ES2624705T3

ES2624705T3 - Sistema de energía sostenible pelágico

Info

Publication number: ES2624705T3
Application number: ES09733723.2T
Authority: ES
Inventors: Michael R. Abatemarco
Original assignee: Michael R Abatemarco
Current assignee: Michael R Abatemarco
Priority date: 2008-04-23
Filing date: 2009-04-07
Publication date: 2017-07-17
Anticipated expiration: 2029-04-07
Also published as: DK2379876T3; WO2009131834A2; EP2379876B1; EP2379876A4; US7994649B2; EP2379876A2; US20090267347A1; WO2009131834A3

Abstract

Un sistema de energía sostenible para despliegue pelágico, que comprende: un bastidor (4) que comprende una porción superior y una base (10), en donde dicha base (10) está configurada para fijar el bastidor (4) a un fondo de un cuerpo de agua; al menos un generador de turbina eólica (1), estando dicho al menos un generador de turbina eólica (1) acoplado a dicho bastidor (4); al menos un par de generadores de turbina hidráulica (6), estando dichos al menos un par de generadores de turbina hidráulica (6) acoplados a dicho bastidor (4); y una articulación giratoria (7) dispuesta entre dicha porción superior y dicha base (10); comprendiendo el sistema, además: una segunda articulación giratoria dispuesta en dicha porción superior, en donde dicha porción superior comprende una primera porción y una segunda porción, en donde dicha primera porción está más cerca de dicha base (10) que dicha segunda porción; y un sistema de control posicional dispuesto en dicho bastidor; en el que dicho al menos un generador de turbina eólica (1) está acoplado a dicha segunda porción; en el que dichos al menos un par de generadores de turbina hidráulica (6) están acoplados a dicha primera porción; en el que dicho sistema de control posicional comprende al menos un controlador maestro, al menos un dispositivo de detección capaz de detectar la dirección del viento y la dirección del agua, y al menos un controlador de posición (8); en el que el controlador maestro está configurado para determinar cómo el al menos un generador de turbina eólica (1) debería estar colocado basándose en la dirección del viento detectada, y el al menos un controlador de posición (8) está configurado para ajustar la posición del al menos un generador de turbina eólica (1) basándose en la dirección del viento detectada; y en el que el controlador maestro está configurado para determinar cómo los al menos un par de generadores de turbina hidráulica (6) deberían estar colocados basándose en la dirección del agua detectada, y el al menos un controlador de posición (8) está configurado para ajustar la posición de los al menos un par de generadores de turbina hidráulica (6) basándose la dirección del agua detectada.

Description

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DESCRIPCION

Sistema de energla sostenible pelagico Campo de la invencion

La presente invencion incluye un aparato para despliegue pelagico que puede proporcionar una fuente de energla sostenible. Especlficamente, un ejemplo de dispositivo dispone de un generador de turbina eolica, un par de generadores de turbina hidraulica, y una articulacion giratoria.

Antecedentes de la invencion

La presente invencion incluye un aparato para despliegue pelagico que puede proporcionar una fuente de energla sostenible.

Ahora, mas que nunca, las fuentes de energla sostenibles son necesarias para aliviar la dependencia de la humanidad sobre los recursos no renovables y para soportar las crecientes necesidades energeticas del mundo. El suministro mundial de combustibles fosiles disminuye diariamente. El carbon, el petroleo y el gas natural constituyen la mayorla de las fuentes de energla del mundo. Una crisis energetica global serla inevitable si los recursos de combustibles fosiles se agotan, sin la prevision primero de soluciones robustas y sostenibles.

Al mismo tiempo, la poblacion humana mundial sigue creciendo a medida que mas naciones se industrializan. Este crecimiento requiere una fuente cada vez mayor de energla para sostenerse por si mismo. A medida que los combustibles fosiles se vuelvan escasos y los precios del combustible aumenten, las poblaciones que dependen de estos recursos sufriran.

A pesar de su disminucion de distribucion, el uso de combustibles fosiles causa y seguira causando efectos ambientales adversos. Se cree que la contaminacion y el cambio climatico global son algunos de estos efectos adversos.

Se conocen fuentes de energla sostenibles. Estas incluyen la energla aprovechada a partir del movimiento de aire ("viento") y agua. Para capturar la energla cinetica de estos fluidos, normalmente se emplea un generador de turbina. Un generador de turbina tiene una o mas helices que resisten el movimiento del fluido. La energla del fluido mueve las helices y, a su vez, acciona un generador. El generador produce energla electrica que se puede usar, transmitida a traves de una distancia para su uso, o se almacena para su uso posterior.

Hay una necesidad de una fuente sostenible de energla mundial. Esta necesidad es especialmente grande en las zonas del mundo sin suficientes recursos naturales y/o la capacidad de producir energla nuclear. Hay una necesidad de una fuente de energla que produzca menos efectos ambientales adversos que el uso de combustibles fosiles. Hay una necesidad de una fuente de energla que pueda desplegarse a una escala internacional. El documento US7293960 describe un conjunto de generacion de energla flotante que comprende al menos tres unidades flotantes que flotan sobre un cuerpo de agua. El documento US7215936 describe un generador de energla de corriente que incluye un elemento de soporte vertical montado en el fondo del mar y elementos de soporte horizontales montados en el elemento de soporte vertical. El documento DE20008482 describe una turbina flotante en alta mar para la generacion de energla electrica. El documento DE102005040803 describe una planta de energla que tiene cuerpos flotantes superior e inferior dispuestos en un soporte colocado en vertical.

Sumario de la invencion

Aspectos de la invencion son de acuerdo con las reivindicaciones adjuntas. La presente invencion permite el despliegue pelagico de dispositivos de generacion de electricidad sostenibles de una forma ajustable, adaptable, lo que permite la optimizacion de la generacion de electricidad. La agregacion de multiples tipos de dispositivos de generacion de electricidad sostenibles en una invencion da como resultado una mayor eficiencia.

De acuerdo con diversos aspectos y realizaciones, la presente invencion proporciona un sistema de energla sostenible para despliegue pelagico, que comprende un bastidor; al menos un generador de turbina eolica, estando dicho al menos un generador de turbina eolica acoplado a dicho bastidor; al menos un par de generadores de turbina hidraulica, estando dicho al menos un par de generadores de turbina hidraulica acopladas a dicho bastidor; y una articulacion giratoria.

De acuerdo con diversos aspectos y realizaciones, la presente invencion tambien, o alternativamente, puede comprender ademas al menos un dispositivo de transmision de radiacion electromagnetica, estando dicho dispositivo de transmision de radiacion electromagnetica acoplado a dicho bastidor. De acuerdo con diversos aspectos y realizaciones, la presente invencion puede comprender tambien, o alternativamente, al menos un panel solar, estando dicho al menos un panel solar acoplado a dicho bastidor. De acuerdo con diversos aspectos y realizaciones, la presente invencion tambien, o alternativamente, puede construirse de tal manera que el al menos

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un par de generadores de turbina hidraulica giran en direcciones opuestas. La presente invencion puede incluir al menos un controlador de energla.

En varios aspectos y realizaciones, la presente invencion puede estar configurada para optimizar y, alternativamente o en combination, maximizar el flujo de fluido a traves de las turbinas.

Breve descripcion de los dibujos

La figura 1 es una realization ilustrativa de la presente invencion.

La figura 2 es una realizacion ilustrativa de la presente invencion.

La figura 3 es una realizacion ilustrativa de la presente invencion.

La figura 4 es una realizacion ilustrativa de la presente invencion.

Las figuras 5A y 5B representan un ejemplo de realizacion de una articulation giratoria.

La figura 6 es una realizacion ilustrativa de la presente invencion.

La figura 7 es una realizacion ilustrativa de la presente invencion.

La figura 8 es un ejemplo de realizacion de una turbina hidraulica que puede ser utilizada en conjuncion con la presente invencion.

La figura 9 es un ejemplo de realizacion de una turbina eolica que puede ser utilizada en conjuncion con la presente invencion.

Descripcion detallada

La invencion se describe con referencia a las figuras adjuntas, en las que los mismos numeros se utilizan cuando sea aplicable. El termino "nivel de la superficie del agua" significa la superficie de cualquier cuerpo de agua de origen natural o artificial. El termino "dispositivo de generation de electricidad" significa cualquiera de los elementos constitutivos de la presente invencion que son capaces de generar electricidad, especlficamente, un generador de turbina eolica, un generador de turbina hidraulica, un panel solar, o cualquier combinacion de los mismos.

El coste de la construction de estructuras que generan energla a partir de una sola fuente de energla sostenible es alto. Sin embargo, mediante el uso de una estructura en conjuncion con varios dispositivos de generacion de electricidad, la presente invencion permite lograr eficiencias significativas en la generacion de electricidad. Por consiguiente, la combinacion de multiples formas de dispositivos de generacion de electricidad puede proporcionar un rendimiento marginal creciente sobre la inversion. Ademas, mediante el ajuste de los diversos dispositivos de generacion de electricidad para una maxima eficiencia, se mejoran aun mas estos beneficios. El efecto lunar hace que las mareas eleven su punto mas alto durante la luna llena y la luna nueva (cuando la luna no es visible desde la Tierra). Esto provoca una fuerza gravitacional constante sobre la Tierra cuando el Sol, la Tierra y la Luna estan en llnea. Este movimiento hace que el movimiento en las mareas, que es causado por el movimiento de las corrientes de agua debido a la fuerza de gravedad constante.

En diversas realizaciones, los dispositivos de acuerdo con la presente invencion son capaces de generar energla electrica utilizable a partir de energla eolica, flujo de agua y, opcionalmente, energla solar y diversas combinaciones de los mismos. Por ejemplo, la presente invencion es capaz de aprovechar la energla mecanica del viento y su conversion en energla electrica. En diversas realizaciones, la capacidad de aprovechar la energla mecanica del viento se implementa a traves de un generador de turbina. Un generador de turbina es un dispositivo que convierte la energla mecanica de un flujo de fluido en energla electrica. Aunque existen muchas realizaciones, los generadores de turbina consisten normalmente en un arbol con helices perpendicularmente unidas que giran en respuesta a un flujo de fluido. La energla mecanica de esta rotation se convierte entonces en energla electrica en el interior del generador de turbina.

En diversas realizaciones, los dispositivos de acuerdo con la presente invencion son capaces de generar energla electrica utilizable a partir de energla eolica. Como se indico anteriormente, un generador de turbina es un dispositivo que convierte la energla mecanica de un flujo de fluido en energla electrica. Un generador de turbina eolica es un tipo de generador de turbina construido de manera que el viento se utiliza como el fluido que provoca la rotacion de las helices. En algunas realizaciones y aplicaciones, se prefiere el uso de un generador de turbina eolica. En otras realizaciones y aplicaciones, se prefiere el uso de varios generadores de turbina eolica.

En diversas realizaciones, los dispositivos de acuerdo con la presente invencion son capaces de generar energla electrica utilizable a partir de energla de flujo de agua. La presente invencion es capaz de aprovechar la energla mecanica de un fluido que fluye y convertirla en energla electrica. Las corrientes de agua son una buena fuente de energla cinetica, ya que las corrientes de agua pueden ser hasta 1.000 veces mas densas que las corrientes de aire. Las corrientes de agua tambien pueden ser mas consistentes que las corrientes de aire. En muchos casos, las corrientes de agua fluyen a lo largo del dla y de la noche. En diversas realizaciones, la capacidad de aprovechar la energla mecanica de un flujo de fluido se implementa a traves de un generador de turbina. Como se indico anteriormente, un generador de turbina es un dispositivo que convierte la energla mecanica de un flujo de fluido en energla electrica. Un generador de turbina hidraulica es un tipo de generador de turbina construido de manera que se utiliza agua como el fluido que causa la rotacion. En algunas realizaciones y aplicaciones, se prefiere el uso de un

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generador de turbina hidraulica singular. En otras realizaciones y aplicaciones, se prefiere el uso de una pluralidad de generadores de turbina hidraulica. Como se describe en el presente documento, en algunas realizaciones, una pluralidad de generadores de turbinas hidraulicas puede desplegarse en pares configurados para girar, de tal manera que la suma de su fuerza de rotacion puede ayudar a estabilizar el bastidor.

En diversas realizaciones, los dispositivos de acuerdo con la presente invencion contienen un bastidor. Un bastidor es cualquier estructura o conjunto configurado para soportar los otros elementos constitutivos de la presente invencion. El bastidor puede comprender un solo polo, o una combinacion de polos. El bastidor puede comprender una estructura de celosla o una combinacion de estructuras de celosla. El bastidor esta construido preferiblemente de materiales que resistan la corrosion. En este sentido, el bastidor puede contener un sistema para la resistencia a la corrosion, tal como un sistema de proteccion catodica normalmente utilizado para combatir la corrosion debido a entornos de agua salada. En diversas realizaciones, el bastidor incluye al menos una articulacion giratoria. Una articulacion giratoria es una articulacion que sujeta una porcion del bastidor a otra. La articulacion giratoria permite una rotacion de aproximadamente 1 grado hasta, e incluyendo, aproximadamente 360 grados. Una articulacion giratoria de acuerdo con esta invencion puede girar dentro de cualquier subintervalo de grados de aproximadamente 1 grado hasta, e incluyendo, aproximadamente 360 grados. La articulacion giratoria puede ser cualquier articulacion capaz de soportar el bastidor y hacer posible esta rotacion. En una realizacion, por ejemplo, dos discos con orificios perforados perpendiculares a la superficie estan dispuestos coaxialmente. En esta realizacion, unos pernos moviles pueden insertarse a traves de los orificios de ambos discos para evitar el movimiento de los discos uno respecto al otro. Los pernos se pueden retirar temporalmente para que los discos puedan girar uno respecto al otro.

En diversas realizaciones, los dispositivos de acuerdo con la presente invencion contienen un sistema de control posicional automatizado. El sistema de control posicional es capaz de posicionar varios componentes de la presente invencion. Preferiblemente, el sistema de control posicional posiciona diversos componentes para maximizar su eficacia o eficiencia, o una combinacion de los mismos. En diversas realizaciones, el sistema de control posicional incluye al menos un controlador maestro, al menos un dispositivo de deteccion, y al menos un controlador de posicion. El al menos un dispositivo de deteccion es cualquier dispositivo capaz de detectar las condiciones ambientales y entregar esos datos al controlador maestro. El controlador maestro es cualquier dispositivo capaz de recibir datos, procesar los datos, y enviar comandos a uno o mas controladores de posicion. Un controlador de posicion es un dispositivo configurado para controlar la posicion de diversos componentes mecanicos respecto a una estructura de referencia.

En diversas realizaciones, los dispositivos de acuerdo con la presente invencion pueden tambien ser capaces de generar energla electrica a partir de la luz del sol. Esta capacidad incluye la capacidad de convertir luz en energla electrica. En diversas realizaciones, esta capacidad se implementa con un panel solar. Los paneles solares tambien pueden citarse como celulas fotovoltaicas. En otras realizaciones, esta capacidad se implementa a traves de un sistema de energla termica solar.

En diversas realizaciones, los dispositivos de acuerdo con la presente invencion se usan preferiblemente en implementaciones pelagicas. Los ambientes de alta mar generalmente permiten una mayor exposicion al viento y al flujo de agua. Estos ambientes tambien minimizan el impacto de otras actividades humanas. La colocacion en alta mar disminuye la visibilidad humana, que puede ser beneficioso en algunas aplicaciones. La energla producida por la presente invencion puede utilizarse, almacenarse o transmitirse. La energla producida por la presente invencion puede transmitirse a una instalacion electrica con base en tierra. La transmision a una instalacion con base en tierra puede realizarse en conjuncion con un controlador de energla, tal como se describe en el presente documento a continuacion. Una instalacion electrica con base en tierra es cualquier instalacion electrica que puede usar, transmitir o almacenar energla electrica. Una llnea de transmision bajo el agua es un metodo de transporte. El metodo de transmision bajo el agua puede ser a traves de corriente alterna de alta tension o corriente continua de alta tension. Como es comun con las llneas de transmision electrica bajo el agua, la corriente continua de alta tension ofrece ventajas de transmision. Un controlador de energla se puede utilizar para ajustar la tension a un nivel adecuado para la transmision. La agregacion de multiples dispositivos de generacion de electricidad, junto con la utilizacion de una llnea de transmision bajo el agua, puede mejorar la eficacia de la presente invencion.

En diversas realizaciones, los dispositivos de acuerdo incluyen al menos un dispositivo de transmision de radiacion electromagnetica. El dispositivo de transmision de radiacion electromagnetica puede ser cualquier dispositivo capaz de transmitir o recibir radiacion electromagnetica a lo largo de una distancia.

En diversas realizaciones, los dispositivos de acuerdo con la presente invencion incluyen una estructura de soporte auxiliar. Una estructura de soporte auxiliar es una estructura que es capaz de soportar uno o mas de los dispositivos de generacion de electricidad.

En diversas realizaciones, los dispositivos de acuerdo con la presente invencion incluyen una base. Una base es cualquier estructura capaz de fijar el bastidor al fondo de un cuerpo de agua. La base debe ser capaz de soportar el peso del bastidor y cualesquiera elementos fijados al bastidor. La base puede estar opcionalmente acoplada a uno o mas generadores de turbina hidraulica. En realizaciones en las que la base esta acoplada a uno o mas generadores de turbina hidraulica, los generadores de turbina hidraulica pueden estar configurados de tal manera que el agua

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fluya a traves de la base. La base puede contener opcionalmente cableado para su conexion a un controlador de energla y/o a una instalacion electrica con base en tierra.

En diversas realizaciones, los dispositivos de acuerdo con la presente invencion incluyen un controlador de energla. Un controlador de energla puede ser cualquier dispositivo a traves del cual puede fluir la energla. La energla puede ser electricidad. Un controlador de energla puede cambiar la naturaleza de la energla que fluye a traves del mismo. Por ejemplo, un controlador de energla puede comprender un inversor para convertir la energla entrante de corriente continua (CC) en energla de corriente alterna de salida (CA). Tambien, por ejemplo, un controlador de energla puede comprender un rectificador para convertir la energla entrante de corriente alterna (CA) en energla de salida de corriente continua (CC). Un controlador de energla puede comprender un transformador para el ajuste de la tension de alimentacion. Un controlador de energla puede actuar como una puerta de enlace, recibir entradas desde al menos una fuente de generacion de energla y transmitir energla a una ubicacion remota. Un controlador de energla puede ser impermeable a diversas presiones. En diversas realizaciones, al menos un bastidor puede estar conectado electricamente a un controlador de energla. Una o mas turbinas hidraulicas o turbinas eolicas pueden conectarse a un controlador de energla. El controlador de energla puede rectificar energla de CA a energla de CC y luego ajustar de manera ascendente la tension para la transmision. Un controlador de energla puede invertir energla de CC en energla de CA y luego ajustar hacia arriba la tension para la transmision. Un controlador de energla puede estar conectado a un cable submarino para la transmision de energla a una ubicacion remota.

Con referencia ahora a las varias realizaciones de ejemplo ilustradas en las figuras 1 a 9 y con referencia a las figuras en el presente documento, el bastidor 4 es una estructura que soporta los otros elementos constitutivos de la presente invencion. El bastidor 4 puede construirse de cualquier material adecuado para el soporte flsico de los otros elementos constituyentes. El bastidor 4 puede estar construido de acero, aleacion de acero, o cualquier otro metal de una manera coherente con la capacidad de soportar los dispositivos de generacion de electricidad. Como se menciono anteriormente, en algunas realizaciones, el bastidor 4 esta construido para minimizar la corrosion debido a despliegues pelagicos. En algunas realizaciones, el bastidor 4 esta equipado con sistemas para la prevencion de corrosion. Uno de estos sistemas es un sistema de proteccion catodico. Otros sistemas incluyen revestimientos y materiales que resisten la corrosion causada por la exposicion a ambientes de agua salada. Un bastidor 4 puede estar incorporado directamente en el fondo de un cuerpo de agua. Un bastidor 4 puede estar unido a una base 10.

En diversas realizaciones, el bastidor 4 puede comprender uno o mas postes. Un poste puede ser cualesquiera elementos estructurales capaces de soportar una carga de peso. En diversas realizaciones, es preferible que el bastidor incluya un solo arbol. En otras realizaciones y aplicaciones, es preferible que el bastidor 4 contenga una pluralidad de puntales interconectados. En todavla otras realizaciones, es preferible configurar el bastidor como una estructura de celosla. La estructura de celosla puede estar opcionalmente configurada para tener estructuras de soporte para evitar un movimiento no deseable. En diversas realizaciones, el bastidor 4 incluye al menos una articulacion giratoria 7 como se describe en el presente documento. El bastidor tambien comprende al menos una ubicacion de acoplamiento 2 para el acoplamiento de varios dispositivos de generacion de energla al bastidor. La ubicacion de acoplamiento 2 es cualquier lugar en el bastidor 4 que es capaz de montar uno de los componentes de generacion de electricidad al bastidor 4 o es capaz de unir una estructura auxiliar.

El generador de turbina eolica 1 es capaz de tomar la energla mecanica del flujo de aire y convertirla en energla electrica. En diversas realizaciones, las helices 15 del generador de turbina eolica 1 estan configuradas para ser paralelas al bastidor 4. En diversas realizaciones, el generador de turbina eolica 1 tiene tres helices 15. En otras realizaciones, el generador de turbina eolica 1 tiene cuatro helices. Las helices 15 son palas que se extienden hacia fuera desde el eje del generador de turbina eolica 1 y permiten el aprovechamiento de la energla mecanica del viento. Puede haber cualquier numero adecuado de helices en una turbina eolica dada. En diversas realizaciones, se utilizan tres helices. Las helices pueden construirse de cualquier material adecuado para tal fin. Los materiales de ejemplo incluyen acero, aluminio, titanio, estano, aleaciones de acero, materiales de carbono, materiales de pollmero, policarbonato, y cualquier otro material rlgido de peso ligero. Las helices 15 convergen en un eje; ese eje es generalmente un arbol que acciona un generador que produce energla electrica. En diversas realizaciones, hay un generador de turbina eolica 1. Sin embargo, en otras realizaciones en diversas aplicaciones, puede ser preferible utilizar varios generadores de turbina eolica. Un generador de turbina eolica 1 opera generalmente en la eficacia maxima cuando el generador de turbina eolica 1 esta alineado con respecto al flujo de viento, de tal manera que el flujo de aire puede girar las helices del generador de turbina eolica 1 que estan conectadas a un generador para la generacion de electricidad. Cuando se utilizan varias turbinas eolicas, las multiples turbinas eolicas pueden tener diferentes tamanos de helices.

Los generadores de turbina eolica 1 utilizados en conexion con la presente invencion pueden disenarse para operar en un intervalo de velocidad del viento maxima. Un intervalo de velocidad del viento maxima incluye un intervalo de velocidades del viento a la cual la turbina genera energla con una eficiencia optima. Multiples turbinas eolicas se pueden usar, en el que las turbinas eolicas estan disenadas para operar en diferentes intervalos de velocidad del viento maxima. Los generadores de turbina eolica estan configurados preferentemente para evitar la excesiva velocidad angular. La velocidad angular excesiva incluye velocidad angular que puede causar danos en el generador de la turbina o el bastidor 4. La velocidad angular excesiva tambien incluye una vibracion innecesaria y

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potencialmente perjudicial. Son posibles muchas formas de prevenir una excesiva velocidad angular. Un metodo de este tipo es el uso de un sistema de engranajes para alterar la resistencia a una fuerza. En diversas realizaciones y en diversas aplicaciones, los generadores de turbina eolica de acuerdo con la presente invencion pueden optimizarse a velocidades de viento de hasta 150 mph (241,40 km/h); preferiblemente, por debajo de 100 mph (160,93 km/h), y mas preferiblemente por debajo de 60 mph (96,56 km/h). La optimizacion de la velocidad del viento es un proceso especlfico de la aplicacion que depende de la particular ubicacion propuesta de despliegue. Por consiguiente, entre las diversas realizaciones de la presente invencion, la optimizacion de la velocidad del viento puede variar de acuerdo con las condiciones del viento predichas de un entorno dado. La figura 9 representa una turbina eolica de ejemplo. Como se muestra en la figura 6 y 7, en algunas realizaciones, se pueden usar varias turbinas eolicas. En tales realizaciones, cada turbina eolica puede optimizarse a una velocidad del viento optima diferente. De esta manera, al menos una turbina eolica puede operar en su intervalo optimo para una velocidad del viento dada. Distintas alturas de las turbinas eolicas pueden ser mas beneficiosas en areas de despliegue donde la velocidad del viento es irregular. En aun otras realizaciones, donde se utilizan varias turbinas eolicas, las turbinas eolicas pueden desplegarse en distintas alturas, tal como se representa en la figura 7. De esta manera, las turbinas eolicas pueden obtener ventajas de las diferentes velocidades del viento a diferentes alturas. El generador de turbina eolica 1 puede estar unido al bastidor directamente o a traves de una estructura auxiliar de soporte 3, tal como se describe en el presente documento. En el punto de acoplamiento 2 en varias realizaciones, puede haber un controlador de posicion 8 tal como se describe en el presente documento.

El generador de turbina hidraulica 6 convierte la energla mecanica del agua en energla electrica. Estructuralmente, el generador de turbina es similar al generador de turbina eolica 1, excepto que el generador de turbina hidraulica 6 esta optimizado para el uso de agua como el fluido que proporciona energla mecanica. Un generador de turbina hidraulica 6 tiene generalmente helices 16 que se extienden radialmente desde un punto central, al se hace referencia alternativamente como una cabeza. El flujo de agua mueve las helices 16 alrededor del punto central y el generador de turbina hidraulica 6 convierte este movimiento en energla electrica. Las helices se pueden encerrar en una estructura de proteccion. Preferiblemente, las helices no estan encerradas en ninguna estructura. Se puede utilizar cualquier tipo de generador de turbina hidraulica 6. Los generadores de turbina hidraulica conocidos incluyen, pero no se limitan a, el generador de turbina Kaplan, el generador de turbina Pelton, el generador de turbina Turgo, el generador de turbina Francis, y el generador de turbina Bulb. El generador de turbina hidraulica 6 puede ser cualquier tipo de generador de turbina optimizado para el agua conocido ahora o desarrollado mas adelante. El generador de turbina hidraulica 6 puede contener opcionalmente cualquier mecanismo para evitar una velocidad angular excesiva. Los mecanismos para evitar una velocidad angular excesiva pueden no ser necesarios debido a los efectos de amortiguacion inherentes del agua. El generador de turbina hidraulica puede accionarse a diferentes velocidades optimas de generacion de energla. Como se muestra en la figura 8, en algunas realizaciones, el generador de turbina hidraulica 6 puede comprender dos (2) cabezas, cada una con su propio conjunto de helices. Cada cabeza puede estar configurada para una direccion de flujo de agua optima diferente. La direccion de flujo de agua optima es la direccion del flujo de agua en la cual la turbina genera electricidad mas eficazmente. En algunas realizaciones, las diferentes direcciones de flujo de agua optimas pueden ser contrarias entre si. En tales realizaciones, cuando hay un flujo de agua optimo en una cabeza, la otra cabeza de la turbina puede girar a velocidades suboptimas y ser de rueda libre. En algunas realizaciones, la turbina de doble cabeza puede generar de manera eficiente electricidad dadas direcciones del flujo de agua variantes. En diversas realizaciones, la turbina de doble cabeza incluye cabezas que estan dispuestas en el mismo eje. La turbina de doble cabeza puede incluir cabezas que no estan dispuestas en el mismo eje. En tales realizaciones, tener las cabezas dispuestas en ejes diferentes puede ser beneficioso en el aprovechamiento de diferentes corrientes de agua.

En diversas realizaciones, es preferible tener una pluralidad de generadores de turbina hidraulica. En realizaciones y aplicaciones de la presente invencion en las que se utiliza una pluralidad de generadores de turbina hidraulica 6, la pluralidad de generadores de turbina hidraulica esta configurada preferiblemente en pares. Sin embargo, en algunas realizaciones y en algunas aplicaciones, puede ser preferible usar un generador de turbina o un numero impar de generadores de turbina hidraulica. Un generador de turbina hidraulica opera generalmente en la eficacia maxima cuando el generador de turbina hidraulica 6 esta alineado con respecto al flujo de agua, de tal manera que el flujo de agua puede girar las helices del generador de turbina hidraulica 6. El generador de turbina hidraulica 6 puede estar construido de cualquier material adecuado, incluyendo varios metales, incluyendo acero, aleacion de acero, y/o un numero de pollmeros de alta resistencia. En diversas realizaciones, el generador de turbina hidraulica 6 esta unido al bastidor 4 en una posicion de acoplamiento 2 en el bastidor 4. El generador de turbina hidraulica 6 puede estar unido a la altura del bastidor 4. En algunas realizaciones donde se utilizan multiples turbinas hidraulicas, por ejemplo, como se representa en la figura 6, los generadores de turbina hidraulica 6 se fijan de manera ajustable a diferentes alturas y direcciones para tomar ventaja de la variacion de las corrientes de flujo de agua a diferentes alturas y direcciones. En diversas realizaciones, los generadores de turbina hidraulica pueden estar dispuestos a alturas de tal manera que una o mas turbinas hidraulicas no se sumergen en agua para la totalidad o parte de un dla. El generador de turbina hidraulica 6 puede estar unido directamente al bastidor 4 o a traves de una estructura auxiliar de soporte 3, como se describe en el presente documento. En diversas realizaciones, el generador de turbina hidraulica puede estar acoplado al bastidor de tal manera que el generador de turbina hidraulica esta dispuesto dentro del bastidor. En esta configuracion, el flujo de agua puede pasar a traves del bastidor. Tambien puede haber un controlador de posicion situado en la conexion entre el generador de turbina hidraulica 6 y el bastidor 4, tal como se describe en el presente documento.

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En realizaciones y aplicaciones de la presente invencion en las que se utiliza una pluralidad de generadores de turbina hidraulica, las helices de cada par estan configuradas preferiblemente para girar en direcciones opuestas. Al girar en direcciones opuestas, la fuerza centrlfuga de cada generador de turbina hidraulica se desplazarla entre si. La fuerza centrlfuga neta de cada par de generadores de turbina hidraulica se aproximarla a cero, minimizando la interruption al bastidor 4. Ademas, los efectos giroscopicos de las rotaciones opuestas pueden ser beneficiosos. Dicho beneficio puede ser la estabilizacion de la estructura global.

Diversas realizaciones de la presente invencion incluyen una articulation giratoria 7. Una articulation giratoria 7 es una articulacion que conecta una portion del bastidor 4 a otra. La articulacion giratoria 7 permite una rotation de aproximadamente 1 grado hasta, e incluyendo, aproximadamente 360 grados. Una articulacion giratoria 7 de acuerdo con esta invencion puede girar dentro de cualquier subintervalo de grados de aproximadamente 1 grado hasta, e incluyendo, aproximadamente 360 grados. La articulacion giratoria 7 es capaz de girar sin molestar a ninguno de los componentes internos que residen dentro del bastidor 4. La articulacion giratoria 7 esta acoplada opcionalmente a un controlador de position 8 para permitir el movimiento controlado. La articulacion giratoria 7 permite que el bastidor gire de acuerdo con el sistema de control de posicion 8 para proporcionar la maxima eficiencia y/o eficacia de los diversos componentes de generation de electricidad adjuntos. En una realization de ejemplo, la articulacion giratoria 7 comprende dos discos 13 con orificios 14 perforados perpendiculares a la superficie en la que los dos discos 13 estan dispuestos coaxialmente. En esta realizacion, unos pernos moviles 12 pueden insertarse a traves de los orificios de ambos discos 13 para evitar el movimiento de los discos uno respecto al otro. Los pernos 12 se pueden retirar temporalmente para que los discos 13 puedan girar uno respecto al otro. De esta manera, la turbina eolica puede conseguir la maxima eficiencia de la direction del viento y las turbinas hidraulicas pueden alcanzar la maxima eficiencia de la direccion de la corriente de agua.

El panel solar es un dispositivo capaz de generar electricidad a partir de la luz del sol o de cualquier luz ambiental. Un panel solar puede comprender celulas fotovoltaicas. Las celulas fotovoltaicas convierten la energla luminosa del sol en energla electrica. Normalmente, las celulas fotovoltaicas producen electricidad en forma de corriente continua. Generalmente, los paneles solares estan colocados para seguir al sol. En consecuencia, en realizaciones preferidas de la presente invencion, un panel solar esta configurado para seguir el sol a traves de un controlador de posicion, como se describe en el presente documento. El panel solar esta unido al bastidor en una posicion de acoplamiento directamente o a traves de una estructura auxiliar de soporte. La estructura auxiliar de soporte puede incluir un controlador de posicion tal como se describe en el presente documento.

En diversas realizaciones, los dispositivos de acuerdo con la presente invencion incluyen al menos un dispositivo de transmision de radiation electromagnetica 9. La radiation electromagnetica transmitida por el dispositivo puede ser de cualquier frecuencia y longitud de onda. El dispositivo de transmision de radiacion electromagnetica 9 puede utilizarse para facilitar las comunicaciones. El dispositivo de transmision de radiacion electromagnetica 9 puede ser utilizado en una red telefonica celular. El dispositivo de transmision de radiacion electromagnetica 9 tambien puede ser utilizado para transmitir senales de comunicacion de television o de radio. El dispositivo de transmision de radiacion electromagnetica 9 se puede utilizar para transmitir senales de comunicacion a satelites que orbitan la Tierra. En algunas realizaciones, el dispositivo de transmision de radiacion electromagnetica 9 contiene una estructura de transmision. La estructura de transmision puede ser una antena. La antena puede ser una antena parabolica o cualquier otro tipo de antena. El dispositivo de transmision de radiacion electromagnetica 9 puede estar acoplado al bastidor 4. Alternativamente, el dispositivo de transmision de radiacion electromagnetica 9 puede estar acoplado a cualquier componente de generacion de electricidad.

La estructura auxiliar de soporte 3 opcional es cualquier estructura que sea capaz de soportar uno de los componentes de generacion de electricidad de la presente invencion. La estructura de soporte auxiliar 3 se acopla a uno o mas de los componentes de generacion de electricidad al bastidor 4. Realizaciones a modo de ejemplo se construyen de acero o de aleaciones de acero. Estructuras a modo de ejemplo incluyen vigas, barras, soportes, abrazaderas, remaches, y combinaciones de los mismos. La estructura de soporte auxiliar 3 esta conectada a una ubicacion de acoplamiento 2 en el bastidor 4 y permite la conexion mecanica y/o la conexion electrica con el componente de generacion de electricidad que soporta. La estructura auxiliar de soporte 3 tambien puede estar equipada con un controlador de posicion 8, como se describe en el presente documento. Cuando un dispositivo de generacion de electricidad esta acoplado al bastidor 4, puede acoplarse directamente al bastidor 4 o a traves de una estructura auxiliar de soporte 3.

La base es cualquier estructura capaz de fijar el bastidor 4 al fondo de un cuerpo de agua. La base 10 puede estar construida de cualquier material capaz de soportar el peso del bastidor 4 y cualesquiera elementos fijados al bastidor. La base 10 puede fijar el bastidor 4 al fondo de un cuerpo de agua mediante cualesquiera medios adecuados. Se puede usar cualquier medio convencional de fijacion del bastidor para impedir un movimiento no deseado. Uno de tales medios serla mediante pernos unidos al fondo de un cuerpo de agua. Otro serla en peso solamente. La base 10 puede incluir opcionalmente uno o mas generadores de turbina hidraulica 6. En diversas realizaciones, los generadores de turbina hidraulica 6 estan unidos a la base en pares. El generador de turbina hidraulica 6 esta fijado a la base 10 ya sea directamente o a traves de una estructura auxiliar de soporte 3, tal como se describe en el presente documento. Tambien puede haber un controlador de posicion situado en la conexion entre el generador de turbina hidraulica 6 y la base 10, tal como se describe en el presente documento.

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El sistema de control posicional es capaz de posicionar de manera variable varios componentes del dispositivo. El sistema de control posicional comprende al menos un controlador maestro, al menos un dispositivo de deteccion, y al menos un controlador de posicion 8. El dispositivo de deteccion, no representado en las figuras, es cualquier dispositivo que es capaz de detectar datos de las condiciones ambientales. Los datos de condicion ambiental son cualquier pieza de information relativa al estado actual del medio ambiente circundante de la presente invention. Ejemplos de datos de datos de condicion del medio ambiente incluyen la temperatura del aire ambiente, la presion del aire ambiente, la velocidad del viento, la direction del viento, la velocidad de flujo de agua, la direction del flujo de agua, la luz ambiental, la direccion del origen de la luz ambiental, la temperatura del agua, y los datos del tiempo. Esta lista no es exclusiva. Los dispositivos que pueden leer este tipo de datos incluyen termometros, barometros, anemometros, dispositivos fotosensibles, medidores de luz, y relojes. Esta lista no es exclusiva. El dispositivo de deteccion es capaz de convertir los datos de las condiciones ambientales en una senal digital o analogica para la transmision al controlador. El controlador maestro es cualquier tipo de dispositivo que es capaz de recibir datos, procesar datos, y enviar comandos a uno o mas controladores de posicion. El controlador maestro puede ser un ordenador u otros medios para la implementation electronica de logica. El controlador maestro puede estar en comunicacion electrica o de radio con el dispositivo de deteccion. El procesamiento de los datos se entiende generalmente que significa tomar decisiones de eficiencia y/o eficacia operativa basandose en los datos ambientales. El controlador maestro utiliza datos ambientales para ejecutar la logica posicional programada. La logica posicional del controlador maestro determina como los componentes de generation de electricidad de la invencion deben posicionarse sobre los datos ambientales. El controlador de posicion es un dispositivo capaz de posicionar uno de los componentes generadores electricos. El controlador de posicion 8 y el dispositivo motor que esta acoplado a la estructura auxiliar de soporte 3 o en la ubicacion de acoplamiento 2 en el bastidor 4 es capaz de mover suficientes dispositivos de production de energla. En realizaciones de ejemplo, un generador de turbina eolica 1 es movil a traves del controlador de posicion 8. Por ejemplo, si el viento sopla en direccion suroeste, los sensores serlan capaces de detectar esta pieza de datos ambientales. Entonces, los sensores transmitirlan estos datos al controlador maestro, que procesarian los datos y el comando al controlador de posicion para ajustar la posicion del generador de turbina eolica 1. Como otro ejemplo, uno de los sensores podrla detectar la velocidad de flujo del agua y enviar esos datos al controlador maestro que luego podrla comandar un controlador de posicion para mover el generador de turbina hidraulica 6 para ajustar su posicion. El sistema de control de posicion tambien puede ser accesible a traves de satelite o a traves de Internet para el control remoto o monitorizacion por parte de un usuario humano.

Por ultimo, tal como se usa en el presente documento, los terminos "comprenden", "comprende", "que comprende", "que tiene", "que incluye", "incluye", o cualquier variation de los mismos, tienen la intention de hacer referencia a una inclusion no exclusiva, de tal manera que un proceso, metodo, artlculo, composition o aparato que comprende una lista de elementos no incluye solo esos elementos mencionados, sino tambien pueden incluir otros elementos no enumerados expresamente y equivalentes inherentemente conocidos o evidentes para los expertos razonables en la tecnica. Otras combinaciones y/o modificaciones de las estructuras, disposiciones, aplicaciones, proporciones, elementos, materiales o componentes utilizados en la practica de la presente invencion, ademas de las que no se han citado especlficamente, pueden variarse o adaptarse de otra manera particular a los entornos especlficos, especificaciones de fabrication, parametros de diseno u otros requisitos operativos sin apartarse del alcance de la presente invencion y se pretende que esten incluidas en esta divulgation.

Ademas, a menos que se indique especlficamente, es la intencion del solicitante que las palabras y las frases en la memoria descriptiva y en las reivindicaciones se les de el significado generico comunmente aceptado o un significado ordinario y habitual utilizado por los expertos razonables en la tecnica aplicable. En el caso en que estos significados sean diferentes, a las palabras y frases en la memoria descriptiva y a las reivindicaciones se les debe dar el significado generico mas amplio posible. Si se pretende limitar o reducir estos significados, se utilizaran adjetivos especlficos y descriptivos. En ausencia de la utilization de estos adjetivos especlficos, las palabras y las frases en la memoria descriptiva y en las reivindicaciones se les debe dar el significado mas amplio posible. Si cualquier otro significado especial esta dirigido a cualquier palabra o frase, la memoria descriptiva indicara claramente y definira el significado especial.

Claims

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REIVINDICACIONES

1. Un sistema de energla sostenible para despliegue pelagico, que comprende:

un bastidor (4) que comprende una porcion superior y una base (10), en donde dicha base (10) esta configurada para fijar el bastidor (4) a un fondo de un cuerpo de agua;

al menos un generador de turbina eolica (1), estando dicho al menos un generador de turbina eolica (1) acoplado a dicho bastidor (4);

al menos un par de generadores de turbina hidraulica (6), estando dichos al menos un par de generadores de turbina hidraulica (6) acoplados a dicho bastidor (4); y

una articulacion giratoria (7) dispuesta entre dicha porcion superior y dicha base (10); comprendiendo el sistema, ademas:

una segunda articulacion giratoria dispuesta en dicha porcion superior, en donde dicha porcion superior comprende una primera porcion y una segunda porcion, en donde dicha primera porcion esta mas cerca de dicha base (10) que dicha segunda porcion; y un sistema de control posicional dispuesto en dicho bastidor;

en el que dicho al menos un generador de turbina eolica (1) esta acoplado a dicha segunda porcion;

en el que dichos al menos un par de generadores de turbina hidraulica (6) estan acoplados a dicha primera

porcion;

en el que dicho sistema de control posicional comprende al menos un controlador maestro, al menos un dispositivo de deteccion capaz de detectar la direccion del viento y la direction del agua, y al menos un controlador de position (8);

en el que el controlador maestro esta configurado para determinar como el al menos un generador de turbina eolica (1) deberla estar colocado basandose en la direccion del viento detectada, y el al menos un controlador de posicion (8) esta configurado para ajustar la posicion del al menos un generador de turbina eolica (1) basandose en la direccion del viento detectada; y

en el que el controlador maestro esta configurado para determinar como los al menos un par de generadores de turbina hidraulica (6) deberlan estar colocados basandose en la direccion del agua detectada, y el al menos un controlador de posicion (8) esta configurado para ajustar la posicion de los al menos un par de generadores de turbina hidraulica (6) basandose la direccion del agua detectada.
2. El sistema de energla sostenible para despliegue pelagico de la reivindicacion 1, que comprende ademas al menos un dispositivo de transmision de radiation electromagnetica (9), estando dicho al menos un dispositivo de transmision de radiacion electromagnetica (9) acoplado a dicho bastidor (4).
3. El sistema de energla sostenible para despliegue pelagico de la reivindicacion 1, en el que dicho bastidor (4) comprende ademas un arbol.
4. El sistema de energla sostenible para despliegue pelagico de la reivindicacion 1, en el que dicho bastidor (4) comprende ademas una estructura de celosla.
5. El sistema de energla sostenible para despliegue pelagico de la reivindicacion 1, en el que al menos uno de: - dichos al menos un par de generadores de turbina hidraulica (6) estan configurados para girar en direcciones opuestas;

dichos al menos un par de generadores de turbina hidraulica (6) estan dispuestos dentro de dicho bastidor (4).
6. El sistema de energla sostenible para despliegue pelagico de la reivindicacion 1, en el que dicho al menos un generador de turbina eolica (1) esta configurado para evitar una velocidad angular excesiva.
7. El sistema de energla sostenible para despliegue pelagico de la reivindicacion 1, en el que dicha articulacion giratoria (7) comprende ademas al menos dos discos.
8. El sistema de energla sostenible para despliegue pelagico de la reivindicacion 1, que comprende, ademas, al menos uno de:

una antena acoplada a dicho bastidor; un controlador de energla.
9. El sistema de energla sostenible para despliegue pelagico de la reivindicacion 1, en el que cuando dicho sistema de energla sostenible comprende al menos dos turbinas eolicas, dichas al menos dos turbinas eolicas estan configuradas de tal manera que al menos una turbina eolica tiene helices que son mas pequenas que en al menos otra turbina eolica.
10. El sistema de energla sostenible para despliegue pelagico de la reivindicacion 1, en el que dichas al menos un par de turbinas hidraulicas estan configuradas de tal manera que al menos una de dicho par de turbinas hidraulicas esta engranada a velocidades de la corriente de agua mas lentas.
11. El sistema de energla sostenible para despliegue pelagico de la reivindicacion 1, en el que cuando dicho sistema de energla sostenible comprende al menos dos turbinas eolicas, dichas al menos dos turbinas eolicas estan configuradas de tal manera que al menos una turbina eolica esta disenada para funcionar en un intervalo de velocidad del viento maxima diferente de al menos otra turbina eolica.

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12. Un metodo para generar electricidad usando un sistema de energla sostenible para despliegue pelagico, que comprende:

desplegar de manera pelagica el sistema de energla sostenible de la reivindicacion 1;

10 colocar dicho sistema de energla sostenible en comunicacion electrica con una instalacion electrica con base en

tierra; y

suministrar la electricidad generada por dicho sistema de energla sostenible a dicha instalacion electrica con base en tierra.

15 13. El metodo de la reivindicacion 12, que comprende ademas al menos uno de:

configurar al menos un generador de turbina eolica (1) de dicho sistema de energla sostenible para maximizar la exposicion al viento;

configurar al menos un par de generadores de turbina hidraulica (6) de dicho sistema de energla sostenible para 20 maximizar el flujo de agua;

configurar una antena de dicho sistema de energla sostenible para transmitir senales de comunicacion.