ES1311577U - Sistema captador y almacenador de la energía de las corrientes marinas en las plataformas petrolíferas - Google Patents

Abstract

Sistema captador y almacenador de la energía de las corrientes marinas en las plataformas petrolíferas, utilizando turbinas hidráulicas y bolsas o recipientes para el almacenamiento, caracterizado por consistir en unas turbinas axiales que tienen un extremo libre y el otro se sujeta al eje de un compresor o de un generador eléctrico, estos a su vez se sujetan a la torre de la plataforma con una cadena o barra y las aletas alrededor del eje de giro de las turbinas presentan una inclinación respecto a la corriente, que genera en las turbinas un par de giro en un mismo sentido.

Description

DESCRIPCIÓN

Sistema captador y almacenador de la energía de las corrientes marinas en plataformas petrolíferas.

Sector de la técnica

En captadores de las corrientes de agua, que generan gran cantidad de electricidad in situ para alimentación de las plataformas petrolíferas, generación de hidrógeno y para almacenamiento de hidrógeno o aire presurizados en balsas o recipientes en el mar a gran profundidad.

El objeto de la invención consiste en:

Utilizar en las plataformas petrolíferas unas turbinas captadoras de la energía de las corrientes de agua y unos sistemas de almacenamiento de energía de aire o hidrógeno a presión a gran profundidad, que favorecen el medioambiente y evitan el cambio climático.

Antecedentes de la invención

Los sistemas de energía de las corrientes marinas actuales necesitan altas tecnologías y altos costos para conseguir altos rendimientos. Son difíciles de controlar, complejos, se necesita direccionarlos hacia las corrientes y su energía es difícil de almacenar. La energía resulta más cara que con los sistemas convencionales. La invención aporta unas turbinas sencillas, útiles y económicas, axiales y helicoidales: Pueden considerarse continuación de las patentes y modelos de utilidad P201700136 y U201700535 y para almacenamiento de energía e hidrógeno de la U202200395.

Ventajas: El sistema permite el uso de turbinas sencillas, de bajo coste (pueden llegar a ser entre diez y treinta veces más económicas), de gran potencia, gran rendimiento, mínimo coste del kW/h, mínimo número de piezas, monopieza, algunas sin eje, sin cojinetes, ni sus soportes o apoyos, ancladas a la torre o a las plataformas petrolíferas no necesitan mástiles, ni lastres ni anclajes al fondo del mar, son limpias (no les afecta ni se les acumula la suciedad), no necesitan cubierta o carcasa, admiten grandes y pequeñas dimensiones, permiten gran longitud o se usan varias en serie, pueden ser inflables y extensibles, funcionan alineadas con la corriente o inclinadas respecto a la misma, no matan los peces, protegen la capa de ozono, el medioambiente, evitan el cambio climático, la energía eléctrica obtenida es menos peligrosa para la plataforma que la utilizada quemando combustibles fósiles, se autodireccionan hacia la corriente sin el uso de mecanismos eléctricos, por usarse sumergidas no son afectadas por las destructivas alas, la energía en forma de aire o hidrógeno a presión se puede almacenar en el fondo del mar, y cuando se trata de corrientes constantes, elimina la necesidad de tener que almacenar la energía, solo sería necesario un pequeño almacenamiento. Sin competencia en todas estas características. Las mas útiles y simples son las que no tienen eje, de aletas, vigas o pletinas torsionadas y los muelles de hilo plano o de media caña.

Explicación de la invención

La presente invención permite obtener energía de las corrientes marinas in situ en las plataformas petrolíferas. Y que a diferencia de la energía solar y la eólica suelen ser más constantes y no tener grandes periodos de calma. Además, la solar y eólica no se pueden aplicar en las plataformas por falta de espacio. Otra ventaja del agua es su densidad, como mínimo unas 832 veces más densa que el aire.

Problema a resolver: Las energías renovables no son prácticas en las plataformas petrolíferas y por su discontinuidad la energía necesita almacenarse. Con el presente sistema se obtiene mucha y constante energía del mar, no siendo necesario su almacenamiento, no perjudica ni contamina tanto eléctrica, audible como visualmente.

El sistema captador y almacenador de la energía de las corrientes marinas en plataformas petrolíferas, utiliza turbinas hidráulicas, y consiste en unas turbinas axiales que tienen un extremo libre y el otro, o el de su eje, se sujeta al eje del elemento mecánico a mover o al de un generador eléctrico, directamente o a través de un multiplicador de rpm. Su otro extremo se sujeta a la torre de la plataforma mediante una cadena o bien, a la propia plataforma mediante una barra a la que se le permite un giro de 90° a cada lado cuando la corriente de agua procede de sentido contrario, caracterizado porque las turbinas consisten en unos muelles helicoidales, vigas o pletinas torsionadas helicoidalmente, las turbinas helicoidales completas con sus ejes o solo sus aletas, los cuales captan la energía del agua, accionando su eje o extremo de sujeción a un sistema generador eléctrico, a un sistema mecánico o a un compresor o bomba de agua, cuyos flujos regulados accionan unos motores o turbinas que accionan los generadores o comprimen el aire o hidrógeno. En todos los casos, las aletas alrededor del eje de giro de las turbinas, presentan una inclinación respecto a la corriente, que genera un par de giro en un mismo sentido.

Los elementos mecánicos a mover pueden ser los compresores o bombas hidráulicas accionadas por las turbinas, que introducen el aire o hidrogeno a presión en los recipientes de almacenamiento.

En una variante se pueden utilizar turbinas formadas por rodetes de paletas unidos en serie.

Todas las turbinas pueden adoptar exteriormente forma cilíndrica o cónica, y pueden utilizar una o más aletas o hilos helicoidales. La forma cónica les da más estabilidad.

Las turbinas pueden tener igual densidad que el agua, o pueden tener distintas densidades, con lo cual pueden adoptar cierta inclinación respecto a la corriente de agua.

Las turbinas, sus ejes o aletas pueden ser de polímeros plásticos como el PVC, polietileno, etc., en general, por estar en contacto con el agua y con elementos que pueden resultar abrasivos, se deben utilizar materiales resistentes y de baja densidad, polímeros, fibras de carbono o vidrio con resinas. Y en caso de utilizar materiales metálicos, como el acero, deberán tener una capa protectora de cine o galvanizado. El plástico puede reforzarse con grafeno y fibras sintéticas muy resistentes, de kevlar, vidrio, carbono, etc.

La turbina se puede fijar a un collarín, unión cardan, rótula, etc. En este caso el eje del generador o dispositivo mecánico se conecta al extremo giratorio de la turbina mediante una pareja de engranajes.

Las turbinas cuando no tienen eje físico, consisten exclusivamente en unas aletas helicoidales, o unas vigas o placas longitudinales torsionadas helicoidalmente.

Como elementos mecánicos se usan motobombas para elevar agua o accionar generadores eléctricos, o se puede almacenar el aire en balsas a presión en el mar a gran profundidad.

Para incrementar la estabilidad de las mismas se hace que las dimensiones de las turbinas, sus ejes y/o sus aletas sean mayores en o hacia el extremo libre.

Con las turbinas inclinadas respecto a la corriente del fluido el rendimiento puede ser incluso mayor ya que la sección de la superficie afectada es mucho mayor que con la corriente frontal. No obstante, las turbinas cuando reciben la corriente paralela al eje, al no estar carenadas por un tubo el rendimiento es muy alto y aumenta y la potencia se multiplica con la longitud de la misma. Ya que aguas abajo la turbina absorbe o capta lateralmente la energía de la corriente de agua.

En todos los casos las turbinas, cables, cadenas, generadores o barras de sujeción pueden tener una densidad igual o similar a la del agua. Pueden tener una densidad entre el 70% y el 130% de la del fluido, aunque no es limitativo.

Las aletas, álabes o turbinas pueden ser rígidos o flexibles. inclinándose las aletas flexibles y reduciendo su superficie de impacto con el aumento de la velocidad del fluido.

Aunque pueden usarse turbinas con palas radiales estas no son aconsejables por ser dañinas para los peces.

Un sistema de control, aviso y seguridad informa del estado de cada uno de los dispositivos mediante un microprocesador.

Breve descripción de los dibujos

La figura 1 muestra una vista esquematizada, parcial y lateral de una plataforma con unas turbinas axiales helicoidales unidas al extremo de unos generadores y estos sujetos mediante cadenas a la torre de la plataforma.

La figura 2 muestra una vista esquematizada y en planta de una plataforma a la cual se le aplica la turbina sujeta al extremo de una barra giratoria.

La figura 3 muestra una vista esquematizada y en planta de la plataforma de la figura 2 recibiendo la corriente de agua en sentido contrario.

La figura 4 muestra una vista esquematizada de una plataforma con el sistema de almacenamiento de hidrógeno o aire en el fondo marino.

La figura 5 muestra una vista esquematizada de unos elementos tubulares recipientes de almacenamiento de aire o hidrógeno.

Realización preferente de la invención

La figura 1 muestra una forma de realización de una plataforma con las turbinas de la invención, formada por la plataforma (1), las cadenas (4) sujetas a la torre (2) en unas anillas o argollas (3), que puede ser un collarín. Y el otro extremo de la cadena sujeto a la carcasa del generador (5) y el eje de este a su vez al eje de la turbina (6). La figura 4 muestra un modo de almacenamiento de la energía captada.

La figura 2 muestra la plataforma (1). La cual tiene fijada y articulada a un lateral un punto de giro y soporte (8) el extremo de la barra (7), giratoria 90° a cada lado. Limitado el recorrido por los topes (9). Entre la barra y la turbina (6) muestra el generador (5). El punto de giro y soporte también puede ser un collarín, una unión cardan o una rótula. La barra también se puede girar eléctricamente mediante un motor o un solenoide.

La figura 3 muestra la plataforma (1). La cual tiene fijado y articulado a un lateral la barra (7), giratoria 90° a cada lado, alrededor del punto de giro y soporte (8). Entre la barra (7) y la turbina (6) muestra el generador (5). Al actuar la corriente de agua en sentido contrario al de la figura 1, flecha negra, la barra (7) gira hacia un lado apoyándose en el tope o soporte (9). En ese momento la turbina se orienta con la corriente de agua. El conjunto barra, generador y la turbina de trazos, muestra el estado con el sentido del agua según la flecha de fondo blanco.

La figura 4 muestra la plataforma (1), con la recipiente o cámara de almacenamiento (12) del aire o hidrógeno a 2000 m de profundidad donde hay una presión de 206 bar, enviado por el conducto (10) desde los compresores de aire o de hidrógeno, que es la presión interior del recipiente. El recipiente mediante la malla (13) se lastra o fija al fondo mediante los clavos (16), puede estar abierto por la zona inferior. El conducto está sujeto con los lastres (15) y las bridas (14). El almacenamiento es principalmente para almacenar la energía para los periodos de calma.

La figura 5 muestra una variante de recipientes que almacenan el hidrógeno presurizado en el fondo del mar. Está constituido por múltiples tramos de conductos de hormigón (17), muy pesados, que no necesitan ser lastrados ni enclavados en el fondo. Se colocan verticalmente o inclinados con su abertura por el extremo inferior.

Claims (14)

REIVINDICACIONES

1. Sistema captador y almacenador de la energía de las corrientes marinas en las plataformas petrolíferas, utilizando turbinas hidráulicas y balsas a recipientes para el almacenamiento, caracterizada por consistir en unas turbinas axiales que tienen un extremo libre y el otro se sujeta al eje de un compresor o de un generador eléctrica, estos a su vez se sujetan a la torre de la plataforma con una cadena o barra y las aletas alrededor del eje de giro de las turbinas presentan una inclinación respecto a la corriente, que genera en las turbinas un par de giro en un mismo sentido.

2. Sistema según reivindicación 1, caracterizada porque los compresores comprimen el aire o hidrógeno y a través de un conducto la envían y almacenan a alta presión en unas bolsas o recipientes en el fondo del mar.

3. Sistema según reivindicación 1, caracterizada porque los elementos mecánicos consisten en unas bombas hidráulicas que proporcionan un flujo de agua regulado que accionan los generadores eléctricos.

4. Sistema según reivindicación 1, caracterizado porque entre las turbinas y el eje del generador se coloca un multiplicador de rpm.

5. Sistema según reivindicación 1, caracterizado porque las turbinas consisten en unas vigas o placas longitudinales torsianadas helicoidalmente.

6. Sistema según reivindicación 1, caracterizado porque las turbinas consisten en unas aletas helicoidales.

7. Sistema según reivindicación 1, caracterizado porque las turbinas con eje tienen una o mas aletas o hilos helicoidales.

8. Sistema según reivindicación 1, caracterizada porque las turbinas adoptan exteriormente forma cilíndrica o cónica, y pueden utilizar una o mas aletas o hilos.

9. Sistema según reivindicación 1, caracterizado porque las turbinas tienen una densidad entre el 70% y el 130% de la densidad del agua.

10. Sistema según reivindicación 1, caracterizado porque las turbinas, sus ejes o aletas son de polímeros plásticos como fibras sintéticas de polietileno, poliéster, propileno-poliéster, polipropileno y fibras de alta resistencia, fibras de carbono o vidrio con resinas y acero inoxidable con una capa protectora de cine.

11. Sistema según reivindicación 10, caracterizado porque los polímeros plásticos se refuerzan con grafeno y fibras sintéticas de kevlar, vidrio o carbono.

12. Sistema según reivindicación 1, caracterizada porque el extremo o eje de la turbina se sujeta a un collarín, unión cardan o rótula.

13. Sistema según reivindicación 1, caracterizado porque el eje del generador o dispositivo mecánico se conecta al extremo giratorio de la turbina mediante una pareja de engranajes.

14. Sistema según reivindicación 1, caracterizado por utilizar un sistema de control y seguridad de las turbinas mediante un microprocesador.