ES2314034T3 - Instalacion de energia eolica con una planta desalinizadora de agua marina o salobre. - Google Patents

Instalacion de energia eolica con una planta desalinizadora de agua marina o salobre. Download PDF

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Abstract

Instalación de energía eólica con una torre (66), una góndola (22) soportada por ésta, un rotor (10, 12) montado en la góndola (22) y como mínimo una bomba de presión (20) propulsada mecánicamente por el rotor (10, 12) y que alimenta una instalación de ósmosis inversa que trata agua no depurada, caracterizada porque las unidades de la instalación de ósmosis inversa, concretamente el depósito de agua no depurada, el dispositivo de filtración, las unidades de bomba, las unidades de ósmosis inversa y el depósito de agua potable, están dispuestos en la torre (66).

Description

Instalación de energía eólica con una planta desalinizadora de agua marina o salobre.
La invención se refiere a una instalación de energía eólica con una torre, una góndola soportada por ésta, un rotor montado en la góndola y como mínimo una bomba de presión propulsada mecánicamente por el rotor y que alimenta una instalación de ósmosis inversa.
Se conocen distintas configuraciones de instalaciones de energía eólica para la generación de energía eléctrica. Se conocen además instalaciones de desalinización de agua marina que -por lo general utilizando portadores de energía fósiles- desalinizan agua marina o salobre. También en el caso de las instalaciones accionadas eléctricamente y que funcionan según el principio de la ósmosis inversa se usa energía eléctrica generada utilizando combustibles
fósiles.
Para permitir el uso de fuentes de energía renovables ya se ha propuesto generar por medio de una instalación de energía eólica generar la energía eléctrica que se necesita para hacer funcionar las bombas y otros grupos eléctricos de una instalación de ósmosis inversa, como por ejemplo en US 4,187,173, DE 200 13 613 U1, DE 197 14 512 C2, DE 198 50 565 A1 y DE 43 21 050 A1. Es evidente que el rendimiento de las conexiones múltiples de este tipo en las instalaciones convencionales es reducido.
De DE 38 08 536 A1 se conoce una instalación de energía eólica en la que a través de un engranaje angular el rotor actúa sobre un juego de bombas, que actúa sobre un recipiente de presión dispuesto en la torre. Este recipiente de presión, a su vez, alimenta a una instalación de ósmosis inversa situada por fuera de la instalación de energía eólica.
Las instalaciones previamente conocidas son complejas desde el punto de vista constructivo.
Por consiguiente, la invención tiene como objetivo una instalación de energía eólica en la que con una construcción sencilla se pueda desalar con un elevado rendimiento agua marina o salobre para producir agua potable.
Este objetivo se consigue según la invención por medio de las características de la reivindicación 1, dando las restantes reivindicaciones configuraciones ventajosas de la invención.
El núcleo de la invención es utilizar la parte esencial de la energía cinética disponible en una instalación de energía eólica directamente para la propulsión de grupos de bombas que generan la necesaria presión y caudal de agua marina o salobre para una instalación de ósmosis inversa, estando integrados en la instalación de energía eólica todos los elementos funcionales tales como depósito de agua no depurada, dispositivo de filtración, unidades de bomba, unidades de ósmosis inversa y tanque de depósito de agua potable. En esta configuración se evita generar energía eléctrica por medio de un generador que después vuelve a transformarse en energía mecánica. Esta cadena de transformaciones significa dobles pérdidas de rendimiento y costes elevados para los componentes y grupos necesarios.
La energía rotatoria del rotor de la instalación de energía eólica se transmite directa o indirectamente a través de un engranaje a uno o más grupos de bombas en la góndola de la instalación de energía eólica. Estas bombas accionadas directamente por vía mecánica se alimentan con el agua marina o salobre del pie de la torre que hay que desalar y generan un caudal dependiente del número de revoluciones. A través de un sistema de válvulas se aplica este agua marina o salobre a la unidad de ósmosis inversa.
Dependiendo del control de las válvulas y del número de unidades de ósmosis inversa, se generará una presión en el sistema. La presión y el caudal se controlan a través de un dispositivo de regulación y se adaptan a las correspondientes condiciones de servicio. Un depósito intermedio se encarga de la compensación a corto plazo de las oscilaciones de carga en el sistema. Mediante el dispositivo regulador también se pueden conectar o desconectar eventualmente varias unidades de bomba y unidades de ósmosis inversa, a fin de aprovechar la potencia sobrante del rotor.
El dispositivo de filtración y la unidad de ósmosis inversa están alojados preferentemente en la parte superior de la torre y se alimentan desde arriba con el medio de presión procedente de la góndola. La instalación de filtración y de ósmosis inversa se fija de modo giratorio preferentemente en la góndola dentro de un bastidor giratorio, para que así la conducción de agua a presión pueda unirse firmemente con la instalación de bombas. Dispuesto debajo se encuentra el tanque de agua potable, colocado fijo en la torre, al que fluye el agua potable procedente de la instalación de ósmosis inversa. Debido a la altura de la columna de agua se genera al mismo tiempo una presión en la conducción de salida de agua potable, que permite salvar mayores distancias.
Para realizar la conducción de agua marina o salobre y para la subida del personal, el tanque de agua potable dispone centralmente de un canal. En la parte de la cimentación de la instalación de energía eólica hay dispuesto un depósito de agua marina o salobre con filtro previo, instalación de clorado y bomba de transporte. Resulta especialmente ventajoso si la instalación de energía eólica está realizado como instalación alejada de la costa y está instalado directamente en el mar o en aguas salobres. El depósito de agua no depurada con los necesarios elementos de construcción puede montarse directamente en la parte de cimentación por debajo del nivel de las aguas y alimentarse directamente con cantidades de agua marina o salobres casi ilimitadas.
Los lodos procedentes del filtro y otros materiales concentrados de residuo que se producen continuamente pueden evacuarse de nuevo directamente al mar o a las aguas salobres.
Toda la unidad funcional está integrada directamente en la instalación de energía eólica alejada de la costa. Únicamente hay que conducir una tubería de agua en tierra hasta los consumidores. La energía auxiliar eléctrica que se necesita para los grupos accesorios se produce mediante un generador de pequeñas dimensiones.
La Fig. 1 describe una forma de realización preferida de la invención.
La conversión de energía de la instalación de energía eólica desde el movimiento de traslación del aire a energía de rotación se produce a través de las palas 10 del rotor, que está situadas de manera giratoria en el cubo 12 del rotor y pueden modificar su ángulo de ajuste mediante la inclinación 14 de las palas. A través del engranaje 16, que es propulsado por el cubo 12 del rotor, el número de revoluciones de los árboles de propulsión se transforma de 1500 a 3000 min^{-1}. Con este árbol motriz que gira a gran velocidad se propulsa un generador auxiliar 18 y una o más bombas de presión 20. La energía eléctrica generada por el generador auxiliar 18 es almacenada de modo transitorio en una batería que alimenta el dispositivo regulador.
Estos componentes se encuentran en la góndola 22 de la instalación de energía eólica, que se orienta continuamente en función de la dirección cambiante del viento por medio de un dispositivo de veleta 24. A través de un paso giratorio 26 se transporta el agua marina o salobre al depósito 27 y a través de la válvula 31 se lleva a la bomba de presión 20 en la góndola 22 giratoria. La bomba de presión 20 somete a presión al agua marina o salobre suministrada.
El depósito de presión 28 se encarga de compensar las puntas de carga y con ello nivela el curso temporal de la presión. A través del dispositivo regulador 32, con ayuda de la válvula reguladora 30 se regulan adaptándolos entre sí el caudal de agua marina o salobre que se encuentra bajo presión así como, a través de la inclinación 14 de las palas, la potencia suministrada del rotor.
Por debajo de la góndola 22 en un bastidor giratorio 34 que gira conjuntamente están dispuestas las unidades de filtración 36 y el dispositivo de ósmosis inversa 38. Mediante una suspensión que gira conjuntamente con la góndola pueden unirse firmemente los tubos de presión entre las bombas de presión 20 y la unidad de filtración 36 así como el dispositivo de ósmosis inversa 38. Por debajo del dispositivo de ósmosis inversa 38 se encuentra el tanque de agua potable 40, que sirve de depósito. Debido a la altura de montaje del tanque sobre el suelo, la presión estática puede transportar el agua a grandes distancias a través de la conducción de agua potable 42.
En esta solución propuesta, la instalación de energía eólica está instalada directamente en el mar o en aguas salobres de tal manera que el generador está rodeado por todos sus lados de agua marina o salobre 44. A través de un filtro de agua no depurada 46 el agua llega a un depósito de agua no depurada 48 que se encuentra por debajo de la superficie del agua. Mediante una cloración por electrolisis 50 se somete el agua a un pretratamiento químico. Una bomba elevadora 52 propulsada eléctricamente transporta el agua marina o salobre a través de la tubería elevadora de agua no depurada 54, el paso giratorio 26 y el depósito 27 hasta la bomba de presión 20 en la góndola 22. Paralelamente a la tubería elevadora de agua no depurada 54 está dispuesta la tubería de aguas residuales 56 que devuelven al mar o a las aguas salobres el concentrado de agua salada y los lodos de filtraje procedentes del dispositivo de filtración 36. Estos tubos están dispuestos en posición centrada con respecto al tubo exterior y se encuentran en el tubo ascendente 58 dentro del tanque de agua potable 40. Este tubo ascendente 58 sirve además para la subida del personal para trabajos de mantenimiento o reparación, para lo cual se llega a la parte inferior del túnel a través de una puerta de entrada 60.
Toda la instalación está unida al fondo marino a través de la pieza de cimentación 62. A través de la brida de pie 64, la torre 66 está unida a la pieza de cimentación 62. La torre 66 está formada por el segmento inferior de torre con el tanque de agua potable 40 y el segmento superior de torre con la unidad de filtración 36 y el dispositivo de ósmosis inversa 38. Ambas partes de la torre están unidas entre sí por medio de la brida de unión 68. Para fines de mantenimiento en la unidad de filtración 36 y el dispositivo de ósmosis inversa 38 hay dispuestas en el bastidor giratorio 34 dos plataformas de mantenimiento 70 por debajo de los grupos constructivos.

Claims (12)

1. Instalación de energía eólica con una torre (66), una góndola (22) soportada por ésta, un rotor (10, 12) montado en la góndola (22) y como mínimo una bomba de presión (20) propulsada mecánicamente por el rotor (10, 12) y que alimenta una instalación de ósmosis inversa que trata agua no depurada, caracterizada porque las unidades de la instalación de ósmosis inversa, concretamente el depósito de agua no depurada, el dispositivo de filtración, las unidades de bomba, las unidades de ósmosis inversa y el depósito de agua potable, están dispuestos en la torre (66).
2. Instalación de energía eólica según la reivindicación 1, caracterizada porque la como mínimo una bomba de presión (20) está dispuesta en la góndola (22).
3. Instalación de energía eólica según las reivindicaciones 1 ó 2, caracterizada por un engranaje (16) accionado por el cubo de rotor (12) que propulsa la como mínimo una bomba de presión (20).
4. Instalación de energía eólica según una de las anteriores reivindicaciones, caracterizada por un depósito de presión (28) situado entre la bomba de presión y las unidades de la instalación de ósmosis inversa.
5. Instalación de energía eólica según una de las anteriores reivindicaciones, caracterizada porque el depósito de presión (28) está dispuesto en la góndola (22).
6. Instalación de energía eólica según una de las anteriores reivindicaciones, caracterizada porque la instalación de ósmosis inversa con la góndola (22) está montada de manera giratoria en la torre (66).
7. Instalación de energía eólica según una de las anteriores reivindicaciones, caracterizada porque el agua no depurada que hay que tratar es agua salobre.
8. Instalación de energía eólica según una de las anteriores reivindicaciones, caracterizada porque está provisto de un depósito de agua no depurada (48).
9. Instalación de energía eólica según una de las anteriores reivindicaciones, caracterizada por un tanque de agua potable (40) dispuesto en el segmento inferior de la torre.
10. Instalación de energía eólica según una de las anteriores reivindicaciones, caracterizada por un generador auxiliar (18) accionado por el cubo de rotor (12).
11. Instalación de energía eólica según una de las anteriores reivindicaciones, caracterizada porque la instalación de ósmosis inversa consta de forma modular de varias unidades que un dispositivo regulador conecta y desconecta individualmente.
12. Instalación de energía eólica según una de las anteriores reivindicaciones, caracterizada porque está situada en el mar.
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