segmentos a modo de rampa que pueden moverse verticalmente. Cada uno de los segmentos tiene turbinas de aire y turbinas hidráulicas. Las turbinas se accionan mediante la transferencia de flujo de aire y agua recogido en las cámaras de recepción de agua y aire mediante la elevación y el descenso de los segmentos provocados por el movimiento de las olas. La rampa tiene un canal para la transferencia de flujo de aire y agua.

El documento US-A-4 263 516 da a conocer un generador de energía para producir energía eléctrica a partir de la energía de las olas, que incluye una pared frontal inclinada para disipar la fuerza de las olas y hacer que las olas se desplacen hacia arriba a lo largo de la pared. Al menos un paso se forma en el rompeolas y tiene una abertura de extremo que está cubierta por una aleta replegable. A medida que cae la ola la aleta se abre y el agua fluye hacia el interior del extremo de la pared del paso, por lo que la energía potencial en las olas descendentes hace que el agua se desplace a través del paso. Una turbina o rueda de paletas giratorias se desplaza en el paso y sirve para hacerse girar por la energía potencial y cinética captada de las olas. La rueda de paletas está conectada a un generador eléctrico adecuado para generar energía eléctrica.

El documento US-A-4 296 602 también da a conocer un conversor de energía undimotriz del mar en energía eléctrica de la técnica anterior, incluyendo dicho conversor una rueda hidráulica y una rampa para dirigir agua hacia el lado superior de la rueda para el giro de la misma. Un tanque de retención en el lado superior de la rampa y por encima de la rueda, puede retener y dirigir agua sobre la rueda. Un generador u otro dispositivo pueden extraer energía desde la rueda giratoria.

Una estación de energía undimotriz basada en el principio de canal de cuña destaca como una planta simple y fiable. De manera simplificada el sistema puede explicarse en el sentido que las olas entrantes se fuerzan hacia dentro entre los dos bordes laterales cuneiformes, por lo que aumenta la altura máxima de las olas. En la parte de extremo más estrecha de la cuña, a un nivel por encima de la superficie del mar se dispone una cuenca colectora. Las crestas de ola que superan este nivel fluyen por el borde de la cuenca y llenan la cuenca. La caída del agua entre la cuenca colectora y el nivel del mar se utiliza de una manera convencional por medio de una turbina de baja presión.

El motivo por el que no se usan estaciones de energía undimotriz de este tipo es en gran medida, entre otros, porque en la práctica se consigue una eficacia relativamente pequeña. Uno de los motivos de esto es que si entra una ola, que no llega hasta el borde de la cuenca, el agua de esta ola volverá dentro de la cuña, en la que puede romper posiblemente una ola entrante que sería lo suficientemente grande para llegar hasta el interior de la cuenca. Otro motivo es que cuando llega una ola realmente grande, que supera considerablemente la altura de la cuenca, no se utilizará parte de la energía de la ola porque el agua caerá a la altura de la cuenca predeterminada relativamente inferior. Las dos condiciones mencionadas contribuyen al hecho de que estaciones de energía undimotriz basadas en el principio de canal de cuña tienen una eficacia en el orden de magnitud del 15%.

Ha resultado difícil dimensionar estaciones de energía undimotriz según otras técnicas conocidas de modo que tienen una resistencia suficiente para soportar las fuerzas que surgen en un entorno del tipo en cuestión.

El objetivo de la invención es contrarrestar los inconvenientes de la técnica conocida.

Este objetivo se consigue, según la invención, ubicando los depósitos de almacenamiento por debajo de la rampa y extendiéndose sustancialmente de manera horizontal a diferentes alturas respectivas, estando cada depósito de almacenamiento en comunicación con al menos una de las dichas aberturas formadas en la rampa, mientras que el agua que fluye hacia abajo por la rampa fluirá esencialmente hacia abajo a través de la abertura y hacia el interior de un respectivo depósito de almacenamiento.

Una estación de energía undimotriz según la invención utiliza la energía cinética de una ola elevándola por una rampa hacia arriba lo más alto posible. La rampa está dividida en segmentos por medio de paredes verticales y está dotada de aberturas de paso que pueden guiar el agua de la ola hacia abajo al interior de uno de varios depósitos situados uno por encima de otro por debajo de la rampa. Las aberturas en el lado inferior de la rampa tienen una configuración tal con respecto a dirección y tamaño que el agua que fluye hacia arriba por la rampa fluirá por las aberturas, mientras que el agua que fluye hacia abajo por la rampa discurrirá hacia abajo a través de la abertura más cercana y hacia abajo al interior del depósito correspondiente. Desde cada depósito el agua fluye a través de una turbina situada debajo y regresa al nivel del mar.

La estación de energía undimotriz puede tener una configuración tal que es adecuada por ejemplo para su instalación fija a lo largo de una playa, construida en una disposición de pilares o para su instalación fija/flotante en aguas abiertas.

En una realización apropiada para la ubicación fija o flotante en mar abierto, la estación de energía está configurada como un cono truncado relativamente plano. La superficie de cono cónica forma la rampa mencionada anteriormente. Sobresaliendo hacia arriba de la superficie de cono un número de paredes se expanden radialmente desde el lado superior del cono hacia fuera. Las paredes pueden extenderse más allá de la periferia exterior del cono. Dos paredes adyacentes, que están más separadas en el pie del cono que en su lado superior debido a la geometría del cono, forman junto con la superficie de cono intermedia un canal cuneiforme. El lado inferior de cada canal cuneiforme está dotado de un número de aberturas que comunican con una de las cuencas preferiblemente situadas en el mismo nivel en el interior del cono. Conexiones de tubo, turbinas y otra maquinaria necesarias pueden ubicarse en una parte central que se extiende desde el lado superior del cono hacia abajo al nivel del mar.

En una realización de este tipo al menos uno de los canales de cuña de la estación de energía undimotriz se dispondrá para recibir olas que se mueven hacia la estación de energía desde cualquier dirección.

A continuación se describe un ejemplo no limitativo de una realización preferida que se visualiza en los dibujos adjuntos, en los que:

la figura 1 muestra en perspectiva una estación de energía undimotriz flotante según la invención;

la figura 2 muestra una sección vertical esquemática de la estación de energía undimotriz según la figura 1, desde la línea central de la estación de energía radialmente hacia fuera;

la figura 3 muestra una sección vertical esquemática como la de la figura 2 a una escala mayor en una realización en la que las aberturas de paso están dotadas de compuertas;

y

la figura 4 muestra una sección vertical esquemática como la de la figura 3, pero en este caso las compuertas están cerradas.

En los dibujos el número 1 de referencia identifica una estación de energía undimotriz, en la que la geometría externa de la estación de energía está esencialmente constituida por un cono 2 truncado que puede ser flotante en la superficie 3 del mar o estar montado de manera fija en el lecho marino. Un cuarto 4 de operación/control puede ubicarse por encima del lado superior del cono 2 y servir al mismo tiempo como acceso y techo para un cuarto 6 de máquinas por debajo. La parte inferior del cono 2 está dotada de tanques 9 de flotabilidad.

Varias paredes 8 verticales que se expanden radialmente desde el eje 10 central vertical del cono 2 sobresalen hacia arriba desde la superficie 12 cónica del cono 2. Dos paredes 8' y 8'' adyacentes forman junto con la rampa/sector 12' de cono intermedia un canal 14 cuneiforme. Tal como las otras rampas/sectores de cono la rampa/sector 12' de cono está dotada de una abertura 16 de paso en el lado más superior, y varias aberturas 17 direccionales situadas debajo. Cada una de las aberturas 16 y 17 comunica con uno de los depósitos 18, 18', 18'' y 18''' ubicados uno por encima de otro dentro del cono. En la figura 2 se muestran cuatro niveles de depósito. El número debe ajustarse según las dimensiones de la estación de energía y los tamaños y frecuencias de ola existentes. Las aberturas 17 direccionales están dirigidas hacia la parte de extremo más elevada de la rampa 12' de la estación de energía undimotriz, y están inclinadas ligeramente hacia dentro en una realización preferida.

Las conexiones 22, 22', 22'' y 22''' de tubo conectan un respectivo de los depósitos 18, 18', 18'' y 18''' a sus respectivas turbinas 24, 24', 24'' y 24''' de baja presión.

Cuando una ola avanza hacia la estación 1 de energía undimotriz, se dirige al interior de uno o más de los canales 14' de cuña. El agua de la ola fluye hacia arriba por la rampa/sector 12' de cono hasta que llega a su nivel más elevado, en el que parte del agua fluye hacia abajo a través de la abertura 16 al interior del depósito 18. A medida que desciende el resto de la ola, el agua fluye hacia abajo a través de las más adyacentes de las aberturas 17 al interior de sus depósitos 18' a 13''' correspondientes.

La parte esencial del agua de la ola que fluye hacia arriba por un canal de cuña, entra en uno de los depósitos 18 a 18'''. Sólo una cantidad insignificante de agua fluye de vuelta y altera otras olas entrantes.

El agua de los depósitos 18 a 18''' sigue fluyendo a través de las respectivas conexiones 22 a 22''' de tubo a las turbinas 24 a 24'''.

En una realización alternativa, véanse las figuras 3 y 4, las aberturas 17 están dotadas de una o más compuertas 26 de mariposa articuladas en ejes 28 de articulación. La zona de la parte 30 superior de la compuerta 26, situada por encima del eje 28 de articulación, es más pequeña que la zona de la parte 32 inferior de la compuerta 26, situada por debajo del eje 28 de articulación. Las compuertas 26 están dispuestas para cerrarse porque la ola entrante fuerza la parte 30 superior de la compuerta hacia abajo. Cuando la ola se detiene, la presión de agua contra la zona 32 más grande hace que la compuerta vuelva a la posición abierta.

Según la mayoría de los principios usados en estaciones de energía undimotriz conocidas, el agua de la ola debe utilizarse en la turbina inmediatamente puesto que no está instalado ningún depósito. Por tanto es necesario dimensionar tales estaciones de energía para proporcionar una eficacia aceptable con respecto a un rango de presión y capacidad muy amplio, lo que da como resultado soluciones complicadas y una eficacia global insatisfactoria. En estaciones de energía undimotriz según la invención las turbinas pueden dimensionarse para una caída fija, mediante la que se consigue una mayor eficacia por medio de una turbina relativamente simple.

Claims (5)

1. Estación (1) de energía undimotriz que comprende una rampa (12) dispuesta para recibir una ola de modo que la ola fluye hacia arriba por la rampa, una pluralidad de depósitos (18, 18', 18'', 18''') de almacenamiento, una pluralidad de aberturas (17) formadas en la rampa, en la que cada abertura (17) está dispuesta de modo que una cantidad insignificante de agua que fluye hacia arriba por la rampa fluirá hacia abajo a través de la abertura, caracterizada porque dichos depósitos (18, 18', 18'', 18''') de almacenamiento están ubicados por debajo de la rampa (12) y se extienden sustancialmente de manera horizontal a diferentes alturas respectivas, estando cada depósito de almacenamiento en comunicación con al menos una de las dichas aberturas (17) formadas en la rampa, mientras que el agua que fluye hacia abajo por la rampa fluirá esencialmente hacia abajo a través de la abertura y hacia el interior de un respectivo depósito de almacenamiento.

2. Dispositivo según la reivindicación 1, caracterizado porque la rampa (12) constituye una geometría de tipo de sección decreciente, de parte de sección decreciente, cónica o de parte cónica.

3. Dispositivo según una o más de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque los depósitos (18, 18', 18'', 18''') están situados en el interior de la estación (1) de energía undimotriz.

4. Dispositivo según una o más de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque los depósitos (18, 18', 18'', 18''') comunican con turbinas (24, 24', 24'', 24''').

5. Dispositivo según una o más de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque las aberturas (17) de paso están dotadas de dispositivos (26) de cierre, en los que menos de la mitad de la zona (30) del dispositivo (26) de cierre está situada por encima de un eje(s) (28) de articulación.