19© OFICINA ESPAÑOLA DEPATENTES Y MARCAS

ESPAÑA

11© Número de publicación: 2 300 22421© Número de solicitud: 20070275151© Int. Cl.:

F03D 3/00 (2006.01)

F03D 3/04 (2006.01)

F03D 9/00 (2006.01)

12© PATENTE DE INVENCIÓN B1

22© Fecha de presentación: 19.10.2007

43© Fecha de publicación de la solicitud: 01.06.2008

Fecha de la concesión: 28.08.2009

45© Fecha de anuncio de la concesión: 11.09.2009

45© Fecha de publicación del folleto de la patente:11.09.2009

73© Titular/es: TEILO ALABARTE, S.L.Camino del Soto, 2901306 La Puebla de la Barca, Álava, ES

72© Inventor/es: Echepare Hernández, Enrique

74© Agente: Urízar Anasagasti, Jesús María

54© Título: Generador eólico de eje horizontal.

57© Resumen:Generador eólico de eje horizontal, que comprende unaplataforma (2) capaz de girar según un eje vertical (1),que incorpora una estructura soporte (3) de un eje hori-zontal (4) de una turbina eólica (5), que mueve un gene-rador eléctrico (15) y que está formada por varios álabes(6), que se sitúan enfrentados al viento al girar la platafor-ma base (2) virtud a un dispositivo de control electrónico,vinculado a una veleta que determina la orientación ade-cuada; presentado dicha turbina eólica (5), en la direcciónde entrada o ataque del viento a sus álabes, sendas pla-cas o paneles solares (7-8), una inferior (7) inclinada enrampa cerrando la zona inferior de la turbina y otra su-perior (8) abatible, que se sitúa en posición abierta haciaarriba, horizontal o inclinada hacia abajo cerrando la en-trada de aire a la turbina dependiendo de las condicionesde viento.

Aviso: Se puede realizar consulta prevista por el art. 37.3.8 LP.ES

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Venta de fascículos: Oficina Española de Patentes y Marcas. Pº de la Castellana, 75 – 28071 Madrid

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DESCRIPCIÓN

Generador eólico de eje horizontal.Objeto de la invención

La presente invención, como su propio título indi-ca, se refiere un generador de energía eléctrica a partirde la energía del viento por medio de una turbina eó-lica que mueve un generador eléctrico. Esta turbinase complementa con una serie de paneles fotovoltai-cos que también generan corriente eléctrica; de formaque cuando no existe viento suficiente para mover laturbina eólica se orientan los paneles fotovoltaicos alsol para que ejerzan su función.Antecedentes de la invención

Actualmente existen diversos modelos de aeroge-neradores, tanto de eje horizontal como vertical. Losgeneradores de eje horizontal son los más conocidos,presentan un gran mástil en cuya parte superior semonta el generador propiamente dicho que es movidopor tres grandes palas o alas. Este tipo de aerogene-radores tienen un gran impacto ambiental, sobre todovisual, y no admiten un sistema mixto de captaciónya que no resultaría operativo el empleo de panelessolares a esa altura, ni tampoco sería factible poderorientarlos al sol adecuadamente.

En la literatura de patentes existen precedentes dealgún intento de conjugar ambas tecnologías en unamisma máquina, pero los resultados prácticos no hanllegado a materializarse, se supone que el principalproblema es el necesario cambio de filosofía en elaerogenerador para que pueda convivir conjuntamen-te con unas placas fotovoltaicas.Descripción de la invención

Los aerogeneradores, a pesar del mayor impactoambiental, son más productivos que las placas foto-voltaicas, se tratará por tanto de priorizar el uso de es-ta máquina, en principio mixta, como aerogeneradory únicamente utilizarla aprovechando al máximo lasplacas solares, orientándolas al sol, cuando no existeviento suficiente como para mover el aerogenerador.

Este generador se monta en una base de hormi-gón sobre la que se gira una plataforma según un ejevertical, sobre la que se monta una estructura soportedel eje horizontal de una turbina eólica, que mueve ungenerador eléctrico. La plataforma giratoria de la basese orienta virtud a un dispositivo de control electróni-co, vinculado a una veleta que determina la direccióndel viento.

Esta turbina está formada por varios álabes con unperfil en forma de media luna, cuya cavidad se enfren-ta al viento para lograr su giro. Para mejorar su fun-cionamiento se ha previsto en la dirección de entradao ataque del viento interponer sendas placas o pane-les, una superior abatible y otra inferior fija e inclina-da en rampa que cierra la zona inferior de la turbina,conformando entre ambas un embudo que orienta elaire hacia la zona superior de la turbina, en la cual losálabes se sitúan en sentido de impulsión, quedando aresguardo la zona inferior en la que los álabes retor-nan con la cara convexa en esa dirección. La placasuperior está articulada en la zona situada encima dela turbina, situándose en posición abierta hacia arri-ba cuando las condiciones de aire son mínimas a finde favorecer el funcionamiento de la turbina eólica;no obstante cuando las condiciones de viento sean su-periores y la máquina haya alcanzado el régimen demáxima potencia, esta placa se sitúa horizontal o seinclina hacia abajo, cerrando la entrada de aire a la

turbina para no forzar la máquina cuando el viento al-cance velocidades excesivas.

Según la invención las placas que permiten orien-tar el aire hacia el interior de la turbina, tanto inferiorcomo superiormente, están constituidas por placas fo-tovoltaicas. La placa superior gira sobre un eje y suposición, cuando hay viento suficiente para impulsarla turbina eólica, como se ha explicado anteriormente,depende de la velocidad del viento. Ahora bien, cuan-do el viento no alcanza una velocidad suficiente paraimpulsar la turbina esta placa se sitúa inclinada haciaabajo u horizontal de forma que se sitúe perpendicularal sol, tarea de la que se encarga un seguidor solar quetambién orienta la plataforma giratoria inferior. Cuan-do el viento vuelva alcanzar la mínima fuerza precal-culada para el correcto funcionamiento de la turbinaeólica, la placa superior retorna a una posición abiertay la orientación de la plataforma pasa a ser aquella enla que la turbina está enfrentada al viento, como ya seha indicado anteriormente.

En principio, se han previsto superiormente dosplacas fotovoltaicas articuladas en un eje horizontal:una placa posterior y otra anterior a la turbina, actuan-do la placa anterior de forma que controla la aperturade aire hacia ella tal y como se ha explicado anterior-mente y así, cuando está en funcionamiento la turbinaadopta una posición abierta hacia arriba, horizontalo ligeramente inclinada hacia abajo si el viento tieneuna velocidad elevada, y cuando la máquina funcionacomo generador fotovoltaico se sitúa inclinada conve-nientemente un ángulo marcado por el seguidor solarde la máquina; en tales circunstancias la placa poste-rior se coloca como prolongación de ésta formandoen conjunto una superficie continua. Cuando la má-quina adopta una posición de salvaguarda por excesode viento, la placa anterior se inclina hasta topar conla placa inferior fija inferior, cerrando así el conductode entrada de aire en la turbina.

Para impedir el deterioro de la máquina en casode vendaval o viento fuerte se ha previsto que el cita-do dispositivo de control electrónico la oriente con elconducto de entrada a la turbina a favor de la direc-ción del viento, pero con las placas superiores incli-nadas hacia abajo, de forma que cierran el conductode entrada de aire desviándolo hacia arriba.

Otra posible acción para proteger la máquina encaso de viento muy fuerte consiste en disponer un de-flector posterior, situado en la parte inferior de la tur-bina eólica, que se enfrentaría al viento cuando alcan-ce una velocidad superior a un límite establecido, alsituarse en esta posición los álabes de dicha turbina enposición contraria al viento, no tendría efectos negati-vos para ella. En estas circunstancias las placas sola-res se pueden situar horizontales para que no afectenni positiva ni negativamente al viento, o también enposición posterior, cerrando la parte superior de la tur-bina, que en tales circunstancias quedaría totalmenteprotegida del viento, como en el caso expuesto en elpárrafo anterior.

El impacto visual de esta máquina es sensiblemen-te menor que el de un aerogenerador convencional, yaque puede alcanzar como máximo 1/3 de su altura. Elhecho de que en condiciones de ausencia de viento,que normalmente se producen en verano, se obtengatambién energía eléctrica de los paneles fotovoltaicosque incorpora, mejora sensiblemente el rendimientode esta máquina con respecto a otras convencionales.

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Descripción de las figurasPara complementar la descripción que se está rea-

lizando y con objeto de facilitar la comprensión delas características de la invención, se acompaña a lapresente memoria descriptiva un juego de dibujos enlos que, con carácter ilustrativo y no limitativo, se harepresentado lo siguiente:

La figura 1 muestra una vista en alzado lateral delgenerador eólico objeto de la presente invención, enparticular cuando funciona como aerogenerador.

La figura 2 es una vista en alzado lateral de la mis-ma máquina de la figura anterior, cuando funciona co-mo generador fotovoltaico.

La figura 3 es una vista en alzado frontal de la má-quina de las figuras anteriores.

La figura 4 representa una vista en planta superiorde esta máquina.

La figura 5 representa una vista en alzado lateralde esta máquina cuando está en posición de protec-ción por viento muy fuerte.

La figura 6 es una vista en alzado lateral de otravariante de realización del sistema de protección de lamáquina cuando existe viento muy fuerte.Realización preferente de la invención

Como se puede observar en las figuras referen-ciadas el generador objeto de la presente invenciónse monta sobre una estructura de hormigón (11), encuya parte superior presenta una plataforma giratoria(2), que gira sobre un eje vertical (1) virtud a un mo-tor-reductor (15) que está comandado por un dispo-sitivo electrónico. Esta plataforma (2) presenta sobreella una estructura soporte (3) de un eje horizontal (4)de una turbina eólica (5), constituida por varios álabesradiales (6) que se sitúan enfrentados al viento al girarla plataforma (2) a conveniencia.

Los álabes (6) que constituyen la turbina (5) sonuna placas alargadas, de perfil en forma de media lu-na, todos ellos están colocados en la misma posiciónsiguiendo un sentido de giro, de forma que los situa-dos en la parte superior se enfrentan con la forma cón-cava al viento, mientras que los situados en la zona in-ferior muestran la zona convexa. Para lograr un fun-cionamiento óptimo de esta turbina se rota la plata-forma (2) hasta situar los álabes de la turbina (5) en ladirección de entrada o ataque del viento; por esta zonase sitúan sendas placas o paneles: una inferior (7) fijae inclinada en rampa, que cierra la zona inferior de laturbina (5) y otra superior (8) que en posición opera-tiva se sitúa abierta hacia arriba tal y como muestrala figura 1, conformando entre ambas un embudo que

orienta el aire hacia la zona superior de la turbina enla cual los álabes (6) se sitúan en sentido de impul-sión, quedando a resguardo la zona inferior en la quelos álabes muestran la cara convexa en la dirección deretorno.

Cuando no existe viento suficiente para mover laturbina eólica (5) la máquina opera como un genera-dor fotovoltaico, a este efecto la placa (8) que cierra laturbina por encima es un panel solar, que está articu-lado en un eje (9), en el que también articula una se-gunda placa solar (10) que presenta por debajo un de-flector (14) que sirve de guiado al aire de salida de laturbina. Estas placas (8-10) se soportan por medio desendos tirantes (12-13) respectivamente que permitenvariar su inclinación de forma cuando la máquina tra-baja como generador eólico (ver figura 1) y cuando lamáquina trabaja como generador fotovoltaico se sitúacon la inclinación adecuada para su mejor orientaciónal sol, en función de la fase estacional que controla unseguidor solar, que así mismo determina el giro de laplataforma (2) para tener en todo momento la orienta-ción este-oeste adecuada en las placas solares (8-10)(ver figura 2).

La figura 5 muestra una situación de protecciónde la máquina cuando existe viento muy fuerte quepudiera provocar una grave avería de funcionar comoturbina eólica. En tales circunstancias el control elec-trónico de la misma inclina la placa (8) hasta cerrartotalmente el conducto de entrada de aire a la turbinay gira la plataforma (2) hasta orientar la entrada de laturbina hacia el viento a fin de desviarlo hacia arriba.

La figura 6 muestra una solución diferente de laanterior para la protección de la máquina cuando exis-te viento muy fuerte. En este caso se ha previsto porla cara opuesta a la entrada (7), un deflector (16), deforma que cuando se producen tales circunstancias esla cara posterior de la máquina (la derecha en la fi-gura 6) la que se enfrenta al viento, de forma que alimpulsar la turbina por la cara convexa de los álabesel impulso que recibe es sensiblemente menor que porsu cara activa.

Una vez descrita suficientemente la naturaleza dela invención, así como un ejemplo de realización pre-ferente, se hace constar a los efectos oportunos quelos materiales, forma, tamaño y disposición de los ele-mentos descritos podrán ser modificados, siempre ycuando ello no suponga una alteración de las caracte-rísticas esenciales de la invención que se reivindicana continuación.

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REIVINDICACIONES

1. Generador eólico de eje horizontal, que com-prende una estructura base sobre la cual se montauna turbina eólica, que mueve un generador eléctricoy preferentemente una serie de paneles fotovoltaicosque son operativos cuando no existe viento suficientepara el funcionamiento del aerogenerador, caracteri-zado porque comprende una plataforma (2) capaz degirar según un eje vertical (1), que incorpora una es-tructura soporte (3) de un eje horizontal (4) de unaturbina eólica (5), que mueve un generador eléctrico(15) y que está formada por varios álabes (6), que sesitúan enfrentados al viento al girar la plataforma ba-se (2) virtud a un dispositivo de control electrónico,vinculado a una veleta que determina la orientaciónadecuada; presentado dicha turbina eólica (5), en ladirección de entrada o ataque del viento a sus álabes,sendas placas o paneles (7-8), una inferior (7) inclina-da en rampa cerrando la zona inferior de la turbina yotra superior (8) abatible, que está articulada en la zo-na situada encima de la turbina y se sitúa en posiciónabierta hacia arriba, horizontal o inclinada hacia aba-jo cerrando la entrada de aire a la turbina dependiendode las condiciones de viento, conformando entre am-bas un embudo de orientación del aire de entrada ha-cia la zona superior de la turbina eólica (5) tendente afavorece el impulso de la misma cuando existe vientoen cualquier dirección.

2. Generador, según la reivindicación anterior, ca-racterizado porque al menos la placa superior (8) deorientación 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 perpendicu-lar al sol, mediante un seguidor solar que comanda asímismo el giro de la plataforma inferior (2) orientán-dola en la dirección este-oeste adecuada, cuando noexiste viento apreciable en ninguna dirección.

3. Generador, según las reivindicaciones anterio-res, caracterizado porque la turbina eólica (5) está

constituida por varios álabes (6), formados por pla-cas alargadas, dispuestas radialmente, que tienen per-fil en forma de media luna, cuya cavidad se enfrentaal viento en posición operativa, cerrándose la zona deretorno, en la cual se enfrenta al viento la parte conve-xa, mediante una placa o panel inferior (7) inclinadaen rampa.

4. Generador, según las reivindicaciones anterio-res, caracterizado porque dicho dispositivo de con-trol electrónico prevé la orientación del conducto deentrada a la turbina (5) a favor de la dirección delviento cuando éste alcanza una velocidad superior aun límite establecido y la inclinación de las placas (8)hacia abajo, de forma que cierran el conducto de en-trada de aire para desviarlo hacia arriba, a fin de im-pedir el deterioro de la máquina por exceso de viento.

5. Generador, según las reivindicaciones 1 a 3, ca-racterizado porque dicho dispositivo de control elec-trónico prevé la orientación de la turbina eólica encontra a la dirección del viento cuando éste alcanzauna velocidad superior a un límite establecido, pre-sentando en tales circunstancias un deflector poste-rior-inferior (16), enfrentado al viento cuando éste al-canza una velocidad superior a un límite establecido,en la cual los álabes de dicha turbina se sitúan en con-traposición al viento.

6. Generador, según la reivindicación 2, caracte-rizado porque las placas fotovoltaicas superiores es-tán divididas en dos zonas (8-10) articuladas en un ejehorizontal (9) y soportadas por sendos tirantes (12-13), que se sitúan inclinadas, una prolongación de laotra formando una superficie continua que el seguidorsolar se encarga de colocar perpendicular al sol cuan-do la máquina trabaja como generador fotovoltaico,mientras que cuando la máquina funciona como ge-nerador eólico, la placa anterior (8) se abre en mayoro menor medida en función de la velocidad del viento,mientras que la placa posterior (10) se sitúa horizontaly dispone de un deflector inferior (14) arqueado queguía el aire de salida de la turbina eólica.

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21© Nº de solicitud: 20070275122© Fecha de presentación de la solicitud: 19.10.2007

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INFORME SOBRE EL ESTADO DE LA TÉCNICA

51© Int. Cl.: Ver hoja adicional

DOCUMENTOS RELEVANTES

Categoría 56© Documentos citados Reivindicacionesafectadas

Categoría de los documentos citadosX: de particular relevanciaY: de particular relevancia combinado con otro/s de la

misma categoríaA: refleja el estado de la técnica

O: referido a divulgación no escritaP: publicado entre la fecha de prioridad y la de presentación

de la solicitudE: documento anterior, pero publicado después de la fecha

de presentación de la solicitud

El presente informe ha sido realizado

�5 para todas las reivindicaciones � para las reivindicaciones nº:

Fecha de realización del informe Examinador Página

21.04.2008 Mª A. López Carretero 1/2

X JP 2005226598 A (OE MICHIHIRO) 25.08.2005 (resumen) [CD-ROM] 1Recuperado de: Patent Abstract of Japan &JP 2005226598 A (OE MICHIHIRO) 25.08.2005, todo el documento.

A US 2007176431 A1 (GRAHAM et al.) 02.08.2007, todo el documento. 1-6

A US 2002195989 A1 (TERAMOTO et al.) 26.12.2002, todo el documento. 1-6

A DE 19608330 A1 (SCHWEITZER KARL FRIEDRICH) 18.09.1997, resumen. 1-6

INFORME DEL ESTADO DE LA TÉCNICA Nº de solicitud: 200702751

CLASIFICACIÓN DEL OBJETO DE LA SOLICITUD

Informe del Estado de la Técnica (hoja adicional) Página 2/2

F03D 3/00 (2006.01)F03D 3/04 (2006.01)F03D 9/00 (2006.01)