BRPI0711149A2 - máquina e sistema para geração de energia através do movimento da água - Google Patents

Abstract

MAQUINA E SISTEMA PARA GERAçAO DE ENERGIA ATRAVES DO MOVIMENTO DA AGUA Um sistema para geração de energia através do movimento da água contendo uma disposição de células geradoras de energia hidraulicamente interconectadas onde esta disposição é composta de células em uma disposição modular intercambiável, as células são posicionadas para receber energia cinética do movimento da água, e as células convertem a energia pelo movimento da água através de uma turbina que aciona uma bomba hidráulica. As bombas hidráulicas podem ser hidraulicamente isoladas umas das outras e são ligadas através de um motor hidráulico a um gerador que pode ser um motor de indução sincronizado CA. A célula geradora de energia poderá também compreender uma combinação única de bomba hidráulica e turbina que por sua vez aciona o motor.

Description

MÁQUINA E SISTEMA PARA GERAÇÃO DE ENERGIA ATRAVÉS DO

MOVIMENTO DA ÁGUA

Referência Cruzada a Pedidos Relacionados

O presente pedido refere-se a e reivindica prioridadedo seguinte pedido e patente norte-americano:

Pedido de patente (utilidade regular) não provisórionúmero 11/44 6.4 97, intitulado "Uma máquina e sistema paraGeração de Energia através do Movimento da Água" depositadoem 2 de junho de 2006, que é por este instrumentoincorporado por referência como se totalmente estabelecidoneste instrumento.Campo da Invenção

Esta invenção refere-se geralmente ao campo da geraçãode energia e mais especificamente a uma máquina e sistemapara geração de energia através do movimento da água.Funrepresaentos da Invenção

A extração da energia das fontes aquáticas tem sido umdesejo da humanidade há muito tempo. Vários métodosenvolvem rodas aquáticas, arrasto, e turbinashidroelétricas. As tentativas anteriores de converter osmovimentos das marés oceânicas ou correntes em energiaenvolvem sistemas em grande escala, o uso de geradorestradicionais e de várias turbinas para capturar a energiada água.

A deficiência da técnica anterior é que os sistemasnão são facilmente configuráveis para diferentes cenários,requerem construção em larga escala e não sãocomercialmente viáveis. Eles não são adequados para seremmovidos facilmente, eles não são topograficamenteadaptáveis, nem suportam os efeitos corrosivos da água.Além disso, o peso necessário para um gerador tradicional,contendo imãs e fios de cobre, inibe a substituição. Alémdisso, não houve nenhum sistema usando uma disposição depequenas células de energia dispostas em paralelo paracapturar o movimento do oceano, rios ou outras correntes detal modo a combinar geradores relativamente pequenos em umsistema de produção de energia de grande porte. Não houvetambém o uso eficiente de bombas hidráulicas e turbinas emseparado ou em combinação para gerar eletricidade domovimento da água.

Breve Sumário da Invenção

Uma turbina acionada à água é usada para extrairenergia elétrica da água em movimento (onda, corrente, maréou outro). O ventilador de uma turbina giraráindependentemente em um bocal convergente para extrairenergia adicional a água em movimento após cada ventiladorde turbina independente. As lâminas do ventilador giramindependentemente dentro de um encaixe. O encaixe contémenrolamentos feitos de cobre ou de um polímero condutor oude outro material condutor. O campo magnético giratório,produzido a partir de um polímero magneto, materiais empartículas que geram um campo magnético suspenso em umpolímero homogêneo ou heterogêneo ou material magnético talcomo Fe, Co Ni, Gd, Sn, Nd ou cerâmica que exibem camposmagnéticos, gera energia elétrica como a turbinaindependente contendo material magnético passa pelosenrolamentos condutores. O polímero de magneto difere noponto em que a característica magnética existe no nívelatômico em oposição a uma mistura de partículas suspensa emum polímero. A estrutura em treliça no alojamento dopolímero é composto de polímero ou polímero reforçado comfibra de vidro, composto de carbono ou polímero reforçadocom nanotubos. A estrutura em treliça suporta o eixocentral do conjunto de lâminas da turbina no interior doalojamento da turbina de polímero. A energia elétrica que égerada em cada turbina deverá residir na faixa de 0,001-5,000 watts (w), mas poderia ser tão ampla quanto 100,000 Wpor turbina. A energia elétrica é transferida doenrolamento de cada turbina e ligada em paralelo a umeletroduto de transferência de energia no interior de cadaalojamento da turbina composto de fio de cobre ou polímerocondutivo eletricamente. A energia é transferida doalojamento de uma turbina para o próximo via um eletrodutointerno até que esta possa ser transferida para um sistemade coleta para medição e eventual transferência para arede, Se um gerador gera entre 0,001-100,000W, então umapluralidade de geradores ligados em paralelo em umadisposição de duas dimensões tem o potencial de gerarquantidades comerciais na faixa de megawatts(mw) múltiplos.Visto que este sistema é fabricado em polímero, cerâmica oumetal revestido não ferroso, e qualquer partepotencialmente magnética no interior da turbina não entraem contato com a água diretamente, não sofre corrosão, tempeso leve, é portátil, de baixo custo para fabricar esubstituir e topograficamente configurável. Adicionalmente,o design (celular) modular da disposição permite reparos emanutenção das turbinas sem retirar de linha a capacidadede geração de energia inteira da disposição.Realisticamente, somente uma quantidade fracionada dacapacidade de geração de energia seria retirada de linha aqualquer tempo já que somente as pilhas verticaisindividuais na disposição de duas dimensões seriamretiradas de linha para manutenção de uma turbina naquelapilha.

De acordo com uma modalidade preferida da invenção, édivulgada uma máquina para geração de energia através domovimento da água contendo uma disposição de célulasgeradoras de energia eletricamente interligada, onde adisposição é composta de células em uma disposição modular intercambiável e as células são posicionadas para receberenergia cinética a partir do movimento da água, na qual ascélulas convertem energia pelo movimento de uma turbinaelétrica dentro de cada célula.

De acordo com outra modalidade preferida da invenção, é divulgada uma máquina para geração de energia através domovimento da água contendo um alojamento com enrolamentoscondutivos eletricamente, um propulsor deslocado dentro doalojamento contendo elementos magnéticos de polímero quecriam energia elétrica induzida quando da rotação do propulsor dentro do alojamento, e as lâminas no propulsor

para receber energia cinética da água na qual o propulsor émotivado pelo movimento da água através das lâminas.

De acordo com outra modalidade preferida da invenção édivulgado um sistema para geração de energia através do movimento da água contendo uma pluralidade de turbinas compolímero magnético deslocado em um propulsor das turbinas,onde os propulsores são circundados por enrolamentoseletricamente condutivos deslocados em um alojamento emtorno dos propulsores, as turbinas são dispostas em um arranjo modular e eletricamente interligadas onde ospropulsores são motivados pelo movimento da água para gerareletricidade.

De acordo com outra modalidade preferida da invenção,é divulgado um sistema para geração de energia através domovimento da água contendo uma pluralidade de células deenergia, cada célula individualmente produzindo menos doque 5000 Wattz cada, uma bandeja para suporte das ditascélulas em comunicação elétrica através de um eletrodutoelétrico no interior do polímero com uma ou mais dascélulas, as células estão dispostas em disposiçõesempilhadas verticalmente no oceano e transversalmente aomovimento das marés oceânicas, e as disposições sãoeletricamente ligadas à rede elétrica.

De acordo com outra modalidade preferida da invenção,vantagens adicionais significativas são obtidas através douso de bombas hidráulicas que são acionadas pelas turbinasaquáticas. Pelo uso de um sistema de bombas hidráulicasinstaladas em plataforma ligado a uma turbina com dutosconvergentes e divergentes na entrada e na saída daturbina, respectivamente, e com designs de turbinas emdutos simples ou dutos duplos, o sistema pode serfacilmente adaptado às condições ambientais e permitefacilidade de manutenção ou reparo. 0 fluido hidráulicopode não comprimível e biodegradável para aplicaçõesoffshore. As bombas hidráulicas são ligadas a um motorhidráulico que por usa vez aciona um motor de indução CAque pode ser finamente controlado utilizando válvulasreguladoras e controle eletrônico por computado. Estesistema pode ser configurado em uma disposiçãointercambiável de bombas e turbinas ou pode ser obtido comuma combinação de turbina simples e bomba hidráulica, ououtras respectivas permutações que acionam um motor paragerar eletricidade.Breve Descrição dos Desenhos

Os desenhos constituem uma parte desta especificação eincluem modalidades ilustrativas à invenção, que podem serincorporadas de várias formas. Deve ser entendido que emalgumas situações vários aspectos da invenção podem serilustrados aumentados ou ampliados para facilitar umentendimento da invenção.

A Figura 1 é um gráfico ilustrativo da velocidademédia da corrente como uma função da profundidade da águaem uma zona de águas profundas oceânicas.

A Figura 2 é um gráfico ilustrativo da velocidade daágua como uma função de águas profundas em uma zona dequebra-mar oceânica.

A Figura 3 é um diagrama esquemático ilustrativo deuma disposição de células de energia para um sítio degeração em escala comercial.

A Figura 4 é um diagrama esquemático ilustrativo deuma pilha vertical de células em uma parte de umadisposição orientada para fluxo unidirecional em uma zonade águas profundas.

A Figura 5 é um diagrama esquemático ilustrativos deuma pilha vertical de células em uma parte de umadisposição orientada para fluxo bidirecional em uma zona deáguas profundas.

A Figura 6 é uma vista em elevação lateral de umpropulsor cônico contendo uma pluralidade de pás deventilador em um conjunto único de estágios em umalojamento para conexão elétrica em uma disposição.

A Figura 7 é uma vista em elevação na extremidadefrontal de um propulsor com uma pluralidade de lâminas.

A Figura 8 é um diagrama esquemático ilustrativos deuma bandeja de conexão de eletricidade para pilhas decélulas montadas eletricamente.

A Figura 9A é um diagrama esquemático ilustrativo deuma disposição de células bidirecionais orientadasortogonalmente para o fluxo de água oceânica.

A Figura 9B é um diagrama esquemático ilustrativo deuma disposição de células bidirecionais com âncoras emarcador de flutuação e conexões elétricas.

As Figuras 1OA a 1OD mostram várias vistas de umgerador de turbinas cônicas e uma bandeja de coleta deeletricidade criando uma disposição de células.

As Figuras 11A e 11B mostram uma vista lateral efrontal/posterior de um gerador de turbinas contendo umapluralidade de propulsores.

A Figura 12 mostra um grupo de disposições de célulasgeradoras de energia eletricamente ligadas à rede.

A Figura 13 mostra uma vista lateral de uma turbinacom bocais de entrada e saída convergente e divergenterespectivamente, ligados a uma combinação de bombashidráulicas de acordo com a modalidade preferida dainvenção.

A Figura 14 mostra um diagrama esquemático de umasérie de bombas acionadas por turbinas, gerador e motorhidráulico de acordo com uma modalidade da invenção.

A Figura 15 mostra uma vista em perspectiva deplataformas com bombas hidráulicas de acordo com umamodalidade preferida da invenção.

A Figura 16 mostra uma vista em perspectiva de umsistema de bombas hidráulicas em uma pluralidade deplataformas posicionadas ao lado de uma represa parareceber energia do movimento da água e uma estação deenergia associada.

A Figura 17A mostra uma vista esquemática emperspectiva de uma represa, uma represa não eletrificada eum desaguadouro acoplado com bombas hidraulicamenteacionadas por turbina para geração de eletricidade.

A Figura 17B mostra uma vista lateral de umadisposição de turbinas posicionadas em um desaguadouro parageração de energia elétrica com bomba hidráulica acionadapor turbina.

Detalhada das Modalidades Preferidas

As descrições detalhadas da modalidade preferida sãoapresentadas aqui. Deve ser entendido, entretanto, que apresente invenção pode ser incorporada de várias formas.Portanto, detalhes específicos divulgados aqui não devemser interpretados como limitadores, mas, em vez disso comobase representativa para ensinar alguém habilitado natécnica a empregar a presente invenção em virtualmentequalquer sistema, estrutura ou maneira apropriadamentedetalhado.

Passando agora para a Figura 1, é mostrado um gráficoilustrativo da velocidade corrente média ou mediana 10 comouma função de profundidade de água 12 na zona de águasprofundas oceânicas. É observado que a velocidade érelativamente constante em zonas de águas profundas, entrealguns limites superiores e inferiores, e para certasfinalidades pode ser uma fonte de energia da água aplicávelà presente invenção. A Corrente do Golfo no OceanoAtlântico e a Corrente Kuroshio no Oceano Pacifico propiciaexemplos de corrente estável de águas profundas que apresente invenção poderia utilizar para acionar umapluralidade de células dispostas conforme descrito maisadiante aqui. Entretanto, em uma zona de águas profundas, édifícil utilizar a energia da água e manter uma disposiçãode unidades geradoras de energia. Em contraste, o movimentoda água na zona de quebra-mar, num reservatório nãoeletrificado, um rio ou aqueduto são mais receptivos àsvantagens e benefícios da presente invenção.

A Figura 2 mostra um gráfico ilustrativo da velocidadeda água 20 como uma função da profundidade da água 22 emuma zona de quebra-mar do oceano. É observado que conformea profundidade da água aumenta, isto é, conforme a ondaaproxima-se da costa, a velocidade da água aumenta paradissipar a energia contida na onda. Isto propicia uma fontepronta e renovável de energia para uma disposição decélulas do tipo descrito aqui. Conforme será maiscompletamente apreciado abaixo, a presença os sistemas decaptação de energia na linha da costa conforme mostradoaqui se beneficia deste fenômeno para criar energia baratae confiável. Este método funcionará para qualquer corpo deágua móvel acessível com velocidade razoavelmente constantepara uma área em corte transversal dada.

A Figura 3 mostra um conjunto de disposições 3 0 quesão alinhados em uma modalidade preferida da presenteinvenção. Um conjunto de disposições 30 é constituído deuma série de disposições individuais 34, que são dispostasna zona de quebra-mar paralela à praia 32 em uma zona dequebra-mar do oceano para receber o movimento da água damaré. Tais disposições poderiam ser alinhadastransversalmente ao fluxo de um rio para tomar vantagem dacorrente prevalente, em uma zona de águas profundas quepoderiam se beneficiar de um movimento de corrente ou emoutras locações para tomar vantagem da corrente localizada.Cada disposição 34 é uma série de células de energiaempilhadas que são acionadas individualmente pelo movimentoda água através das células de energia que são empilhadasem conjunto de algum modo. As células são interligadasatravés de uma bandeja de conexão de eletricidade (videfig. 8) de modo que cada conjunto de disposições 30 gerauma soma de energia elétrica a partir das células deenergia. O conjunto de disposições 30 é então eventualmenteligado à rede de energia.

A Figura 4 mostra uma vista lateral de uma pilha únicade células de energia 42 em uma disposição maiorconforme ilustrado na Figura 3. A Figura 4 mostra uma pilhaúnica 40 de células de energia 42 para recepção de fluxo deágua unidirecional em uma zona ou rio de águas profundas,ou mesmo uma zona de quebra-mar. Conforme a água fluiatravés das células de energia mostradas pelas setasapontando para a esquerda 44, as células de energia 42recebem energia cinética que por sua vez gera energia. Ascélulas de energia individuais 42 são empilhadas eeletricamente interligadas em pólos positivos e negativos46 para gerar energia que é transmitida sobre linhas 49para um inversor ou rede de energia. Cada célula de energiaindividual 42 pode produzir uma pequena quantidade deenergia mas as pilhas 40 de células de energia 42 ligadasem paralelo produzem energia substancial. A pilha 40 podeser amarrada na âncora 4 8 no fundo do oceano pelos meiosconvencionais bem conhecidos na técnica. As disposiçõesassim dispostas são flexíveis e flutuam na água enquanto aomesmo tempo se apresentam transversais ao fluxo de águapara geração máxima de energia.

Uma vantagem significativa da modularização dadisposição da energia é o uso de pequenos dispositivos deenergia em uma modalidade preferida pode ter saídas deenergia na ordem de 0,001-5000W. Isto permite o uso dedispositivos que podem ser significativamente menores doque as turbinas geradoras de energia típicas na escala de0,001 em 49,16 ml a 819,3 1.

Pelo uso de tais dispositivos pequenos, a criação deuma grande disposição é grandemente facilitada e permiteuma troca imediata de dispositivos que não estejamfuncionando sem afetar a geração de energia para qualquerperíodo de tempo. Tal miniaturização dos dispositivos degeração de energia pode ser denominado como microgerador oumicrodispositivo. A combinação de múltiplos dispositivos emuma disposição tem uma saída quando somada que é igual a umgerador único muito maior.

A Figura 5 mostra uma pilha única 50 de células deenergia 52 para recepção máxima do fluxo de águabidirecional em uma zona de quebra-mar. Conforme a águaflui através das células de energia 52 mostradas pelassetas apontando para esquerda e direita 54, as células deenergia 52 recebem energia cinética que por sua vez geraenergia. O fluxo da água pode estar através da ação de marécontendo o fluxo e pode fluir em duas direções deste modoativando as células projetadas e posicionadas para sebeneficiar de ambas direções do movimento da água. A Figura5 mostra uma vista lateral de uma pilha 50 de células 52 emuma disposição maior conforme ilustrado na Figura 3 com ascélulas eletricamente interligadas pelos pólos positivos enegativos 56 em modo similar conforme descrito na Figura 4.

A Figura 6 mostra uma vista lateral de um propulsor decélulas único 60 contendo uma pluralidade de aletas (videfig. 7) para converter energia cinética em energiaelétrica. A célula individual é configurada para conexõeselétricas 64 para outras células em modo paralelo criandouma geração de energia cumulativa. O propulsor 60 (outurbina) está situado em um alojamento que éapropriadamente configurado para gerar eletricidade. Oalojamento possui um apoio cruzado (ilustrado na fig. 7)para maior estabilidade. O gerador é criado peloposicionamento de imãs ou material magnetizadosposicionados no alojamento para as lâmina e posicionandoenrolamentos no alojamento em torno do propulsor 60.Conforme o propulsor 60 é girado pela ação da água, umaforça eletromagnética é criada imprimindo corrente sobre osenrolamentos e por sua vez gerando eletricidade. Pelaconfiguração das células em ligações elétricas paralelas, apequena quantidade de energia gerada por uma célulaindividual é adicionada em conjunto para produzir umaquantidade maior de energia elétrica.

Em uma modalidade preferida usando meios de fabricaçãoem polímero convencional bem conhecidos na técnica, asturbinas e alojamentos podem ser fabricados onde ospolímeros magnéticos ou polímeros de magneto são usadospara substituir os imãs e enrolamentos de cobre-padrão. Aquantidade de polímero magnético ou de polímero de magnetousado e sua localização apropriada são uma função do grau de atração magnética desejada para a aplicação emparticular. As forças magnéticas e a condutividadesuficiente para gerar a vatagem desejada aqui sãoobteníveis pelo uso de tais materiais e resultam em umgerador que tem peso leve e é impermeável às forças corrosivas da água.

Uma turbina única pode ser equipada com anéis delâminas independentes 66 para permitir a extração detrabalho máximo ao longo do eixo longitudinal e a turbinapode ser afilada ao longo de sua circunferência externa 68 para aumentar a velocidade do fluxo devido à constrição dobocal na turbina.

A Figura 7 mostra uma vista final de um alojamento deturbina única 79 e propulsor 72 com uma pluralidade de pásde ventilador 74, benéficas para captação da quantidade máxima de energia a partir do movimento da água. O apoiocruzado 76 propicia maior estabilidade.

A Figura 8 mostra uma bandeja de ligação deeletricidade 80 para fixação de múltiplas pilhas de célulaspara criar disposições maiores mostradas na Figura 3. A bandeja 80 possui canais de colunas elétricas positivas 82e negativos 84 para fazer a ligação elétrica à pilha decélulas. Cada grupo de células empilhadas verticalmente écolocado sobre uma bandeja. A primeira pilha vertical 85, aSegunda pilha vertical 86 e a pilha vertical N 88 sãocolocadas uma seguida da outra em ligações paralelaselétricas 83 e 84 e, por sua vez, as pilhas de célulasadicionais são interligadas através da base deempilhamento. Como pode ser prontamente observado, abandeja 80 pode acomodar uma pluralidade de pilhasverticais todas eletricamente interligadas. Assim, qualquernúmero de pilhas verticais pode ser disposta deste modo ecada pilha pode ser de qualquer número de células conformedesejado para a aplicação em particular. Tal chapa detransferência de polímero pode ser montada sobre a partesuperior de uma pluralidade de células para empilhamentoadicional, para propiciar interligação elétrica e, assim,permitir a transferência de energia de uma disposição paraum retif icador/inversor e, então, para uma rede. Estadisposição permite a pronta instalação e facilidade dereparo.

A Figura 9A mostra uma vista em perspectiva de umadisposição de células 92 contendo uma pluralidade decélulas alinhadas para quer receber o fluxo de água do ladooceânico 94 ou para receber o fluxo de água do lado dapraia 95. Pela disposição das células deste modo, ascélulas individuais são posicionadas para converter deforma máxima a energia cinética do fluxo e o fluxo da água.Nesta modalidade, uma célula em particular é alinhada querem uma direção ou noutra e sua turbina geradora de energiagira favoravelmente ao receber a direção do fluxo para oqual ela foi designada.

A Figura 9B mostra uma vista lateral de uma disposiçãototal das células para recebimento de fluxo bidirecional emuma pilha de células que são eletricamente interligadasconforme descrito aqui. As pilhas são preferivelmentemontadas sobre alojamentos robustos mas de peso leve 95para resistir ao fluxo da água do oceano e manter aestabilidade em tempo inclemente. A disposição das célulaspode ser afixada ao fundo do oceano por âncora 97 parapropiciar maior estabilidade. Um dispositivo de flutuação98 pode ser empregado para fins de orientação elocalização. As células são preferivelmente montadas sobrebandejas de pilhas para criar uma disposição e então sãoeletricamente somadas através da operação da ligaçãoelétrica para gerar energia que é transmitida para frente.A energia acumulada produzida a partir da disposição dascélulas pode ser transportada através de meios 99 de fiosconvencionais até uma rede, através de cabo supercondutor,ou outro meio de transporte elétrico bem conhecido natécnica.

Figura 10A, IOB, IOC e IOD mostram vistas de umgerador de turbinas cônicas contendo eixo central 100 edisposta em torno do eixo encontra-se uma pluralidade delâminas de propulsor em múltipos estágios tal como estágio102. Em certas modalidades, pode ser preferível ter umúnico estágio. O alojamento do propulsor possui imãs 104inseridos no seu interior ou polímero magnético embutido noalojamento. O alojamento externo 108 da turbina possuipassagem terminal através dos conectores elétricos 106 e umsuporte rígido 107, que permite o empilhamento das unidadesindividuais. A Figura 10D também mostra uma bandeja decoleta de eletricidade 111 para criação de uma disposiçãode células. A bandeja possui conexões elétricas através defio de cobre ou polímero condutivo 109. Uma construção inovadora das turbinas é obtida pelouso de polímeros para uso em moldes de polímeros paraprodução maciça de cada turbina individual. Os elementosmagnéticos da turbina terão embutidos na turbina um dosvários materiais dentre tipos de polímero ferroso, cerâmicoou magnético (imãs terra raros de polímero de magneto(NdFeB). O uso de polímero condutivo eletricamente paracatodo e anodo dentro do sistema de transmissão embutido nodispositivo e na disposição de dispositivos reduz o peso etorna a fabricação de pequenas turbinas eficiente eeconômica. Além disso, o uso de tais turbinas criaráprodução zero de C02,C0, NOx, SOx ou precursores de ozonedurante a geração de energia. 0 desenho do propulsormostrado na Figura 10 é fabricada em polímero para trabalhomáximo em uso em série com um alojamento ou bocalconvergente.

0 uso de polímeros para resistência à corrosão,fabricação de baixo custo e produção maciça e o uso depolímeros para as lâminas do propulsor ou para múltiplosmas independentes propulsores pode ser recomendável. 0 usode polímeros para uso em moldes de polímero para produçãomaciça e o uso dos seguintes tipos de imãs em um gerador depolímero para uso na geração de energia do oceano: tipos depolímero ferroso, cerâmico magnético (imãs terra raros depolímero de magneto (NdFeB). Além do uso de polímerocondutivo eletricamente para catodo e anodo no sistema detransmissão embutido no dispositivo e na disposição dedispositivos;

As Figuras 11A e 11B mostram uma vista lateral efrontal/posterior de um gerador de turbinas contendo umapluralidade de propulsores em vários estágios. Em certasmodalidades, pode ser preferível ter-se um estágio únicopara extrair energia. A turbina é alojada em uma baseinterligável eletricamente 111 para permitir o empilhamentode múltiplas células em um modo vertical e como parte deuma disposição maior. O apoio cruzado 112 propicia suporteadicional. Os enrolamentos de fios de cobre ou enrolamentosde polímero condutivo seriam configurados em torno dopropulsor para produzir corrente quando os imãs ou omaterial magnético embutido no alojamento do propulsor giracom o propulsor das turbinas produzido o fluxo magnético.

A Figura 12 mostra um grupo de disposições 12 0 decélulas geradoras de energia eletricamente conectadas àrede 122. As disposições são alinhadas em ângulos retos emrelação ao fluxo da maré oceânica e são ligadas emparalelo. Bóias 124 são propiciadas na parte superior dasdisposições para fins de alinhamento, localização erastreamento. Em uma modalidade preferida, as disposiçõesestão localizadas próximo ao ponto de quebra-mar paracapturar a quantidade máxima de energia próxima à costa.

A Figura 13 mostra uma vista em perspectiva do sistemade bombas hidráulicas de acordo com uma modalidadepreferida da invenção. A água de um rio, represa,desaguadouro ou de outra fonte,seja esta cinética ou debase de topo, flui para o alojamento das turbinas a partirda direção 2 na direção da seção das turbinas 4. Conforme aágua move-se através da seção das turbinas 4, ela aciona alâmina da turbina 6 que gera potência mecânica rotacionalpara a caixa de engrenagem 8. A caixa de engrenagem 8 (quepode conter razão de engrenagem para aumentar a velocidaderotacional do eixo) por sua vez aciona o eixo 10 ligado àbomba hidráulica 12 para a criação de fluido hidráulico dealta pressão. A válvula 14 transfere o fluido hidráulico dealta pressão através das válvulas 16 e 17 que são ligadasvia um tubo coletor de fluidos hidráulicos de alta pressãoa um motor hidráulico (não mostrado) para posteriorconversão de energia do fluido de alta pressão para umgerador para gerar eletricidade. A bomba hidráulica e asválvulas são posicionadas sobre a plataforma 18 (que podeser uma plataforma temporária incluindo barcaças e barcos)que flutua sobre a superfície do corpo de água que propiciaenergia da água. Em uma modalidade, uma única turbina ebomba hidráulica poderiam propiciar energia hidráulica parao motor hidráulico e então para o gerador. Em uma outraconfiguração, uma série de turbinas e bombas interligadaspoderia ser utilizada.

Em uma modalidade preferida, a plataforma poderia serfixada por ancoragem ao chão abaixo da água ou afixada auma estrutura já no lugar que é acionada para o chão abaixoda água (por exemplo uma pilha de uma plataforma) . Asválvulas são sustentadas sobre a plataforma 18 por escoras16 e 20 e são interligadas com outras bombas hidráulicas emplataformas separadas em paralelo ou em série dependendo dodesempenho desejado do sistema total. Em uma modalidade, umgrupo de bombas e turbinas pode ser configurado para operarem conjunto umas com as outras e dependendo dos arranjosdas válvulas, a válvula 22 pode ser temporariamente oupermanentemente configurada para desviar a bomba hidráulica12 para manutenção ou se esta necessitar ser retirada delinha para reparo ao mesmo tempo a operação das outrasbombas é mantida na plataforma ou em outras plataformas.As turbinas podem ser qualquer das váriasconfigurações bem conhecidas na técnica tais como umdesenho de dutos duplos, dutos conjuntos ou sem dutos ou deduto simples dependendo da aplicação. 0 uso de uma série debombas hidráulicas e turbina interligadas permiteretroadaptar aplicações para represas de controle deinundação, corpos recreativos de água criados por represas,represa Gates, desaguadouros e outros sistemas já pré-existentes. Além disso, uma disposição de turbinas e bombaspoderia ser usada em cenários de correntes de marés ouoceânicas, corrente de rios ou em aquedutos e canaisirrigação ou descarga de efluentes de um orifício outubulação feita pelo homem.

A Figura 14 mostra um diagrama esquemático de umsistema de bombas hidráulicas em paralelo de forma atransferir a energia gerada da água a partir de uma sériede turbinas similares àquelas mostradas na Figura 13. Aenergia hidráulica na forma de fluido pressurizado étransferida a partir de uma série de bombas 30 através deum regulador de controle 32 para um motor hidráulico 34. Asaída do motor hidráulico é por sua vez aplicada a umgerador preferivelmente um gerador de indução CA contendoalta eficiência. As bombas hidráulicas podem ser a únicaparte do sistema total que é suspensa sobre a águaderivando sua energia das turbinas acionadas pela água.Isto ajuda na redução da manutenção, dos custosoperacionais, e auxilia no desengate das bombas hidráulicasindividuais para manutenção e reparo. Isto ainda reduz asnecessidades de manutenção e reparo visto que as bombas nãoestão na própria água. Uma disposição de bombas 30 pode serconfigurada em qualquer das várias maneiras para melhorutilizar o fluxo da água e para se adaptar a quaisquerparticularidades do terreno.

A Figura 15 mostra uma vista ampliada do sistemahidráulico de acordo com uma modalidade preferida dainvenção utilizando uma disposição de bombas hidráulicassobre plataformas flutuantes. A bomba 40 é alimentada comfluido hidráulico de baixa pressão através da linha 41 queé um tubo coletor comum que entrega fluido hidráulico àbomba a partir de um reservatório (não mostrado). 0 fluidohidráulico de alta pressão é, por sua vez, gerado atravésda linha 43 e passa através da válvula reguladora (nãomostrado) e é preso em outro fluido de alta pressão apartir de outras bombas através de uma série de válvulasque são ligadas ao tubo coletor que interliga todas asbombas hidráulicas. A válvula reguladora (não mostrada)permite melhor sincronização do gerador com a rede pelocontrole do motor hidráulico ligado entre a bomba e o motorhidráulico na disposição. Esta pode ser controlada porcomputador para melhor eficiência de forma bem conhecida natécnica. As válvulas 42 e 49 são posicionadas em entrada debaixa pressão e saída de alta pressão para isolar a bombahidráulica 4 0 em caso desta precisar ser retirada de linhapara manutenção ou reparo. A linha de ponte 46 épreferivelmente flexível (tal como mangueira de altapressão flexível) já que ela propicia uma ligação entre aplataforma 54 e a plataforma 56 que são hidraulicamenteseparáveis através das válvulas de desvio de baixa pressão47 e da válvula de desvio de alta pressão (não mostrada) .

Ela ainda propicia uma linha hidráulica móvel e flexívelpara permitir o movimento independente das plataformas 54 e56 em relação uma com a outra enquanto posicionadas naágua.

A Figura 16 mostra uma disposição de bombas hidráulicas flutuantes interconectadas uma com a outra e ogerador e o motor hidráulico em erra via linhas de cordaque também sustentam as linhas hidráulicas de baixa pressãoe alta pressão para e a partir da terra e da disposição. Asplataformas 68, 70 e 72 sustentam as bombas hidráulicas configuradas conforme mostrado na Figura 15. A linha debaixa pressão 62 que pode ser sustentada por uma linha decorda ou cabo alimenta o fluido hidráulico em uma pressãobaixa para propiciar fluido de alimentação para as bombashidráulicas. O fluido de alta pressão é, por sua vez, gerado a partir das bombas através da linha de alta pressão64 sustentada por uma linha de corda ou cabo, através daválvula reguladora (em terra, não mostrado) para um motorhidráulico que por sua vez é ligado a um gerador de induçãosincronizado CA. As bombas hidráulicas são acionadas pelas turbinas que estão suspensas abaixo da água a partir daplataforma (mas poderiam estar ancoradas ao chão abaixo daágua).

O gerador de indução sincronizado CA de altaeficiência (ou outro tipo de gerador) converte a energia mecânica da rotação em eletricidade com base na induçãoeletromagnética. Uma tensão elétrica (força eletromotiva) éinduzida em um arco condutor (ou bobina) quando há umamudança no número de linhas de campo magnético (ou fluxomagnético) passando através do arco. Quando o arco é fechado pela ligação das extremidades através de uma cargaexterna, a tensão induzida causará uma corrente elétricapara fluir através do arco e da carga. Assim, a energiarotacional é convertida em energia elétrica. 0 gerador deindução produz voltagem CA que é razoavelmente sinusoidal epode ser retificada facilmente para produzir uma tensão CDconstante. Adicionalmente, a tensão CA pode ser escalonadapara cima ou para baixo usando um transformador parapropiciar níveis múltiplos de tensões se necessário.

A Figura 17A e 17B mostra a colocação do sistema deacordo com uma modalidade preferida da invenção em umdesaguadouro ou represa. A Figura 17A mostra a represa 80em frente ao corpo da água 82. O desaguadouro 84 permite ofluxo de água através de um canal para engatar as turbinas86 e 88. Embora somente duas turbinas sejam conhecidas,pode existir qualquer número de turbinas dependendo dotamanho do desaguadouro e elas podem ser dispostas em umapluralidade de locais no desaguadouro com bombasinterligadas hidraulicamente acionadas pelas turbinas. Asbombas hidráulicas 90 e 92 são posicionadas sobre a represapara receber a energia rotacional das turbinas que por suavez geram energia hidráulica através de um motor hidráulico(não mostrado) para um gerador 94. As turbinas e bombaspodem ser dispostas em qualquer número dependendo daaplicação ou da configuração da represa. As turbinas ebombas podem ser dispostas em paralelo e em série mas sãopreferivelmente interligadas para maximizar a energia. Alémdisso, pela colocação das bombas hidráulicas fora do fluxoda água, elas podem ser facilmente trocadas, recebermanutenção ou ser reparadas sem levar o sistema inteiropara baixo conforme mostrado pelo sistema de bypasshidráulico na Figura 15. A Figura 17B mostra uma vistalateral das turbinas 104, 106 e 108 posicionadas no canal102 que recebe energia da água de topo da fonte de água 100conforme a água cruza o canal 102, ela passa através daturbina 104. Conforme a água passa através da turbina 104,ela desce em forma de cascata pelo canal como água 110 quese acumula atrás da turbina 106 para gerar energia da água.A água que passou através da turbina 106 desce em cascatacomo água 112 que por sua vez se acumula e fornece energiada água para a turbina 108. Cada das turbinas 104, 106 e108 são ligadas a bombas hidráulicas que são ligadas a umtubo coletor comum para geração de fluido hidráulico dealta pressão que por sua vez passa através de uma válvulareguladora e então aciona um motor hidráulico e um geradorelétrico de indução para a geração de energia elétrica.

Enquanto a invenção foi descrita com relação a umamodalidade preferida, não se pretende limitar o âmbito dainvenção à forma particular apresentada, mas, ao contrário,objetiva-se cobrir tais alternativas, modificações eequivalentes como possa ser inserido no espírito e âmbitoda invenção.

Claims (12)

1. Sistema para geração de energia através domovimento da água caracterizado por compreender: umadisposição de bombas hidráulicas acionadas por turbinashidraulicamente interconectadas;a dita disposição composta das ditas bombas em umarranjo modular intercambiável;as ditas células posicionadas para receber energiacinética a partir do movimento da água, em que as ditascélulas converterem a dita energia pelo movimento da águaatravés da dita turbina que aciona a bomba hidráulica.

2. Sistema para geração de energia através domovimento da água, de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo fato de uma das dias bombas serhidraulicamente isolável das outras.

3. Sistema para geração de energia através domovimento da água, de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo fato das dias células serem ligadas àrede elétrica através de um gerador.

4. Sistema para geração de energia através domovimento da água, de acordo com a reivindicação 3,caracterizado pelo fato do dito gerador ser um motor deindução sincronizado CA.

5. Sistema para geração de energia através domovimento da água, de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo fato das ditas bombas hidráulicas seremdispostas sobre plataformas flutuantes em um corpo de água.

6. Sistema para geração de energia através domovimento da água caracterizado pelo fato de compreender:uma pluralidade de bombas hidráulicas dispostas em umaconfiguração modular sobre um corpo de água;uma pluralidade de turbinas na dita água que recebeenergia cinética da água para acionar as ditas turbinas;as ditas bombas recebem a energia rotacional mecânicadas ditas turbinas para criar fluxo de fluidos de altapressão;onde das ditas bombas acionarem pelo menos um motorhidráulico para energização de um gerador elétrico.

7. Sistema para geração de energia através domovimento da água, de acordo com a reivindicação 6,caracterizado pelo fato das ditas disposições seremancoradas ao chão do oceano.

8. Sistema para geração de energia através domovimento da água, de acordo com a reivindicação 6,caracterizado pelo fato de compreender ainda bóias afixadasás ditas disposições para manter um alinhamento vertical nooceano.

9. Sistema para geração de energia através domovimento da água caracterizado pelo fato de compreender:uma turbina deslocada em um corpo de água a partir deuma plataforma em que a dita turbina recebe energiacinética da dita água;uma bomba hidráulica acionada pela dita turbina;um tubo coletor para receber fluido hidráulicopressurizado da dita bomba para acionar um motor para gerareletricidade na rede de energia.

10. Sistema para geração de energia através domovimento da água, de acordo com a reivindicação 9,caracterizado pelo fato do dito motor ser um motor deindução sincronizado CA.

11. Sistema para geração de energia através domovimento da água, de acordo com a reivindicação 9,caracterizado pelo fato de compreender ainda uma segundabomba hidráulica que é hidraulicamente independente da ditaprimeira bomba.

12. Sistema para geração de energia através domovimento da água, de acordo com a reivindicação 11,caracterizado pelo fato de compreender ainda uma válvula dedesvio para isolar a primeira bomba da segunda bomba.