ES2240768T3 - Instalacion que permite generar energia a partir de corrientes de agua. - Google Patents

Instalacion que permite generar energia a partir de corrientes de agua.

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ES2240768T3 ES02747777T ES02747777T ES2240768T3 ES 2240768 T3 ES2240768 T3 ES 2240768T3 ES 02747777 T ES02747777 T ES 02747777T ES 02747777 T ES02747777 T ES 02747777T ES 2240768 T3 ES2240768 T3 ES 2240768T3
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Abstract

Una central para la producción de energía a partir de corrientes en una masa de agua, que comprenden una estructura capaz de apoyarse sobre un fondo (B) bajo dicha masa de agua y una pluralidad de unidades generadoras reemplazables (750) sujetas por la estructura y adaptadas para ser impulsadas por las corrientes de agua, en la que dicha central se caracteriza porque la estructura comprende al menos tres elementos nodales interconectados (700) que tienen un centro nodal respectivo y brazos sustancialmente horizontales (720, 730) que sobresalen de los mismos, y porque dicho centro nodal está hecho en forma de un casquillo (711, 712) para una pata ajustable en altura (760) que se extiende hacia el fondo (B).

Description

Instalación que permite generar energía a partir de corrientes de agua.
Campo técnico
La invención se refiere a aparatos para extraer energía de corrientes de agua. Más específicamente, la invención se refiere a centrales para la producción de energía a partir de corrientes en una masa de agua, que comprenden una estructura capaz de apoyarse sobre un fondo bajo la masa de agua según se describe en el preámbulo de la reivindicación independiente 1. La central utiliza corrientes bajo la superficie de océanos, mares, ríos u otras masas de agua. Las corrientes de este tipo, por ejemplo, pueden estar motivadas por variaciones de marea y/o topografía submarina (por ejemplo, canales, cauces de río u otros pasos estrechos debajo del agua).
Antecedentes
La corriente en grandes masas de agua, como por ejemplo la generada por variaciones de marea, es una fuente de energía renovable que, hasta ahora, no se ha explotado en Noruega. Así es a pesar de que las corrientes de este tipo son muy predecibles y en sí fáciles de conseguir a todo lo largo de la costa noruega.
Cuando las corrientes en grandes masas de agua (por ejemplo, océanos o ríos) sean forzadas a través de canales u otros pasos estrechos, aumentará la velocidad de flujo y, en gran medida, se alineará. La corriente en la zona central del paso estrecho tendrá una velocidad casi igual a través de toda la sección transversal en cuestión, lo que significa que es ventajoso colocar un generador de potencia en esta
zona.
Existen una serie de aparatos y procedimientos conocidos para la producción de energía a partir de corrientes oceánicas.
El documento GB 2347976 describe una disposición de ensamblaje de turbina doble que incluye turbinas con rotores que incluyen regulación del paso. En esta disposición las barquillas de la turbina y los rotores están acoplados a un brazo transversal a través de un tubo del eje motor, que pasa por el brazo transversal y por delante de un lateral de una columna. Si se desea se pueden instalar dos columnas de tal manera que sujeten un brazo horizontal mucho más amplio que puede llevar tantos como, por ejemplo, cinco ensamblajes de rotor de paso ajustable. Por lo tanto, dos columnas están dispuestas en paralelo y unidas por un brazo transversal adecuadamente largo que tiene cinco ensamblajes de turbina. Un sistema de este tipo está pensado para uso en agua poco profunda donde la falta de profundidad exige el uso de rotores pequeños para obtener la potencia necesaria, en lugar de usar uno o dos rotores más grandes.
El documento GB 2311566 describe una turbina de corriente de agua montada sobre columnas, que tiene una carcasa de turbina en forma de barquilla y una turbina montada a una columna, de manera que puede girar. El ensamblaje comprende una turbina para una cooperación operacional con un flujo de agua por medio de una columna vertical. El ensamblaje puede girar alrededor del eje de la columna permitiendo que el rotor se alinee con el flujo de agua. La turbina se puede bajar o subir respecto a la columna, así como respecto a la superficie del agua. Si se desea se pueden usar instalaciones de varios rotores. La Figura 8 muestra esquemáticamente una instalación de doble rotor en la que dos o más rotores están montados sobre elementos de sujeción horizontalmente aerodinámicos.
La solicitud de patente noruega 19991984 (Hammerfest StrØm) describe una central para la producción de potencia eléctrica a partir de corrientes oceánicas y fluviales. Toda la central está situada bajo la superficie del agua y comprende una pluralidad de turbinas que tienen álabes, un sistema de sujeción, un sistema de puntales y un generador. Los árboles de la turbina están orientados perpendiculares a la dirección de movimiento del agua y los álabes tienen forma de ala de manera que la turbina gira en la misma dirección, independientemente de la dirección de movimiento del agua. Los árboles de la turbina están sujetos a una estructura de tanques de flotabilidad, fijados al sistema de sujeción y de apoyo. La central está formada de módulos. La central tiene una flotabilidad positiva regulada por los tanques de flotabilidad y por un sistema de puntales fijados bajo la superficie del agua, de manera que la central se sujeta bajo la superficie del agua por medio del sistema de puntales. La central hace uso de álabes convencionales.
La patente estadounidense 5.440.176 describe una central sumergible de turbinas hidráulicas que comprende turbinas/generadores en diferentes combinaciones suspendidos bajo una plataforma sumergida del tipo patas tensoras.
Descripción y resumen de la invención
Por consiguiente, según la invención se proporciona una central para la producción de energía a partir de corrientes de agua del tipo que se ha descrito anteriormente y según se describe en el preámbulo de las reivindicaciones de patente adjuntas.
La central según la invención comprende una estructura capaz de apoyarse sobre un fondo bajo dicha masa de agua y una pluralidad de unidades generadoras reemplazables sujetas por la estructura y que son impulsadas por las corrientes de agua. La central se caracteriza porque la estructura comprende una pluralidad de elementos nodales, que tienen un centro nodal respectivo, y brazos sustancialmente horizontales que sobresalen de los mismos, y porque cada centro nodal está hecho en forma de un casquillo para una pata ajustable en altura que se extiende hacia el fondo.
En las reivindicaciones 2 a 17 se presentan características preferentes de la central según la invención.
Breve descripción de los dibujos
En las reivindicaciones de patente adjuntas y en la descripción siguiente, en relación con los dibujos, se presentan formas de realización de la invención. Se debería entender que los dibujos únicamente ilustran formas de realización de ejemplo típicas y, por lo tanto, no se debería considerar como que definen los límites de la invención. Los números de referencia iguales se usan para indicar las piezas iguales en los dibujos y los mismos también se usan en la descripción que aparece a continuación.
La Figura 1 es una vista en perspectiva de una primera forma de realización de una central maremotriz según la invención.
La Figura 2 es una vista desde arriba de la central maremotriz de la reivindicación 1.
Las Figuras 3a a 3c son vistas desde arriba de la central maremotriz de la Figura 2 y muestran dos centros nodales (Figs. 3a y 3c) y una pieza intermedia (Fig. 3b).
La Figura 4 es una vista lateral de la central maremotriz de la Figura 1.
La Figura 5 es una vista en perspectiva de una forma de realización de una unidad de turbinas y de un elemento de giro y muestra una variante en la que las unidades generadoras están equipadas con un elemento de giro dispuesto, de manera que puede girar, sobre cada lateral de dicha carcasa del generador y en la que los elementos de giro giran en distinto sentido uno respecto al otro.
Descripción detallada de formas de realización de la invención
En una forma de realización, la central según la invención comprende una estructura capaz de apoyarse sobre un fondo B bajo la superficie S de una masa de agua. La estructura sujeta una pluralidad de unidades generadoras reemplazables 750 que son impulsadas por las corrientes de agua. La estructura de la central está formada de una pluralidad de elementos nodales 700 que tienen un centro nodal respectivo y elementos de sujeción sustancialmente horizontales 720 y elementos de conexión 730 que sobresalen de los mismos. Casquillos superior e inferior 711, 712 para una pata de altura ajustable 760 que se extiende hacia el fondo B pasando por cada centro nodal.
Los elementos nodales 700 están interconectados por medio de elementos intermedios de conexión 740 entre los elementos de conexión 730.
Las unidades generadoras 750 están fijadas a elementos de sujeción sustancialmente horizontales 749, cada uno de los cuales puede estar fijado a los elementos de sujeción horizontales 720 ó a los elementos intermedios de conexión 740.
Por motivos de producción e hidrodinámicos, los brazos, las patas de sujeción, los elementos de conexión opcionales y los soportes alargados están hechos en forma de elementos tubulares. Otros perfiles transversales (por ejemplo, elipse, rectángulo) y configuraciones (por ejemplo, enrejado) se deberían considerar como aceptados por la presente invención, a pesar de que las formas y configuraciones de este tipo no se considera que sean ideales.
Para facilitar la movilidad de la central durante la instalación y posterior traslado, las patas de sujeción contienen una o más cámaras que se pueden lastrar. A la vez los elementos de sujeción y de conexión constituyen elementos de flote. Cuando las patas de sujeción 760 están deslastradas, la central es móvil. Cuando las patas de sujeción 760 están lastradas, la central es fija y puede funcionar en las condiciones de corriente para las que se han diseñado sin un anclaje adi-
cional.
Durante el funcionamiento, cada unidad generadora individual debería normalmente estar montada, de manera fija, al elemento de sujeción y los elementos de giro del generador deberían ser capaces de girar tanto en el sentido de las agujas del reloj como en el sentido contrario a las agujas del reloj, en función de la dirección de la corriente de agua. No obstante, en una forma de realización la carcasa del generador está sujeta, de manera que puede pivotar, alrededor de un eje vertical en el extremo libre del elemento de
sujeción vertical respectivo.
Las Figuras 1 y 2 muestran una central que comprende tres elementos nodales 700 ensamblados por medio de una cantidad correspondiente de elementos de conexión 740. La central, por lo tanto, describe un triángulo equilátero con una pata de sujeción 760 dispuesta en cada esquina. Una configuración de este tipo es favorable ya que la central es estáticamente determinante cuando está lastrada hacia el fondo.
Para poder cubrir un área transversal lo más grande posible, las unidades generadoras están dispuestas de manera que los planos individuales de giro formados por el giro de los elementos de giro 400 básicamente están montados unos sobre otros. Por lo tanto, una cantidad mínima de agua fluye alrededor de los generadores.
Si bien cada unidad generadora normalmente tendrá uno o más elementos de giro (véase la Fig. 1), asimismo está dentro del alcance de la presente invención tener unidades generadoras equipadas con sólo un elemento de giro 400 y éstas también pueden estar dispuestas en cada lateral de una carcasa del generador (véase la Fig. 5). En este caso, los elementos de giro, por supuesto, giran en distinto sentido uno respecto al otro.
Un aspecto fundamental de la invención es que la central se puede colocar en el fondo B por medio de patas de sujeción 760. Éstas se pueden mover por medio de casquillos 711, 712, de manera que la central se puede poner selectivamente, por medio de las patas de sujeción, a una altura elegida en la masa de agua. Es muy conocido un principio "autoelevador" de este tipo, pero no en relación con centrales tales como las cubiertas por la solicitud. Puesto que es posible ajustar la altura de la central en el agua, los generadores se pueden elevar fácilmente por encima de la superficie del agua para su mantenimiento, reparación o sustitución. Además, la posición de los generadores en la masa de agua se optimiza en relación con las condiciones de corriente y la topografía del fondo. Con las patas de sujeción ajustables según la invención, la central se puede instalar fácilmente en un fondo muy irregular.
Lista de componentes que se muestran en las figuras
700
elemento nodal
710
puntal
711
casquillo superior
712
casquillo inferior
720
elemento de sujeción horizontal
730
elemento de conexión
740
elemento intermedio de conexión
749
elemento de sujeción vertical
750
unidad generadora
752
carcasa del generador
400
elemento de giro

Claims (17)

1. Una central para la producción de energía a partir de corrientes en una masa de agua, que comprenden una estructura capaz de apoyarse sobre un fondo (B) bajo dicha masa de agua y una pluralidad de unidades generadoras reemplazables (750) sujetas por la estructura y adaptadas para ser impulsadas por las corrientes de agua, en la que dicha central se caracteriza porque la estructura comprende al menos tres elementos nodales interconectados (700) que tienen un centro nodal respectivo y brazos sustancialmente horizontales (720, 730) que sobresalen de los mismos, y porque dicho centro nodal está hecho en forma de un casquillo (711, 712) para una pata ajustable en altura (760) que se extiende hacia el fondo (B).
2. Una central según la reivindicación 1, caracterizada porque los elementos nodales (700) están interconectados por medio de elementos de conexión (740) entre los seleccionados de dichos brazos.
3. Una central según las reivindicaciones 1 ó 2, caracterizada porque las unidades generadoras (750) están sujetas por soportes alargados (749) que se extienden desde los brazos y/o desde los elementos de conexión bajando hasta la masa de agua.
4. Una central según la reivindicación 3, caracterizada porque los brazos, las patas de sujeción, los elementos de conexión opcionales y los soportes alargados son elementos tubulares.
5. Una central según una o más de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizada porque las patas de sujeción tienen una o más cámaras que se pueden lastrar.
6. Una central según una o más de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque la unidad generadora individual está sujeta, de manera que puede pivotar, alrededor de un eje vertical en el extremo libre del soporte alargado respectivo.
7. Una central según una o más de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque la unidad generadora individual está montada, de manera fija, en el extremo libre del soporte alargado respectivo.
8. Una central según una o más de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque una pata de sujeción (760) está dispuesta en una esquina respectiva de un triángulo equilátero imaginario.
9. Una central según una o más de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque es móvil cuando las patas de sujeción (760) están deslastradas.
10. Una central según una o más de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque es fija y no necesita anclaje al fondo (B) cuando las patas de sujeción (760) están lastradas.
11. Una central según una o más de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque los elementos de sujeción y de conexión (720, 730, 740, 749) son elementos de flotabilidad a fin de proporcionar a la planta una flotabilidad positiva cuando las patas de sujeción están deslastradas.
12. Una central según una o más de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque las unidades generadoras están dispuestas de tal manera que los planos de giro individuales formados al girar los elementos de giro (400) básicamente están montados unos encima de otros de tal manera que una cantidad mínima de agua puede fluir alrededor de los generadores.
13. Una central según una o más de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque la central comprende al menos tres unidades nodales y, por lo tanto, al menos tres patas de sujeción, y porque la planta es estáticamente determinante cuando está lastrada contra dicho fondo (B).
14. Una central según una o más de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque cada árbol de la unidad generadora está equipado con al menos un elemento de giro (400).
15. Una central según una o más de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque cada unidad generadora está equipada con al menos un elemento de giro (400) montado, de manera que puede girar, sobre cada lateral de dicha carcasa del generador.
16. Una central según las reivindicaciones 14 y 15, caracterizada porque los elementos de giro giran en distinto sentido.
17. Una central según la reivindicación 1, caracterizada porque dicha central se puede colocar en el fondo (B) bajo una masa de agua con la ayuda de al menos tres patas de sujeción (760) que se pueden mover a través de dichos casquillos respectivos (711, 712) y porque la central se puede poner selectivamente, por medio de las patas de sujeción, a una altura elegida en la masa de agua, para optimizar la posición de los generadores en la masa de agua, o por encima de la superficie (S) de la masa de agua de manera que dichas unidades generadoras (750) están por encima de la superficie del agua.
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