ES2589039T3 - Planta de energía eólica - Google Patents

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ES2589039T3 ES12765687.4T ES12765687T ES2589039T3 ES 2589039 T3 ES2589039 T3 ES 2589039T3 ES 12765687 T ES12765687 T ES 12765687T ES 2589039 T3 ES2589039 T3 ES 2589039T3
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Abstract

Una planta de energía eólica que comprende palas (5) dispuestas en un pontón (2) anular fabricadas para hacerse girar con relación a su eje (6) vertical, un convertidor (4) de energía configurado para convertir la energía de giro y dispuesto sobre una plataforma (1) rodeado por el pontón anular (2), un mecanismo (3) cinemático configurado para transferir la energía de giro del pontón anular a la unidad de recepción del convertidor (4) de energía; en la que la plataforma (1) se hace flotante y está provista de medios de posicionamiento; caracterizada por los medios de posicionamiento que incluyen al menos seis anclajes (7) situados en la parte inferior de una masa (8) de agua, preferentemente en pares y conectados a la plataforma (1) por miembros (9, 10) flexibles, estando la proyección plana horizontal de un miembro (9) flexible orientada radialmente hacia el eje de giro del pontón (6) anular y estando la proyección del segundo miembro (10) flexible orientada tangencialmente hacia una porción periférica de la plataforma (1), estando un anclaje (7) conectado a la misma desplazado en una dirección opuesta a la del pontón (2) anular de dirección de giro con respecto al punto (11) en el que el miembro (9, 10) flexible se fija a la plataforma (1).

Description

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DESCRIPCION
Planta de energfa eolica
La invencion se refiere a la generacion de energfa a pequena escala y se puede utilizar para la produccion de parques eolicos. Se sabe que una planta de energfa eolica comprende miembros de trabajo que reciben viento dispuestos sobre un ponton anulary un convertidor de energfa conectado cinematicamente al ponton (Certificado del Inventor de la URSS n.° 1719713, IPC5 F03D 3/06; 1992).
La desventaja de esta solucion consiste en la complicada transferencia de energfa mecanica a generadores electricos, especialmente cuando se aumentan las dimensiones de la rueda, lo que se causa por la presencia de fuerzas que mueven el ponton radialmente durante su giro. Por lo tanto, el ponton interactua de manera eficaz solo con aquellos generadores sobre las que actua dicha fuerza. Por otra parte, la necesidad de construir un canal anular (o, al menos, instalar diversos miembros de soporte (topes) a lo largo de la periferia externa del ponton) complica de manera significativa y eleva el precio del montaje de la planta.
Se sabe tambien que una planta de energfa eolica comprende un convertidor de energfa que es capaz de convertir la energfa de giro, un ponton anular dispuesto con la posibilidad de girar alrededor de su eje vertical, palas giratorias dispuestas en el ponton anular y que se hacen girar alrededor de sus ejes verticales, varillajes flexibles acoplados al ponton anular y al cubo convertidor de energfa dispuestos con la posibilidad de girar coaxialmente con el ponton anular, un mecanismo cinematico que es capaz de transferir la energfa de giro del ponton anular a la unidad de recepcion del convertidor de energfa (Patente RF n.° 2330989, IPC F 03 D 3/06, 2008).
La desventaja de esta solucion consiste en grandes perdidas hidrodinamicas de energfa y baja productividad, puesto que la plataforma flotante se hace para que pueda girar.
El documento WO 2008/062319 A2 divulga un tnbrido de energfa marina que contiene una plataforma flotante anular anclada que consiste en partes bajo el agua y sobre el agua conectadas por columnas verticales flotante, el carro con las palas que reciben viento situado en la parte sobre el agua de la plataforma flotante adaptado para la reubicacion de los cojinetes a lo largo de la grna anular alrededor del eje vertical y el convertidor de energfa de la reubicacion del carro a lo largo de la parte sobre el agua de la plataforma flotante. Una desventaja de esta realizacion es la escasa fiabilidad del conjunto de cojinetes de dimensiones generales super grandes del carro a traves del que se transfieren las fuertes fuerzas procedentes de las palas que reciben viento. La operacion del conjunto de cojinetes es atendida por el ruido y la depreciacion. El reemplazo de los cojinetes del carro por medio de soportes de cojinetes electromagneticos es imposible sin la fuente externa de energfa electrica y es atendido por una perdida sustancial de la energfa en los soportes de cojinete. La aplicacion de imanes permanentes en los soportes de cojinetes del carro da como resultado en un aumento sustancial del coste del aerogenerador.
Se sabe tambien que una planta de energfa eolica comprende palas dispuestas sobre un ponton anular que se hace girar alrededor de su eje vertical, un convertidor de energfa que es capaz de convertir la energfa de giro y se dispone en una plataforma rodeada por el ponton anular, un mecanismo cinematico capaz de transferir la energfa de giro del ponton anular a la unidad de recepcion del convertidor de energfa (Patente RF n.° 2118705, IPC6 F 03 D 3/06, 1998).
La desventaja de este prototipo consiste en que la planta de energfa eolica no se puede instalar en un area de plataforma en aguas profundas porque la plataforma en esta solucion se hace estacionaria.
La tarea a la que la solucion reivindicada se dirige es eliminar las limitaciones relativas a un lugar para la instalacion de una planta de energfa eolica en un area de agua.
El efecto tecnico que se logra debido al cumplimiento de la tarea establecida consiste en la ampliacion de la gama de posibles lugares para la disposicion de plantas de energfa eolica a areas de plataforma libres en el mar que tienen profundidades de mas de 50 metros en una zona de vientos mas fuertes y estables con baja turbulencia, lo que tambien aumenta la produccion de energfa electrica.
Dicha tarea se resuelve por el hecho de que la planta de energfa eolica propuesta comprende: palas dispuestas en un ponton anular fabricadas para poder girar alrededor de su eje vertical, un convertidor de energfa se configura para convertir la energfa de giro y se dispone en una plataforma rodeada por la ponton anular, un mecanismo cinematico se configura para transferir la energfa de giro del ponton anular a la unidad de recepcion del convertidor de energfa; estando dicha planta de energfa eolica caracterizada porque la plataforma se hace flotante y esta provista de medios de posicionamiento que incluyen al menos seis anclajes situados en la parte inferior de una masa de agua, preferentemente en pares, y se conectan a la plataforma por los miembros flexibles de tal manera que la proyeccion plana horizontal de un miembro flexible se orienta radialmente al eje de giro del ponton anular y la proyeccion del segundo miembro flexible se orienta tangencialmente, estando un anclaje conectada a la misma desplazado en una direccion opuesta a la direccion de giro del ponton anular con relacion a la punto en el que el miembro flexible se fija a la plataforma. Los anclajes se encuentran mas alla del alcance de la proyeccion en el fondo marino de la plataforma. Ademas, la plataforma comprende una base flotante y una parte sobre el agua provista de un convertidor de energfa y conectada a la base flotante totalmente sumergido, columnas hermeticamente selladas
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cuya longitud es mayor que la suma de la altura de la plataforma sobre el agua y que el alcance de profundidad de olas inducidas por el viento, la longitud de la seccion transversal de la columna es mayor que la anchura, estando el eje largo de la seccion transversal orientado radialmente al eje de giro del ponton anular y, adicionalmente, siendo la distancia desde el eje de giro del ponton anular hasta el area mas distante de la columna hermeticamente sellada menor que el radio interior del ponton anular. Adicionalmente, la base flotante plataforma se hace en la forma de un polfgono regular, los miembros flexibles estan unidos a la base flotante de la plataforma en puntos que estan mas distantes del eje de giro del ponton anular y, preferentemente, igualmente separados entre sP Ademas, las dimensiones horizontales de la base flotante de la plataforma son mayores que las dimensiones correspondientes de la parte sobre el agua de la plataforma.
Un estudio comparativo de las caractensticas esenciales de la solucion reivindicada y de aquellas del prototipo demuestra que la solucion reivindicada cumple con el criterio de "novedad".
Las caractensticas incluidas en la parte distintiva de las reivindicaciones resuelven las siguientes tareas funcionales.
La caractenstica de "...la plataforma se hace flotante y esta provista de medios de posicionamiento..." permite la disposicion de la planta de energfa eolica en areas de plataforma de mas de 50 metros de profundidad, donde el uso de una plataforma estacionaria es imposible o no es rentable.
Las caractensticas que indican que los medios de posicionamiento incluyen "al menos seis anclajes situados en la parte inferior de una masa de agua, preferentemente en pares, y conectados a la plataforma por miembros flexibles de tal manera que la proyeccion plana horizontal de un miembro flexible se orienta radialmente al eje de giro del ponton anular", permiten evitar la deriva de la base flotante sobre la superficie del agua. Y la presencia de los miembros flexibles hace que la estructura trabaje mas facil cuando el mar esta agitado cambiando el nivel de agua.
La caractenstica de "... y la proyeccion del segundo miembro flexible se orienta tangencialmente, estando un anclaje conectada a la misma desplazado en una direccion opuesta a la direccion de giro del ponton anular con relacion a la punto en el que el miembro flexible se fija a la plataforma" garantiza la transmision segura de un par de torsion creado por el viento desde la plataforma hasta la parte inferior de una masa de agua, lo que evita que la plataforma gire alrededor del eje vertical y, por lo tanto, garantiza facilidad de trabajo de la planta de energfa eolica flotante.
La disposicion de los anclajes de fuera de la proyeccion inferior de la plataforma asegura una disminucion de las fuerzas de tension en los miembros flexibles y una disminucion en el peso del anclaje, asf como una mejora la estabilidad posicional de la planta de energfa eolica.
Las caractensticas incluidas en la Reivindicacion 3, hacen posible disminuir la influencia de las olas en los movimientos de la planta de energfa eolica flotante y mejorar la fiabilidad debido a la menor influencia de las olas. Por lo tanto, la caractenstica de "... comprende... una parte sobre el agua... y se conecta a la base flotante totalmente sumergida, columnas hermeticamente selladas..." asegura la estabilizacion vertical, y las caractensticas de "... La longitud de la seccion transversal de la columna es mayor que la anchura, estando el eje largo de la seccion transversal orientado radialmente hacia el eje de giro del ponton anular" permitiran aumentar un peso de cualquier agua anadida y, por tanto, disminuir el constituyente dinamico de las fuerzas de tension en los miembros flexibles y reducir el peso del anclaje. Ademas, la caractenstica de "... la distancia desde el eje de giro del ponton anular hasta el area mas distante de la columna hermeticamente sellada es menor que el radio interior del ponton anular" asegura el giro del ponton anular con relacion a la plataforma flotante.
Las caractensticas de la Reivindicacion 4 permiten aumentar un peso del agua anadida y, por tanto, disminuir el constituyente dinamico de las fuerzas de tension en los miembros flexibles y reducir el peso del anclaje. La caractenstica que indica que "los miembros flexibles se fijan a la base flotante de la plataforma en puntos que estan mas distantes del eje de giro del ponton anular y, preferentemente, igualmente separados entre sP' asegura una disminucion en el constituyente estatico de las fuerzas de tension en los miembros flexibles y una reduccion del peso del anclaje. Las caractensticas incluidas en la Reivindicacion 5 aseguran una disminucion de las fuerzas de tension en los miembros flexibles y una reduccion del peso del anclaje, asf como una mejora de la estabilidad posicional de la planta de energfa eolica flotante.
La Figura 1 muestra una vista horizontal de la planta de energfa eolica; la Figura 2 muestra una vista desde arriba; y la Figura 3 muestra una seccion horizontal a lo largo de la superficie del agua.
Las Figuras muestran la plataforma 1, el ponton 2 anular, el mecanismo 3 cinematico, la unidad 4 de recepcion del convertidor de energfa, una pala 5, el eje 6 de giro vertical del ponton 2 anular, los anclajes 7, el fondo 8 de una masa de agua, los miembros 9 y 10 flexibles, el punto 11 en el que los miembros 9 y 10 flexibles se fijan a la base 12 flotante de la plataforma 1, la parte 13 sobre el agua de la plataforma 1, una columna 14 hermeticamente sellada, el eje 15 largo de la seccion de la columna 14 hermeticamente sellada.
La planta de energfa eolica comprende la plataforma 1 rodeada por el ponton 2 anular, el mecanismo 3 cinematico que es capaz de transferir energfa de giro del ponton 2 anular a la unidad 4 de recepcion del convertidor de energfa (el convertidor de energfa no se muestra completamente en los dibujos).
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Las palas 5 se disponen en el ponton 2 anular que se hace girar con relacion al eje 6 vertical. La plataforma 1 se hace flotante, dotandola de medios de posicionamiento que incluyen al menos seis anclajes 7 situados en el fondo 8 de una masa de agua, preferentemente en pares, y conectados a la plataforma 1 por los miembros 9 y 10 flexibles (cables o cadenas) de tal manera que la proyeccion plana horizontal de un miembro 9 flexible se orienta radialmente hacia el eje 6 de giro del ponton 2 anular, y la proyeccion del segundo miembro 10 flexible se orienta tangencialmente, estando el anclaje 7 conectado a la misma desplazado en una direccion opuesta a la direccion de giro del ponton 2 anular en relacion con el punto 11 en el que los miembros 9 y 10 flexibles se fijan a la base 12 flotante. Los anclajes 7 se encuentran fuera del alcance de la proyeccion de la plataforma 1 en el fondo 8 marino. Ademas, la plataforma 1 comprende la base 12 flotante y el parte 13 sobre el agua provista del convertidor 4 de energfa y conectada a la base 12 flotante totalmente sumergida, las columnas 14 hermeticamente selladas cuya longitud es mayor que la suma de la altura sobre el agua de la plataforma 1 y el alcance de profundidad de las olas inducidas por el viento, siendo la longitud de la seccion transversal de la columna mayor que la anchura, estando el eje 15 largo de la seccion transversal orientado radialmente hacia el eje 6 de giro del ponton 2 anular, cuyo eje coincide con el eje vertical de la plataforma 1. La base 12 flotante de la plataforma 1 se hace en la forma de un polfgono regular, los miembros 9 y 10 flexibles se fijan a la plataforma 1 en los puntos 11 de la base flotante, puntos que son mas distantes del eje 6 de giro del ponton 2 anular y, preferentemente, igualmente separados entre sf. Ademas, las dimensiones horizontales de la base 12 flotante de la plataforma 1 son mayores que las dimensiones correspondientes de la parte sobre el agua de la plataforma y se aproximan al diametro del ponton 2 anular.
La planta de energfa eolica puede operar de la siguiente manera.
La planta de energfa eolica se transporta en remolque como el conjunto flotante hasta el lugar de disposicion. Cuando se alcanza la ubicacion predeterminada de la plataforma, los anclajes 7 se arrojan al fondo 8 a una distancia significativa mas alla de la proyeccion de la plataforma 1 en el fondo 8. Los anclajes 7 se fijan por medio de los miembros 9 y 10 flexibles a la base 12 flotante de la plataforma 1 en los puntos 11. Los miembros flexibles 9 aseguran, por medio de los anclajes 7 fijados a los mismos, una posicion estable de la plataforma 1 en el plano horizontal, y el volumen desplazable de la base 12 flotante y las columnas 14 hermeticamente selladas aseguran la estabilidad de la posicion vertical de la plataforma 1.
Un flujo de viento que actua sobre las palas 5 crea un momento de torsion que se transfiere a traves del mecanismo 3 cinematico a la unidad 4 de recepcion del convertidor de energfa, y de este a la plataforma 1. Este momento de torsion se ve compensado con el momento creado por los componentes horizontales de las fuerzas de tension en los miembros flexibles 10.
Una inclinacion de los miembros 9 y 10 flexibles permiten, debido a la lejama de los anclajes 7 desde la proyeccion de la plataforma 1 en el fondo 8, disminuir dichas fuerzas y pesos de los anclajes 7. Mientras tanto, el componente dinamico del momento de torsion, que es causado por las rafagas de viento, se nivela por la inercia de la plataforma 1 y grandes masas de agua anadida, lo que es facilitado por la forma no redondeada de la base 12 flotante y la forma radialmente alargada de las columnas 14 hermeticamente selladas.

Claims (5)

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    REIVINDICACIONES
    1. Una planta de energfa eolica que comprende palas (5) dispuestas en un ponton (2) anular fabricadas para hacerse girar con relacion a su eje (6) vertical, un convertidor (4) de energfa configurado para convertir la ene^a de giro y dispuesto sobre una plataforma (1) rodeado por el ponton anular (2), un mecanismo (3) cinematico configurado para transferir la energfa de giro del ponton anular a la unidad de recepcion del convertidor (4) de energfa; en la que la plataforma (1) se hace flotante y esta provista de medios de posicionamiento; caracterizada por los medios de posicionamiento que incluyen al menos seis anclajes (7) situados en la parte inferior de una masa (8) de agua, preferentemente en pares y conectados a la plataforma (1) por miembros (9, 10) flexibles, estando la proyeccion plana horizontal de un miembro (9) flexible orientada radialmente hacia el eje de giro del ponton (6) anular y estando la proyeccion del segundo miembro (10) flexible orientada tangencialmente hacia una porcion periferica de la plataforma (1), estando un anclaje (7) conectado a la misma desplazado en una direccion opuesta a la del ponton (2) anular de direccion de giro con respecto al punto (11) en el que el miembro (9, 10) flexible se fija a la plataforma (1).
  2. 2. La planta de energfa eolica de acuerdo con la reivindicacion 1, caracterizada porque los anclajes (7) se encuentran mas alla del alcance de la proyeccion en el fondo marino de la plataforma.
  3. 3. La planta de energfa eolica de acuerdo con las reivindicaciones 1 y 2, caracterizado porque la plataforma (1) comprende una base (12) flotante y una parte (13) sobre el agua provista de un convertidor (4) de energfa y conectada a la base (12) flotante completamente sumergida, columnas (14) hermeticamente selladas cuya longitud es mayor que la suma de la altura sobre el agua de la plataforma (1) y el alcance de profundidad de las ondas inducidas por el viento, siendo la longitud de la seccion transversal de la columna mayor que la anchura, estando el eje (15) largo de la seccion transversal orientado radialmente hacia el eje de giro del ponton anular (6), y, ademas, siendo la distancia desde el eje (6) de giro del ponton anular hasta el area mas distante de la columna (14) hermeticamente sellada menor que el radio interior del ponton anular.
  4. 4. La planta de energfa eolica de acuerdo con la reivindicacion 3, caracterizado porque la base (12) flotante de la plataforma se fabrica con la forma de un polfgono regular, estando los miembros (9, 10) flexibles fijados a la base
    (12) flotante de la plataforma en los puntos (11) que estan mas distantes del eje (6) de giro del ponton anular y, preferentemente, igualmente separados entre sf.
  5. 5. La planta de energfa eolica de acuerdo con la reivindicacion 4, caracterizado porque las dimensiones horizontales de la base (12) flotante de la plataforma son mayores que las dimensiones correspondientes de la parte
    (13) sobre el agua de la plataforma.
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