ES1261234U - Storage system of alternative or surplus energy in pneumatics at the bottom of the sea and lakes (Machine-translation by Google Translate, not legally binding) - Google Patents
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Abstract
Description
DESCRIPCIÓNDESCRIPTION
Sistema almacenador de energía alternativa o excedente en neumática en el fondo del mar y lagosStorage system of alternative or surplus energy in pneumatics at the bottom of the sea and lakes
Campo de la invenciónField of the invention
En el almacenamiento de energías alternativas, y excedentes de la red eléctrica.In the storage of alternative energies, and surpluses from the electrical network.
Estado de la técnicaState of the art
Las energías alternativas son muy variables ya que son función del sol, viento, olas, etc., no se aprovechan óptimamente y tampoco las excedentes de energía. El almacenaje en energía neumática no se efectúa o se hace defectuosamente debido al volumen y coste de los recipientes. Los sistemas que utilizan el fondo del mar, técnica (CAES), tienen muchas pérdidas y no son prácticos. Generalmente en la compresión se produce y pierde gran cantidad de energía en forma de calor. La presente invención utiliza un sistema que con unos recipientes en el fondo del mar soluciona dichos problemas.Alternative energies are highly variable since they are a function of the sun, wind, waves, etc., they are not used optimally and neither are surplus energy. The storage in pneumatic energy is not carried out or is done defectively due to the volume and cost of the containers. Systems that use the seabed, technique (CAES), have many losses and are not practical. Generally, in compression, a large amount of energy is produced and lost in the form of heat. The present invention uses a system that solves these problems with containers on the bottom of the sea.
Descripción de la invenciónDescription of the invention
Objetivo de la invención y ventajasObject of the invention and advantages
Utilizar sistemas de almacenaje neumáticos económicos, sencillos y prácticos.Use inexpensive, simple and practical pneumatic storage systems.
Poder efectuar directamente el almacenamiento de la energía mecánica, realizando la compresión directamente accionado por un sistema eólico.To be able to directly carry out the storage of mechanical energy, carrying out the compression directly driven by a wind power system.
Contribuir con un sistema que almacena grandes cantidades de energía a grandes profundidades.Contribute to a system that stores large amounts of energy at great depths.
Permite su uso en la mayor parte de la costa, y en lugares de aerogeneradores off-shore y en los lagos cuyas orillas están habitadas.It allows its use in most of the coast, and in places of off-shore wind turbines and in the lakes whose shores are inhabited.
Permite aprovechar los conductos de hormigón actuales.It allows to take advantage of current concrete ducts.
Almacenar la energía renovable o excedente.Store renewable or surplus energy.
Repercutir en alto grado en el cambio climático por ser muy ecológico.High impact on climate change because it is very ecological.
Problema a resolverProblem to solve
Existen múltiples sistemas para almacenamiento de la energía alternativa o excedente pero no se ha conseguido ninguno que sea efectivo, son complicados, no permiten grandes almacenamientos o resultan caros y contaminantes.There are multiple systems for storing alternative or surplus energy, but none have been found to be effective, they are complicated, they do not allow large storage or they are expensive and polluting.
El sistema almacenador de energía alternativa o excedente en neumática en el fondo del mar o lagos de la invención, utilizando un conducto y un recipiente, consiste en almacenar a mediana o gran profundidad en unos recipientes, aire comprimido mediante unos compresores accionados con energías alternativas o energías excedentes y los correspondientes conductos o mangueras, circulando opcionalmente por una cámara almacenadora del calor producido durante la compresión, almacenándolo posteriormente a gran profundidad en los recipientes invertidos de grandes dimensiones. Después el aire se recupera expansionándose y enfriándose, calentándose a continuación en el propio conducto que actúa de intercambiador de calor, donde absorbe el calor del agua del mar y posteriormente en la cámara almacenadora del calor. El aire finaliza el recorrido accionando unas turbinas que a su vez mueven un generador eléctrico. Un regulador de flujo controla las revoluciones y por tanto la frecuencia a 50 o 60c/s.The alternative or surplus energy storage system in pneumatics at the bottom of the sea or lakes of the invention, using a conduit and a container, consists of storing at medium or great depth in containers, compressed air by means of compressors activated with alternative energies or surplus energy and the corresponding conduits or hoses, optionally circulating through a storage chamber for the heat produced during compression, subsequently storing it at great depth in the large inverted containers. Then the air recovers by expanding and cooling, then heating itself in the conduit that acts as a heat exchanger, where it absorbs the heat from the sea water and later in the heat storage chamber. The air completes the journey by activating turbines that in turn move an electric generator. A flow regulator controls the revolutions and therefore the frequency at 50 or 60c / s.
Los recipientes tienen forma cónica, de campanas o de conductos con el extremo inferior abierto y el superior obturado excepto por el punto de aplicación del aire mediante el conducto. Los recipientes generalmente los de hormigón existentes se lastran o se les añaden unos anillos o conductos superpuestos o unas bolsas de rocas o arena, los cuales casi duplican su peso, evitando su ascenso o desestabilización: En el futuro estos se pueden hacer con mayor grosor con el fin que no necesiten ser lastrados y por otra parte para que soporten las altas presiones, en el caso de que estos sean de gran longitud, ya que al ser de aire la presión interna no es igual a la del agua que varia con la profundidad. Ahora o inicialmente se trata de aprovechar los conductos existentes.The containers are conical, bell-shaped or duct-shaped with the lower end open and the upper end sealed except for the point of application of air through the duct. Generally the existing concrete containers are ballasted or overlapping rings or ducts or bags of rocks or sand are added, which almost double their weight, avoiding their rise or destabilization: In the future these can be made thicker with The purpose that they do not need to be ballasted and on the other hand to withstand the high pressures, in the case that these are of great length, since being of air the internal pressure is not equal to that of the water that varies with depth . Now or initially it is about taking advantage of existing conduits.
Un sistema de control ayudado por avisadores luminosos y acústicos, manómetros, medidores de flujo, válvulas de corte, retención y sobrepresión controlan y avisan de su funcionamiento. Los recipientes de almacenaje pueden ser flexibles o rígidos.A control system assisted by light and acoustic indicators, pressure gauges, flow meters, shut-off, check and overpressure valves control and warn of its operation. Storage containers can be flexible or rigid.
Se pueden usar como renovables, la solar, la energía de las olas del mar y la eólica, en especial cuando esta se obtiene off-shore. La solar puede necesitar un inversor de corriente para alimentar al motor y compresor.They can be used as renewable, solar, energy from sea waves and wind, especially when it is obtained off-shore. The solar may need a power inverter to power the motor and compressor.
Las presiones típicas de almacenaje son las mismas que existen a la profundidad de uso.Typical storage pressures are the same as those at the depth of use.
Los compresores pueden ser de paletas, émbolos, centrífugos, tipo roots, etc.The compressors can be vane, piston, centrifugal, roots type, etc.
Para altas presiones preferentemente se usarán compresores reciprocantes. Las turbinas pueden ser axiales o centrífugas.For high pressures, reciprocating compressors will preferably be used. The turbines can be axial or centrifugal.
Puede utilizar un conducto para el llenado y vaciado, o dos conductos una o para el llenado y el otro para la descarga. En especial del el de la descarga puede añadir un intercambiador de calor para evitar se congele el aire y la humedad del mismo cuando sale del recipiente ya que tiene mucha presión.You can use one conduit for filling and emptying, or two conduits, one for filling and the other for discharge. Especially on the discharge side, you can add a heat exchanger to prevent the air and humidity from freezing when it leaves the container as it has a lot of pressure.
El almacenaje del aire a gran profundidad es muy económico y ecológico. Los recipientes rígidos pueden ser de material termoplástico, metálicos inoxidables, hormigón, hormigón armado, etc. Los conductos o mangueras necesitan tanta mayor consistencia cuanto mas próximos se encuentren de la superficie del agua, dado que al ser un gas la presión es prácticamente igual a gran profundidad que en la zona alta del mismo, como consecuencia en este punto la diferencia de presión será máxima. La presión de utilización es igual a la del agua a la máxima profundidad de trabajo. Los conductos sumergidos deben tener una densidad superior a la del agua o deben estar lastrados.Deep air storage is very economical and ecological. Rigid containers can be made of thermoplastic material, stainless metal, concrete, reinforced concrete, etc. The ducts or hoses need much greater consistency the closer they are to the surface of the water, since since it is a gas the pressure is practically the same at a great depth as in the upper area of the same, as a consequence at this point the pressure difference will be maximum. The operating pressure is equal to that of the water at the maximum working depth. Submerged pipes must have a density greater than that of water or must be ballasted.
También aprovecha el almacenamiento in situ de la energía eólica obtenida off-shore que es mucho más económica que la terrestre.It also takes advantage of the on-site storage of wind energy obtained off-shore, which is much cheaper than onshore.
Se pueden colocar varios sistemas en paralelo. También se pueden utilizar los compresores en serie. Several systems can be placed in parallel. Serial compressors can also be used.
Se trata de realizar o aproximarse a un almacenamiento isotérmico con un gas ideal, en cuyo caso la cantidad de energía almacenada viene a ser representada por la fórmula:It is about carrying out or approaching an isothermal storage with an ideal gas, in which case the amount of stored energy is represented by the formula:
W = pB vB \nPA/PB W = pB vB \ nPA / PB
Ejemplo: Cuánta energía puede ser almacenada en un 1 bar (0,1 MPa) por m3 de almacenamiento en una presión de 70 bares (7.0 MPa), si la presión ambiental es 1 bar (0.10 MPa). En este caso, el trabajo del proceso es:Example: How much energy can be stored in 1 bar (0.1 MPa) per m3 of storage at a pressure of 70 bars (7.0 MPa), if the ambient pressure is 1 bar (0.10 MPa). In this case, the job of the process is:
= 7.0 MPa x 1 m3 x \n(0.1 MPa/7.0 MPa) = -29.7 MJ (equivalente a 8.25 kWh).= 7.0 MPa x 1 m3 x \ n (0.1 MPa / 7.0 MPa) = -29.7 MJ (equivalent to 8.25 kWh).
La señal negativa significa que el trabajo está hecho en el gas por el entorno.The negative signal means that the work is done on the gas by the environment.
Breve descripción de los dibujosBrief description of the drawings
La figura 1 muestra una vista esquematizada y parcialmente seccionada de una disposición del sistema de la invención.Figure 1 shows a schematic and partially sectioned view of an arrangement of the system of the invention.
Las figuras 2 a la 6 muestran vistas esquematizadas y parcialmente seccionadas de cinco variantes del sistema de la invención.Figures 2 to 6 show schematic and partially sectioned views of five variants of the system of the invention.
La figuras 7 a la 14 muestran vistas esquematizadas y parcialmente en perspectiva del modo de utilización de los distintos recipientes, o conductos.Figures 7 to 14 show schematic and partially perspective views of the way in which the different containers, or conduits, are used.
Descripción más detallada de la invenciónMore detailed description of the invention
La figura 1 muestra una forma de realización del sistema de la invención, el cual consta de un conducto (2) que en este caso actúa simultáneamente como recipiente (1) de: almacenamiento en el fondo del mar o lago (7), el cual es un conducto único y de grandes dimensiones. El aire obtenido por medios alternativos o el sobrante de la red, se presuriza mediante el compresor (8) y se aplica a la cámara o intercambiador de calor (3) donde se le extrae el calor desarrollado en la presurización, a continuación, se envía al recipiente (1) donde se almacena y no rebosa por el extremo inferior que está abierto, hasta que la presión del mismo se hace mayor que la presión del agua en dicho punto. En ese momento el compresor deja de enviar aire. La salida se hace igualmente a través de la cámara (3) donde se calienta y mediante las válvulas de retención (9) se envía a la instalación (4) para su consumo.Figure 1 shows an embodiment of the system of the invention, which consists of a conduit (2) that in this case simultaneously acts as a container (1) for: storage at the bottom of the sea or lake (7), which it is a single, large duct. The air obtained by alternative means or the excess from the network, is pressurized by means of the compressor (8) and is applied to the chamber or heat exchanger (3) where the heat developed in the pressurization is extracted, then it is sent to the container (1) where it is stored and does not overflow from the lower end that is open, until the pressure of the same becomes greater than the pressure of the water at that point. At that moment the compressor stops sending air. The outlet is also made through the chamber (3) where it is heated and through the check valves (9) it is sent to the installation (4) for consumption.
La figura 2 muestra el conducto (2) que actúa simultáneamente como recipiente (1) de almacenamiento en el fondo del mar o lago (7), el cual es un conducto de grandes dimensiones formado por múltiples conductos. El aire obtenido por medios alternativos o el sobrante de la red, se presuriza mediante el compresor (8) y se aplica a la cámara o intercambiador de calor (3) donde se le extrae el calor desarrollado en la presurización, a continuación, se envía al recipiente (1) donde se almacena y no rebosa por el extremo inferior que está abierto, hasta que la presión del mismo se hace mayor que la presión del agua en dicho punto. En ese momento el compresor deja de enviar aire. La salida se hace igualmente a través de la cámara (3) donde se calienta y mediante las válvulas de retención (9) se envía a la instalación (4) para su consumo.Figure 2 shows the conduit (2) that simultaneously acts as a storage container (1) at the bottom of the sea or lake (7), which is a large conduit formed by multiple conduits. The air obtained by alternative means or the excess from the network, is pressurized by means of the compressor (8) and is applied to the chamber or heat exchanger (3) where the heat developed in the pressurization is extracted, then it is sent to the container (1) where it is stored and does not overflow from the lower end that is open, until the pressure of the same becomes greater than the pressure of the water at that point. At that moment the compressor stops sending air. The outlet is also made through the chamber (3) where it is heated and through the check valves (9) it is sent to the installation (4) for consumption.
La figura 3 muestra un sistema donde el aire obtenido por medios alternativos o el sobrante de la red, se presuriza mediante el compresor (8) y se aplica a la cámara o intercambiador de calor (3) donde se le extrae el calor desarrollado en la presurización, a continuación, se envía por el conducto o manguera (2) al recipiente (1) formado por tres conductos, donde se almacena y no rebosa por el extremo inferior que está abierto, hasta que la presión del mismo se hace mayor que la presión del agua en dicho punto. En ese momento el compresor deja de enviar aire. La salida se hace igualmente a través de la cámara (3) donde se calienta y mediante las válvulas de retención (9) se envía a la instalación (4) para su consumo. El agua se representa por (7).Figure 3 shows a system where the air obtained by alternative means or the excess from the network, is pressurized by means of the compressor (8) and is applied to the chamber or heat exchanger (3) where the heat developed in the pressurization, then it is sent through the conduit or hose (2) to the container (1) formed by three conduits, where it is stored and does not overflow from the lower end that is open, until the pressure of the same becomes greater than the water pressure at that point. At that moment the compressor stops send air. The outlet is also made through the chamber (3) where it is heated and by means of the check valves (9) it is sent to the installation (4) for consumption. Water is represented by (7).
La figura 4 muestra un sistema donde el aire obtenido por medios alternativos o el sobrante de la red, se presuriza mediante el compresor (8) y se aplica directamente mediante el conducto o manguera (2) al recipiente (1) formado por un conducto cilíndrico, donde se almacena y no rebosa por el extremo inferior que está abierto, hasta que la presión del mismo se hace mayor que la presión del agua en dicho punto. En ese momento el compresor deja de enviar aire. La salida se hace igualmente mediante las válvulas de retención (9) se envía a la instalación (4) para su consumo. El agua se representa por (7).Figure 4 shows a system where the air obtained by alternative means or the excess from the network, is pressurized by the compressor (8) and is applied directly through the conduit or hose (2) to the container (1) formed by a cylindrical conduit , where it is stored and does not overflow from the lower end that is open, until its pressure becomes greater than the pressure of the water at that point. At that moment the compressor stops sending air. The output is also made through the check valves (9) and is sent to the installation (4) for consumption. Water is represented by (7).
La figura 5 muestra un sistema donde el aire obtenido por medios alternativos o el sobrante de la red, se presuriza mediante el compresor (8) y se aplica directamente mediante el conducto o manguera (2) al recipiente (1) formado por un conducto cilíndrico, donde se almacena y no rebosa por el extremo inferior que está abierto, hasta que la presión del mismo se hace mayor que la presión del agua en dicho punto. En ese momento el compresor deja de enviar aire. La salida se hace igualmente mediante las válvulas de retención (9) se envía a la instalación (4) para su consumo. Es similar al de la figura 4 pero con menos pendiente. El agua se representa por (7).Figure 5 shows a system where the air obtained by alternative means or the excess from the network is pressurized by the compressor (8) and is applied directly through the conduit or hose (2) to the container (1) formed by a cylindrical conduit. , where it is stored and does not overflow from the lower end that is open, until its pressure becomes greater than the pressure of the water at that point. At that moment the compressor stops sending air. The output is also made through the check valves (9) and is sent to the installation (4) for consumption. It is similar to that of figure 4 but with less slope. Water is represented by (7).
La figura 6 muestra los medios alternativos o el sobrante de la red, cuyo aire a través del conducto (4) se aplica a la cámara o intercambiador de calor (3) donde se le extrae el calor desarrollado en la presurización, a continuación, se envía por el conducto o manguera (2) al recipiente (1) de forma cónica, donde se almacena y no rebosa por el extremo inferior que está abierto, hasta que la presión del mismo se hace mayor que la presión del agua en dicho punto. En ese momento se deja de enviar aire al recipiente. La salida se hace igualmente a través de la cámara (3) donde se calienta se envía a la instalación (4) para la actuación de la turbina (5) la cual acciona el generador (6). Añade el cable (12) el cual se utiliza para el izado o descenso del recipiente. El agua se representa por (7).Figure 6 shows the alternative means or the excess of the network, whose air through the duct (4) is applied to the chamber or heat exchanger (3) where the heat developed in the pressurization is extracted, then it is It is sent through the conduit or hose (2) to the container (1) in a conical shape, where it is stored and does not overflow from the lower end that is open, until the pressure of the same becomes greater than the pressure of the water at that point. At that moment, air is no longer sent to the container. The outlet is also made through the chamber (3) where it is heated and is sent to the installation (4) for the operation of the turbine (5) which drives the generator (6). Add the cable (12) which is used to raise or lower the container. Water is represented by (7).
La figura 7 muestra el recipiente o conducto (1) el cual dispone de un reborde o pestaña (9) en un extremo, el cual puede servir para unión de varios de estos conductos para formar un recipiente múltiple, o para sujeción de una tapa la cual porta el extremo del conducto.Figure 7 shows the container or conduit (1) which has a flange or flange (9) at one end, which can serve to join several of these conduits to form a multiple container, or to fasten a lid to the which carries the end of the conduit.
La figura 8 muestra el recipiente o conducto (1) el cual dispone de un reborde o pestaña (9) en un extremo, el cual puede servir para soporte de otros conductos que se colocan superpuestos en forma de anillos (10) para actuar de lastre.Figure 8 shows the container or conduit (1) which has a flange or flange (9) at one end, which can serve to support other conduits that are placed superimposed in the form of rings (10) to act as ballast. .
La figura 9 muestra varios recipientes o conductos (1) acoplados entre sí. La última porta superpuesto el anillo (10) que hace de lastre.Figure 9 shows several containers or conduits (1) coupled to each other. The last one superimposed the ring (10) that acts as ballast.
La figura 10 muestra el conducto (1) portando en su extremo el conducto o manguera (2) de entrada de aire a presión.Figure 10 shows the duct (1) carrying at its end the duct or hose (2) for the inlet of pressurized air.
La figura 11 muestra el conducto (1) rodeado o soportado por los conductos (2) los cuales portan sus extremos acodados (14) y rígidos, que actúan de gancho y por donde se introduce el aire a presión en el recipiente.Figure 11 shows the duct (1) surrounded or supported by the ducts (2) which carry their bent ends (14) and rigid, which act as a hook and through which the pressurized air is introduced into the container.
La figura 12 muestra el conducto (1) soportado por los cables o cuerdas (12) los cuales portan en sus extremos unos elementos acodados o ganchos (13) que soportan al recipiente. Figure 12 shows the conduit (1) supported by the cables or cords (12) which carry at their ends some bent elements or hooks (13) that support the container.
La figura 13 muestra un conducto (1) formado por tres tramos, uno de cuyos extremos porta una anilla de sujeción (15).Figure 13 shows a conduit (1) formed by three sections, one of the ends of which carries a holding ring (15).
La figura 14 muestra un conducto (1) cuyo extremo porta los orificios (16) donde se sujetan mediante unos codones o cables (17) la bolsa o malla (18) llena de rocas o arena que actúa de lastre. Figure 14 shows a conduit (1) whose end carries the holes (16) where the bag or mesh (18) filled with rocks or sand that acts as ballast is held by means of codons or cables (17).
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| WO2026082989A1 (en) * | 2024-10-14 | 2026-04-23 | Munoz Saiz Manuel | Energy transport system using pressurised fluids |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| CA1K | Utility model application published |
Ref document number: 1261234 Country of ref document: ES Kind code of ref document: U Effective date: 20210225 |
|
| FG1K | Utility model granted |
Ref document number: 1261234 Country of ref document: ES Kind code of ref document: Y Effective date: 20210510 |
|
| FD1K | Utility model lapsed |
Effective date: 20240716 |