ES2300224B1 - "generador eolico de eje horizontal". - Google Patents
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Abstract
Generador eólico de eje horizontal, que
comprende una plataforma (2) capaz de girar según un eje vertical
(1), que incorpora una estructura soporte (3) de un eje horizontal
(4) de una turbina eólica (5), que mueve un generador eléctrico
(15) y que está formada por varios álabes (6), que se sitúan
enfrentados al viento al girar la plataforma base (2) virtud a un
dispositivo de control electrónico, vinculado a una veleta que
determina la orientación adecuada; presentado dicha turbina eólica
(5), en la dirección de entrada o ataque del viento a sus álabes,
sendas placas o paneles solares (7-8), una
inferior (7) inclinada en rampa cerrando la zona inferior de la
turbina y otra superior (8) abatible, que se sitúa en posición
abierta hacia arriba, horizontal o inclinada hacia abajo cerrando la
entrada de aire a la turbina dependiendo de las condiciones de
viento.
Description
Generador eólico de eje horizontal.
La presente invención, como su propio título
indica, se refiere un generador de energía eléctrica a partir de la
energía del viento por medio de una turbina eólica que mueve un
generador eléctrico. Esta turbina se complementa con una serie de
paneles fotovoltaicos que también generan corriente eléctrica; de
forma que cuando no existe viento suficiente para mover la turbina
eólica se orientan los paneles fotovoltaicos al sol para que
ejerzan su función.
Actualmente existen diversos modelos de
aerogeneradores, tanto de eje horizontal como vertical. Los
generadores de eje horizontal son los más conocidos, presentan un
gran mástil en cuya parte superior se monta el generador
propiamente dicho que es movido por tres grandes palas o alas.
Este tipo de aerogeneradores tienen un gran impacto ambiental,
sobre todo visual, y no admiten un sistema mixto de captación ya
que no resultaría operativo el empleo de paneles solares a esa
altura, ni tampoco sería factible poder orientarlos al sol
adecuadamente.
En la literatura de patentes existen precedentes
de algún intento de conjugar ambas tecnologías en una misma
máquina, pero los resultados prácticos no han llegado a
materializarse, se supone que el principal problema es el necesario
cambio de filosofía en el aerogenerador para que pueda convivir
conjuntamente con unas placas fotovoltaicas.
Los aerogeneradores, a pesar del mayor impacto
ambiental, son más productivos que las placas fotovoltaicas, se
tratará por tanto de priorizar el uso de esta máquina, en principio
mixta, como aerogenerador y únicamente utilizarla aprovechando al
máximo las placas solares, orientándolas al sol, cuando no existe
viento suficiente como para mover el aerogenerador.
Este generador se monta en una base de hormigón
sobre la que se gira una plataforma según un eje vertical, sobre la
que se monta una estructura soporte del eje horizontal de una
turbina eólica, que mueve un generador eléctrico. La plataforma
giratoria de la base se orienta virtud a un dispositivo de control
electrónico, vinculado a una veleta que determina la dirección del
viento.
Esta turbina está formada por varios álabes con
un perfil en forma de media luna, cuya cavidad se enfrenta al
viento para lograr su giro. Para mejorar su funcionamiento se ha
previsto en la dirección de entrada o ataque del viento interponer
sendas placas o paneles, una superior abatible y otra inferior
fija e inclinada en rampa que cierra la zona inferior de la
turbina, conformando entre ambas un embudo que orienta el aire
hacia la zona superior de la turbina, en la cual los álabes se
sitúan en sentido de impulsión, quedando a resguardo la zona
inferior en la que los álabes retornan con la cara convexa en esa
dirección. La placa superior está articulada en la zona situada
encima de la turbina, situándose en posición abierta hacia arriba
cuando las condiciones de aire son mínimas a fin de favorecer el
funcionamiento de la turbina eólica; no obstante cuando las
condiciones de viento sean superiores y la máquina haya alcanzado
el régimen de máxima potencia, esta placa se sitúa horizontal o se
inclina hacia abajo, cerrando la entrada de aire a la turbina para
no forzar la máquina cuando el viento alcance velocidades
excesivas.
Según la invención las placas que permiten
orientar el aire hacia el interior de la turbina, tanto inferior
como superiormente, están constituidas por placas fotovoltaicas. La
placa superior gira sobre un eje y su posición, cuando hay viento
suficiente para impulsar la turbina eólica, como se ha explicado
anteriormente, depende de la velocidad del viento. Ahora bien,
cuando el viento no alcanza una velocidad suficiente para impulsar
la turbina esta placa se sitúa inclinada hacia abajo u horizontal
de forma que se sitúe perpendicular al sol, tarea de la que se
encarga un seguidor solar que también orienta la plataforma
giratoria inferior. Cuando el viento vuelva alcanzar la mínima
fuerza precalculada para el correcto funcionamiento de la turbina
eólica, la placa superior retorna a una posición abierta y la
orientación de la plataforma pasa a ser aquella en la que la
turbina está enfrentada al viento, como ya se ha indicado
anteriormente.
En principio, se han previsto superiormente dos
placas fotovoltaicas articuladas en un eje horizontal: una placa
posterior y otra anterior a la turbina, actuando la placa anterior
de forma que controla la apertura de aire hacia ella tal y como se
ha explicado anteriormente y así, cuando está en funcionamiento la
turbina adopta una posición abierta hacia arriba, horizontal o
ligeramente inclinada hacia abajo si el viento tiene una velocidad
elevada, y cuando la máquina funciona como generador fotovoltaico se
sitúa inclinada convenientemente un ángulo marcado por el seguidor
solar de la máquina; en tales circunstancias la placa posterior se
coloca como prolongación de ésta formando en conjunto una
superficie continua. Cuando la máquina adopta una posición de
salvaguarda por exceso de viento, la placa anterior se inclina
hasta topar con la placa inferior fija inferior, cerrando así el
conducto de entrada de aire en la turbina.
Para impedir el deterioro de la máquina en caso
de vendaval o viento fuerte se ha previsto que el citado
dispositivo de control electrónico la oriente con el conducto de
entrada a la turbina a favor de la dirección del viento, pero con
las placas superiores inclinadas hacia abajo, de forma que cierran
el conducto de entrada de aire desviándolo hacia arriba.
Otra posible acción para proteger la máquina en
caso de viento muy fuerte consiste en disponer un deflector
posterior, situado en la parte inferior de la turbina eólica, que
se enfrentaría al viento cuando alcance una velocidad superior a un
límite establecido, al situarse en esta posición los álabes de
dicha turbina en posición contraria al viento, no tendría efectos
negativos para ella. En estas circunstancias las placas solares se
pueden situar horizontales para que no afecten ni positiva ni
negativamente al viento, o también en posición posterior, cerrando
la parte superior de la turbina, que en tales circunstancias
quedaría totalmente protegida del viento, como en el caso expuesto
en el párrafo anterior.
El impacto visual de esta máquina es
sensiblemente menor que el de un aerogenerador convencional, ya que
puede alcanzar como máximo 1/3 de su altura. El hecho de que en
condiciones de ausencia de viento, que normalmente se producen en
verano, se obtenga también energía eléctrica de los paneles
fotovoltaicos que incorpora, mejora sensiblemente el rendimiento de
esta máquina con respecto a otras convencionales.
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 una vista en alzado lateral
del generador eólico objeto de la presente invención, en particular
cuando funciona como aerogenerador.
La figura 2 es una vista en alzado lateral de la
misma máquina de la figura anterior, cuando funciona como
generador fotovoltaico.
La figura 3 es una vista en alzado frontal de la
máquina de las figuras anteriores.
La figura 4 representa una vista en planta
superior de esta máquina.
La figura 5 representa una vista en alzado
lateral de esta máquina cuando está en posición de protección por
viento muy fuerte.
La figura 6 es una vista en alzado lateral de
otra variante de realización del sistema de protección de la
máquina cuando existe viento muy fuerte.
Como se puede observar en las figuras
referenciadas el generador objeto de la presente invención se monta
sobre una estructura de hormigón (11), en cuya parte superior
presenta una plataforma giratoria (2), que gira sobre un eje
vertical (1) virtud a un motor-reductor (15) que
está comandado por un dispositivo electrónico. Esta plataforma (2)
presenta sobre ella una estructura soporte (3) de un eje horizontal
(4) de una turbina eólica (5), constituida por varios álabes
radiales (6) que se sitúan enfrentados al viento al girar la
plataforma (2) a conveniencia.
Los álabes (6) que constituyen la turbina (5)
son una placas alargadas, de perfil en forma de media luna, todos
ellos están colocados en la misma posición siguiendo un sentido de
giro, de forma que los situados en la parte superior se enfrentan
con la forma cóncava al viento, mientras que los situados en la
zona inferior muestran la zona convexa. Para lograr un
funcionamiento óptimo de esta turbina se rota la plataforma (2)
hasta situar los álabes de la turbina (5) en la dirección de
entrada o ataque del viento; por esta zona se sitúan sendas placas
o paneles: una inferior (7) fija e inclinada en rampa, que cierra
la zona inferior de la turbina (5) y otra superior (8) que en
posición operativa se sitúa abierta hacia arriba tal y como
muestra la figura 1, conformando entre ambas un embudo que orienta
el aire hacia la zona superior de la turbina en la cual los álabes
(6) se sitúan en sentido de impulsión, quedando a resguardo la zona
inferior en la que los álabes muestran la cara convexa en la
dirección de retorno.
Cuando no existe viento suficiente para mover la
turbina eólica (5) la máquina opera como un generador
fotovoltaico, a este efecto la placa (8) que cierra la turbina por
encima es un panel solar, que está articulado en un eje (9), en el
que también articula una segunda placa solar (10) que presenta por
debajo un deflector (14) que sirve de guiado al aire de salida de
la turbina. Estas placas (8-10) se soportan por
medio de sendos tirantes (12-13) respectivamente
que permiten variar su inclinación de forma cuando la máquina
trabaja como generador eólico (ver figura 1) y cuando la máquina
trabaja como generador fotovoltaico se sitúa con la inclinación
adecuada para su mejor orientación al sol, en función de la fase
estacional que controla un seguidor solar, que así mismo determina
el giro de la plataforma (2) para tener en todo momento la
orientación este-oeste adecuada en las placas
solares (8-10) (ver figura 2).
La figura 5 muestra una situación de protección
de la máquina cuando existe viento muy fuerte que pudiera provocar
una grave avería de funcionar como turbina eólica. En tales
circunstancias el control electrónico de la misma inclina la placa
(8) hasta cerrar totalmente el conducto de entrada de aire a la
turbina y gira la plataforma (2) hasta orientar la entrada de la
turbina hacia el viento a fin de desviarlo hacia arriba.
La figura 6 muestra una solución diferente de la
anterior para la protección de la máquina cuando existe viento muy
fuerte. En este caso se ha previsto por la cara opuesta a la
entrada (7), un deflector (16), de forma que cuando se producen
tales circunstancias es la cara posterior de la máquina (la derecha
en la figura 6) la que se enfrenta al viento, de forma que al
impulsar la turbina por la cara convexa de los álabes el impulso
que recibe es sensiblemente menor que por su cara activa.
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 (6)
1. Generador eólico de eje horizontal, que
comprende una estructura base sobre la cual se monta una turbina
eólica, que mueve un generador eléctrico y preferentemente una
serie de paneles fotovoltaicos que son operativos cuando no existe
viento suficiente para el funcionamiento del aerogenerador,
caracterizado porque comprende una plataforma (2) capaz de
girar según un eje vertical (1), que incorpora una estructura
soporte (3) de un eje horizontal (4) de una turbina eólica (5), que
mueve un generador eléctrico (15) y que está formada por varios
álabes (6), que se sitúan enfrentados al viento al girar la
plataforma base (2) virtud a un dispositivo de control electrónico,
vinculado a una veleta que determina la orientación adecuada;
presentado dicha turbina eólica (5), en la dirección de entrada o
ataque del viento a sus álabes, sendas placas o paneles
(7-8), una inferior (7) inclinada en rampa cerrando
la zona inferior de la turbina y otra superior (8) abatible, que
está articulada en la zona situada encima de la turbina y se sitúa
en posición abierta hacia arriba, horizontal o inclinada hacia
abajo cerrando la entrada de aire a la turbina dependiendo de las
condiciones de viento, conformando entre ambas un embudo de
orientación del aire de entrada hacia la zona superior de la
turbina eólica (5) tendente a favorece el impulso de la misma
cuando existe viento en cualquier dirección.
2. Generador, según la reivindicación anterior,
caracterizado porque al menos la placa superior (8) de
orientación del aire hacia el interior de la turbina (5) está
constituida por una o más placas fotovoltaicas, que giran sobre un
eje (9) para orientarse perpendicular al sol, mediante un seguidor
solar que comanda así mismo el giro de la plataforma inferior (2)
orientándola en la dirección este-oeste adecuada,
cuando no existe viento apreciable en ninguna dirección.
3. Generador, según las reivindicaciones
anteriores, caracterizado porque la turbina eólica (5) está
constituida por varios álabes (6), formados por placas alargadas,
dispuestas radialmente, que tienen perfil en forma de media luna,
cuya cavidad se enfrenta al viento en posición operativa,
cerrándose la zona de retorno, en la cual se enfrenta al viento la
parte convexa, mediante una placa o panel inferior (7) inclinada en
rampa.
4. Generador, según las reivindicaciones
anteriores, caracterizado porque dicho dispositivo de
control electrónico prevé la orientación del conducto de entrada a
la turbina (5) a favor de la dirección del viento cuando éste
alcanza una velocidad superior a un límite establecido y la
inclinación de las placas (8) hacia abajo, de forma que cierran el
conducto de entrada de aire para desviarlo hacia arriba, a fin de
impedir el deterioro de la máquina por exceso de viento.
5. Generador, según las reivindicaciones 1 a 3,
caracterizado porque dicho dispositivo de control
electrónico prevé la orientación de la turbina eólica en contra a
la dirección del viento cuando éste alcanza una velocidad superior
a un límite establecido, presentando en tales circunstancias un
deflector posterior-inferior (16), enfrentado al
viento cuando éste alcanza una velocidad superior a un límite
establecido, en la cual los álabes de dicha turbina se sitúan en
contraposición al viento.
6. Generador, según la reivindicación 2,
caracterizado porque las placas fotovoltaicas superiores
están divididas en dos zonas (8-10) articuladas en
un eje horizontal (9) y soportadas por sendos tirantes
(12-13), que se sitúan inclinadas, una prolongación
de la otra formando una superficie continua que el seguidor solar
se encarga de colocar perpendicular al sol cuando la máquina
trabaja como generador fotovoltaico, mientras que cuando la máquina
funciona como generador eólico, la placa anterior (8) se abre en
mayor o menor medida en función de la velocidad del viento,
mientras que la placa posterior (10) se sitúa horizontal y dispone
de un deflector inferior (14) arqueado que guía el aire de salida
de la turbina eólica.
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