WO2014188015A1 - Instalación dedicada a la generación de energía, formada por una turbina acuática de aprovechamiento de energía de las corrientes de agua en movimiento - Google Patents

Instalación dedicada a la generación de energía, formada por una turbina acuática de aprovechamiento de energía de las corrientes de agua en movimiento Download PDF

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José María BERBIELA MINGOT
Jaime MOREU GAMAZO
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Seaplace, S.L.
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    • Y02E10/20—Hydro energy

Definitions

  • the present invention relates to an installation dedicated to the generation of energy, formed by an aquatic turbine that works by harnessing energy from water currents. More specifically, the invention relates to the system for fixing the position of said turbines, which is carried out by vertical tendons or braces of the type called TLP (from the English Tension Leg Platform).
  • TLP from the English Tension Leg Platform
  • TLP from the English Tension Leg Platform
  • the first mode of operation consists of one or more turbines that are anchored by a system of vertical tendons to the seabed or fluvial. In this case the device must have an excess of buoyancy (less weight than displacement) so that this difference in vertical forces causes the tendons to work under tension.
  • the invention can also be applied to one or more turbines attached to an artifact (platform or ship) by a system of vertical tendons.
  • the traction in the cables is achieved by the weight of the turbine / s, which must be greater than the displacement of the same.
  • the energy potential of water currents is very high, becoming one of the natural energy resources with the greatest growth capacity.
  • the design and installation of turbines for the exploitation of the energetic potential of water masses in movement is high, although, as is logical, their evolution begins with the installation of submerged artifacts in fluvial channels and coastal areas of shallow water since the degree of necessary technological development is lower. In these cases the small draft allows the turbines to be fixed to the bottom rigidly becoming fixed installations on the seabed or fluvial.
  • the type of currents found in this type of location is usually tidal and therefore of a cyclical nature, with high peak values of speeds but of variable intensity over time.
  • a second generation of devices will seek to operate in areas of greater depth, where the use of fixed support platforms is inefficient from the economic point of view, so it is necessary to resort to a funding system that is able to maintain the position of the device.
  • the object of the present invention is the use of vertical mooring lines for the installation of axial-type water turbines as a means of obtaining energy using water currents in motion as an energy resource.
  • the main challenge at a technical level is to limit the movements of the device due to environmental loads (waves and currents mainly) on the structure, affecting its stability, operability and integrity.
  • the state of the art of this type of floating devices is inherited from the industry of extraction and exploitation of hydrocarbons at high depths (offshore) where in most cases a conventional anchoring system is used formed by catenary lines whose high weight limits the displacements of the floating platform.
  • the TLP concept emerges where lines are replaced catenaries by tendons attached vertically to the seabed.
  • the behavior of the platforms with TLP anchoring in the horizontal movements is similar to that of conventional anchoring systems, but due to the high axial rigidity of the anchoring lines the vertical movements of the platform (arfada, balance and pitch) are practically nullified which is an advantage from the operational point of view for the installation.
  • TLP anchoring system as a means of attachment for an aquatic turbine offers a series of advantages over the existing floating turbines whose anchoring system is not vertical.
  • the turbine mounted with the TLP system is able to orient itself with the plane of the helix orthogonal to the direction of advance of the current thanks to its hydrodynamic characteristics (situation of the center of pressures with respect to the center of gravity of the turbine) and not the use of a kite-type grip.
  • the footprint or "footprint" strip of the seabed occupied by the anchoring system
  • the impact on the fund is reduced, which in the case of a catenary-type anchoring supposes hundreds of meters, while in the case of a TLP funding, it only means the vertical projection of the turbine on the bottom.
  • the turbine is able to orient itself with the plane of the helix orthogonal to the direction of advance of the current thanks to its hydrodynamic characteristics, due to the situation of the center of pressures with respect to the center of gravity of the turbine.
  • a second alternative to achieve that the plane of the helix remains perpendicular to the direction of the current is due to the yaw stiffness provided by the tendons in conjunction with the hydrodynamic characteristics of the turbine.
  • the type of turbine used is a nozzle helix (with or without diffuser) totally or partially submerged. In essence it is a main body called nozzle that contains a helix that is coupled to a power generation system.
  • the propeller coupled to the generator can be of the in line type or not.
  • the in line solution is a coreless propeller whose blades rotate integral with an outer ring that acts as a rotor so that there is no central axis of transmission.
  • the other option consists of the use of a central axis of transmission, or core.
  • the number of lines of funding of the turbine is related to the size and design, while in turbines of low power and volume 2 or 3 tendons are sufficient to keep it anchored, in installations of great power and volume (turbine with diffusers) the number of tendons will be greater.
  • the connectors are located on the sides of the turbine; although a solution is also possible in which there is at least one or more central tendons, supplemented or not with other laterals.
  • the tendons In the case of the TLP system, the tendons must work under tension due to the difference between the weight and the displacement of the device.
  • the body of the nozzle (and / or the diffuser if used) is equipped with ballast tanks to adjust the stability of the device as well as allowing the immersion of the device in the installation phase and the emersion during maintenance tasks.
  • ballast systems either liquid or solid ballast.
  • the anchoring of the tendons to the seabed requires a system capable of supporting the vertical tensile loads of the same.
  • piles of suction piles or piles are used (depending on the geotechnical characteristics of the site) of large size that are capable of supporting load of this type with sufficient safety factor.
  • This method is valid for our system, but another interesting option is an anchoring system by gravity using a dead one supported on the seabed, which means a decrease in the resources needed for the installation of the piles and a cost of much smaller installation.
  • the turbine located in the position closest to the free surface is the one that must provide greater traction to the tendons so that it will have an excess of buoyancy while the turbines located under the first one could have neutral buoyancy.
  • the lower one may have more ballast than the others.
  • the installation includes in the anchoring means located on the seabed of a system (such as a bearing) that allows the yaw turn of the turbine with respect to the seabed, thus increasing the turning range of the turbine .
  • a system such as a bearing
  • a system (such as a bearing) is provided that allows the turnable turn of the turbine with respect to said device, which allows to increase the range of turbine rotation.
  • FIG. 1 shows in perspective a set formed by a turbine (9) and its TLP anchoring system according to the invention.
  • the turbine which has a diffuser, is equipped with 4 anchoring lines joined by two connectors to the body of the turbine diffuser.
  • Figure 2 shows a perspective diagram of a turbine (9) with TLP system so that part of the lines are attached to the aft diffuser body and part of the lines are attached to the body of the nozzle in the bow of the turbine .
  • Figure 3 shows in perspective a TLP anchoring system with 6 tendons, some of them attached to the diffuser at the bow and others attached to the nozzle.
  • Figure 4 shows a turbine without a diffuser with the vertical anchoring lines attached to the nozzle.
  • Figure 5 shows a turbine in this case joined by vertical tendons to a floating device.
  • FIG. 6 shows an installation of several turbines (9) in the same vertical at different heights.
  • Figures 1, 2, 3 and 4 show an installation comprised of the turbine (9) itself (floating body, propeller and energy generation and evacuation systems) and the anchoring system (connectors, tendons and anchoring system). ). This is the preferred embodiment of the invention.
  • Figure 5 shows the installation of a turbine (9) attached to a floating device by an anchoring system. It is an alternative way of execution. With respect to the anchoring system the turbine (9) is anchored by a variable number and arrangement of vertical tendons (2) to the seabed (6) or to a floating device (13) and totally or partially submerged under the free surface (5).
  • the tendons are connected at one of their ends to connectors (12) located in the body of the turbine (9).
  • the other end of the tendons is joined either by an anchoring system (3) to the bottom (6) or to the artifact (13) that serves as support.
  • the anchoring system (3) at the bottom can be formed by a gravity dead or by any other type of anchoring (such as piling or suction piles).
  • the turbine (9) is under the action of an aquatic current (7) from which it is intended to obtain energy.
  • the turbine (9) is formed by a helix composed of any number of blades (4) that can be joined to a ring (1 1) that rotates inside a flow accelerator nozzle (8), or joined to a central axis of transmission.
  • To this nozzle can be coupled or not other bodies called diffusers (1) that improve the flow conditions. These diffusers will be attached to the nozzle.
  • stabilizing fins 10
  • profiles that help improve the dynamic stability of the device.
  • These fins will be placed in variable number and arrangement attached to the nozzle and / or diffuser depending on the hydrodynamic needs.
  • the propeller absorbs the kinetic energy of the current (7) and transforms it into mechanical energy of rotation that is used by a generator connected to an energy evacuation system.
  • the arrangement of the connectors (12) of the tendons (2) can be varied in number and arrangement depending on the needs of the solution in question.
  • FIG 1 a schematic perspective image of the invention in question is shown.
  • the turbine (9) is composed of a nozzle (8) and aft diffuser (1) joined by stiffening elements of variable number and arrangement.
  • the propeller (4) in this case is 6 blades and it is a solution without a central core (in line concept) so that it has no transmission axis.
  • the propeller blades (4) turn integral to an outer ring (1 1) that acts as a rotor.
  • the anchoring system consists of four tendons (2) all connected to the turbine (9) by means of connectors (12) located in the hull of the diffuser.
  • the lower part of the tendons (2) is attached to a dead weight (3) of great weight that restricts the vertical movement of the platform.
  • the rigidity of the tendons means that their axial elongation is very small and that therefore the turbine (9) moves practically in its horizontal plane improving the power generation capacity.
  • the turbine (9) is self-adsorbing and is oriented by itself to the current direction (7).
  • stabilizing fins (10) can be provided.
  • Figure 2 varies with respect to Figure 1 in that the two bow tendons (2) are attached to the body of the nozzle (8) instead of all the diffuser (1). The operation of the installation is analogous to that explained for Figure 1.
  • FIG 3 another alternative with six tendons (2) is shown, four of them being attached to the body of the diffuser (1) and two of them to the body of the nozzle (8).
  • the operation of the invention is analogous to that explained for figures 1 and 2.
  • figure 4 there is shown a turbine (9) with nozzle (8) but without diffuser (1). In this case, it has four tendons (2) attached to the dead (3) resting on the bottom.
  • the operation of the invention is analogous to that explained for figures 1, 2 and 3.
  • FIG 5 a turbine (9) attached to an artifact (13) is shown.
  • the tendons transmit the tensile loads to the hull of the artifact instead of to the bottom.
  • Figure 6 shows an installation formed by 3 turbines (9) arranged vertically.
  • the turbine located in the position closest to the free surface is the one that must provide greater traction to the tendons so that it will have an excess of buoyancy while the turbines located under the first one may have neutral buoyancy.
  • the lower one may have more ballast than the others.

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Abstract

Instalación dedicada a la generación de energía, formada por una turbina acuática de aprovechamiento de energía de las corrientes de agua en movimiento, que están total o parcialmente sumergidas bajo la superficie acuática (5), fondeadas mediante un sistema TLP (Tensión Leg Platform) que emplea uno o varios tendones verticales (2) que van unidos en un extremo a la/s turbina/s por medio de unos conectores (12) y en el otro extremo bien a un sistema de anclaje (3) al fondo (6), o bien a un artefacto que absorba las cargas de tracción de los tendones limitando el movimiento de la turbina (9). Cada turbina consta de un cuerpo denominado tobera (8) expuesto a la corriente acuática incidente (7) y alojando una hélice (4) que movida por la corriente de agua acciona un generador, existiendo la posibilidad de incorporar a popa de la tobera uno o varios cuerpos denominados difusores (1).

Description

DESCRIPCIÓN
Instalación dedicada a la generación de energía, formada por una turbina acuática de aprovechamiento de energía de las corrientes de agua en movimiento.
Objeto de la invención
La presente invención se refiere a una instalación dedicada a la generación de energía, formada por una turbina acuática que funciona por aprovechamiento de energía de las corrientes de agua. Más concretamente la invención se refiere al sistema de fijación de la posición de dichas turbinas, que se efectúa mediante tendones o tirantes verticales del tipo denominado TLP (del inglés Tensión Leg Platform). Mediante el uso de un sistema de tendones verticales que trabajan a tracción se limitan los movimientos de una o varias turbinas sumergida/s, de forma total o parcial (puede haber elementos a flote). Existen dos posibles modos de operación de la invención: 1 ) La primera modalidad de operación consiste en una o varias turbinas que se sitúan fondeadas mediante un sistema de tendones verticales al lecho marino o fluvial. En este caso el dispositivo debe poseer un exceso de flotabilidad (menor peso que desplazamiento) de modo que esa diferencia de fuerzas verticales hace que los tendones trabajen a tracción.
2) La invención puede así mismo aplicarse a una o varias turbinas unidas a un artefacto (plataforma o buque) mediante un sistema de tendones verticales. En este caso la tracción en los cables se consigue mediante el peso de la/s turbina/s, que ha de ser mayor que el desplazamiento de las mismas.
Antecedentes de la invención
El potencial energético de las corrientes de agua es muy elevado convirtiéndose en uno de los recursos energéticos naturales con mayor capacidad de crecimiento. El diseño e instalación de turbinas para el aprovechamiento del potencial energético de masas de agua en movimiento es elevado si bien, y como es lógico, su evolución comienza con la instalación de artefactos sumergidos en canales fluviales y zonas costeras de aguas someras puesto que el grado de desarrollo tecnológico necesario es menor. En estos casos el pequeño calado permite que las turbinas sean fijadas al fondo rígidamente convirtiéndose en instalaciones fijas sobre el lecho marino o fluvial. El tipo de corrientes que se encuentra en este tipo de emplazamientos suele ser de tipo mareal y por tanto de naturaleza cíclica, con elevados valores pico de velocidades pero de intensidad variable en el tiempo.
Una segunda generación de dispositivos buscará operar en zonas de mayor profundidad, donde el uso de plataformas de apoyo fijas resulta ineficiente desde el punto de vista económico, por lo que se ha de recurrir a un sistema de fondeo que sea capaz de mantener la posición del dispositivo.
Existen en la actualidad dispositivos de este tipo tanto para canales fluviales (US- 3986787) como en alta mar a altas profundidades (US-4219303 o EP-2324241 -A2). Todos utilizan un sistema de fondeo convencional (catenarias) para mantener la posición del aparato.
Descripción de la invención
La presente invención tiene por objeto la utilización de líneas de fondeo verticales para la instalación de turbinas acuáticas de tipo axial como medio de obtención de energía utilizando como recurso energético las corrientes de agua en movimiento.
El principal reto a nivel técnico consiste en limitar los movimientos del artefacto debidos a las cargas ambientales (olas y corrientes principalmente) sobre la estructura, afectando a su estabilidad, operatividad e integridad. El estado del arte de este tipo de dispositivos flotantes viene heredado de la industria de extracción y explotación de hidrocarburos a altas profundidades (offshore) donde en la mayoría de los casos se utiliza un sistema de fondeo convencional formado por líneas catenarias cuyo elevado peso limita los desplazamientos de la plataforma flotante.
Como respuesta a la necesidad de acceder a recursos energéticos situados a muy altas profundidades surge el concepto TLP en el que se sustituyen las líneas catenarias por tendones unidos verticalmente al fondo marino. El comportamiento de las plataformas con fondeo TLP en los movimientos horizontales (largada, deriva y guiñada) es similar al de los sistemas de fondeo convencionales, pero debido a la elevada rigidez axial de las líneas de fondeo los movimientos verticales de la plataforma (arfada, balance y cabeceo) quedan prácticamente anulados lo que supone una ventaja desde el punto de vista operativo para la instalación.
El uso de un sistema de fondeo TLP como medio de fijación para una turbina acuática ofrece una serie de ventajas frente a las turbinas flotantes existentes cuyo sistema de fondeo no es vertical.
1 ) En primer lugar hemos de destacar la versatilidad del sistema TLP en cuanto a su capacidad de profundidad de operación, permitiendo ajustar el calado a aquellas zonas con mayor recurso energético.
2) Por otro lado el comportamiento en la mar de las plataformas de tipo TLP en lo relativo a los movimientos horizontales es suave (la estructura es transparente al oleaje, concepto "compliant"). Si la turbina se encuentra totalmente sumergida a suficiente profundidad (ya sea al fondo o a un artefacto) el efecto del oleaje es despreciable, y dado el carácter homogéneo de las corrientes buscadas el comportamiento del artefacto se prevé suave.
3) Dado que la elongación de los tendones es muy pequeña el eje de la turbina permanece constantemente horizontal lo que supone una ventaja desde el punto de vista operativo con respecto a otras soluciones en las que la turbina se inclina alterando la carga en las palas de la hélice.
4) La turbina montada con el sistema TLP es capaz de orientarse por sí misma con el plano de la hélice ortogonal a la dirección de avance de la corriente gracias a sus características hidrodinámicas (situación del centro de presiones con respecto al centro de gravedad de la turbina) y no al uso de un agarre tipo cometa.
5) El impacto visual y sobre las actividades humanas de este tipo de instalaciones es nulo al estar la turbina totalmente sumergida. 6) El impacto sobre la fauna es muy reducido, pues la tobera protege las puntas de las palas de la hélice, donde las velocidades son mayores y por ello el daño a la fauna será mínimo.
7) Con respecto a los sistemas de fondeo convencionales se reduce la huella o "footprint" (franja del fondo marino ocupada por el sistema de fondeo) al mínimo de forma que se pueden instalar dispositivos mucho más próximos entre sí en el mismo espacio y con menos riesgo de interferencia entre las líneas de fondeo de distintos equipos. Además se reduce el impacto sobre el fondo, que en el caso de un fondeo tipo catenaria supone centenas de metros, mientras que en el caso de un fondeo TLP supone solo la proyección vertical de la turbina sobre el fondo.
8) Dado que el mar es un medio corrosivo todas las instalaciones marinas requieren de un plan de mantenimiento y reparación. La capacidad de lastrado y deslastrado de la turbina y el trincado/destrincando de los tendones permite la emersión/inmersión controlada del dispositivo. Una turbina suficientemente sumergida tendrá una corrosión menor que estructuras equivalentes a flote.
9) Existe la posibilidad de utilizar líneas de fondeo de materiales sintéticos (como el polietileno de alto módulo) con un flotabilidad neutra en los tendones. Este tipo de líneas sintéticas son fáciles de transportar al ser enrollables y reducen los costes de mantenimiento con respecto a las soluciones de acero al ser menos corrosibles en el medio marino.
La turbina es capaz de orientarse por sí misma con el plano de la hélice ortogonal a la dirección de avance de la corriente gracias a sus características hidrodinámicas, debido a la situación del centro de presiones con respecto al centro de gravedad de la turbina. Una segunda alternativa para lograr que el plano de la hélice se mantenga perpendicular a la dirección de la corriente es debida a la rigidez en guiñada proporcionada por los tendones en conjunción con las características hidrodinámicas de la turbina.
El tipo de turbina empleado es una hélice en tobera (con o sin difusor) total o parcialmente sumergida. En esencia se trata de un cuerpo principal denominado tobera que contiene a una hélice que se encuentra acoplada a un sistema de generación de energía. La hélice acoplada al generador puede ser del tipo in line o no. La solución in line trata de una hélice sin núcleo cuyas palas giran solidarias a un anillo exterior que hace las veces de rotor de modo que no existe un eje central de transmisión. La otra opción consiste en el uso de un eje central de transmisión, o núcleo.
El número líneas de fondeo de la turbina está relacionado con el tamaño y el diseño, mientras que en turbinas de escasa potencia y volumen 2 o 3 tendones son suficientes para mantenerla fondeada, en instalaciones de gran potencia y volumen (turbina con difusores) el número de tendones será mayor. Generalmente los conectores están situados en los laterales de la turbina; aunque es posible también una solución en la que al menos exista uno o más tendones centrales, complementado o no con otros laterales.
En el caso del sistema TLP los tendones han de trabajar a tracción gracias a la diferencia entre el peso y el desplazamiento del dispositivo.
Si la turbina es fondeada la tracción se consigue dotando al conjunto de un exceso de empuje. Además el cuerpo de la tobera (y/o del difusor en caso de utilizarse) está dotado de tanques de lastre para ajustar la estabilidad del dispositivo así como permitir la inmersión del artefacto en la fase de instalación y la emersión durante las tareas de mantenimiento.
En el caso del segundo modo de operación (unido a un artefacto flotante) la turbina debe pesar más que su desplazamiento. Esto se consigue mediante el uso de sistemas de lastre, bien lastre líquido o sólido.
El anclaje de los tendones al fondo marino requiere un sistema capaz de soportar las cargas de tracción vertical de los mismos. En la práctica y dada la elevada tensión de diseño de las plataformas flotantes de este tipo utilizadas en la industria del crudo y/o gas se recurre a pilotes de hinca o pilotes de succión (en función de las características geotécnicas del emplazamiento) de gran tamaño que sean capaces de soportar carga de este tipo con suficiente factor de seguridad. Este método es válido para nuestro sistema, pero otra opción interesante es un sistema de anclaje por gravedad mediante la utilización de un muerto apoyado en el fondo marino, lo que supone una disminución de los recursos necesarios para la instalación de los pilotes y un coste de instalación mucho más reducido. Existe la posibilidad de instalar varias turbinas en una misma vertical a distintas alturas. En dicho caso la turbina situada en la posición más cercana a la superficie libre es la que debe aportar mayor tracción a los tendones de modo que tendrá un exceso de flotabilidad mientras que las turbinas situadas bajo la primera podrían tener flotabilidad neutra. En el caso de ir colgadas de un artefacto, la inferior puede tener más lastre que las demás.
Se ha previsto que la instalación incluya en el medio de anclaje situado en el fondo marino de un sistema (como por ejemplo un cojinete) que permite el giro en guiñada de la turbina respecto al fondo marino, aumentando así el rango de giro de la turbina.
Cuando se trata de una instalación en la que la turbina está suspendida de un artefacto flotante, se ha previsto un sistema (como por ejemplo un cojinete) que permite el giro en guiñada de la turbina respecto a dicho artefacto, que permita aumentar el rango de giro de la turbina.
Descripción de las figuras Para complementar la descripción que se está realizando y con objeto de facilitar la comprensión de las características de la invención, se acompaña a la presente memoria descriptiva un juego de dibujos en los que, con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente: La figura 1 muestra en perspectiva un conjunto formado por una turbina (9) y su sistema de fondeo TLP de acuerdo con la invención. En este caso la turbina, que cuenta con difusor, está dotada de 4 líneas de fondeo unidas por sendos conectores al cuerpo del difusor de la turbina. La figura 2 muestra un esquema en perspectiva de una turbina (9) con sistema TLP de modo que parte de las líneas van unidas al cuerpo del difusor en popa y parte de las líneas van unidas al cuerpo de la tobera en la proa de la turbina.
La figura 3 muestra en perspectiva un sistema de fondeo TLP con 6 tendones, algunos de ellos unidos al difusor en proa y otros unidos a la tobera. En la figura 4 se muestra una turbina sin difusor con las líneas de fondeo verticales unidas a la tobera.
En la figura 5 se muestra una turbina en este caso unida mediante tendones verticales a un artefacto flotante.
En la figura 6 se muestra una instalación de varias turbinas (9) en una misma vertical a diferentes alturas. Realización preferente de la invención
En las figuras 1 , 2, 3 y 4 se muestra una instalación comprendida por la turbina (9) propiamente dicha (cuerpo flotante, hélice y sistemas de generación y evacuación de energía) y el sistema de fondeo (conectores, tendones y sistema de anclaje). Se trata del modo de ejecución preferente de la invención.
La figura 5 muestra la instalación de una turbina (9) unida a un artefacto flotante por un sistema de fondeo. Se trata de un modo de ejecución alternativo. Con respecto al sistema de fondeo la turbina (9) se encuentra fondeada mediante un número y disposición variables de tendones verticales (2) al lecho marino (6) o bien a un artefacto flotante (13) y total o parcialmente sumergida bajo la superficie libre (5).
Los tendones van unidos en uno de sus extremos a unos conectores (12) situados en el cuerpo de la turbina (9). El otro extremo de los tendones va unido bien por un sistema de anclaje (3) al fondo (6) o bien al artefacto (13) que hace las veces de soporte.
El sistema de anclaje (3) al fondo puede estar formado por un muerto de gravedad o bien por cualquier otro tipo de anclaje (como por ejemplo pilotes de hinca o de succión).
En tales condiciones la turbina (9) se encuentra bajo la acción de una corriente acuática (7) de la que se pretende obtener la energía. La turbina (9) está formada por una hélice compuesta de un número cualquiera de palas (4) que pueden ir unidas a un anillo (1 1 ) que gira en el interior de una tobera (8) aceleradora de flujo, o bien unida a un eje central de transmisión. A esta tobera pueden ir acoplados o no otros cuerpos denominados difusores (1 ) que mejoran las condiciones del flujo. Dichos difusores irán unidos a la tobera.
Existe la posibilidad de incorporar un número cualquiera de aletas estabilizadoras (10) formadas por perfiles que ayudan a mejorar la estabilidad dinámica del dispositivo. Estas aletas estarán colocadas en número y disposición variables unidas a la tobera y/o difusor en función de las necesidades hidrodinámicas.
La hélice absorbe la energía cinética de la corriente (7) y la transforma en energía mecánica de rotación que es aprovechada por un generador conectado a un sistema de evacuación de energía.
La disposición de los conectores (12) de los tendones (2) puede ser de número y disposición variados en función de las necesidades de la solución en cuestión.
En la figura 1 se muestra una imagen esquemática en perspectiva de la invención en cuestión. En este caso la turbina (9) está compuesta por una tobera (8) y difusor en popa (1 ) unidos por elementos rigidizadores de número y disposición variables.
La hélice (4) en este caso es de 6 palas y se trata de una solución sin núcleo central (concepto in line) de modo que carece de eje de transmisión. Las palas de la hélice (4) giran solidarias a un anillo exterior (1 1 ) que hace las veces de rotor.
El sistema de fondeo está formado por cuatro tendones (2) todos ellos conectados a la turbina (9) mediante conectores (12) situados en el casco del difusor. La parte inferior de los tendones (2) está unida a un muerto (3) de gran peso que restringe el movimiento vertical de la plataforma. La rigidez de los tendones hace que su elongación axial sea muy pequeña y que por tanto la turbina (9) se mueva prácticamente en su plano horizontal mejorando la capacidad de generación de energía. Además con una correcta tensión y disposición de los tendones y forma de la tobera/s y difusor/es se puede conseguir que la turbina (9) sea autoadrizante y se oriente por sí sola a la dirección de la corriente (7). Para mejorar este apartado de la estabilidad dinámica de la turbina se pueden disponer aletas estabilizadoras (10). La figura 2 varía respecto de la figura 1 en que los dos tendones (2) de proa van unidos al cuerpo de la tobera (8) en lugar de todos al difusor (1 ). El funcionamiento de la instalación es análogo a lo explicado para la figura 1 .
En la figura 3 se muestra otra alternativa con seis tendones (2) estando cuatro de ellos unidos al cuerpo del difusor (1 ) y dos de ellos al cuerpo de la tobera (8). El funcionamiento de la invención es análogo a lo explicado para las figuras 1 y 2. En la figura 4 se muestra una turbina (9) con tobera (8) pero sin difusor (1 ). En este caso lleva cuatro tendones (2) unidos al muerto (3) apoyado en el fondo. El funcionamiento de la invención es análogo a lo explicado para las figuras 1 , 2 y 3.
En la figura 5 se muestra una turbina (9) unida a un artefacto (13). En este caso, los tendones transmiten las cargas de tracción al casco del artefacto en vez de al fondo.
En la figura 6 se muestra una instalación formada por 3 turbinas (9) dispuestas verticalmente. En dicho caso la turbina situada en la posición más cercana a la superficie libre es la que debe aportar mayor tracción a los tendones de modo que tendrá un exceso de flotabilidad mientras que las turbinas situadas bajo la primera pueden tener flotabilidad neutra. En el caso de ir colgadas de un artefacto, la inferior puede tener más lastre que las demás.
Una vez descrita suficientemente la naturaleza de la invención, así como un ejemplo de realización preferente, se hace constar a los efectos oportunos que los materiales, forma, tamaño y disposición de los elementos descritos podrán ser modificados, siempre y cuando ello no suponga una alteración de las características esenciales de la invención que se reivindican a continuación:

Claims

REIVINDICACIONES
1 . - Instalación dedicada a la generación de energía, formada por una turbina acuática de aprovechamiento de energía de las corrientes de agua en movimiento caracterizada por utilizar un sistema de fondeo tipo TLP (Tensión Leg Platform), formado por tendones verticales (2) que fijan la posición de la turbina (9) para que ésta mantenga la posición, sensiblemente horizontal, en el medio fluido.
2. - Instalación según la reivindicación 1 caracterizada por que la turbina (9) presenta en su conjunto exceso de flotabilidad (menor peso que desplazamiento) y está unida mediante una serie de tendones verticales (2), que se fijan en un medio de anclaje (3) situado en el fondo marino (6), que la mantienen parcial o totalmente sumergida por encima del lecho marino o fluvial (6).
3.- Instalación según la reivindicación 1 caracterizada por que la turbina (9) presenta en su conjunto más peso que desplazamiento, quedando suspendida de unos tendones verticales (2) de un artefacto fijo o flotante (13) que, en movimiento o reposo, está próximo a la superficie libre del agua (5).
4.- Instalación según las reivindicaciones 1 y 2, caracterizada por que el cuerpo principal de la turbina (9) está formado una o varias toberas (8) y/o uno varios difusores (1 ) que aportan la flotabilidad necesaria para que los tendones alcancen la tensión requerida.
5.- Instalación según las reivindicaciones 1 y 3, caracterizada por que la turbina (9) operativamente está sumergida total o parcialmente bajo la superficie libre del agua por medio de lastres propios.
6.- Instalación según la reivindicación 1 , caracterizada por que la turbina (9) presenta un número y disposición de conectores (12) situados sobre su cuerpo de acuerdo al número y disposición de los tendones verticales (2), cuyo número dependerá del tamaño y disposición de la turbina (9), a fin de obtener la estabilidad requerida para la misma.
7.- Instalación según las reivindicaciones 1 , 2 y 4, caracterizada por que la turbina (9) se ancla por medio de un muerto de gravedad (3), o directamente al fondo marino (6) por medio de pilotes, anclas o medios similares, en función de las características geotécnicas del terreno y de los requisitos de tensión de los tendones (2).
8.- Instalación según las reivindicaciones 1 , 3 y 5, caracterizada por que la turbina (9) hundida y suspendida de un artefacto (13), unida al mismo mediante un número y disposición variable de tendones (2) que trabajan a tracción, siendo capaz dicho artefacto (13) de soportar el peso y cargas de la turbina (9) transmitidos por los tendones (2).
9.- Instalación según la reivindicación 1 , caracterizada por que la turbina (9) presenta unas características hidrodinámicas, por la situación del centro de presiones con respecto al centro de gravedad de la misma, que le permiten orientarse por sí misma con el plano de la hélice ortogonal a la dirección de avance de la corriente.
10.- Instalación según la reivindicación 1 , caracterizada por que los tendones (2) presentan una rigidez en guiñada que, en conjunción con las características hidrodinámicas de la turbina (9), permiten que la turbina mantenga el plano de la hélice ortogonal a la dirección de avance de la corriente.
1 1 .- Instalación según la reivindicación 1 , caracterizada por que los tendones verticales (2) están constituidos por cables, estachas, tubos, cadenas o cualquier combinación posible entre ellos.
12. - Instalación según la reivindicación 1 , caracterizada por que la turbina (9) dispone de tanques de lastre en su interior y/o flotadores, que permiten ajustar la tensión en los tendones (2) y con ello facilitar la instalación/desinstalación y garantizar la rigidez del sistema de fondeo TLP.
13. - Instalación según la reivindicación 1 , caracterizada por que se disponen varias turbinas (9) en alturas distintas, unidas mediante tramos de tendones verticales (2) que las fijan bien al fondo (6) o bien a un artefacto flotante (13).
14. - Instalación según la reivindicación 1 y 2, caracterizada por que se incluye en el medio de anclaje (3) un sistema que permite el giro en guiñada de la turbina (9) respecto al fondo marino (6), aumentando así el rango de giro de la turbina (9).
15.- Instalación según la reivindicación 1 y 3, caracterizada por que se incluye en el artefacto (13) un sistema que permite el giro en guiñada de la turbina (9) respecto al artefacto (13), aumentando así el rango de giro de la turbina (9).
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