Generador eléctrico undimotriz de balance.Electric wave balance generator.
Sector de la técnicaTechnical sector
La invención se encuadra en el sector de la generación eléctrica renovable a partir de la energía de las olas marinas.The invention falls within the sector of renewable electricity generation from the energy of sea waves.
Estado de la técnicaState of the art
Dentro de la búsqueda de fuentes de energía renovables y no contaminantes, como alternativa a la obtenida de los hidrocarburos, la obtenible a partir de las olas o undimotriz, se presenta como una opción de interés, por una parte debido a su potencial en términos globales de potencia disponible así como por el hecho de presentar, dependiendo de las localizaciones geográficas, un carácter predecible en intervalos determinados de tiempo.Within the search for renewable and non-polluting energy sources, as an alternative to that obtained from hydrocarbons, that obtainable from waves or wave, is presented as an option of interest, on the one hand due to its potential in global terms of available power as well as the fact that, depending on geographical locations, it presents a predictable character at certain intervals of time.
El aprovechamiento de la energía presente en las olas, se encuentra en un estado incipiente de desarrollo, comparativamente con el de otras fuentes de energía renovables como es el caso de la eólica o solar. Aún así, son muy numerosos los sistemas ingeniados para este propósito y que han sido objeto de patentes. Admiten diversas clasificaciones:The use of the energy present in the waves is in an incipient state of development, compared with that of other renewable energy sources such as wind or solar. Even so, the systems designed for this purpose and which have been patented are very numerous. They admit various classifications:
1.-Según el tipo de emplazamiento:1.-According to the type of location:
2.-Según el método empleado para transformar la energía de la ola: -Hidráulicos de elevación: Estos dispositivos están basados en el aprovechamiento de la energía potencial de una masa de agua elevada por2.-According to the method used to transform the energy of the wave:-Hydraulic lifting:These devices are based on harnessing the potential energy of a high body of water by
efecto de las olas y que se convierte en electricidad mediante una turbina.effect of the waves and that is converted into electricity by a turbine.
Pueden ser de tipo flotante, o bien fijos en la costa. Al primer tipo pertenece el descrito en la patente GB2436595 A al igual que el sistema denominado Wave Dragón.They can be of floating type, or fixed on the coast. To the first type belongs the one described in the GB2436595 A patent as well as the system called Wave Dragon.
Son aquellos que utilizan el movimiento vertical inducido por la ola en uno o varios flotadores o boyas y mediante sistemas hidráulicos, neumáticos o mecánicos accionan generadores eléctricos o almacenan la energía para ser posteriormente transformada.They are those that use the vertical movement induced by the wave in one or several floats or buoys and, by means of hydraulic, pneumatic or mechanical systems, activate electric generators or store the energy to be subsequently transformed.
Los descritos en las patentes GB 2434620 A, EP 1439306 A1, WO2007/086750 A1 y DE 3642060 A1, pertenecen a este tipo al igual que los sistemas Pelamis OPD y AWS.Those described in GB 2434620 A, EP 1439306 A1, WO2007 / 086750 A1 and DE 3642060 A1, belong to this type as do the Pelamis OPD and AWS systems.
En este tipo de sistemas, están basados en la energía cinética de la ola que actúa sobre placas o paletas o bien comprimiendo una masa de aire.In this type of systems, they are based on the kinetic energy of the wave acting on plates or vanes or compressing a mass of air.
En los documentos de patente DE102006024042 A1, US 2007/0081861 A1. US 2007/015463 A1, están descritos sistemas basados en este principio al igual que los sistemas Wave Roller, Oyster, así como los de tecnología OWC (Oscillating Water Column).In patent documents DE102006024042 A1, US 2007/0081861 A1. US 2007/015463 A1, systems based on this principle are described, as are Wave Roller, Oyster, as well as OWC (Oscillating Water Column) technology.
Las características deseables para un sistema de generación eléctrica undimotriz, son las siguientes: -Captación y transformación eficiente de la energía de la ola. -Robustez del conjunto frente a condiciones severas de oleaje. -Simplicidad mecánica. -Capacidad de adaptación frente a las variaciones en las características de las olas.The desirable characteristics for a wave power generation system are the following:-Efficient acquisition and transformation of wave energy.-Roundness of the set against severe swell conditions.-Mechanical simplicity.-Ability to adapt to variations in wave characteristics.
La presente invención está basada en un sistema auto portante ingeniado conforme a los anteriores requisitos.The present invention is based on a self-supporting system engineered in accordance with the above requirements.
El movimiento de balance de un buque o vaso flotante, debido a la acción de las olas que actúan en un ángulo aproximadamente transversal a su dimensión principal, viene determinado en sus características físicas por diversos parámetros que derivan de su geometría, de su masa y de la posición vertical de su centro de gravedad. Para una geometría, peso y posición del centro de gravedad definidos, cada buque o vaso flotante particular, cuenta con un periodo de balance propio determinado que es aquel con el cual oscila libremente cuando se ve sometido a un momento exterior que perturbe su equilibrio. La máxima oscilación del vaso por acción del oleaje se obtiene cuando el periodo propio del vaso se encuentra en sincronismo con el de las olas que actúan sobre él siendo en estas condiciones cuando la captación de la energía de las olas es por consiguiente mayor. La energía del balance está ligada al periodo, al ángulo máximo obtenido y a los momentos adrizantes existentes en el curso del mismo. La presente invención trata de la búsqueda aprovechamiento óptimo de esta energía del vaso sometido a balance por efecto de las olas.The balance movement of a vessel or floating vessel, due to the action of the waves acting at an angle approximately transverse to its main dimension, is determined in its physical characteristics by various parameters that derive from its geometry, its mass and the vertical position of its center of gravity. For a defined geometry, weight and position of the center of gravity, each particular vessel or floating vessel has a determined period of its own balance which is the one with which it oscillates freely when it is subjected to an exterior moment that disturbs its equilibrium. The maximum oscillation of the vessel by wave action is obtained when the vessel's own period is in synchronism with that of the waves that act on it being in these conditions when the energy capture of the waves is therefore greater. The balance energy is linked to the period, to the maximum angle obtained and to the adrizante moments existing in the course of the same. The present invention deals with the search for optimum use of this energy of the vessel subjected to balance due to the effect of the waves.
Descripción detallada del sistemaDetailed System Description
La presente invención está basada en la captación de la energía del balance producido por la acción de las olas en un vaso flotante o casco, mediante el movimiento de una o varias masas, que se sitúan en su interior, y se desplazan en sincronismo con el movimiento de balanceo de dicho vaso. Las dimensiones, geometría y centro de gravedad del elemento flotante se optimizan para producir la máxima amplitud de oscilación mediante la aproximación del periodo propio de balance del casco y el periodo predominante de las olas, con objeto de obtener condiciones próximas a la resonancia. El desplazamiento del centro de gravedad de los pesos puede ser lineal en un plano perpendicular al eje de balance o bien pendular sobre eje paralelo a este. El recorrido del peso se adecua para obtener un máximo rendimiento en la captación de la energía obtenida de su desplazamiento y en función del mecanismo empleado para este fin. En cada semibalance del vaso flotante, cada peso se desplazará por acción de la gravedad, bien sobre unas vías en el sentido de la manga, esto es la menor dimensión del vaso, o bien en movimiento pendular sobre un eje fijo. La captación de esta energía se realiza mediante la presión ejercida por el peso sobre un cilindro hidráulico, directa o a través de una palanca o biela. El fluido hidráulico comprimido, a través de un circuito en el cual se incluyen acumuladores y válvulas reguladoras, acciona un motor hidráulico que está a su vez acoplado a un alternador que genera la electricidad. El recorrido y presión del circuito son ajustados para un aprovechamiento energético óptimo mediante un procesador que recibe la señal del movimiento mediante un clinómetro electrónico. Como alternativa, el sistema de accionamiento hidráulico puede ser sustituido por uno de tipo neumático o bien mecánico, mediante cadenas o correas de transmisión, utilizando poleas, engranajes, embragues y reductoras para accionar el alternador.The present invention is based on the capture of the energy of the balance produced by the action of the waves in a floating vessel or hull, by the movement of one or several masses, which are located inside, and move in synchronism with the rocking motion of said glass. The dimensions, geometry and center of gravity of the floating element are optimized to produce the maximum amplitude of oscillation by approximating the hull's own period of balance and the predominant period of the waves, in order to obtain conditions close to the resonance. The displacement of the center of gravity of the weights can be linear in a plane perpendicular to the balance axis or pendulum on an axis parallel to it. The weight path is adapted to obtain maximum performance in capturing the energy obtained from its displacement and depending on the mechanism used for this purpose. In each semi-balance of the floating vessel, each weight will be displaced by gravity, either on tracks in the direction of the sleeve, this is the smallest dimension of the vessel, or in pendular motion on a fixed axis. The capture of this energy is done by the pressure exerted by the weight on a hydraulic cylinder, directly or through a lever or connecting rod. The compressed hydraulic fluid, through a circuit in which accumulators and regulating valves are included, drives a hydraulic motor that is in turn coupled to an alternator that generates electricity. The circuit travel and pressure are adjusted for optimum energy efficiency through a processor that receives the movement signal through an electronic clinometer. As an alternative, the hydraulic drive system can be replaced by a pneumatic or mechanical one, by means of chains or transmission belts, using pulleys, gears, clutches and reducers to drive the alternator.
El periodo propio de balance del vaso flotante es inversamente proporcional a la raíz cuadrada del radio metacéntrico que, a su vez, depende de la ordenada del centro de gravedad. Con objeto de regular el periodo propio de balance del vaso, aproximándolo al de las olas, se procede a variar, de forma automática la posición del centro de gravedad mediante el trasiego, con una bomba eléctrica, de agua a tanques situados a distintas alturas.The proper period of balance of the floating vessel is inversely proportional to the square root of the metacentric radius, which, in turn, depends on the ordinate of the center of gravity. In order to regulate the period of balance of the vessel, approaching that of the waves, the position of the center of gravity is automatically varied by transferring, with an electric pump, water to tanks located at different heights.
La posición del vaso que contiene el sistema, se mantiene gracias a dos o más líneas de fondeo, preferiblemente fijadas en sus extremos longitudinales y que constan de cadenas fijadas a un ancla o muerto en el fondo marino. Considerando que la condición óptima para un balance máximo es cuando las olas predominantes inciden transversalmente al vaso, las líneas de fondeo se pueden ajustar para conseguir la posición adecuada frente a la variación en la dirección de aquellas, mediante el cazado o arriado de cadena con un chigre o molinete.The position of the vessel containing the system is maintained thanks to two or more anchoring lines, preferably fixed at its longitudinal ends and consisting of chains fixed to an anchor or dead on the seabed. Considering that the optimum condition for a maximum balance is when the predominant waves impact the vessel transversely, the anchoring lines can be adjusted to achieve the proper position in the direction of the variation in the direction of the vessel, by means of chasing or lowering the chain with a windlass or windlass.
El conjunto definido ofrece las siguientes ventajas adicionales:The defined set offers the following additional advantages:
La presente invención se ilustra mediante los siguientes 2 ejemplos, los cuales no pretenden ser limitativos de su alcance:The present invention is illustrated by the following 2 examples, which are not intended to limit its scope:
Ejemplo 1Example 1
En la Figura 1, A, se muestra una sección trasversal del sistema y se representa el vaso flotante (1), que puede ser construido en acero, poliéster reforzado con fibra de vidrio, aluminio o bien en hormigón armado, dependiendo de los requerimientos de peso y producción del conjunto. La forma de la sección es derramada de cara a aumentar el par adrizante con la escora. Dispone de una cubierta cerrada que hace el conjunto estanco y lo protege de la intemperie. Se han dispuesto diversos compartimentados a modos de tanques de agua (3) con objeto de permitir la variación en altura del centro de gravedad y por consiguiente variar el periodo propio de balance del vaso flotante. El llenado y trasiego del agua se efectúa mediante la bomba (4) y un conjunto de colector, tubería y electroválvulas. En el interior del vaso se dispone, en sentido transversal, rectas o bien ligeramente curvadas, una o varias vías metálicas (13), sobre la cual se encuentra situado un peso (12) que se mueve sobre ella mediante unas ruedas. Al balancear el barco por efecto de las olas, el peso se desplaza sobre la vía, actuando sobre los cilindros hidráulicos (11), ejerciendo presión sobre ellos y desplazando su pistón un cierto caudal de fluido hidráulico, generando por consiguiente una determinada potencia. En la Figura 1 B, puede verse el sistema en condición de balance. En los extremos de vía se disponen de topes de recorrido (14). En el circuito hidráulico se incluyen válvulas y compensadores de presión (2), así como un acumulador (9) para proporcionar una potencia constante, en un determinado periodo de tiempo, al motor hidráulicoIn Figure 1, A, a cross section of the system is shown and the floating vessel (1) is represented, which can be constructed of steel, reinforced polyester with glass fiber, aluminum or reinforced concrete, depending on the requirements of set weight and production. The shape of the section is spilled in order to increase the adrizante pair with the heel. It has a closed cover that makes the set waterproof and protects it from the weather. Various compartments have been arranged as water tanks (3) in order to allow the height variation of the center of gravity and therefore vary the proper period of balance of the floating vessel. The filling and transfer of water is carried out by means of the pump (4) and a manifold, pipe and solenoid valve assembly. Inside the vessel, in a transverse direction, straight or slightly curved, one or more metal tracks (13) are arranged, on which a weight (12) is placed that moves on it by means of wheels. When the boat is balanced by the effect of the waves, the weight moves on the track, acting on the hydraulic cylinders (11), exerting pressure on them and moving its piston a certain flow of hydraulic fluid, thereby generating a certain power. In Figure 1 B, the system can be seen in balance condition. At the ends of the track there are travel stops (14). The hydraulic circuit includes valves and pressure compensators (2), as well as an accumulator (9) to provide a constant power, in a certain period of time, to the hydraulic motor
(5) que se conecta a un alternador (6) que produce corriente eléctrica. Esta corriente es transformada en (7) y enviada a tierra mediante un cable submarino (16). Un clinómetro electrónico (8), como sensor de balance, situado en la crujía del vaso transmite información sobre el ángulo de balance y su variación en el tiempo, al controlador (10) que regula las variables del sistema. El vaso está sujeto al fondo marino mediante dos líneas de fondeo (15) incluyen molinetes eléctricos o chigres convencionales que pueden ser accionados de forma automática, para ajustar la posición del vaso con respecto a la de las olas. El sistema puede contar, además y con objeto de disponer de una información precisa sobre el frente de olas, con un sensor flotante (17), de tecnología conocida, que transfiere información sobre la altura y periodo de las olas.(5) that connects to an alternator (6) that produces electric current. This current is transformed into (7) and sent to earth by means of an underwater cable (16). An electronic clinometer (8), as a balance sensor, located in the glass of the vessel transmits information on the angle of balance and its variation in time, to the controller (10) that regulates the system variables. The vessel is attached to the seabed by two anchoring lines (15) including electric windlass or conventional winches that can be automatically operated, to adjust the position of the vessel with respect to that of the waves. The system may also have, in order to have accurate information on the wavefront, with a floating sensor (17), of known technology, which transfers information on the height and period of the waves.
Ejemplo 2Example 2
En la Figura 2 se muestra el mismo sistema con una variación en la disposición del peso móvil (12) que, en este caso efectúa un movimiento oscilatorio pendular alrededor de un eje longitudinal (13). Los cilindros hidráulicos son accionados mediante el efecto de palanca que realiza el brazo soporte (14) del peso. Es posible ajustar la posición vertical del peso desplazándolo en su brazo soporte mediante procedimiento mecánico o hidráulico. El funcionamiento del sistema es, por lo demás similar al descrito en el Ejemplo 1. En la Figura 2 B puede verse el sistema en operación con el barco en condición de balance y el brazo actuando sobre los cilindros hidráulicos.Figure 2 shows the same system with a variation in the arrangement of the moving weight (12) which, in this case, performs a pendular oscillatory movement around a longitudinal axis (13). The hydraulic cylinders are driven by the lever effect performed by the support arm (14) of the weight. It is possible to adjust the vertical position of the weight by moving it on its support arm by mechanical or hydraulic procedure. The operation of the system is otherwise similar to that described in Example 1. In Figure 2 B the system can be seen in operation with the boat in balance condition and the arm acting on the hydraulic cylinders.
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ES200800106AES2352706B1 (en) | 2008-01-16 | 2008-01-16 | UNDIMOTRAL BALANCE ELECTRIC GENERATOR |
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ES200800106AES2352706B1 (en) | 2008-01-16 | 2008-01-16 | UNDIMOTRAL BALANCE ELECTRIC GENERATOR |
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| ES2352706A1 ES2352706A1 (en) | 2011-03-07 |
| ES2352706B1true ES2352706B1 (en) | 2012-01-25 |
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| ES200800106AExpired - Fee RelatedES2352706B1 (en) | 2008-01-16 | 2008-01-16 | UNDIMOTRAL BALANCE ELECTRIC GENERATOR |
| Country | Link |
|---|---|
| ES (1) | ES2352706B1 (en) |
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB297720A (en)* | 1927-06-20 | 1928-09-20 | Osborne Havelock Parsons | An improved apparatus for generating electrical energy from wave movement of the sea |
| PT68996A (en)* | 1978-12-29 | 1979-01-01 | Almada Fernando F De | ENERGY CAPTURER |
| US4843250A (en)* | 1988-11-03 | 1989-06-27 | Jss Scientific Corporation | Wave action power generator |
| GB0022641D0 (en)* | 2000-09-15 | 2000-11-01 | French Michael J | Paddle form sea wave energy converter moving in pitch and surge |
| FR2876751B1 (en)* | 2004-10-15 | 2007-01-19 | Centre Nat Rech Scient Cnrse | APPARATUS FOR CONVERTING WAVE ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY |
| US20070116565A1 (en)* | 2005-11-07 | 2007-05-24 | Glenn Beane | System for producing electricity through the action of waves on floating platforms |
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| ES2352706A1 (en) | 2011-03-07 |
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| ES2449579T3 (en) | Wave electricity generation system by oscillation | |
| ES2250940T3 (en) | ENERGY CONVERTER OF THE WAVES. | |
| ES2205582T3 (en) | ENERGY CONVERTER OF THE WAVES. | |
| ES2528298T3 (en) | An ocean wave energy utilization system | |
| JP6101203B2 (en) | Ocean wave power plant | |
| US7199481B2 (en) | Wave energy conversion system | |
| AU2011269845B2 (en) | System and method for renewable electrical power production using wave energy | |
| CN102900592B (en) | Floating platform wave energy storage system and wave energy power generation system | |
| ES2601527T3 (en) | Wave power converter | |
| CN202756167U (en) | Floating platform wave energy storage system and wave energy power generation system | |
| US9181922B2 (en) | Marine energy capture system | |
| ES2337312T3 (en) | SYSTEM OF MULTIPLE CAPTATION AND COMPLEMENTED TRANSFORMATION OF ENERGY FROM THE WAVES OF THE SEA. | |
| WO2013029195A1 (en) | Wave-power electricity generation system | |
| ES2427891T3 (en) | Power plant generated by waves | |
| ES2897123A1 (en) | Procedure and device for the uptake of Energy Undimotriz (Machine-translation by Google Translate, not legally binding) | |
| ES2792178A1 (en) | MODULAR SYSTEM FOR THE USE OF ENERGY FROM THE TIDES (Machine-translation by Google Translate, not legally binding) | |
| ES2352706B1 (en) | UNDIMOTRAL BALANCE ELECTRIC GENERATOR | |
| ES2408479A2 (en) | Semi-submerged device for absorbing wave energy | |
| WO2014113899A1 (en) | Improved ocean energy capture system | |
| ES2367493B1 (en) | UNDIMOTRIC ENERGY TRANSFORMATION DEVICE IN ELECTRICAL ENERGY. | |
| WO2025076636A1 (en) | Wave energy conversion system | |
| RU161015U1 (en) | WAVE ENERGY MODULE | |
| WO2016142556A1 (en) | System for extracting potential and kinetic energy from sea waves | |
| ES2396669B1 (en) | Power generating device | |
| WO2022129660A1 (en) | Drive system by means of pressurisation for the propulsion of vehicles and the generation of electrical power |
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FG2A | Definitive protection | Ref document number:2352706 Country of ref document:ES Kind code of ref document:B1 Effective date:20120125 | |
| FD2A | Announcement of lapse in spain | Effective date:20180924 |