ES2949557T3 - Unidad de conversión de energía, disposición de conversión de energía, sistema de conversión de energía y red - Google Patents

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Abstract

La presente invención se refiere a una unidad de conversión de energía para convertir energía eólica en energía eléctrica, que comprende al menos un rotor con un eje de rotación sustancialmente horizontal, que comprende una pluralidad de palas de rotor que se extienden radialmente al eje de rotación, en donde el rotor tiene una entrada dirección que corresponde al eje de rotación, en particular es paralela al eje de rotación, una pared para disposición junto a una vía de circulación para vehículos que pueden circular sobre la vía de circulación en una dirección de marcha y cuyo movimiento provoca un flujo de aire, teniendo la pared un receptáculo en el que está dispuesto el rotor, teniendo el receptáculo una abertura en una de las cuales la superficie lateral de la pared está orientada hacia la ruta de tráfico,y en el que el eje de rotación de al menos un rotor está alineado sustancialmente transversalmente a la dirección de desplazamiento. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Unidad de conversión de energía, disposición de conversión de energía, sistema de conversión de energía y red
El objetivo de la invención es una unidad de conversión de energía, un dispositivo de conversión de energía y un sistema de conversión de energía para convertir energía eólica en energía eléctrica. La unidad de conversión de energía está diseñada y configurada para capturar flujos de aire resultantes del desplazamiento de vehículos en una vía de circulación, tales como un viento relativo o un flujo de empuje, y generar energía eléctrica a partir de los mismos. La invención también se refiere a una red que presenta una unidad de conversión de energía, una disposición de conversión de energía y/o un sistema de conversión de energía.
El documento GB 2 465 219 A describe una turbina de viento relativo que está dispuesta por debajo de una carretera. Los vehículos que circulan por la vía de circulación generan un viento relativo, que se guía parcialmente a través de una rejilla transitable dispuesta en la carretera. Una turbina Vidguet similar a una rueda de molino está alojada en una cavidad debajo de la rejilla. En la cavidad puede estar prevista una placa deflectora para dirigir el viento relativo en la dirección del sentido de giro de la rueda de la turbina. Sin embargo, una parte del viento relativo actúa inevitablemente en contra del sentido de giro de la turbina. La eficacia se reduce de una forma particularmente grave debido a que la mayor parte del viento relativo se escapa sin utilizar por encima de la carretera, de modo que solo una proporción relativamente pequeña del viento relativo actúa sobre la turbina. Al mismo tiempo, la cavidad actúa como trampa de suciedad, lo que perjudica la fiabilidad operativa de la turbina de viento relativo y aumenta el esfuerzo de mantenimiento. La rejilla altera la superficie nivelada de la carretera y puede ser una fuente considerable de peligro, por ejemplo, para los vehículos de dos ruedas.
En el documento WO 2020/157219 A1, se describe una turbina de viento relativo, que se puede disponer, por ejemplo, en forma de media carcasa alrededor del poste de una farola para hacer funcionar la misma. Las palas de la turbina están dispuestas alrededor del poste y se extienden verticalmente de forma paralela a la dirección de rotación. Esta estructura provoca una gran resistencia a la rotación. El poste puede estar dispuesto entre carriles de sentido opuesto de la carretera. Sin embargo, los vientos relativos de los vehículos que circulan en direcciones opuestas se anulan entre sí. La mayor parte del viento relativo fluye evitando las turbinas. Si el viento relativo alcanza la turbina, las palas de la turbina, por una parte, se mueven en el sentido de giro pero, por otra parte, las palas de la turbina también se ven sopladas en la dirección opuesta al sentido de giro. De esta forma se reduce la rotación de la turbina. Con la turbina de viento relativo descrita en el documento WO 2020/157219 A1, se puede lograr solo un rendimiento de energía eólica muy reducido.
En el documento EP 1681 462 A2, se describe un aerogenerador que está suspendido sobre una carretera o una vía férrea en un túnel o en un puente frente a la superficie de la pared lateral o del techo. Se indica que el aerogenerador está equipado con una turbina Savonius para atrapar viento relativo y generar energía eléctrica a partir del mismo. La estructura alargada paralela al eje de rotación provoca una alta resistencia a la rotación. La mayor parte del viento relativo fluye evitando las turbinas. El viento relativo que alcanza la turbina actúa, de hecho, parcialmente en el sentido de giro, pero también por otra parte en contra del sentido de giro, lo que restringe significativamente el rendimiento de energía eólica. El rendimiento la energía eólica es reducido y también lo es el nivel de eficacia.
El documento US 7.427.173 B2 se refiere a una turbina de viento relativo dispuesta en un arcén lateral o un arcén central de una carretera por la que se circula a ambos lados del arcén central en sentidos opuestos. A lo largo de la carretera se extiende una pared de barrera entre turbinas de viento relativo respectivamente adyacentes. Las turbinas se extienden paralelamente al eje de rotación en dirección vertical y, por lo tanto, tienen una resistencia a la rotación relativamente alta. Las turbinas de viento relativo están rodeadas por carcasas, cada una de las cuales presenta una abertura de entrada, una abertura de salida y una abertura central con respecto a cada carril adyacente. También en esta configuración, la mayor parte del viento relativo fluye evitando el rotor a lo largo del lado exterior de la pared de barrera o hacia arriba. La proporción relativamente pequeña del viento relativo que alcanza la turbina actúa tanto en el sentido de giro como en contra. El resultado es un nivel de eficacia muy reducido con respecto al rendimiento eólico teóricamente posible.
El documento GB 2 438 630 A se refiere a una propulsión alternativa de turbinas eólicas producida por la generación y utilización de flujo de aire/fuerza del viento inducido por una gran cantidad de desplazamientos de vehículos que se mueven a gran velocidad, desencadenando el flujo de aire/fuerza del viento la rotación o el desplazamiento de las turbinas. Se indica que un sistema de este tipo es capaz de convertir el viento relativo en energía eléctrica.
El documento US 2018/226860 A1 se refiere a un sistema de generación de energía a partir de la operación de empuje de una aeronave, que comprende: una superficie de pista para el despegue y el aterrizaje de aeronaves, en el que la superficie de la pista comprende una puerta y en el que la puerta se puede abrir a una cavidad dispuesta debajo de la superficie de la pista, una pluralidad de palas de turbina eólica dispuestas dentro de la cavidad, en el que la pluralidad de palas de turbinas eólicas se pueden hacer girar por medio del aire que fluye dentro de la cavidad; y un generador acoplado a la pluralidad de aspas de turbina eólica de forma que el generador genere electricidad en respuesta a la rotación de la pluralidad de aspas de turbina eólica. Se indica que con un sistema de este tipo es posible la generación de energía en un entorno aeroportuario.
El documento JP 2001 055971 A se refiere a un generador de energía eólica para marcar carriles, caracterizado por que están dispuestos varios generadores en una fila horizontal a lo largo de una dirección de marcha de un vehículo sobre un elemento de soporte. Se indica que un generador de energía eólica de este tipo separa las vías de circulación entre sí y convierte el viento relativo generado por los vehículos en energía eléctrica.
El documento US 2009/250936 se refiere a un sistema para convertir un flujo de aire que comprende gases de escape de aviones en potencia eléctrica, que comprende: una pluralidad de unidades de turbina modulares configurables en un grupo, en el que el grupo comprende por lo menos una fila de varias unidades de turbina adyacentes, en el que el grupo puede ubicarse para capturar el flujo de aire, en el que cada una de las unidades de turbina de la pluralidad de unidades de turbina comprende por lo menos un rotor y por lo menos un generador acoplado a por lo menos uno de los rotores y puede operarse para convertir la energía rotacional de la pluralidad de rotores en potencia eléctrica. Se indica que dicho sistema está diseñado para convertir el viento generado por los gases de escape de los aviones en energía eléctrica.
El objetivo de la presente invención es proporcionar unidades de conversión de energía, dispositivos de conversión de energía y/o sistemas de conversión de energía para convertir energía eólica en energía eléctrica, así como redes, que no presenten ya las desventajas del estado de la técnica. En particular, el objeto de la invención es proporcionar unidades de conversión de energía, dispositivos de conversión de energía y/o sistemas de conversión de energía y redes con los mismos que aseguren una conversión particularmente eficaz de la energía eólica, en particular partiendo de flujos de viento producidas por el desplazamiento de vehículos, tales como un viento relativo o un flujo de empuje.
En consecuencia, está prevista una unidad de conversión de energía para convertir la energía eólica en energía eléctrica, que comprende por lo menos un rotor con un eje de rotación sustancialmente horizontal y una pared para ser dispuesta junto a una vía de circulación de vehículos, en la que la pared presenta un receptáculo en el que el está dispuesto el rotor. Los vehículos pueden desplazarse en una vía de circulación en una dirección de marcha. El desplazamiento de los vehículos provoca un flujo de aire, que se denomina en el presente documento viento relativo. Un vehículo puede estar diseñado como un vehículo de carretera, tal como un automóvil de pasajeros, un camión o similar, para circular por carreteras. Como alternativa o adicionalmente, un vehículo puede estar diseñado como un vehículo ferroviario, tal como un tren, por ejemplo, un tren de levitación magnética, un tren de alta velocidad o un tren de mercancías, para circular por vías de tráfico ferroviario. Según otra alternativa, es posible que un vehículo sea una aeronave, en particular una aeronave propulsada por hélice o propulsada por chorro, que está diseñada para circular por una pista de rodadura, por ejemplo, para despegar y aterrizar.
El rotor comprende una pluralidad de palas de rotor que se extienden radialmente con respecto al eje de rotación. El número de palas del rotor puede ser variable. Por ejemplo, puede estar prevista una cantidad de 2, 3, 4, 5 o más palas de rotor. Como alternativa o adicionalmente, el diámetro del rotor puede ser variable, por ejemplo tal como se describe más adelante. Además, el rotor presenta una dirección de entrada de flujo que corresponde al eje de rotación, siendo en particular paralela al eje de rotación. En comparación, en el caso de la turbina Savonius descrita anteriormente y conocida por el estado de la técnica, la dirección de entrada de flujo sería perpendicular al eje de rotación. El experto en la materia entiende que la sección transversal aerodinámica o, respectivamente, el perfil de la sección transversal de las palas del rotor se determina con respecto a la dirección de entrada de flujo predeterminada.
La pared tiene una superficie lateral orientada hacia la vía de circulación. El receptáculo dispuesto en la pared presenta una abertura en la superficie lateral orientada hacia la vía de circulación. En particular, la superficie de la abertura es proporcional al tamaño de la superficie lateral de la pared. Por ejemplo, la superficie de la abertura puede representar por lo menos el 25%, en particular por lo menos el 30%, preferentemente por lo menos el 50% del tamaño de la superficie lateral de la pared o, respectivamente, la sección de pared en la que está previsto el receptáculo. El eje de rotación de dicho por lo menos un rotor está orientado de forma sustancialmente transversal a la dirección de marcha. En particular, el eje de rotación del, por lo menos un, rotor puede estar orientado ortogonalmente a la dirección de marcha. Se puede preferir que la superficie lateral de la pared se extienda de forma sustancialmente paralela a la vía de circulación, en particular a la dirección de marcha de la vía de circulación. Alternativamente, se puede preferir que la superficie lateral de la pared esté orientada en un ángulo oblicuo con respecto a la dirección de marcha. Es posible que la superficie lateral de la pared esté dispuesta en un ángulo en el intervalo de 0° a 90° con respecto a la dirección de marcha, en particular en un ángulo de por lo menos 30°, preferentemente por lo menos 45°, de forma particularmente preferida por lo menos 60°. Según una forma de realización, la superficie lateral de la pared puede estar dispuesta en un ángulo con respecto a la dirección de marcha en el intervalo de 75° a 100°, en particular en el intervalo de 80° a 95°.
La unidad de conversión de energía según la invención también comprende una caja de guiado para guiar el flujo de aire hacia la abertura, en la que la caja de guiado está montada en la superficie lateral orientada hacia la vía de circulación de dicha por lo menos una pared y está dispuesta delante de la pared en dirección axial al eje de rotación.
La caja de guiado también presenta una abertura de caja de guiado orientada en sentido contrario a la dirección de marcha.
La unidad de conversión de energía según la invención también comprende por lo menos un faldón dispuesto por encima de la abertura de caja de guiado, que sobresale de la abertura de caja de guiado en sentido contrario a la dirección de marcha y que está diseñado y configurado para dirigir un flujo de aire, en particular en dirección vertical hacia abajo, hacia la abertura.
En una unidad de conversión de energía según la invención, se puede garantizar que los flujos de aire provocados por los desplazamientos del vehículo, en particular el viento relativo, se reciben en una dirección sustancialmente horizontal, preferentemente en la dirección de entrada de flujo correspondiente a la dirección del eje de rotación del rotor. Al mismo tiempo, el flujo volumétrico del flujo de aire utilizable se puede aumentar enormemente.
Según una forma de realización preferida, la pared presenta una dirección principal de extensión que corresponde a la dirección de marcha, en particular que está orientada paralelamente a la dirección de marcha. Como alternativa o adicionalmente, la dirección principal de extensión puede estar orientada transversalmente, en particular ortogonalmente, al eje de rotación del, por lo menos un, rotor. El uso de la pared permite reunir los flujos de aire, en particular el viento relativo, y conducirlos hacia la abertura y, por lo tanto, al rotor, de modo que toda la superficie del rotor esté expuesta al flujo de aire, de manera que se pueda garantizar un rendimiento de superficie prácticamente completo. A diferencia de los diseños convencionales, la pared impide que la mayor parte del flujo de aire pueda fluir evitando la turbina. El viento relativo, para reducir la presión, debe fluir a través del rotor y, a este respecto, impulsarlo para generar energía eléctrica.
Según una forma de realización preferida de la unidad de conversión de energía según la invención, la caja de guiado está dispuesta a lo largo de un borde periférico interior directamente adyacente a la superficie lateral de la pared o dispuesto solo a una pequeña distancia inferior a 10 cm, en particular inferior a 5 cm, preferentemente inferior a 1 cm de la misma. Mediante la caja de guiado, los flujos de aire, en particular el viento relativo, se atrapan y se fuerzan en la dirección del rotor. La caja de guiado provoca un determinado flujo forzado a través del rotor con los flujos de aire provocados por los vehículos. Al proporcionar una caja de guiado se evita que fluya un flujo de aire a lo largo del lado interior de la pared en la dirección de marcha, en sentido contrario a la dirección de marcha o por la parte superior evitando el rotor. Como resultado, la cantidad utilizable de flujo volumétrico de viento relativo puede incrementarse enormemente. Mediante la caja de guiado, el nivel de eficacia de una unidad de conversión de energía puede aumentar significativamente. Además, con la caja de guiado se puede provocar que el flujo de aire, al fluir contra el rotor, alcance las palas del rotor en gran medida de forma paralela a la dirección de entrada de flujo y, por lo tanto, con una velocidad eficaz del viento más alta, lo que significa que se puede aumentar el nivel de eficacia del propio rotor.
En un desarrollo adicional de la unidad de conversión de energía según la invención, las, una o varias, placas guía se extienden, preferentemente de forma continua, desde la, en particular única, abertura de caja de guiado hasta la abertura. En particular, la caja de guiado está además cerrada frente a la vía de circulación. En particular, la caja de guiado comprende por lo menos una placa guía para guiar el flujo de aire desde una abertura de caja de guiado hacia la abertura, en particular con una dirección de flujo de aire correspondiente a la dirección de entrada de flujo en la zona de la abertura. El borde periférico interior puede estar formado por lo menos a tramos por la placa guía. La forma de la caja de guiado o, respectivamente, la placa guía que, por ejemplo, está inclinada por lo menos en determinadas secciones, está diseñada y configurada para dirigir un flujo de aire entrante en la dirección de la abertura. La placa guía puede ser de una sola pieza o de varias piezas. Es posible que una caja de guiado comprenda varias, en particular por lo menos 4, por lo menos 8 o por lo menos 20 placas guía para guiar los flujos de aire de forma aproximadamente laminar desde una abertura de caja de guiado hasta la abertura. La placa guía puede estar orientada oblicuamente en la dirección de la abertura por lo menos a tramos, en particular en toda la superficie, y/o estar curvada de forma continua en la dirección de la abertura por lo menos a tramos, en particular en toda la superficie. La caja de guiado puede comprender una pluralidad de placas guía, estando diseñadas y configuradas una o varias placas guía en cada caso para impulsar un flujo de aire en dirección vertical hacia arriba, en dirección vertical hacia abajo y/o en dirección axial, preferentemente de forma correspondiente a una dirección horizontal, hacia la abertura.
En un desarrollo adicional de la unidad de conversión de energía según la invención, está previsto que el faldón se proyecte de forma oblicua, preferentemente de forma cóncava, desde la abertura de caja de guiado en sentido contrario a la dirección de marcha. Por medio del faldón, una caja de guiado que tiene una altura de caja de guiado puede dotarse de un aumento de la zona de entrada en dirección vertical hacia arriba para conducir una proporción aún mayor de un flujo de aire, en particular del viento relativo, que fluye a lo largo de la superficie lateral de la pared, a través de la caja de guiado hacia la abertura. El flujo forzado a través del rotor provocado por la caja de guiado con el viento relativo u otros flujos de aire se puede reforzar adicionalmente por medio de un faldón.
Según un desarrollo adicional, que puede combinarse con los anteriores, está previsto que la caja de guiado rodee por lo menos parcialmente la abertura, en particular que la cubra, recubriendo en particular la caja de guiado el eje de rotación. El borde periférico interior de la caja de guiado está dispuesto preferentemente por lo menos a tramos en la zona de la abertura con respecto a la dirección de marcha. Por lo tanto, mediante la caja de guiado se impide que el flujo de aire que se mueve en la dirección de marcha fluya evitando la abertura y se desvía en la abertura hacia el rotor. Desde el extremo trasero de la abertura en la dirección de marcha, la caja de guiado puede extenderse a lo largo de una sección diagonal de la abertura. Por ejemplo, la caja de guiado puede extenderse en dirección diagonal en sentido contrario a la dirección de marcha a lo largo de por lo menos un cuarto, por lo menos un tercio, por lo menos la mitad o por lo menos tres cuartos, en particular a lo largo de toda la longitud diagonal de la abertura, en sentido contrario a la dirección de marcha.
Según otro desarrollo, que puede combinarse con los anteriores, la caja de guiado se extiende en dirección vertical por lo menos hasta la altura de la abertura del receptáculo. Puede preferirse que la altura de la abertura y la altura de la caja de guiado sean sustancialmente las mismas, partiendo de una superficie del suelo sustancialmente plana. Es posible que una caja de guiado sea mayor en la dirección vertical que la abertura rodeada por esta caja de guiado.
Una forma de realización de una unidad de conversión de energía comprende un carro de transporte que puede moverse, en particular, sobre la vía de circulación, estando fijada la pared al carro de transporte. El carro de transporte porta la pared que incluye el rotor dispuesto en el receptáculo, de tal manera que se puede implementar una unidad de conversión de energía móvil. La unidad de conversión de energía móvil se puede utilizar, por ejemplo, para disponerla en ubicaciones particularmente adecuadas durante un corto periodo de tiempo y/o de forma provisional. Como carro de transporte se puede utilizar, por ejemplo, un remolque de vehículo automóvil o un vagón que se puede desplazar sobre raíles.
En una forma de realización de una unidad de conversión de energía, está previsto que una pared presente una altura que corresponda por lo menos a una altura de vehículo de los vehículos que se desplazan por la vía de circulación. Los expertos en la materia conocen las alturas típicas de los vehículos para distintas vías de circulación. Para vías férreas, la altura típica del vehículo generalmente está limitada por la altura de la catenaria. La altura del denominado hilo de contacto estándar puede encontrarse generalmente entre 4,50 m y 6,50 m, en particular entre 5 m y 5,50 m. Para vehículos de carretera puede considerarse una altura de vehículo típica en el intervalo de 1,50 m a 5 m, en particular 1,70 m (para automóviles) y/o 4 m (para camiones). Para aeronaves puede asumirse como altura de vehículo típica una altura del fuselaje o del ala inferior a 25 m, en particular inferior a 20 m, preferentemente inferior a 10 m. Al diseñar la altura de la pared para que sea por lo menos tan grande como la altura del vehículo, se puede evitar que los flujos de aire inducidos por los vehículos escapen fácilmente por encima de la pared. De esta forma, puede potenciarse un flujo forzado a través de dicho por lo menos un rotor por los flujos de aire provocados por los vehículos.
Según una forma de realización de una unidad de conversión de energía, la pared presenta dos superficies laterales opuestas. Preferentemente, las superficies laterales son sustancialmente planoparalelas entre sí. El receptáculo se extiende entre las superficies laterales opuestas. El receptáculo presenta por lo menos una abertura en una primera superficie lateral. El receptáculo puede presentar una segunda abertura en la segunda superficie lateral. El receptáculo presenta preferentemente dos aberturas, estando cada una dispuesta en cada una de las dos superficies laterales opuestas. Preferentemente, el receptáculo penetra completamente en la pared. El rotor está dispuesto dentro del receptáculo. Se puede preferir que el rotor no se extienda más allá de la primera y/o la segunda superficie lateral de la pared en su dirección axial. Como alternativa o adicionalmente, en una forma de realización puede estar previsto que el eje de rotación del rotor esté orientado transversalmente, en particular ortogonalmente, a la superficie lateral de dicha por lo menos una pared. De esta forma se puede lograr un diseño compacto, de modo que se pueda añadir fácilmente una unidad de conversión de energía a las vías de circulación existentes. La carcasa del rotor presente en la pared evita que se dañe el rotor y lo protege de la suciedad, así como también del ruido.
En una forma de realización de una unidad de conversión de energía, las palas de rotor del rotor presentan una inclinación ajustable de forma variable con respecto al eje de rotación, en particular de forma continua o escalonada. Debido a la ajustabilidad del ángulo de inclinación de las palas del rotor, el nivel de eficacia se puede ajustar óptimamente en función de las condiciones predominantes del flujo de aire.
En particular, en una forma de realización de la unidad de conversión de energía, la abertura del receptáculo puede ser por lo menos tan grande como el rotor dispuesto en este receptáculo. En particular, el rotor presenta un radio de rotor de por lo menos 0,5 m, en particular de por lo menos 1 m, preferentemente de por lo menos 2 m Como alternativa o adicionalmente, el radio del rotor puede tener no más de 10 m, en particular no más de 5 m. Según una forma de realización, un radio de rotor puede ser, por ejemplo, de 7,5 m. Según una forma de realización alternativa, puede preferirse que la abertura presente un área superficial y/o una altura y/o una anchura menores que el rotor dispuesto en el receptáculo asociado, por ejemplo en una forma de realización en la que el receptáculo está dispuesto por lo menos a tramos, en particular de forma subterránea, por debajo de la vía de circulación.
Como alternativa o adicionalmente, en una forma de realización de una unidad de conversión de energía, la abertura puede tener forma de arco de círculo. En particular, la abertura puede tener forma de cuarto de círculo o de semicírculo. Puede preferirse una abertura con forma de arco de círculo en combinación con un rotor dispuesto por lo menos a tramos por debajo de la vía de circulación.
La abertura se extiende preferentemente por encima de la vía de circulación. Puede preferirse que la abertura tenga un borde inferior que comience aproximadamente a la altura de la vía de circulación o por encima de la superficie de la vía de circulación. Mediante una disposición de este tipo de la abertura con respecto a la vía de circulación se puede garantizar que la superficie de la vía de circulación actúe como una superficie de guiado adicional para provocar un flujo forzado a través del rotor.
En una forma de realización de la unidad de conversión de energía según la invención, la unidad de conversión de energía también comprende por lo menos una placa deflectora que se extiende a lo largo de la pared en un borde superior y/o lateral y se proyecta de forma oblicua, en particular de forma cóncava, en la dirección de la vía de circulación desde la superficie lateral. En particular, la placa deflectora puede proyectarse desde la superficie lateral en ángulo recto en la dirección de la vía de circulación. La placa deflectora se extiende, por ejemplo, más hacia arriba a lo largo de la pared en un borde superior y/o más a lo largo de la pared en un borde lateral hacia el lado derecho o izquierdo respectivo, más allá de la extensión de la pared. La placa deflectora también puede denominarse dispositivo de paraviento. En particular, en un borde de la placa deflectora orientado hacia la vía de circulación, la placa deflectora presenta un reborde que sobresale hacia abajo en dirección vertical. El reborde se extiende preferentemente, en particular sin interrupción, a lo largo de toda la longitud de la placa deflectora. Por medio de la placa deflectora que sobresale en la dirección de la vía de circulación puede formarse una estructura en forma de embudo, que conduce los flujos de aire, en particular un viento relativo o un flujo de empuje, a la abertura. El flujo forzado a través del rotor se puede aumentar por medio de una placa deflectora, aumentando así la eficacia de la unidad de conversión de energía. En particular, se puede usar una placa deflectora para evitar que un flujo de aire fluya sin utilizarse evitando la pared con la abertura prevista en la misma y el receptáculo del rotor dispuesto detrás de la misma.
La invención se refiere también a una disposición de conversión de energía que comprende una pluralidad de unidades de conversión de energía tal como se han descrito anteriormente, en particular que consiste en una pluralidad de unidades de conversión de energía. Las paredes de las múltiples unidades de conversión de energía forman una pared de sistema y presentan superficies laterales que están alineadas entre sí, en particular que están fusionadas entre sí. Preferentemente, las superficies laterales de las paredes adyacentes (que también pueden denominarse secciones de pared) se pueden conectar entre sí sin huecos y fusionarse entre sí. Una disposición de conversión de energía puede comprender varias paredes con una pluralidad de rotores, en particular por lo menos 2, por lo menos 3, por lo menos 5, por lo menos 10, por lo menos 20 o por lo menos 100 rotores, estando diseñados y configurados los rotores para convertir la energía cinética del viento en energía rotacional, que se puede convertir en energía eléctrica.
Con respecto a una sola unidad de conversión de energía independiente, una disposición de conversión de energía ofrece la ventaja de provocar un flujo forzado de aire a través de los rotores como resultado de los desplazamientos de los vehículos en una zona aún mayor, de modo que la energía eólica capturada en una disposición de conversión de energía aumenta en comparación con un número correspondiente de unidades de conversión de energía independientes.
En un desarrollo adicional de una disposición de conversión de energía a base de unidades de conversión de energía con una respectiva placa deflectora, las placas deflectoras individuales de las unidades de conversión de energía individuales forman un tramo de placa deflectora, en el que los lados internos, que están orientados hacia la vía de circulación, están alineados entre sí, en particular fusionados entre sí. Las placas deflectoras de las unidades de conversión de energía están preferentemente conectadas entre sí sin huecos o dispuestas entre sí con una distancia de hueco insignificantemente pequeña, en particular inferior a 10 cm, preferentemente inferior 5 cm, en particular inferior a 1 cm.
La invención también puede referirse a un sistema de conversión de energía que comprende por lo menos una unidad de conversión de energía tal como se ha descrito anteriormente o por lo menos una disposición de conversión de energía tal como se ha descrito anteriormente, y una vía de circulación. La vía de circulación puede ser, por ejemplo, una carretera, una vía férrea para vehículos ferroviarios, tales como trenes, o una pista de rodadura para aviones. En particular, la pared discurre por lo menos a tramos de forma adyacente, en particular de forma paralela, a la vía de circulación. La distancia entre las unidades de conversión de energía, en particular la superficie lateral de la unidad de conversión de energía, y un borde lateral de la vía de circulación puede ser inferior a 50 m, en particular inferior a 10 m, preferentemente inferior a 3 m y de forma particularmente preferida inferior a 1,50 m.
En un desarrollo adicional de un sistema de conversión de energía que presenta dos vías de circulación, en particular con direcciones de marcha opuestas, dicha por lo menos una unidad de conversión de energía puede estar dispuesta entre una primera y una segunda vía de circulación. En un sistema de conversión de energía de este tipo, el receptáculo presenta una primera abertura en la primera superficie lateral de la pared orientada hacia la primera vía de circulación. Además, el receptáculo presenta una segunda abertura orientada hacia la segunda vía de circulación. Alternativamente, puede estar previsto que en un sistema de conversión de energía que está dispuesto entre una primera y una segunda vía de circulación esté previsto un dispositivo de conversión de energía en el que las secciones de pared adyacentes presentan receptáculos que están abiertos alternativamente hacia el primer o el segundo lado.
En otra forma de realización, dicha por lo menos una unidad de conversión de energía está configurada y diseñada para recibir un flujo de empuje de una propulsión de hélice y/o una propulsión a chorro de un avión en la dirección de entrada de flujo.
La invención también puede comprender una red que comprende por lo menos una unidad de conversión de energía tal como se ha descrito anteriormente, una disposición de conversión de energía tal como se ha descrito anteriormente o por lo menos un sistema de conversión de energía tal como se ha descrito anteriormente. La red también puede presentar por lo menos un consumidor eléctrico, tal como un dispositivo de calefacción, en particular para calentar la vía de circulación y/o las vías de acceso a la unidad de conversión de energía. Como alternativa o adicionalmente, la red puede presentar por lo menos una estación de carga eléctrica para por lo menos un vehículo, en particular un vehículo que opera eléctricamente, por ejemplo una locomotora eléctrica o un vehículo de carretera que opera eléctricamente. Como alternativa o adicionalmente, la red puede presentar por lo menos una disposición de bobina de inducción para cargar inductivamente un vehículo que se encuentra en la vía de circulación. Como alternativa o adicionalmente, la red comprende por lo menos un dispositivo de almacenamiento de energía. Además, como alternativa o adicionalmente, la red comprende por lo menos un dispositivo convertidor para alimentar la energía eléctrica a una red eléctrica, tal como una red eléctrica de edificios o una red eléctrica pública. Como alternativa o adicionalmente, el consumidor puede comprender por lo menos una iluminación y/o una pantalla, por ejemplo, una pantalla de información de tráfico, o una pantalla de información, tal como información publicitaria. El consumidor puede comprender una iluminación decorativa.
A diferencia de una instalación de energía eólica, que extrae energía del viento que sopla de forma natural a través de un rotor, la unidad de conversión de energía recupera energía del viento relativo del tráfico de vehículos. La unidad de conversión de energía según la invención también puede denominarse instalación de recuperación de energía del tráfico. Con la unidad de conversión de energía se recupera una gran parte de la energía utilizada para impulsar vehículos, tales como vehículos automóviles, trenes y aeronaves. De esta forma, la energía hasta la fecha no utilizada se convierte en energía que puede utilizarse. Debido a las altas a muy altas velocidades del viento causadas por los flujos de aire provocados por el desplazamiento de los vehículos, la unidad de conversión de energía puede funcionar con un nivel muy alto de eficacia. Al mismo tiempo, la posibilidad de integración en las redes de vías de circulación, es decir, redes de carreteras, líneas ferroviarias y pistas de rodadura, etc., que se extienden a lo largo de largas distancias en países industrializados, ofrece una amplia gama de posibilidades para el uso de unidades de conversión de energía. Especialmente en lo que respecta al uso de vehículos con propulsión eléctrica, omnipresentes en el transporte ferroviario y cada vez más importantes en el tráfico rodado, la unidad de conversión de energía ofrece la posibilidad de crear un ciclo de energía cerrado y libre de emisiones. La energía eléctrica que se utiliza para propulsar un vehículo se puede recuperar en gran medida por medio de la unidad de conversión de energía. Por medio de una unidad de conversión de energía, una disposición de conversión de energía o un sistema de conversión de energía, se puede garantizar la autosuficiencia eléctrica de un consumidor, tal como una estación de tren, un aeropuerto, una gasolinera, una instalación industrial, un hospital o varios edificios residenciales. De esta forma, también se evita el tendido de largas líneas de alto voltaje desde una ubicación remota de la instalación hasta los dispositivos consumidores. Se espera que la aceptación de una unidad de conversión de energía, diseñada para ser dispuesta en la zona de vías de circulación ya existentes, sea mucho mayor que para instalaciones de energía eólica convencionales de la misma potencia, ya que no hay necesidad de intervenir en bosques y campos. Dado que el ruido del tráfico predomina claramente en las vías de circulación, y la unidad de conversión de energía puede incluso provocar una reducción del ruido, se puede omitir una distancia de aislamiento acústico. Al mismo tiempo, el desemboIso de inversión requerido, así como los conocimientos técnicos, son significativamente menores que para las instalaciones de energía eólica convencionales debido a la sencilla aplicabilidad de la unidad de conversión de energía. Mediante el uso de tecnología ya comprobada, se puede garantizar una larga vida útil y un coste de mantenimiento relativamente bajo. A diferencia de las instalaciones de energía eólica, la unidad de conversión de energía es independiente de la dirección predominante del viento y no requiere ningún ajuste cuando cambia la dirección del viento, ya que se puede garantizar una adaptación estructural óptima a las condiciones de la vía de circulación adyacente a la unidad de conversión de energía.
Otras características y ventajas de la invención se deducen de la descripción siguiente, en la que se explican ejemplos de formas de realización de la invención por medio de dibujos esquemáticos a modo de ejemplo, sin limitar con ello la invención. Estos muestran:
Figura 1: una vista lateral esquemática de una unidad de conversión de energía según la invención;
Figura 2: una vista lateral esquemática de otra unidad de conversión de energía según la invención; Figura 3: una vista en planta esquemática de una carretera de varios carriles, que está equipada en ambos lados con una unidad de conversión de energía en cada lado;
Figura 4: una vista en planta esquemática de una vía férrea de varios carriles, en la que una unidad de conversión de energía está dispuesta entre los carriles;
Figura 5a: una vista lateral esquemática de una unidad de conversión de energía según la figura 1 o 2;
Figura 5b: una vista en planta de la unidad de conversión de energía según la figura 5a;
Figura 6a: una vista lateral esquemática de una unidad de conversión de energía abierta;
Figura 6b: una vista en planta de la unidad de conversión de energía abierta según la figura 6a;
Figura 7: una vista en planta esquemática de una unidad de conversión de energía ajustable angularmente; Figura 8: una vista lateral esquemática de otra unidad de conversión de energía;
Figura 9: una vista lateral esquemática de otra unidad de conversión de energía más;
Figura 10: una vista en perspectiva de una disposición de conversión de energía con tres unidades de conversión de energía según la figura 9;
Figura 11: una vista de detalle de una caja de guiado;
Figura 12: una forma de realización de una unidad de conversión de energía con un carro de transporte; Figura 13: una representación esquemática de una red con una unidad de conversión de energía;
Figura 14: una vista en planta de una unidad de conversión de energía con un generador; y
Figura 15: una vista esquemática en secciones a través de un sistema de conversión de energía con dispositivo de calefacción.
Para simplificar la legibilidad, en la siguiente descripción de formas de realización preferidas de la invención se utilizan símbolos de referencia iguales o similares para componentes iguales o similares de diferentes formas de realización.
A continuación, se proporciona una unidad de conversión de energía según la invención en general con el número de referencia 1. La unidad de conversión de energía 1 comprende una pared 3 con un rotor 5 montado en la misma. La figura 1 muestra la unidad de conversión de energía 1 adyacente a una vía de circulación 21 para vehículos, que se representan en la misma a modo de ejemplo como un camión 23, un tren 25 y un avión 27. El desplazamiento de los vehículos 23, 25, 27 en el sentido de marcha F provoca un flujo de aire L, que se denomina viento relativo. El flujo de aire L actúa sobre el rotor 5 y lo hace girar alrededor de su eje de rotación D. El rotor 5 acciona un generador eléctrico (no representado en detalle) para convertir la energía cinética del viento o, respectivamente, la energía rotacional en energía eléctrica.
El rotor 5 está montado de forma giratoria alrededor del eje del rotor D en un receptáculo 31 presente en la pared 3. La pared 3 tiene una superficie lateral 33 orientada hacia la vía de circulación 21 con una abertura 30 abierta para el receptáculo 31. El flujo de aire L sopla a través de la abertura 30 y acciona el rotor 5.
La figura 2 muestra una unidad de conversión de energía 1 que corresponde sustancialmente a la unidad de conversión de energía 1 esquemática según la figura 1. En la forma de realización representada en la figura 2 se muestra una vía de circulación 21 en forma de una carretera por la que pueden circular vehículos de carretera, tales como automóviles 22 y camiones 23. La unidad de conversión de energía 1 puede formar un sistema de conversión de energía 100 con la vía de circulación 21. La altura de la pared H de la superficie lateral 33 es superior a la altura de un coche h22 o, respectivamente, la altura de un camión h23. La carretera 21 puede ser, por ejemplo, una autopista que está diseñada y configurada para que circulen camiones 23, que tienen una altura de camión hi23 típica de aproximadamente 4 m.
La superficie lateral 33 tiene una altura H que es superior a la altura de los vehículos que normalmente se desplazan por la vía de circulación 21. La pared 3 se extiende en la dirección de marcha F a lo largo de la vía de circulación 21. Los flujos de aire L provocados por los vehículos 22, 23 se retienen por la pared 3 larga y alta y fluyen a lo largo de la superficie lateral 33. Delante de la superficie lateral 33 está dispuesta una caja de guiado 7 en la pared. Los flujos de aire L que fluyen a lo largo de la superficie lateral 33 se guían a través de la caja de guiado 7 hacia la abertura 30. La abertura 30 tiene forma de cuarto de círculo y se extiende, partiendo del eje de rotación D, hacia arriba en dirección vertical V y en la dirección de marcha F. La caja de guiado 7 cubre parcialmente la abertura 30.
El rotor 5 está montado de forma giratoria alrededor de un eje de rotación D en un receptáculo 31 presente en la pared 3. El rotor 5 tiene una dirección de entrada de flujo que está orientada paralelamente al eje de rotación D. Los flujos de aire que alcanzan el rotor 5 en la dirección de entrada de flujo pueden impulsarlo de manera óptima. En la forma de realización representada en la figura 2, el rotor 5 tiene un radio de rotor r que corresponde casi a la altura H de la pared. El receptáculo 31 tiene una forma cilíndrica con un radio interior R que corresponde sustancialmente a la altura H de la pared 3. El radio del rotor r es ligeramente inferior al radio interior R del receptáculo. El radio del rotor r puede ser preferentemente por lo menos el 90%, en particular por lo menos el 95% del radio interior R, de modo que prácticamente no pueda fluir aire evitando el rotor 5 sin utilizarse. El eje de rotación D está dispuesto aproximadamente en el mismo plano horizontal que la superficie de rodadura de la vía de circulación 21. Una parte del receptáculo 31 con el rotor 5 dispuesto en el mismo está dispuesta en dirección vertical V por debajo de la superficie de rodadura de la vía de circulación 21.
La figura 3 muestra una vista en planta de una carretera de varios carriles 21 con dos carriles con direcciones de marcha F1, F2 opuestas por los que circulan vehículos de carretera 22, 23. La carretera 21 está rodeada por una unidad de conversión de energía 1 en ambos lados. Las unidades de conversión de energía 1 y la carretera 21 pueden considerarse como un sistema de conversión de energía 100. Los vehículos 22, 23 que se desplazan en la primera dirección de marcha F1 generan un primer flujo de aire de viento relativo L1. Los vehículos 23 que se desplazan en la segunda dirección de marcha F2 generan un segundo flujo de aire de viento relativo L2. La vía de circulación 21 está enmarcada por unidades de conversión de energía 1 en ambos lados. El viento relativo utilizado por la unidad de conversión de energía 1 no permanece sobre la carretera. Se descarga hacia el lado trasero 35 para evitar fenómenos de disipación sobre la vía de circulación 21. Las unidades de conversión de energía 1 pueden estar diseñadas y operar tal como se ha descrito anteriormente con referencia a la figura 2. El receptáculo 31 respectivo se extiende transversalmente a la pared desde la primera superficie lateral 33, que está orientada hacia la vía de circulación 21, hasta una superficie trasera 35. El rotor 5 está alojado completamente dentro del receptáculo 31 y, por lo tanto, dentro de la pared 3. Como puede observarse en la figura 2, el eje de rotación D del rotor 5 puede estar dispuesto transversalmente, en particular ortogonalmente, a la dirección de marcha F. La pared 3 tiene en la dirección transversal una anchura B pequeña con respecto a la longitud y la altura H. La anchura del rotor b es inferior a la anchura de la pared B.
La figura 4 muestra otra forma de realización de una vía de circulación 21de varios carriles, que se representa en la misma como una vía férrea, entre cuyos carriles está dispuesta una unidad de conversión de energía 1. Es evidente que, alternativamente, puede estar prevista otra vía de circulación, tal como una carretera, a ambos lados de la unidad de conversión de energía 1 dispuesta de forma central entre los carriles. Tal como se muestra en la figura 4, puede ser preferible que un sistema de conversión de energía 100 esté diseñado de tal manera que la unidad de conversión de energía 1 esté dispuesta entre carriles de una vía de circulación 21 con direcciones de marcha F1, F2 opuestas. Dicha unidad de conversión de energía puede estar configurada de tal manera que el receptáculo 31 tenga aberturas 30 en ambas superficies laterales 33, 34 opuestas. Los vehículos que se desplazan en la respectiva dirección de marcha F1 o F2, en este caso trenes de alta velocidad 25, provocan un respectivo flujo de aire de viento relativo L1, L2. Guiado a través de la primera o la segunda superficie lateral 33 o, respectivamente, 34, y en cada caso a través de la caja de guiado dispuesta respectivamente en las mismas, el flujo de aire L1, L2 se guía al rotor 5. Después de fluir a través del rotor 5, un flujo de aire residual G1, G2 puede salir a través de aberturas de hueco o de rejilla a una zona de presión negativa 41. En la zona de presión negativa 41, el flujo de aire residual G1 o G2 saliente del primer o segundo flujo de aire L1 o L2 es arrastrado por el otro, segundo o primer flujo de aire L2 o L1 que actúa en la misma en cada caso y lo fuerza de nuevo a la caja de guiado 7. De esta forma, se puede optimizar el nivel de eficacia del sistema de conversión de energía 100.
Las figuras 5a y 5b muestran una forma de realización de una unidad de conversión de energía 1 que se puede utilizar en una de las formas de realización mencionadas anteriormente según las figuras 1 a 4 descritas anteriormente. El rotor 5 tiene diez palas de rotor 51 que giran alrededor del eje de rotación D común. El eje de rotación D está orientado horizontalmente. El eje de rotación D se encuentra sustancialmente sobre un plano horizontal del suelo, que puede corresponder, por ejemplo, a una superficie de rodadura de una vía de circulación. El rotor 5 está alojado en un alojamiento 31 dentro de la pared 3. La pared 3 está delimitada por una primera superficie lateral 33 que está alineada con una vía de circulación, por ejemplo paralelamente a la misma. En el lado opuesto a la primera superficie lateral 33, la pared 3 está delimitada por una superficie trasera 35. La anchura de rotor b del rotor 5 es inferior a la anchura B de la pared 3. En el lado trasero 35 de la pared pueden estar previstas aberturas de hueco o de rejilla, de modo que un flujo de aire que haya servido para impulsar el rotor 5 pueda abandonar el receptáculo 31 como flujo de aire residual.
La superficie lateral 33 está atravesada por una abertura 30 a través de la cual el flujo de aire puede fluir hacia el interior del receptáculo 31 y hacia el rotor 5 dispuesto en el mismo. En las formas de realización según la figura 5a, esta abertura 30 tiene forma de arco de círculo y se extiende a lo largo del perímetro redondeado del receptáculo 31 en aproximadamente 80°. La abertura 30 está delimitada en su extremo inferior en dirección vertical V por un borde inferior 37 horizontal. Un borde lateral 39, que se extiende desde la superficie del suelo B paralelamente a la dirección vertical V, delimita el otro lado de la abertura 30. La altura H de la superficie lateral 33, respectivamente de la pared 3, se encuentra en el intervalo entre el 120% y el 150% del radio del rotor r.
Una caja de guiado 7 sobresale en la superficie lateral 33 en una dirección que corresponde a la dirección axial A del eje de rotación D. La caja de guiado 7 tiene una abertura de caja de guiado 70. El flujo de aire entra en la caja de guiado 7 a través de la abertura de caja de guiado 70 y se dirige a través de la caja de guiado 7 a la abertura 30. La caja de guiado se extiende a lo largo del borde periférico de la abertura 30 y se encuentra en el mismo en contacto estrecho con la pared 3. La caja de guiado 7 está formada por una placa guía sencilla 71 en la forma de realización sencilla que se muestra en esta figura.
Las figuras 6a y 6b muestran una forma de realización alternativa de una unidad de conversión de energía 1. El rotor 5 está diseñado como en la unidad de conversión de energía 1 descrita anteriormente según las figuras 5a y 5b. No está prevista una superficie lateral dispuesta por encima de la superficie del suelo B. En la forma de realización según las figuras 6a y 6b, el receptáculo 31 (y por tanto la pared) está formado subterráneamente, por debajo de la superficie del suelo B. Por encima de la superficie del suelo B, está prevista una caja de guiado 7 que consiste en una placa guía 71. La caja de guiado puede desviar el flujo de aire que sopla transversalmente al eje de rotación D y la dirección de entrada de flujo del rotor 5 que le corresponde, y conducirlo al rotor 5.
La figura 7 muestra esquemáticamente una unidad de conversión de energía 1, que opcionalmente puede diseñarse con o sin una caja de guiado 7, que puede disponerse en diferentes ángulos de ataque, en particular con respecto a una vía de circulación. Tal como se muestra esquemáticamente en esta figura, la unidad de conversión de energía 1 puede estar orientada paralelamente a una vía de circulación, de modo que el eje de rotación D esté dispuesto en la dirección horizontal y perpendicularmente con respecto a la dirección de marcha, pudiendo hablarse en este caso de un ángulo de ataque de 0°. Es posible que la unidad de conversión de energía 1, es decir, la pared 3 con el rotor 5 dispuesto en la misma, se pueda ajustar en cualquier ángulo de ataque a deseado. El ángulo de ataque a puede encontrarse en el intervalo de 30° a 45°, por ejemplo.
En el ejemplo de la forma de realización en la figura 7, también debe mencionarse que las palas de rotor 51 del rotor 5 están diseñadas de forma variada. Por una parte, el número de palas de rotor 51 se puede seleccionar de forma variada con respecto al flujo de aire que se espera en el sitio de utilización de una unidad de conversión de energía 1. Además, el tamaño, es decir, el radio del rotor r y/o la anchura del rotor b se seleccionan de manera óptima con respecto a las condiciones de flujo que se esperan. Además, el ángulo de inclinación 0 de las palas de rotor 51 con respecto al eje de rotación D se puede ajustar de forma variable. El ángulo de inclinación 0 puede ajustarse preferentemente en el intervalo de 5° a 85°, en particular en el intervalo de 10° a 80°, preferentemente en el intervalo de 30° a 60°. El ángulo de inclinación 8 puede ajustarse de forma que sea estructuralmente constante. Es posible que el rotor 5 incluya un dispositivo de ajuste diseñado y configurado para ajustar de manera óptima el ángulo de inclinación 8 de las palas del rotor 51 con respecto al eje de rotación D en función de las condiciones de flujo que prevalecen en ese momento en el sitio de utilización de la unidad de conversión de energía 1.
La figura 8 muestra otra forma de realización de una unidad de conversión de energía similar a la descrita anteriormente con respecto a las figuras 5a y 5b. A diferencia de las unidades de conversión de energía descritas anteriormente, el eje de rotación D del rotor 5 está dispuesto a una distancia por encima de la superficie del suelo B. El eje de rotación D se extiende en la dirección horizontal. El borde inferior 37 y el borde lateral 39 de la abertura 30 presente en la superficie lateral 33 de la pared 3 están diseñados de manera muy similar a la abertura 30 descrita con referencia a la figura 5a, con la diferencia de que el borde arqueado y el borde lateral 39 se extienden hacia abajo en dirección vertical V y se extienden por debajo del eje de rotación D hasta la superficie del suelo B. La distancia d del eje de rotación D a la superficie del suelo B es inferior al radio del rotor r. En la forma de realización mostrada en la figura 7, la distancia d es inferior a la mitad del radio del rotor r.
La figura 9 muestra otra forma de realización de una unidad de conversión de energía que corresponde sustancialmente a la forma de realización según la figura 8. Sin embargo, la distancia d entre el eje de rotación D y la superficie del suelo B es superior al radio del rotor r. El receptáculo 31 y el rotor 5 que se encuentra en el mismo están dispuestos completamente por encima de la superficie del suelo B. La distancia d del eje de rotación D a la superficie del suelo B corresponde sustancialmente al radio interior R del receptáculo 31. La altura H de la superficie lateral 33, respectivamente de la pared 3, se encuentra en el intervalo entre el 220% y el 250% del radio del rotor r.
La figura 10 muestra una disposición de conversión de energía 10 compuesta por una pluralidad de unidades de conversión de energía 1 similares a la unidad de conversión de energía que se muestra en la figura 9. Las unidades de conversión de energía 1 son idénticas. Las superficies laterales 35 de las secciones de pared 3 se unen entre sí de una forma planoparalela.
En el borde superior de cada sección de pared 3, está dispuesta una placa deflectora 75. Cabe señalar que las placas deflectoras (así como las placas guía mencionadas anteriormente) no precisan estar constituidas por un material metálico. La placa deflectora 75 se proyecta desde la superficie lateral 35 en dirección a la vía de circulación 21. La placa deflectora 75 generalmente puede estar inclinada, es decir, puede presentar un componente vertical y un componente horizontal en su extensión con respecto a la pared 3. En particular, la placa deflectora 75 está curvada y, tal como se muestra en la figura 10, presenta una curvatura cóncava con respecto a la superficie lateral plana 33. En el borde longitudinal de la placa de guiado 75 orientado hacia la vía de circulación 21 está previsto un reborde 77 que sobresale hacia abajo en dirección vertical V.
En cada caso, está prevista una caja de guiado 7 delante de cada abertura 30 de las unidades de conversión de energía 1. La caja de guiado se extiende en la dirección de marcha a lo largo de toda la anchura diagonal de la abertura 30. En la forma de realización mostrada en esta figura, la abertura 30 es circular y corresponde al radio interior R del recipiente 31.
La caja de guiado 7 está formada por una placa guía 71 curvada de forma cóncava en sentido contrario a la dirección de marcha. La placa guía 71 se extiende en dirección vertical V sustancialmente a lo largo de toda la altura de la abertura 30 y recubre el eje de rotación D en su dirección axial A. La placa guía 71 se extiende en la dirección vertical desde la superficie del suelo B, en la que se levanta la pared 3, hasta el borde superior de la abertura 30.
Para forzar los flujos de aire que fluyen a lo largo de la placa deflectora 75 hacia la abertura 30, está previsto un faldón 73 por encima de la placa guía 71, que se extiende de forma plana entre el lado interior 76 de la placa deflectora 75 y el borde superior de la caja de guiado 7. El faldón 73 está girado o curvado en sentido contrario a la dirección de marcha, por lo menos a tramos, para lograr una conducción aerodinámicamente ventajosa del flujo de aire desde la placa deflectora 75 hacia la caja de guiado 7. Las superficies laterales 35 y las placas deflectoras 75 de las secciones de pared 3 adyacentes están formadas de manera que estén alineadas de forma planoparalela entre sí y fusionadas sin huecos entre sí. A través de la interacción de las placas deflectoras 75, los faldones 73, así como la caja de guiado 7 y las superficies laterales 35, la disposición de conversión de energía 10 proporciona una zona de gran superficie para atrapar y conducir, por ejemplo, los flujos de aire de viento relativo L al rotor 5.
La figura 11 muestra un ejemplo de una caja de guiado 7 con una pluralidad de placas guía 71. Las placas guía 71 forman canales de flujo sustancialmente paralelos para el flujo de aire L desde la abertura de caja de guiado 70 a la abertura 30, de modo que una abertura 30 del receptáculo 31 se realiza a una orientación del flujo de aire L que corresponde a la dirección de entrada de flujo del rotor (no representado en detalle). El número de placas guía 71 en una caja de guiado 7 puede encontrarse entre 2 y 100, en particular entre 5 y 20, por ejemplo.
La figura 12 muestra una unidad de conversión de energía 1 en la que la pared 3 está formada por una carcasa, por ejemplo de chapa, que tiene una abertura 30 y una caja de guiado 7 dispuesta delante de la abertura 30. La unidad de conversión de energía 1 también comprende un remolque 13 con neumáticos rodantes, que está diseñado y configurado como un carro de transporte para poder mover y transportar la unidad de conversión de energía 1. El remolque 13 se puede fijar al enganche de remolque de un camión, por ejemplo, para llevarlo a un sitio de utilización. La pared 3 con el receptáculo 31 formado en la misma y el rotor 5 asegurado en el receptáculo está fijada sobre la superficie de soporte del remolque 13 que forma la superficie del suelo B. La abertura 30 tiene forma de arco de círculo y/o angular y se extiende en un lado del eje de rotación desde la superficie del suelo hasta el borde superior de la pared 3.
En la figura 13, se representa una red 200 que presenta una unidad de conversión de energía 1. La unidad de conversión de energía 1 puede estar diseñada, por ejemplo, tal como se ha descrito anteriormente con respecto a la figura 5a. Es evidente que la red 200 puede presentar opcionalmente una pluralidad de unidades de conversión de energía 1. La unidad de conversión de energía 1 está conectada a un generador eléctrico. Un generador eléctrico puede ser, por ejemplo, un generador 15 que está unido directamente al árbol que porta el rotor 5. Tal como se representa en la vista en planta esquemática según la figura 14, es posible, de forma alternativa, que el árbol de accionamiento del rotor 5 esté conectado al árbol de propulsión del generador eléctrico 15 mediante medios de transmisión y/o multiplicación 17, tales como una cadena, una correa, una rueda dentada o similar. La energía eléctrica obtenida con la unidad de conversión de energía 1 se puede alimentar a la red eléctrica pública 210 desde el generador eléctrico 15. Como alternativa o adicionalmente, es posible que el generador eléctrico 15 esté conectado a un acumulador de energía, tal como una batería 230, para almacenar la energía eléctrica obtenida con la unidad de conversión de energía 1. También es posible que el generador eléctrico esté conectado a una estación de carga 220 para un vehículo, por ejemplo, un vehículo de carretera tal como un automóvil 22. Como alternativa o adicionalmente, el generador eléctrico 15 puede conectarse a una red de edificio o complejo de edificios 240, tal como un aeropuerto, un hospital, una estación de servicio, uno o más edificios residenciales, o similares, con el fin de suministrarle energía eléctrica.
La figura 15 muestra una forma de realización alternativa de una red 200, en la que la unidad de conversión de energía 1, que puede implementarse, por ejemplo, según la forma realización descrita anteriormente con respecto a la figura 3, está conectada a un consumidor en forma de un dispositivo de calentamiento 250 para mantener la vía de circulación 21 y/o por lo menos una vía de acceso de la unidad de conversión de energía 1 libre de escarcha. Como alternativa o adicionalmente, una unidad de conversión de energía 1 o una disposición de conversión de energía se puede conectar en una red 200 a bobinas de inducción presentes en una vía de circulación 21 para cargar vehículos eléctricos que circulan por la vía de circulación 21 para suministrarles energía eléctrica durante su desplazamiento.
Las características de la invención descritas en la descripción anterior, las reivindicaciones y los dibujos pueden ser esenciales tanto individualmente como en cualquier combinación para la implementación de la invención en sus diversas formas de realización. El alcance de la protección se define en las reivindicaciones adjuntas.

Claims (15)

REIVINDICACIONES
1. Unidad de conversión de energía (1) para convertir energía eólica en energía eléctrica, que comprende:
- por lo menos un rotor (5) con un eje de rotación (D) sustancialmente horizontal, que comprende una pluralidad de palas de rotor (51) que se extienden radialmente con respecto al eje de rotación (D), presentando el rotor (5) una dirección de entrada de flujo que corresponde al eje de rotación (D), en particular que es paralela al eje de rotación (D),
- una pared (3) para ser dispuesta junto a una vía de circulación (21) para vehículos (22, 23, 25, 27) que pueden desplazarse por la vía de circulación (21) en una dirección de marcha (F) y cuyo desplazamiento provoca una flujo de aire (L), presentando la pared (3) un receptáculo (31) en el que está dispuesto el rotor (5), presentando el receptáculo (31) una abertura (30) sobre una superficie lateral de la pared (3) orientada hacia la vía de circulación (21), y estando el eje de rotación (D) de dicho por lo menos un rotor (5) orientado de forma sustancialmente transversal a la dirección de marcha (F),
- una caja de guiado (7) para guiar el flujo de aire (L) hacia la abertura (30),
en la que la caja de guiado (7) está montada sobre la superficie lateral (33) de dicha por lo menos una pared (3) orientada hacia la vía de circulación (21) y está situada delante de la pared (3) en dirección axial al eje de rotación (D),
en el que la caja de guiado (7) comprende una abertura de caja de guiado (70) orientada en sentido contrario a la dirección de marcha (F), y
- por lo menos un faldón (73) dispuesto por encima de la abertura de caja de guiado (70) que sobresale de la abertura de caja de guiado (70) en sentido contrario a la dirección de marcha (F), el cual está diseñado y configurado para guiar el flujo de aire (L) hacia la abertura (30).
2. Unidad de conversión de energía (1) según la reivindicación 1, en la que dicha una pared (3) presenta una dirección principal de extensión, correspondiendo la dirección principal de extensión a la dirección de marcha (F), estando en particular orientada paralelamente a la dirección de marcha (F), y/o en la que la dirección principal de extensión está orientada transversalmente, en particular ortogonalmente, al eje de rotación (D) de dicho por lo menos un rotor (5).
3. Unidad de conversión de energía (1) según la reivindicación 1 o 2, en la que la caja de guiado (7) está, por otra parte, cerrada con respecto a la vía de circulación (21) y/o en la que la caja de guiado (7) comprende por lo menos una placa guía (71, 72) para guiar el flujo de aire (L) desde una abertura de caja de guiado (70) hasta la abertura (30), en particular con una dirección de flujo de aire correspondiente a la dirección de entrada de flujo en la zona de la abertura (30).
4. Unidad de conversión de energía (1) según una de las reivindicaciones anteriores, en la que el faldón (73) sobresale de forma oblicua, preferentemente cóncava, desde la abertura de caja de guiado (70) en sentido contrario a la dirección de marcha (F).
5. Unidad de conversión de energía (1) según una de las reivindicaciones anteriores, en la que la caja de guiado (7) rodea, en particular cubre, por lo menos parcialmente la abertura (30), en la que la caja de guiado (7) recubre en particular el eje de rotación (D), y/o, en particular y, en la que la caja de guiado (7) se extiende en la dirección vertical (V), por lo menos hasta la altura de la abertura (30) del receptáculo (31).
6. Unidad de conversión de energía (1) según una de las reivindicaciones anteriores, en la que la unidad de conversión de energía (1) comprende un carro de transporte móvil, tal como un remolque de vehículos automóviles (13) o un vagón, en particular sobre la vía de circulación (21), en la que la pared (3) está fijada al carro de transporte.
7. Unidad de conversión de energía (1) según una de las reivindicaciones anteriores, en la que el eje de rotación (D) del rotor (5) está orientado transversalmente, en particular ortogonalmente, con respecto a la superficie lateral (33, 34) de dicha por lo menos una pared (3).
8. Unidad de conversión de energía (1) según una de las reivindicaciones 1 a 7, en la que la abertura (30) tiene forma de arco de círculo, en particular de cuarto de círculo y/o de semicírculo.
9. Unidad de conversión de energía (1) según una de las reivindicaciones anteriores, en la que la abertura (30) se extiende por encima de la vía de circulación (21) y/o, en particular y, en la que el receptáculo (31) está dispuesto por lo menos parcialmente por debajo de la vía de circulación.
10. Unidad de conversión de energía (1) según una de las reivindicaciones anteriores, que además comprende por 10 menos una placa deflectora (75), que se extiende sobre el borde superior y/o lateral a lo largo de la pared (3) y que sobresale forma oblicua, en particular cóncava, en la dirección de la vía de circulación (21) desde la superficie lateral (33), presentando la placa deflectora (75) en particular un reborde (77) que sobresale hacia abajo en dirección vertical (V) sobre un borde orientado hacia la vía de circulación (21).
11. Disposición de conversión de energía (10) que comprende una pluralidad de unidades de conversión de energía (1) según la reivindicación 1 a 10, en la que las paredes de la pluralidad de unidades de conversión de energía (1) forman una pared de sistema y presentan unas superficies laterales (33) que están alineadas entre sí, en particular fusionadas entre sí.
12. Sistema de conversión de energía (100), que comprende por lo menos una unidad de conversión de energía (1) según una de las reivindicaciones 1 a 10 o una disposición de conversión de energía (10) según la reivindicación 11 y una vía de circulación (21), tal como un carretera, una vía férrea para vehículos ferroviarios (25), tales como trenes o una pista de rodadura para aeronaves (27), extendiéndose la pared en particular, por lo menos a tramos, en particular en paralelo, de manera adyacente a la vía de circulación (21).
13. Sistema de conversión de energía (100) según la reivindicación 12, en el que la unidad de conversión de energía (1) está dispuesta entre una primera y una segunda vía de circulación (21), en particular con un sentido de marcha opuesto, presentando el receptáculo (31) una primera abertura (30) sobre la primera superficie lateral de la pared, que está orientada hacia la primera vía de circulación (21), y en el que el receptáculo (31) presenta una segunda abertura (30) sobre la segunda superficie lateral de la pared opuesta a la primera que está orientada hacia la segunda vía de circulación (21).
14. Sistema de conversión de energía (100) según la reivindicación 12, en el que la unidad de conversión de energía (1) está configurada y diseñada para recibir un flujo de empuje de una propulsión por hélice y/o una propulsión a chorro de una aeronave (27) en la dirección de entrada de flujo.
15. Red (200) que comprende una unidad de conversión de energía (1) según una de las reivindicaciones 1 a 10, una disposición de conversión de energía (10) según la reivindicación 11, o un sistema de conversión de energía (100) según una de las reivindicaciones 12 a 14, que comprende asimismo por lo menos un consumidor eléctrico, tal como un dispositivo de calefacción (250), en particular para calentar la vía de circulación (21) y/o por lo menos una vía de acceso de la unidad de conversión de energía (1), por lo menos una estación de carga eléctrica (220) para por lo menos un vehículo, por lo menos una disposición de bobina de inducción para cargar inductivamente un vehículo que se encuentra en la vía de circulación (21), por lo menos una unidad de almacenamiento de energía (230), y/o por lo menos un dispositivo convertidor (15) para alimentar la energía eléctrica a una red eléctrica, tal como una red eléctrica de edificio (240) o una red eléctrica pública (210).
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