BR102017005506A2 - Hybrid device for generating electric power clean - Google Patents

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Abstract

dispositivo híbrido de geração de energia elétrica limpa. descreve-se um dispositivo híbrido de geração de energia elétrica limpa (10), compreendendo um módulo de geração de energia eólica (11) e pelo menos um módulo de geração de energia solar (12), dito módulo de geração de energia eólica (11) formado por um gerador vertical (13) e dito modulo de geração de energia solar (12) formado por pelo menos uma placa (14) de captação de energia solar, o gerador vertical (13) do módulo de geração de energia eólica (11) compreende uma pluralidade de pás (15) dispostas axialmente e concentricamente a um eixo central (111) do gerador vertical (13), ditas pás (15) sendo fabricadas em politereftalato de etileno e dispostas no eixo central (111) com um ângulo de defasagem entre si e o módulo de geração de energia eólica (11) recebe, em sua porção superior, pelo menos um módulo de geração de energia solar (12) de modo a proporcionar a cogeração de energia elétrica, dito módulo de geração solar (12) compreendendo ao menos uma placa (14) de captação de energia solar apoiada sobre um mecanismo hidráulico que move a placa (14) de captação de energia solar de modo a posicioná-la em direções mais favoráveis à captação de energia solar ao longo do dia.

Description

RELATÓRIO DESCRITIVO “DISPOSITIVO HÍBRIDO DE GERAÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA LIMPA” [001] A presente invenção refere-se a um dispositivo híbrido de geração de energia elétrica limpa, formado por módulos de geração de energia eólica e módulos de geração de energia solar, particularmente aplicado na microgeração de energia de modo a ampliar a capacidade de cogeração de energia elétrica de maneira simples e sustentável.
Descrição do estado da técnica [002] A microgeração consiste na geração por indivíduos, pequenas empresas ou comunidades, de energia limpa ou renovável, proveniente do calor ou da potência dos ventos e da água. Entre as tecnologias utilizadas para a microgeração encontram-se pequenas turbinas eólicas ou de água, bombas de calor, painéis solares e fotovoltaicos.
[003] Algumas das vantagens conhecidas da microgeração de energia são: (i) produção de eletricidade nos pontos de consumo (residências, por exemplo); (ii) utilização de fontes solar fotovoltaica e eólica de maneira independente ou combinadas em instalações híbridas; (iii) compartilhamento do sistema de alimentação da carga, de modo que, quando a geração for maior do que o consumo, o excedente de energia é injetado na rede elétrica; entre outras.
[004] No Brasil, a região Nordeste e a região do semiárido de Minas Gerais são caracterizadas pela insolação, ventos fortes e falta de chuvas, resultando em instabilidades climáticas severas para a população local. Entretanto, estas características climáticas naturais destas regiões são ideais para o desenvolvimento das energias renováveis, particularmente a solar e eólica através da microgeração de energia, trazendo benefícios à população.
[005] A microgeração de energia é uma forte tendência em todo o mundo, impulsionando positivamente diversos setores da economia de muitos países como, por exemplo, Alemanha, Itália, Estados Unidos e China.
[006] Neste sentido, o documento do estado da técnica CN103352802 faz referência a um gerador de energia eólica de eixo vertical e um dispositivo de coleta de energia solar usados em conjunto. Os coletores de energia solar são dispostos em uma base, de modo a aquecer tubos por onde passam água para banho. Associado aos coletores está o gerador eólico de eixo vertical, gerando energia elétrica. Neste gerador, os ventos são usados para a geração de energia elétrica, enquanto que o calor captado é usado para aquecimento.
[007] Já o documento GB 2515577 descreve uma plataforma flutuante de energia renovável para recuperação de energia eólica e hídrica, além de energia solar. A obtenção de energia eólica é feita através de um gerador de energia eólica de eixo vertical e existem plataformas aonde os painéis solares estão localizados. Esse dispositivo não possui uma simplicidade que possibilite o seu uso para a microgeração de energia.
[008] Assim, avaliando os desenvolvimentos técnicos já conhecidos do estado da técnica, verifica-se que é necessário desenvolver dispositivos capazes de transformar a microgeração de energia em uma solução alternativa, simples, de baixo custo e motivadora de desenvolvimento social com sustentabilidade.
Objetivos da invenção [009] Portanto, esta invenção tem como objetivo prover um dispositivo híbrido de geração de energia elétrica limpa simples, de pequeno porte e baixo custo, capaz de viabilizar a microgeração de energia em residências, prédios urbanos e, principalmente, em regiões de instabilidades climáticas severas com população vulnerável sócio e economicamente.
Breve descrição da invenção [010] A presente invenção tem como objeto um dispositivo híbrido de geração de energia elétrica, compreendendo um módulo de geração de energia eólica e pelo menos um módulo de geração de energia solar, dito módulo de geração de energia eólica formado por um gerador vertical e dito modulo de geração de energia solar formado por pelo menos uma placa de captação de energia solar, o gerador vertical do módulo de geração de energia eólica uma pluralidade de pás dispostas axialmente e concentricamente a um eixo central do gerador vertical, ditas pás sendo fabricadas em politereftalato de etileno e dispostas no eixo central com um ângulo de defasagem entre si e o módulo de geração de energia eólica recebe, em sua porção superior, pelo menos um módulo de geração de energia solar de modo a proporcionar a cogeração de energia elétrica, dito módulo de geração solar compreendendo ao menos uma placa de captação de energia solar apoiada sobre um mecanismo hidráulico que move a placa de captação de energia solar de modo a posicioná-la em direções mais favoráveis à captação de energia solar ao longo do dia, com melhor aproveitamento da fonte geradora.
Descrição resumida dos desenhos [011] A presente invenção será, a seguir, mais detalhadamente descrita com base em um exemplo de execução representado nos desenhos. As figuras mostram: [012] Figura 1 - é uma vista em perspectiva de uma das pás que compõem o dispositivo híbrido de geração de energia elétrica objeto da invenção;
[013] Figura 2 - é uma vista esquemática do módulo de geração eólica do dispositivo híbrido de geração de energia elétrica objeto da invenção;
[014] Figura 3 - é uma vista do dispositivo híbrido de geração de energia elétrica objeto da invenção, contendo o módulo de geração eólica e o módulo de geração solar;
[015] Figura 4 - é uma vista esquemática em detalhe do módulo de geração solar disposto junto ao módulo de geração eólica;
[016] Figura 5 - é uma vista em detalhes do mecanismo hidráulico que compõe o módulo de geração solar; e [017] Figura 6 - é uma vista esquemática do módulo de energia solar com movimentação das placas de captação de energia solar.
Descrição detalhada da invenção [018] De acordo com uma concretização preferencial e como pode ser visto nas figuras 1 a 6, o dispositivo híbrido de geração de energia elétrica 10, objeto desta invenção, compreende um módulo de geração de energia eólica 11 e pelo menos um módulo de geração de energia solar 12 (figura 3).
[019] O módulo de geração de energia eólica 11 compreende um gerador vertical 13 que consiste em uma torre sustentada por um tampo inferior 131 e um tampo superior 132 axialmente paralelo ao tampo inferior 131 e encerrando uma pilha formada por uma pluralidade de pás 15. As pás 15 são axialmente dispostas entre si e concentricamente em relação a um eixo central 111. Os tampos: superior 131 e inferior 132, são fabricados em alumínio anodizado e compreendem rolamentos de esfera no encaixe com o eixo central 111.
[020] O eixo central 111 é também feito em alumínio e dotado de primeiras ranhuras longitudinais distribuídas ao longo de seu perímetro, preferencialmente 90 ranhuras com perfil triangular. Cada pá 15 é disposta com um ângulo de defasagem entre si, este ângulo de defasagem é preferencialmente 4o, mas outros ângulos múltiplos de 4 podem ser usados.
[021] O gerador vertical 13 compreende, ainda, hastes de sustentação 134 feitas em aço inoxidável polido e cujas extremidades são fixadas ao tampo inferior 131 e ao tampo superior 132. Preferencialmente são dispostas quatro hastes de sustentação 134, distribuídas de forma equidistante entre si, preferencialmente em ângulos de 90° ao longo do perímetro dos tampos inferior 131 e superior 132.
[022] As pás 15 são fabricadas em politereftalato de etileno (PET), 100% reciclado. Cada pá 15 compreendendo pelo menos um par de projeções 153 em formato de asa, proporcionando excelente desempenho aerodinâmico e o vento trabalha atuando favoravelmente possibilitando o giro das pás 15 tanto no sentido horário como no sentido anti-horário em função da posição adotada na montagem.
[023] O peso de cada pá 15 é de aproximadamente 500 gramas, significando o uso de aproximadamente dez garrafas PET de 2 litros que seriam descartas na natureza. Cada módulo de geração de energia eólica 11 compreende pelo menos 60 pás 15. Isto significa que são retiradas da natureza aproximadamente 600 garrafas PET, no mínimo. Quanto maior o módulo de geração de energia eólica 11, maior é a quantidade de pás 15 utilizadas, resultando em uma maior quantidade de PET retirada da natureza.
[024] Ainda com relação às pás 15, cada pá 15 compreende um furo passante central 151, em cuja parede são dispostas segundas ranhuras longitudinais 152 distribuídas ao longo de seu perímetro, preferencialmente 90 ranhuras com perfil triangular. Essas segundas ranhuras longitudinais 152 possibilitam o encaixe sempre defasado de cada pá 15 no eixo central 111 do gerador vertical 13, encaixando as segundas ranhuras longitudinais 152 com as primeiras ranhuras longitudinais do eixo central 111. Como já descrito, cada pá 15 é disposta no eixo central 111 com um ângulo de defasagem entre si de 4o, mas outros ângulos múltiplos de 4 podem ser usados, inclusive o ângulo zero.
[025] O módulo de geração de energia eólico 11 foi projetado para uso urbano sem as restrições de segurança comuns à geradores convencionais. Portanto, por se tratar de um gerador vertical 14 com eixo bi-apoiado e inter-trabado, mesmo que haja uma ruptura e até perda de uma das pás 15, não ocorrerá desbalanceamento e falha catastrófica, tão comum em acidentes com geradores horizontais ou mesmo verticais mono apoiados.
[026] Como pode ser visto na figura 3, no dispositivo híbrido de geração de energia elétrica 10, objeto desta invenção, o módulo de geração de energia eólica 11 recebe, em sua porção superior, pelo menos um módulo de geração de energia solar 12 de modo a proporcionar a cogeração de energia elétrica.
[027] Mais especificamente, o módulo de geração de energia solar 12 é fixado ao tampo superior 132 do gerador vertical 13, junto a um ressalto de fixação 136, formando uma área de captação solar maior do que a área do tampo inferior 131. Preferencialmente, a área de captação solar terá até o dobro da área utilizada pela base de instalação da torre do gerador vertical 13.
[028] Como ilustrado nas figuras 3 a 6, o modulo de geração de energia solar 12 é formado por pelo menos uma placa 14 de captação de energia solar tri-apoiada sobre o tampo superior 132 do gerador vertical 13 por um mecanismo hidráulico, formado por dois pistões principais 122 dispostos alinhados entre si e um apoio rotativo 121, paralelamente afastado dos dois pistões principais 122. O apoio rotativo 121 e os dois pistões principais 122 oscilam expandindo e contraindo alternadamente de modo a mover a placa 14 de captação de energia solar de modo a movê-la em direções mais favoráveis à captação de energia solar ao longo do dia, ou seja, acompanhando a posição do sol durante o dia e retornando à posição inicial à noite. Esta posição inicial coincide com a posição do sol nascente.
[029] O mecanismo hidráulico é acionado por um pistão secundário 123 de dupla ação que, por sua vez, é comandado por uma biela 124 associada a um temporizador de baixo consumo. Esta biela 124 é capaz de dar uma volta completa a cada 24 horas. Este mecanismo mecânico/hidráulico dispensa componentes eletrônicos e calibrações periódicas.
[030] Quando vários dispositivos híbridos 10 são posicionados em uma área de forma a ter suas alturas defasadas, estes dispositivos híbridos 10 criam um verdadeiro campo de painéis solares intercalados, aumentando a área de exposição aos raios de sol e, consequentemente, aumento a eficiência do parque energético.
[031] O dispositivo híbrido de geração de energia elétrica 10 é associado a um sistema de geração 30 formado por pelo menos um alternador, pelo menos um conversor e pelo menos uma bateria (não ilustrados) dispostos em uma caixa hermética feita em alumínio. Pelo fato de ser hermética, a caixa impede que o sistema de geração 30 seja danificado pela intempérie, uma vez que esta é posicionada junto à base do módulo de geração de energia eólica 11, exposta ao meio ambiente.
[032] Os ventos batem de encontro às projeções 153 das pás 15 rotacionando-as. A rotação das pás 15 é imposta ao eixo central 111 do gerador vertical 13, que rotaciona apoiado em um mancai de rolamento 135 posicionado junto ao tampo inferior 131. Essa rotação do eixo central 111 resultante da energia eólica captada pelas pás 15 é transformada em energia elétrica que, por sua vez, é transferida para o sistema de geração 30.
[033] Já a captação da energia solar é feita pelas placas 14 de captação solar do módulo de geração de energia solar 12 e transformada e transferida para o sistema de geração 30 por dispositivos comuns e já conhecidos do estado da técnica.
[034] Desta forma, adicionalmente ao fato do dispositivo híbrido 10 gerar energia diretamente para a rede, reduzindo ou até mesmo invertendo a contagem de consumo, o dispositivo híbrido 10 ainda é dotado de uma bateria capaz de manter a iluminação de emergência do prédio onde o dispositivo estiver instalado por algum tempo no caso de falha no fornecimento de energia elétrica da rede operada pela concessionária local.
[035] Além de ser leve, o dispositivo híbrido 10, objeto da presente invenção, é simples, de pequeno porte e baixo custo, sendo capaz de viabilizar a microgeração de energia em residências, pequenas empresas e comunidades.
[036] Tendo sido descrito um exemplo de concretização preferido, deve ser entendido que o escopo da presente invenção abrange outras possíveis variações, sendo limitado tão somente pelo teor das reivindicações apensas, aí incluídos os possíveis equivalentes.
REIVINDICAÇÕES

Claims (13)

1. Dispositivo híbrido de geração de energia elétrica limpa (10), compreendendo um módulo de geração de energia eólica (11) e pelo menos um módulo de geração de energia solar (12), dito módulo de geração de energia eólica (11) formado por um gerador vertical (13) e dito modulo de geração de energia solar (12) formado por pelo menos uma placa (14) de captação de energia solar, o dispositivo híbrido de geração de energia elétrica (10) sendo caracterizado pelo fato de que: - o gerador vertical (13) do módulo de geração de energia eólica (11) compreende uma pluralidade de pás (15) dispostas axialmente e concentricamente a um eixo central (111) do gerador vertical (13), ditas pás (15) sendo fabricadas em politereftalato de etileno e dispostas no eixo central (111) com um ângulo de defasagem entre si; e - o módulo de geração de energia eólica (11) recebe, em sua porção superior, pelo menos um módulo de geração de energia solar (12) de modo a proporcionar a cogeração de energia elétrica, dito módulo de geração solar (12) compreendendo ao menos uma placa (14) de captação de energia solar apoiada sobre um mecanismo hidráulico que move a placa (14) de captação de energia solar de modo a posicioná-la em direções mais favoráveis à captação de energia solar ao longo do dia.
2. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o gerador vertical (13) consiste em uma torre sustentada por um tampo inferior (131) e um tampo superior (132) axialmente paralelo ao tampo inferior e encerrando uma pilha formada por uma pluralidade de pás (15) axialmente dispostas entre si e concentricamente em relação ao eixo central (111), as pás (15) sendo dispostas na pilha com um ângulo de defasagem de pelo menos 4o entre si.
3. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que o eixo central (111) compreende ranhuras longitudinais distribuídas ao longo de seu perímetro, preferencialmente 90 ranhuras com perfil triangular.
4. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que o gerador vertical (13) compreende, ainda, hastes de sustentação (134) cujas extremidades são fixadas ao tampo inferior (131) e ao tampo superior (132), ditas hastes de sustentação (134) sendo distribuídas de forma equidistante entre si, preferencialmente em ângulos de 90°.
5. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que é associado a um sistema de geração (30) formado por pelo menos um alternador, pelo menos um conversor e pelo menos uma batería.
6. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que as pás (15) são fabricadas em politereftalato de etileno (PET) 100% reciclado, cada pá (15) compreendendo pelo menos um par de projeções (153) em formato de asa.
7. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que cada pá (15) compreende um furo passante central (151), em cuja parede interna do furo passante central (151), são dispostas segundas ranhuras longitudinais (152) distribuídas ao longo de seu perímetro, preferencialmente 90 ranhuras com perfil triangular.
8. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que cada módulo de geração de energia eólica (11) compreende pelo menos 60 pás (15).
9. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que o módulo de geração de energia solar (12) é fixado ao tampo superior (132) do gerador vertical (13), formando uma área de captação solar maior do que a área do tampo inferior (131).
10. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o mecanismo hidráulico do módulo de geração de energia solar (12) compreende dois pistões principais (122) dispostos alinhados entre si e um apoio rotativo (121) posicionado paralelamente afastado dos pistões principais (122) de modo a manter a placa (14) de captação de energia solar tri-apoiada.
11. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que o apoio rotativo (121) e os dois pistões principais (122) oscilam expandindo e contraindo alternadamente e movendo a placa (14) de captação de energia solar.
12. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o mecanismo hidráulico é acionado por um pistão secundário (123) de dupla ação que comandado por uma biela (124) associada a um temporizador.
13. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que a biela (124) é capaz de dar uma volta completa a cada 24 horas.
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10975839B2 (en) * 2018-05-23 2021-04-13 William Olen Fortner Vertical axis wind turbines with V-cup shaped vanes, multi-turbine assemblies and related methods and systems
US10938274B2 (en) * 2019-01-31 2021-03-02 Robert David Sauchyn Devices and methods for fluid mass power generation systems

Family Cites Families (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4551631A (en) * 1984-07-06 1985-11-05 Trigilio Gaetano T Wind and solar electric generating plant
US7241105B1 (en) * 2002-06-07 2007-07-10 Vanderhye Robert A Watercraft with vertically collapsible vertical axis wind turbine and propeller flexible drive shaft
US20080246284A1 (en) * 2007-04-05 2008-10-09 Blue Green Pacific, Inc. Easily adaptable and configurable wind-based power generation system with scaled turbine system
ITVA20070075A1 (it) * 2007-10-08 2009-04-08 Sergio Biucchi Impianto ibrido eolico e fotovoltaico con rotore denominato bi-ma ad asse verticale
US8278868B2 (en) * 2009-01-19 2012-10-02 Guy Caudill Environmental power generation device and associated methods
US20100233919A1 (en) * 2009-03-12 2010-09-16 Ersoy Seyhan Check valve turbine
US8427000B2 (en) * 2009-06-24 2013-04-23 Alex Ignatiev Dual-mode roadway turbines for energy generation from artificial pulsed vehicle wind and continuous ambient wind
DE102009048855A1 (de) * 2009-10-09 2011-04-14 Jungbluth, Jürgen, Dipl.-Ing. Vorrichtung zur Positionierung von Solarsystemen
KR20120051893A (ko) * 2010-11-15 2012-05-23 해성쏠라(주) 복합형 발전장치
WO2012070741A1 (ko) * 2010-11-26 2012-05-31 부시파워 로보트형 태양광 추적장치
HRP20110305A2 (hr) * 2011-04-26 2012-10-31 Daniel Zrno Sinkroni višepolni stroj bez äśetkica sa nepokretnim namotima armature i uzbude
WO2013016593A1 (en) * 2011-07-26 2013-01-31 Wing Power Energy, Inc. System and method for efficient wind power generation
US9487465B2 (en) * 2011-12-14 2016-11-08 Rennovia Inc. Process for the separation of mono- and di-carboxylic acid compounds
US9923109B2 (en) * 2012-02-29 2018-03-20 Yair Matalon Self-powered light-seeking apparatus and photovoltaic cells with light concentrating means
US20130234605A1 (en) * 2012-03-06 2013-09-12 Pollution Solutions Renewable Energy LLC Hybrid Outdoor Streetlamp Assembly
BE1020677A3 (nl) * 2012-05-08 2014-03-04 Devisch Geert Windturbine en gebouw omvattende een dergelijke windturbine.
US9528498B2 (en) * 2012-09-13 2016-12-27 Jaime Miguel Bardia On or off grid vertical axis wind turbine and self contained rapid deployment autonoous battlefield robot recharging and forward operating base horizontal axis wind turbine
WO2014123586A1 (en) * 2013-02-05 2014-08-14 Jordan Donnie E Hybrid energy harvesting device and fixed threshold power production
GB2515577A (en) 2013-06-29 2014-12-31 Angus Black A combined floating renewable energy platform with new designs for wind and water energy recovery, also supporting solar power
CN103352802A (zh) 2013-07-03 2013-10-16 哈尔滨工程大学 垂直轴风力与太阳能热气流互补发电装置
US20160032889A1 (en) * 2014-08-02 2016-02-04 Ting Tan Sustainable hybrid renewable energy system
US20160344330A1 (en) * 2015-05-21 2016-11-24 Dwayne H. Gillis Portable Solar Power System with Prefabricated Solar Racking
US20170070187A1 (en) * 2015-09-09 2017-03-09 Mahindra Susten Pvt Ltd. Solar tracking system and a method thereof

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