MX2012006087A - Planta de energia accionada por oceano. - Google Patents

Abstract

Un dispositivo de generación de energía 10 incluye una capa de agua 12 que comprende una pluralidad de vainas 18 dispuestas en una rejilla para flotar sobre la superficie de un cuerpo de agua. Las articulaciones esféricas 20 y los cilindros hidráulicos 22 acoplan cada una de las vainas 18 a vainas adyacentes 18. Los motores 48 están acoplados a los cilindros hidráulicos, para que un flujo de fluido hidráulico creado mediante la expansión y la compresión de los cilindros debido al movimiento de las vainas 18 causen movimiento de rotación en el motor 48. Los generadores están acoplados a motores respectivos para generar electricidad a partir del movimiento de rotación de los motores. La energía desde la capa de océano puede complementarse con turbinas eólicas 17, paletas de agua 24, turbinas de agua 32, y celdas solares 28.

Description

PLANTA DE ENERGIA ACCIONADA POR OCEANO Campo de la Invención Este invención se refiere en general a generación de energía y, más particularmente, a una planta de generación de energía para derivar electricidad del movimiento de agua.

Antecedentes de la Invención Grandes porciones del mundo sufren de escasez en la generación de energía. Como resultado, muchos de estos países permanecen subdesarrollados del resto del mundo, y sus ciudadanos frecuentemente deben sobrevivir a través de condiciones de vida severas por gran parte del año, ya que ni el calor ni el enfriamiento están disponibles.

En el resto del mundo, la gran cantidad de electricidad se genera mediante aceite, gas, carbón o plantas de energía nuclear. Quemar aceite, gas y carbón resulta en aire contaminado, y todos esos recursos de combustible disminuyen rápidamente a medida que la necesidad de electricidad se ha disparado en países desarrollados. La energía nuclear requiere de desechos de combustible nuclear utilizado, que sigue siendo peligroso por siglos.

Muchas alternativas limpias tienen problemas similares. Las celdas solares tienen una fuente de combustible ilimitada durante las horas del día, pero no generan electricidad en la noche. Las turbinas eólicas Ref.:230818 también tienen una fuente de energía potencialmente ilimitada, el viento, pero no producirá ninguna energía cuando el viento es ligero. Sin una forma práctica para almacenar la energía excedente, estas fuentes son generalmente complementarias a un sistema de energía accionado por combustible fósil.

Por lo tanto, ha surgido una necesidad de una planta de energía que no requiera combustibles fósiles y que produzca energía generalmente ininterrumpida.

Breve Descripción de la Invención En la presente invención, un dispositivo de generación de energía incluye una capa de agua que comprende una pluralidad de vainas dispuestas en una rejilla para flotar sobre la superficie de un cuerpo de agua. Las articulaciones esféricas y los cilindros hidráulicos se acoplan cada una de las vainas a las vainas adyacentes . Un motor está acoplado a los cilindros hidráulicos, para que un flujo de fluido hidráulico creado mediante la expansión y la compresión de cilindros debido a un movimiento de las vainas cause movimiento giratorio en el motor. Los generadores se acoplan a motores respectivos para generar electricidad a partir del movimiento giratorio de los motores.

Además, la energía de la capa de océano puede complementarse con energía eólica de turbinas eólicas sobre una plataforma que contiene la capa de océano, energía derivada de corrientes de océano a través de turbinas de agua, corriente en la superficie del agua a través de ruedas de paletas, y energía solar recibida mediante las vainas de la capa de océano.

La presente invención proporciona ventajas significativas sobre la técnica previa. En primer lugar, el dispositivo de generación de energía no genera gases de efecto invernadero y no utiliza combustibles fósiles, combustible nuclear, u otros combustibles no renovables. El costo de energía debe reducirse ampliamente, ya que todas las fuentes de energía llegan al dispositivo natural y continuamente .

Breve Descripción de las Figuras Para un entendimiento más completo de la presente invención, y las ventajas de la misma, ahora se hace referencia a las siguientes descripciones tomadas en conjunto con las figuras anexas, en donde: la Figura 1 es una vista en perspectiva de un sistema de generación de energía con detalles de los subsistemas; la Figura 2 es una vista en perspectiva de una porción de un sistema de capa de océano; la Figura 3 es una vista superior de una vaina utilizada en el sistema de capa de océano; la Figura 4 es una vista frontal de una rueda de paletas utilizada en una vaina; la Figura 5 es una vista lateral de una rueda de paletas ; la Figura 6 es una vista en perspectiva inferior de huecos utilizados para rotación de los mecanismos dentro de una vaina; la Figura 7 es una vista en perspectiva de un ensamble de turbina de agua; la Figura 8 es una vista trasera de un ensamble de turbina de agua; la Figura 9 es una vista lateral de un ensamble de turbina de agua; la Figura 10 es una vista en perspectiva de una plataforma con una vista detallada de un orificio para montar ensambles de turbina de agua.

Descripción Detallada de la Invención La presente invención se entiende mejor con relación a las Figuras 1-10 de las figuras, números similares que se utilizan para elementos similares de las varias figuras . la Figura 1 ilustra la Planta de Energía Continua, que utiliza fuerzas en el océano, en la superficie del océano, y sobre el océano, para generar energía continuamente. Se explotan cuatro fuerzas, la marea, las corrientes de océano, las olas, el viento sobre, el océano, y la luz solar.

La Figura 1 ilustra el sistema 10 global con vistas detalladas de los componentes principales. Existen tres subsistemas principales: (1) el Subsistema de Capa de Océano 12, (2) el Subsistema de Turbina de Agua 14, y (3) el Subsistema de Molino del Viento 16. El sistema 10 puede construirse en altamar utilizando una plataforma que está anclada a la tierra utilizando muelles, similar a tecnologías utilizadas mediante dispositivos en altamar.

Cada uno de los subsistemas proporciona energía utilizando diferentes fuerzas y en muchos casos únicamente hay una pequeña posibilidad que todas las fuerzas sean bajas al mismo tiempo. La energía del sistema 10 puede transferirse al usuario final utilizando cables de energía submarinos.

Sobre la plataforma del sistema 10, grandes turbinas eólicas 16a, que pueden ser de diseño convencional crean electricidad a partir del viento.

El Subsistema de Capa de Océano 12 comprende tres ensambles separados para proporcionar electricidad. Primero, se forma una rejilla de vainas 18 conectadas juntas mediante articulaciones esféricas mecánicas 20 que proporcionan a las vainas 18 libertad de movimiento en todas las direcciones con relación a vainas 18 adyacentes. Las vainas además están enlazadas mediante múltiples cilindros hidráulicos 22 que acoplan las vainas que se expanden y contraen en respuesta el movimiento de las vainas flotantes a medida que se mueven con relación una a la otra debido a olas. A medida que los cilindros se expanden y se contraen, crean un flujo de fluido hidráulico a través de bomba hidráulica/motores asociados con cada una de las vainas, causando que el motor gire. A medida que el motor gira, alimenta un generador. Pueden conectarse hasta 16 cilindros hidráulicos a cada vaina. La operación de los cilindros hidráulicos, el motor y el generador se describe en detalle en mayor detalle en conexión con las Figuras 2-6. La energía desde el generador pasa a través de un anillo colector 23. El anillo colector 23 permanece en una posición fija mientras el sistema gira, manteniendo todas las conexiones eléctricas juntas. Toda la energía generada mediante una vaina 18 pasará continuamente a través de su anillo colector 23.

En segundo lugar, las ruedas de paletas 24 bajo la vaina 18 (ver Figura 2 para mayor detalle) en el lado inferior (es decir, sumergidos) de cada vaina 18 proporcionan una segunda fuente de electricidad. A medida que la corriente de océano fluye, las ruedas de paletas 24 giran, accionando otro generador sobre el ensamble de vaina. Las ruedas de paletas giran alrededor de ejes horizontales para proporcionar energía; cada rueda de paletas 24 también puede girar alrededor de un eje vertical, en respuesta a un timón, para mantener su eje de rotación horizontal perpendicular al flujo de la corriente de océano, para maximizar la fuerza de la corriente que empuja la rueda de paletas 24.

En tercer lugar, los domos estacionarios 26 sobre la parte superior de las vainas 18 se cubren con celdas fotovoltaicas (solares) 28. Las celdas solares 28 convierten luz solar en electricidad.

Se pasa la energía a los cables submarinos a través del anillo colector 23 para cada vaina 18, que permite que la vaina se mueva libremente sin tensar la conexión eléctrica. En la modalidad preferida, tanto energía hidráulica como eléctrica pasan a través del anillo colector 23.

Las vainas del subsistema de Capa de Océano 12 se describen en mayor detalle en conexión con las Figuras 2-11. La energía generada mediante la hidráulica se describe en conexión con las Figuras 2-3. Cada lado de una vaina 18 está conectado a un lado de una vaina adyacente (excepto por ciertos lados sobre la periferia de la rejilla) mediante una articulación esférica 28 que tiene una porción de articulación macho 20a y una porción de articulación hembra 20b. Las articulaciones esféricas se disponen al centro de todos los lados, con cada vaina que tiene dos secciones de articulación esférica macho y dos secciones de articulación esférica hembra. Esto permite a todas las vainas conectarse mecánicamente, pero permitiendo que las vainas 18 tengan movimiento completo. Cada vaina 18 puede moverse independientemente hacia arriba y hacia abajo, y hacia atrás y hacia adelante, y hacia adentro y hacia afuera.

Los cilindros hidráulicos 22 también conectan las vainas 18 juntas. Cada lado de una vaina 18 tiene hasta cuatro cilindros 22 que están conectados a la vaina 18 con articulaciones esféricas 42. Cada cilindro hidráulico 22 completa una articulación esférica 46 (en la modalidad ilustrada, los cilindros 22 tienen porciones de articulación esférica hembra en cada extremo y las vainas 18 tienen porciones de articulación esférica macho) en cada extremo. Las vainas 18 pueden tener hasta 16 cilindros hidráulicos que se moverán simultáneamente. Los movimientos de las vainas 18 crean fuerzas hidráulicas y los cilindros 22, que alimentan los motores hidráulicos 48. Los motores hidráulicos alimentan generadores 50 respectivos, que crean electricidad.

Al hacer referencia a las Figuras 4 y 5, la rueda de paletas 24 en el lado inferior de la vaina tiene un árbol que tiene cojinete de rodillo sellado en cada extremo. A medida que la corriente de océano fluye gira la rueda de paletas 24. Existe una polea 52 cerca del extremo del árbol 54. Esta polea está conectada a una polea sobre el generador 56, a medida que la rueda de paletas 24 crea energía a través del segundo generador 56.

La rueda de paletas 24 gira alrededor de un eje horizontal para generar electricidad. Si la corriente de océano cambia de dirección, la paleta tiene que ser capaz de cambiar la dirección también; por esta razón la rueda de paletas tiene que ser capaz de girar alrededor del eje vertical. Esto se realiza al crear un hueco 58 (ver Figura 6) en la vaina que los cojinetes de árbol puede mover libremente alrededor del eje vertical. Simultáneamente la base de generador (la base que soporta tanto el motor, la bomba hidráulica, el tanque, y los dos generadores) tiene que ser capaz de girar alrededor del eje vertical. Esto se realiza mediante una serie de cojinetes sellados, y/o seguidores de leva bajo la base del generador. Estos cojinetes están montados sobre otra cavidad 60 en la vaina 18 que permite a la base de generador girar libremente alrededor del eje vertical. La rueda de paletas puede girar 360 grados alrededor del eje vertical y horizontal simultáneamente. Un timón (no mostrado) se utiliza para mantener cada ensamble de paleta girando cerca de un eje horizontal perpendicular al flujo de corriente de océano.

La capa de océano 12 genera una cantidad de energía que se basa en: 1. Velocidad de la corriente. 2. Tamaño de las olas. 3. Frecuencia de las olas . 4. Tamaño y peso de los ensambles de vaina. 5. Disponibilidad de sol.

Por consiguiente, la Capa de Océano 12 proporciona electricidad en casi cualquier clima y durante cualquier hora del día. La Capa de Océano 12 también puede acoplarse a la plataforma utilizando cilindros para que la marea ascendente y descendente cree flujo hidráulico.

Este sistema trabajará continuamente. Siempre y cuando el océano (u otro cuerpo de agua tal como río o lago grande) tenga movimiento a este sistema que generará continuamente electricidad. El océano sólo tiene más fuerza suficiente para suministrar electricidad que la tierra completa .

El Subsistema de Turbina de Agua 14 mostrado en mayor detalle en las Figuras 7-9. El Subsistema de Turbina de Agua 14 incluye una pluralidad de turbinas 30 alrededor de la periferia de la capa de océano 12. Cada ensamble de turbina 30 tiene múltiples turbinas 32, cada una que preferiblemente tiene un árbol 34 vertical individual acoplado a un generador 36 respectivo abarcado en una base de generador 38. A medida que el agua fluye a través de las turbinas, cada turbina 32 gira su propio árbol 34, que a su vez causa que el generador 36 respectivo produzca electricidad. Los árboles 34 se extienden entre la turbina 32 asociada y la base de generador 38. Debido al tamaño de las turbinas de agua, un punto de ancla giratorio 40 está conectado a muelles telescópicos 44 (ver Figura 10), con el fin de estabilizar la parte inferior de ensambles de turbina 30, permitiendo a cada turbina de agua 30 girar libremente alrededor de su eje vertical a medida que la corriente cambia dirección. La orientación del ensamble de turbina de agua 30 con relación a su eje vertical también se controla mediante un timón (no mostrado) conectado a cada ensamble de turbina 30, para que las turbinas 32 giren en un plano perpendicular a las corrientes de océano.

En la modalidad preferida mostrada en la Figura 10, se utiliza un sistema de muelle 41 con una plataforma 42 que soporta un árbol vertical. Este sistema de muelle 41 tendrá cojinetes sellados en orificios de montaje 43 que permitirán a un árbol de soporte 40a girar. Sobre la parte superior de la plataforma, cada uno de los ensambles de turbinas de agua 30 tiene cojinetes de rodillo sellados, y/o seguidores de leva que permiten al ensamble 30 completo girar. Los muelles telescópicos 44 se anclan a la plataforma 42 pero permiten que se eleve y caiga con las mareas.

En operación, el subsistema de Turbina de Agua 14 utiliza la fuerza de la corriente del océano, y/o el flujo de agua (tal como en un río) para girar las turbinas de agua 32. Entre mayor sea el diámetro de las turbinas 32, mayor será la fuerza que se creará para accionar los generadores 36. Este subsistema está diseñado para permitir turbinas de agua de gran diámetro. Como con turbinas eólicas 17 y paletas 24 un timón determina la dirección de la corriente de agua, y/o el flujo de agua (no mostrado en la figura) , para que se optimice la fuerza de la corriente contra las turbinas 32.

Cada turbina de agua 32 gira alrededor de un eje horizontal. Un árbol conectado a una caja de engranajes de ángulo recto y/o a una articulación de ángulo recto girará alrededor de un eje vertical a medida que la turbina de agua 32 gira alrededor de su eje horizontal. A medida que el árbol vertical gira, accionará su generador asociado para producir electricidad .

En la modalidad preferida, cada turbina de agua 32 tiene su propio árbol 34, para que cada ensamble de turbina de agua 30 tenga múltiples árboles, con cada árbol extendiéndose desde la turbina de agua 32 hacia el generador 36 respectivo. Los generadores 36 entonces envían energía hacia afuera a través de un anillo colector 43. Los anillos colectores 43 permiten al equipo girar mientras son capaces de mantener conexiones de energía, tal como electricidad (energía, y controles) , neumática, hidráulica, agua, etc. el propósito de este anillo colector 43 es permitir la energía (electricidad) generada desde los generadores hacia afuera al usuario final, incluso permitir que los ensambles de turbinas de agua giren libremente.

El anillo colector 43 permanece en una posición fija mientras la base de generador 38, y las turbinas de agua 32 giran alrededor del eje vertical. A medida que el sistema gira, el anillo colector 43 mantendrá todas las conexiones eléctricas juntas, toda la energía generada mediante todos los generadores 46 pasará continuamente a través del anillo colector 43. Desde este punto, la electricidad creada mediante este sistema puede transferirse al usuario final utilizando cables de mar submarinos, y/o cables aéreos.

Preferiblemente, se proporciona protección para proteger a los ensambles de turbina de agua de las criaturas en el agua, los barcos, los submarinos, y desperdicio generado que fluye a través del agua.

La energía generada mediante el sistema 10 global se determinará mediante la ubicación, debido a que existen muchos factores que pueden cambiar incluso en una base diaria tal como: 1. Velocidad de la corriente. 2. Tamaño de las olas . 3. Frecuencia de las olas. 4. Tamaño y peso de los ensambles de vaina. 5. Disponibilidad de sol. 6. Velocidad del viento. 7. El diámetro de las turbinas de agua. 8. Los diferentes tipos de turbinas de agua 9. El tipo de ensambles de aspa. 10. El número de ensambles de aspa . 11. Area de superficie de aspas. 12. El número de turbinas de agua en cada ensamble .

Este sistema 10 puede utilizarse para generar energía no sólo para ciudades, sino también países alrededor del mundo. Las plantas de energía convencionales utilizan gas, carbón, o nuclear. Este sistema utilizaría los recursos naturales más grandes y más abundantes de nuestra tierra, que tienen un suministro de energía ilimitado. De forma tan importante, el sistema 10 trabajará continuamente. Siempre y cuando los océanos tengan movimiento, el sol continúe brillando, y el viento continúe soplando este sistema generará continuamente electricidad. El océano sólo tiene más que la fuerza suficiente para suministrar electricidad a la tierra completa.

La presente invención proporciona ventajas significativas sobre la técnica previa: 1. Ningún gas de efecto invernadero 2. No requiere fuentes de combustible externa tal como : a . carbón b . gas c. nuclear d. otros combustibles no renovables 3. ecológica 4. reduce el costo de electricidad 5. finalmente reducirá el costo de combustible alrededor del mundo. Es la regla básica de suministro y demanda. Ya que la demanda caerá significativamente, entonces seguirá el precio. 6. Ahorra los recursos de nuestra tierra que no son renovables . 7. Ayuda a omitir el calentamiento global.

Aunque la Descripción Detallada de la Invención ha sido dirigida a ciertas modalidades ilustrativas, varias modificaciones de estas modalidades, así como modalidades alternativas, se sugerirán para aquellos expertos en la técnica. Le invención abarca cualquiera de las modificaciones o modalidades alternativas que caen dentro del alcance de las reivindicaciones .

Se hace constar que con relación a esta fecha, el mejor método conocido por la solicitante para llevar a la práctica la citada invención, es el que resulta claro de la presente descripción de la invención.

Claims (8)

REIVINDICACIONES Habiéndose descrito la invención como antecede, se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes reivindicaciones:

1. - Un dispositivo de generación de energía, caracterizado porque comprende: una pluralidad de vainas dispuestas en una rejilla para flotar sobre la superficie de un cuerpo de agua; articulaciones esféricas que acoplan cada una de las vainas a vainas adyacentes; cilindros hidráulicos que acoplan cada una de las vainas a vainas adyacentes; un motor acoplado a los cilindros hidráulicos, para que un flujo de fluido hidráulico creado mediante la expansión y la compresión de los cilindros debido a movimiento de las vainas cause el movimiento de rotación en el motor; y generadores acoplados a motores respectivos para generar electricidad a partir del movimiento de rotación de los motores .

2. - El dispositivo de generación de energía de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque las vainas además incluyen una rueda de paletas para contacto con el cuerpo de agua, para que las corrientes en el cuerpo de agua giren la rueda de paletas .

3. - El dispositivo de generación de energía de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado porque la rueda de paletas está mecánicamente acoplado a un segundo generador para generar electricidad a partir del movimiento giratorio de la rueda de paletas.

4. - El dispositivo de generación de energía de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque las vainas están fijadas a una plataforma.

5. - El dispositivo de generación de energía de conformidad con la reivindicación 4, caracterizado porque además comprende turbinas eólicas dispuestas sobre la plataforma para generar electricidad a partir del movimiento de viento.

6. - El dispositivo de generación de energía de conformidad con la reivindicación 4, caracterizado porque además comprende ensambles de turbinas de agua acoplados a la plataforma y que se extienden dentro del cuerpo de agua, en donde cada ensamble de turbina de agua comprende : una pluralidad de turbinas, cada una acoplada a un árbol respectivo; una pluralidad de generadores, cada uno acoplado a uno de los árboles .

7.- El dispositivo de generación de energía de conformidad con la reivindicación 6, caracterizado porque los generadores están alojados. en una base de generador acoplada a un soporte de árbol que gira libremente dentro de la plataforma sobre un eje vertical.

8.- El dispositivo de generación de energía de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque las celdas solares están dispuestas sobre las vainas.