WO2009125031A1 - Central de producción eléctrica basada en la acción solar y eólica - Google Patents

Central de producción eléctrica basada en la acción solar y eólica Download PDF

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Definitions

  • the present invention consists of a power plant that is based on solar and wind action, and which aims to provide a compact structure that allows the use of these two natural energies, and at the same time present an aerodynamic configuration of easy integration into the environment that prevents it from causing visual impact on it.
  • the invention has developed a new power plant that is based on solar and wind action, and which is characterized in that it comprises a housing that is provided with an upper portion whose exterior includes multiple blades that can turn around and they are powered by air. It also comprises a lower portion at the base of which includes air intakes, so that each of said air intakes is connected to an air duct chimney and runs through the inside of the casing and exits outside in the area of the blades, to drive the air that enters through the base to said blades and thus help its impulse. It is also provided that the housing comprises a neck portion, which is located inferiorly to the upper portion, and whose exterior is covered by solar panels that capture the solar energy.
  • the neck portion and inside the housing includes a windlass that is activated when the wind force is insufficient to achieve the desired revolutions of the blades of the upper portion, for which it comprises second chimneys that run from the windlass to the blade area, so that the winding is driven by turning the blades until they are at the required turning speed when the wind force is insufficient to perform this function.
  • a generator of energy from the wind energy produced by the blades and the solar energy captured by the solar panels is provided inside the housing.
  • This configuration allows to obtain electrical energy so that it is available to the user as a simple product of the same. Also , it requires the combustion of solids, liquids or gases that release CO2 on inadmissible quantities.
  • Infrastructure costs are economical and consequently affordable for a large audience.
  • the physical and visual impacts do not modify the geography and orography of rivers, coasts, forests, valleys and plateaus, etc., belonging to a universal heritage of which we are simple depositaries. Structural proportions can also be modified according to needs, depending on whether it is a small demand or another one with a higher consumption. In addition, maintenance costs are reasonably economical.
  • the invention is also characterized in that the housing has a truncated conical exterior configuration whose upper portion, on whose exterior the blades are located, is ovoidal in a way that provides a highly aerodynamic design.
  • the truncated conical housing can be formed by areas of different inclinations
  • the invention comprises four adjustable air intakes that are located according to the cardinal points, so that all the possibilities of air collection are covered.
  • the intake of the air intakes comprises a small resistance of heating of air that facilitates its ascent.
  • the invention provides that the blades have a helical and vertical rotation configuration with outer bearing to the upper portion.
  • the upper portion is equipped with a thermostatic heater that activates when the temperature drops below a predetermined value, to prevent the formation of ice in the housing, ensuring the correct functioning of the plant at all times.
  • the invention provides that the turning windlass can be horizontal, vertical or in a position that dynamically is more convenient.
  • the power generator it is equipped with means of regulation for the delivery of energy to the electricity grid and for the transfer of excess energy to other devices as deemed convenient.
  • Figure 1. Shows a representation in schematic section of a possible embodiment of the power plant of the invention.
  • the invention comprises a carcass 1 provided with an upper portion 14 constituted by an ovoidal carcass (11), or any other shape, in which outside there are provided helical blades 12 of vertical rotation located on an outer bearing 13 so that they can Be powered by the wind.
  • the blades can also present any other form.
  • the housing 1 comprises a lower portion 2 which is provided with an access door 4 therein for maintenance, and at whose base it comprises four air intakes 3 installed at the cardinal points, all of them with a variable orientation band of 90 °, which allows to receive the wind impulse in any of the 360 ° of the circumference.
  • These sockets 3 are connected to internal ducts that determine chimneys 3a of air conduction that go outside in the area of the blades, to help their impulse by means of the air conducted by the chimneys.
  • Lower than the upper portion 14 comprises - or ⁇ a neck portion 8 in which a pinwheel 9 is arranged, whose functionality will be explained later, and in whose exterior it includes a coating of solar panels 10, which are also connected to the power generator 7 to produce electrical energy to from solar energy in the way that is conventionally known.
  • the solar panels 10 are flat forming a polygonal structure, however, it should be noted that they can acquire an equally curved configuration that adapts the trunk-conical surface of the housing 1 to provide the required aerodynamics.
  • the windlass 9 is horizontally, vertically or in a position that is dynamically convenient, and comes into operation when the wind force is insufficient to achieve the desired revolutions of rotation of the helical blades 12, so that they are always kept running at The revolutions required.
  • second chimneys 3b are provided, which run from the area of the windlass to that of the blades in a manner similar to chimneys 3a.
  • the invention also provides for the incorporation of an energy accumulator (not shown) for storing electrical energy when required.
  • the ovoidal housing 11 is sealed to prevent the possibility of water and moisture paths, and inside it houses a thermostatic heater (not shown) that is activated when the temperature is below 3 0 C, preventing the formation of ice in the Exterior. Said ovoidal housing 11 can be protected to avoid injury or the blade itself.

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Abstract

Comprende una carcasa (1) que incluye: una porción superior (14) en cuyo exterior comprende múltiples aspas (12) que pueden girar a su alrededor y que son accionadas por el aire; una porción inferior (2) en cuya base comprende unas tomas de aire (3), cada una de las cuales está conectada a una chimenea (3a) de conducción del aire que discurre por el interior de la carcasa (1) y que salen al exterior y finalizan en la zona de las aspas (12) para favorecer su impulso; una porción de cuello (8) cuyo exterior está cubierto por paneles solares (10), y en cuyo interior incluye un molinete (9) activado cuando la fuerza del viento es insuficiente para conseguir las revoluciones deseadas de las aspas (12); e incluyendo el interior de la carcasa (1) un generador de energías (7), a partir de la energía eólica y solar captadas. Proporciona una central compacta y de reducidas dimensiones que evita el impacto visual.

Description

CENTRAL DE PRODUCCIÓN ELÉCTRICA BASADA EN LA ACCIÓN
SOLAR Y EÓLICA OBJETO DE LA INVENCIÓN
La presente invención, tal y como se expresa en el enunciado de esta memoria descriptiva, consiste en una central de producción eléctrica que se basa en la acción solar y eólica, y que tiene por objeto proporcionar una estructura compacta que permita el aprovechamiento de estas dos energías naturales, y que al mismo tiempo presente una configuración aerodinámica de fácil integración en el entorno que evita que cause impacto visual en el mismo.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN
En el estado de la técnica es conocido el empleo de aerogeneradores para producción de energía eléctrica, los cuales presentan unos costes elevados y se sustentan sobre grandes torres de aspas desafiantes que proporcionan un fuerte impacto ambiental, en el que los montes se convierten en una maraña de pistas y accesos individuales para cada aerogenerador . Además se talan bosques naturales para la incorporación de dichos aerogeneradores .
Por otro lado, al comienzo de los años 60 del pasado siglo, se desarrolló el aprovechamiento de la fuerza de las mareas, conocida por energía mareomotriz.
En la que grandes diques contienen el agua y a través de esclusas controladas, sueltan con la periodicidad de las mareas el líquido elemento, trasladando esa energía a la planta de generadores. Visto desde ese principio, parece que a lo largo de los miles de kilómetros de costa en todo el mundo se podría de una ilimitada energía. La experiencia, aún siendo válida para la comarca que se eligió, no resulta extrapoplable al resto de la geografía mundial, el lugar designado fue la desembocadura del río Ranee próximo a Saint-Malo en la costa francesa del Canal de la Mancha. Los resultados fueron altamente valorados, pues sus 24 grupos generadores de 10 Mw en un eterno ir y venir de las mareas, hacían suponer una alternativa limpia para la producción de energía, eso sí, consta de una elevada y monumental infraestructura. No se tuvo en cuenta que en el lugar elegido, las mareas tienen una diferencia constante de hasta 13 metros, y esa diferencia no se da en ningún otro lugar del mundo, por lo que otras o futuras experiencias quedaron suspendidas .
En resumen estas alternativas, incluidas las de biomasa, que no parece estén inspiradas en la sostenibilidad, por la diferencia entre crecimiento vegetal y consumo, por lo que tampoco parece ser la panacea.
DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN
Para resolver los inconvenientes anteriormente indicados, la invención ha desarrollado una nueva central de producción eléctrica que se basa en la acción solar y eólica, y que se caracteriza porque comprende una carcasa que está dotada de una porción superior en cuyo exterior incluye múltiples aspas que pueden girar a su alrededor y que son accionadas por el aire. Además comprende una porción inferior en cuya base incluye unas tomas de aire, de forma que cada una de dichas tomas de aire está conectada a una chimenea de conducción de aire y que discurre por el interior de la carcasa y que salen al exterior en la zona de las aspas, para conducir el aire que entra por la base hasta dichas aspas y así ayudar a su impulso. También se ha previsto que la carcasa comprenda una porción de cuello, que queda situada inferiormente a la porción superior, y cuyo exterior está cubierto por paneles solares que captan la energía solar. En la porción del cuello y en el interior de la carcasa incluye un molinete que es activado cuando la fuerza del viento es insuficiente para conseguir las revoluciones deseadas de las aspas de la porción superior, para lo que comprende unas segundas chimeneas que discurren desde el molinete hasta la zona de las aspas, de forma que mediante el molinete se impulsa el giro de las aspas hasta llevarlas a la velocidad de giro requerida cuando la fuerza del viento es insuficiente para realizar esta función. Además en el interior de la carcasa se ha previsto un generador de energías a partir de la energía eólica producida por las aspas y de la energía solar captada por los paneles solares.
Esta configuración permite obtener energía eléctrica de manera que esté al alcance del usuario como simple producto de la misma. Además no requiere la combustión de elementos sólidos, líquidos o gaseosos que liberan CO2 en cantidades no admisibles. Los costes de las infraestructuras son económicos y en consecuencia asequibles para un gran público. Los impactos físicos y visuales no modifican la geografía y orografía de ríos, costas, bosques, valles y mesetas, etc., pertenecientes a un patrimonio universal del que somos simples depositarios . También las proporciones estructurales pueden modificarse según las necesidades, según se trate de una pequeña demanda u otra de mayor consumo . Además los gastos de mantenimiento resultan razonablemente económicos .
La invención también se caracteriza porque la carcasa presenta una configuración exterior troncocónica cuya porción superior, en cuyo exterior se encuentran las aspas, es ovoidal de manera que proporciona un diseño altamente aerodinámico. La carcasa troncocónica puede estar formada por zonas de diferentes inclinaciones .
En la realización preferente de la invención se prevé que comprenda cuatro tomas de aire orientables que se sitúan según los puntos cardinales, de forma que se cubren todas las posibilidades de recogida de aire. La entrada de las tomas de aire comprende una pequeña resistencia de calentamiento de aire que facilita su ascensión.
La invención prevé que las aspas presenten una configuración helicoidal y de giro vertical con rodamiento exterior a la porción superior.
La porción superior está dotada de un calentador termoestático que se activa cuando la temperatura baja de un valor predeterminado, para evitar la formación de hielo en la carcasa, asegurando el correcto funcionamiento de la central en todo momento.
La invención prevé que el molinete de giro puede ser de tipo horizontal, vertical o en una posición que dinámicamente sea más conveniente. Respecto al generador de energías, éste está dotado de medios de regulación para la entrega de la energía a la red eléctrica y para la transferencia del exceso de energía a otros dispositivos según se crea conveniente.
En el interior de la carcasa también se prevé la incorporación de un acumulador de energía para realizar la acumulación de la misma cuando se precise.
A continuación para facilitar una mejor comprensión de esta memoria descriptiva y formando parte integrante de la misma, se acompaña una única figura en la que con carácter ilustrativo y no limitativo se ha representado el objeto de la invención.
BREVE ENUNCIADO DE LAS FIGURAS
Figura 1.- Muestra una representación en sección esquemática de un posible ejemplo de realización de la central de producción eléctrica de la invención.
DESCRIPCIÓN DE LA FORMA DE REALIZACIÓN PREFERIDA
A continuación se realiza una descripción de la invención basada en la figura anteriormente comentada. La invención comprende una carcasa 1 dotada de una porción superior 14 constituida por una carcasa (11) de forma ovoidal, o cualquier otra forma, en cuyo exterior se han previsto unas aspas helicoidales 12 de giro vertical situadas sobre un rodamiento exterior 13 para que puedan ser accionadas por el viento. Las aspas también pueden presentar cualquier otra forma.
Además la carcasa 1 comprende una porción inferior 2 que está dotada de una puerta 4 de acceso a su interior para su mantenimiento, y en cuya base comprende cuatro tomas de aire 3 instaladas en los puntos cardinales, todas ellas con una banda de orientación variable de 90°, lo que permite recibir el impulso eólico en cualquiera de los 360° de la circunferencia. Estas tomas 3 están unidas a unas conducciones interiores que determinan unas chimeneas 3a de conducción del aire que salen al exterior en la zona de las aspas, para ayudar a su impulso mediante el aire conducido por las chimeneas.
De esta forma, el aire produce el giro de las aspas y además el aire recogido a través de las boquillas 3, es conducido hasta la zona de las aspas 12, lo que favorece el giro de las mismas, provocando la producción de energía eléctrica en un generador de energías 7 de forma conocida en el Estado de la Técnica. En la porción inferior 2 y en el interior de la carcasa 1 se prevé una escalera 5 que facilita el mantenimiento de la central .
Inferiormente a la porción superior 14 comprende — o ~ una porción de cuello 8 en la que se dispone un molinete 9, cuya funcionalidad será explicada con posterioridad, y en cuyo exterior incluye un recubrimiento de paneles solares 10, que igualmente están conectados al generador de energía 7 para producir energía eléctrica a partir de la energía solar de la forma que convencionalmente es conocida.
De esta forma, mediante el generador de energías se produce energía eléctrica a partir de la energía solar captada y de la energía eólica conducida a través de las chimeneas 3a que producen el giro de las aspas helicoidales 12.
Los paneles solares 10 son planos formando una estructura poligonal, no obstante, cabe señalar que estos pueden adquirir una configuración igualmente curvada que se adapte la superficie tronco-cónica de la carcasa 1 para proporcionar la aerodinámica requerida.
El molinete 9 es de giro horizontal, vertical o en la posición que dinámicamente convenga, y entra en funcionamiento cuando la fuerza del viento es insuficiente para conseguir las revoluciones deseadas de giro de las aspas helicoidales 12, de manera que éstas se mantengan funcionando siempre a las revoluciones requeridas. Para ello se prevén unas segundas chimeneas 3b, que discurren desde la zona del molinete hasta la de las aspas de forma semejante a las chimeneas 3a.
La invención también prevé la incorporación de un acumulador de energía (no representado) para almacenar la energía eléctrica cuando así se requiera. La carcasa ovoidal 11 es estanca para impedir la posibilidad de vías de aguas y humedades, y en su interior aloja un calentador termostático (no representado) que se activa cuando la temperatura es inferior a 30C, evitando la formación de hielo en el exterior. Dicha carcasa ovoidal 11 puede ser protegida para evitar lesiones o la propia avería de las aspas.

Claims

REIVINDICACIONES
1. - CENTRAL DE PRODUCCIÓN ELÉCTRICA BASADA EN LA ACCIÓN SOLAR Y EÓLICA, caracterizada porque comprende una carcasa (1) que incluye una porción superior (14) en cuyo exterior comprende múltiples aspas (12) que pueden girar a su alrededor y que son accionadas por el aire, e incluyendo la carcasa (1) una porción inferior (2) en cuya base comprende unas tomas de aire (3) , cada una de las cuales está conectada a una chimenea (3a) de conducción del aire que discurre por el interior de la carcasa (1) y que salen al exterior y finalizan en la zona de las aspas (12) para ayudar a su impulso por el aire conducido a través de las chimeneas (3a) ; e incluyendo además la carcasa (1) una porción de cuello (8) , situada interiormente a la porción superior (14) , cuyo exterior está cubierto por paneles solares (10) , y en cuyo interior incluye un molinete (9) que es activado cuando la fuerza del viento es insuficiente para conseguir las revoluciones deseadas de las aspas (12) de la porción superior (14) y llevar a éstas a la velocidad de giro requerida, por lo que se prevén unas segundas chimeneas (3b) que discurren desde la zona del molinete (9) hasta las aspas (12) ; e incluyendo en el interior de la carcasa (1) un generador de energías (7) , a partir de la energía eólica y solar captadas.
2. - CENTRAL DE PRODUCCIÓN ELÉCTRICA BASADA EN LA ACCIÓN SOLAR Y EÓLICA, según reivindicación 1, caracterizado porque la carcasa (1) presenta una configuración exterior troncocónica cuya porción superior (14) , en cuyo exterior comprende las aspas (12) , es ovoidal .
3. - CENTRAL DE PRODUCCIÓN ELÉCTRICA BASADA EN LA ACCIÓN SOLAR Y EÓLICA, según reivindicación 2, caracterizado porque la configuración exterior de la carcasa está constituida por distintas zonas troncocónicas de distinta inclinación.
4. - CENTRAL DE PRODUCCIÓN ELÉCTRICA BASADA EN LA ACCIÓN SOLAR Y EÓLICA, según reivindicación 1, caracterizada porque comprende cuatro tomas de aire (3) orientables y situadas según los puntos cardinales, que en su entrada comprenden una pequeña resistencia de calentamiento del aire.
5.- CENTRAL DE PRODUCCIÓN ELÉCTRICA BASADA EN LA ACCIÓN SOLAR Y EÓLICA, según reivindicación 1, caracterizada porque las aspas (12) son helicoidales y de giro vertical con rodamiento exterior (13) .
6.- CENTRAL DE PRODUCCIÓN ELÉCTRICA BASADA EN LA ACCIÓN SOLAR Y EÓLICA, según reivindicación 1, caracterizada porque en la porción superior (14) comprende un calentador termostático que se activa cuando la temperatura baja de un valor predeterminado para evitar la formación de hielo en la carcasa (1) .
7. - CENTRAL DE PRODUCCIÓN ELÉCTRICA BASADA EN LA ACCIÓN SOLAR Y EÓLICA, según la reivindicación 1, caracterizada porque el molinete de giro (9) es de un giro seleccionado entre horizontal, vertical y combinación de ambos.
8.- CENTRAL DE PRODUCCIÓN ELÉCTRICA BASADA EN LA ACCIÓN SOLAR Y EÓLICA, según reivindicación 1, caracterizada porque el generador de energía (7) comprende medios de regulación para la entrega de la energía a la red eléctrica y para la transferencia del exceso de energía a otros dispositivos.
9. - CENTRAL DE PRODUCCIÓN ELÉCTRICA BASADA EN LA ACCIÓN SOLAR Y EÓLICA, según reivindicación 1, caracterizado porque comprende un acumulador de energía.
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