A presente invenção refere-se a um sistema de geração de energia elétrica não poluente a partir da eletrólise da água, utilizando o fenómeno de gases ascendentes "efeito Chaminé", em um túnel vertical de Vento.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

Nos últimos anos tem ocorrido um intenso esforço para o desenvolvimento de fontes alternativas de energia que venham a substituir futuramente a matriz de geração oriunda de combustíveis fósseis, como por exemplo, solar e eólica que vem ocupando índices crescentes em toda a matriz geradora mundial.

Não obstante os resultados já alcançados, a substituição completa da matriz energética dos combustíveis fósseis ainda carece de mais fontes que garanta ofertas em grande escala a partir de uma substância francamente abundante e renovável e que ainda não seja agressiva ao ambiente. As contribuições proporcionadas até o momento oferecem soluções que contemplam parcialmente a questão. Por exemplo, o álcool combustível está limitado à área plantada e caso haja uma demanda crescente, esta área terá que ser aumentada o que significa um avanço sobre áreas naturais tais como as florestas; além disso, o aumento da área plantada para a produção do álcool combustível poderia no futuro concorrer com a produção de alimentos.

Uma outra alternativa nova é o emprego de energia elétrica como fonte de energia motriz veicular. Os resultados promissores encontrados apontam para uma significativa contribuição da energia elétrica como fonte de acionamento de motores de veículos, como já ocorre com trens e trólebus. A energia elétrica possui baixo impacto ambiental quando, gerada a partir de recursos renováveis, entretanto fóritêsiger cfòras que utilizam combustíveis fósseis são potenciais poluidores cfo ambiente, além do que um aumento da .

FOLHA DE SUBSTITUIÇÃO (REGRA 26) demanda para suprir a falta dos combustíveis fósseis poderá por em risco o abastecimento urbano/industrial passando então a ser concorrencial.

A crítica feita presentemente às soluções acima descritas é quanto a oferta em escala de maneira limpa e não agressiva. De qualquer forma, as formas de energia alternativa como a eólica, por exemplo, compõem contribuições secundárias que somadas irão compor um novo quadro de geração de energia no futuro. Entretanto, a substituição da matriz energética dos combustíveis fósseis ainda impõe a necessidade de outras fontes que seja capaz de produzir energia limpa que venha a somar com as fontes limpas já existentes e suprir uma escala comparável a dos combustíveis fósseis.

Uma solução que aponta para bons resultados é o emprego de hidrogénio cpmo gás combustível. Atualmente, o desenvolvimento de técnicas para produção de hidrogénio como gás combustível se baseia na eletrólise da água, fonte extremamente abundante no planeta. O hidrogénio molecular reage prontamente com o oxigénio formando água e com a produção de uma quantidade considerável de calorias, entretanto, por enquanto as técnicas eletrolíticas ainda não foram desenvolvidas a um ponto que permita seu emprego de maneira maciça na geração de gás hidrogénio combustível. É uma convicção de que futuramente tais técnicas permitirão o emprego do hidrogénio como combustível, mas ainda faltam soluções presentes que nos aproximem deste futuro.

OBJETIVOS DA INVENÇÃO

O objetivo da presente invenção é utilizar um catalisador para desestabilizar a ligação iônica da água produzindo "gás oxídríco" através de eletrólise, usando o mesmo para gerar fonte de calor dentro de um túnel vertical, isto provocará um deslocamento da massa de ar, onde a velocidade do vento será suficiente para girar as pás de um aerogerador, gerando assim energia elétrica. Um outro objetivo da presente invenção é a produção contínua de gás combustível a partir da água utilizando a própria energia elétrica gerada

FOLHA DE SUBSTITUIÇÃO (REGRA 26) no processo e como haverá um balanço energético positivo, a sobra será injetado no sistema para consumo . Desta fornia é possível:

(1) Produzir gás ecologicamente correto e 100% renovável.

(2) Com o gás produz-se energia elétrica, promovendo bem estar social e atendendo o déficit nas indústrias, assim gerando milhares de novos empregos.

Caracterização em relação a outros métodos de mesmo fim

Comparações com os métodos atuais, para plantas de porte acima de 20 MW a) Nuclear: Alto custo de implantação, manutenção cara e complexa.

b) Hidrelétrica: Alto custo de implantação, impacto ambiental com áreas alagadas, escassez de potencial hidráulico para aproveitamento, muito deslocado do centro de carga.

c) Termelétrica - carvão ou diesel: Alto custo, ecologicamente condenadas, energia suja, inclusive com prazos dados por governos e órgãos internacionais para a desativação, pois são responsáveis por 90% das emissões de monóxido de carbono, que polui o ar contamina o solo e os lençóis freáticos, além dos combustíveis estarem cada vez mais caros.

d) O Desestabilizador Orbital Molecular de H ₂ 0 baseia-se na produção de energia através da água de qualquer lugar, passando por um processo simples, barato e tecnologicamente correto, tendo como base a eletrólise. O processo é 100% ecologicamente correto, pois não há poluente na torre da turbina, só vapor, a unidade GR lança 100% de vapor d'âgua.

DESCRIÇÃO DAS FIGURAS

A figura 1 ilustra a etapa de mistura e homogeneização de acordo com o processo da presente invenção;

A figura 2 ilustra a etapa de eletrólise da solução aquosa de acordo com o processo da presente invenção;

A figura 3 ilustra a etapa de armazenamento de gás de acordo com o processo da presente invenção;

As figuras 4A-G ilustram vistas da torre da presente invenção e que compreende a etapa de geração e distribuição de energia;

FOLHA DE SUBSTITUIÇÃO (REGRA 26) A figura 5 ilustra um esquema do processo geral de acordo com a presente invenção.

DESCRIÇÃO DA MODALIDADE PREFERIDA DA INVENÇÃO

A presente invenção será descrita em termos de sua modalidade preferida, entretanto, certas modificações e ou alterações se tornarão aparentes a partir da descrição ora proporcionada; tais modificações e ou alterações são, portanto, abrangidas pelo escopo presentemente reivindicado. Descrição do Processo

O processo é composto por quatro etapas: mistura e homogeneização da solução aquosa (figura 1 ); Eletrólise da Solução aquosa (figura 2), Armazenamento de gás (figura 3), geração e distribuição de energia (figura 4) e processo geral do sistema (figura 5).

1 - Homogeneização da solução aquosá.

Inicia-se o processo com a captação e tratamento da água para ser utilizada na eletrólise. A água pode provir de qualquer fonte (chuva, nascente, sistema residencial, rios, mar, etc), desde que haja um tratamento para a retirada de impurezas e/ou dessalinização. Após a captação, a água é armazenada em um tanque (1).

Para que a eletrólise seja suficiente, mistura-se a água com eletróiito atóxico (2), na proporção de 99,8% de água e 0,2% de eletróiito. O eletróiito tem função principal desestabilizar a órbita molecular, e secundária tornar a solução aquosa condutiva. A mistura acontece em um tanque misturador (3). O analisador de PH (4) é responsável pela leitura da proporção de água e eletróiito da solução e o controlador lógico programável (5) modula a válvula de entrada de água <6) e a válvula de entrada de eletróiito (7) de acordo com o PH. Neste controle, também é levado em conta o nível do tanque (3) através da leitura pelo transmissor de nível (8). A bomba de recirculação (9) e a válvula de recirculação (10) garantem uma maior homogeneização da solução. Os alarmes de nível alto (11) e de nível baixo (12) são para segurança.

FOLHA DE SUBSTITUIÇÃO (REGRA 26) A bomba de recirculação (9) também e responsável pela transferência da solução para o eletrolisador (figura 2), a transferência é de aproximadamente 20 l/h para um turbo gerador de 100 Kw.

2 - Eletróíise da solução aquosa

Após a mistura e homogeneização da água (Figura 1) esta é transferida para o eletrolisador, onde a molécula de H ₂ 0 será separada em dois gases: Oxigénio e Hidrogénio.

A válvula de controle (13) regula o fluxo de entrada de água na câmara pulmão (26) do eletrolisador, baseado na pressão (14) da linha na saída do eletrolisador. O controle é feito pelo controlador lógico programável (15) e a válvula manual (16) tem fins de segurança. O CLP (15) também é responsável pela modulação da válvula de recirculação (10) no tanque misturador de fluídos.

"A válvula (17) é responsável pela entrada de água na câmara de nível (18) do eletrolisador. O controle é feito pelo CLP (19), baseado no transmissor de nívef (20), e no transmissor de pressão (35) da câmara. O nível de água deve ser mantido de maneira tal que os eletrodos do eletrolisador (21) permaneçam constantemente submersos, mas também evitando exceder o nível ideal (cerca de 95%), para evitar perda de energia. Os alarmes (22) e (23) são para segurança de tais níveis. A válvula manual (24) tem fins de segurança. A válvula manual (25) serve para dreno da linha.

Após a separação dos gases pelos eletrodos (21), os gases são transferidos para uma câmara de baixa pressão (27) submersa por segurança, e depois para uma de média pressão (28). As válvulas (33) e (34) têm fins de amostragem, alivio e segurança. A liberação do gás para armazenamento é feita pela modulação da válvula (29), baseado na pressão (30) da saída do eletrolisador. O controle é feito por CLP (31). A válvula (32) tem fins de segurança e alívio.

3- Armazenamento dos gases

FOLHA DE SUBSTITUIÇÃO (REGRA 26) Após a eletrolise da água, os gases serão armazenados em um tanque de aço (36), para a utilização pela turbina a gás. Antes, de serem armazenados, os gases passam por um tanque de estabilização molecular (37). As válvulas manuais (38), (39) e (40) servem para realizar manobras no tanque de estabilização molecular (37). O regulador de fluxo (50) garante a transferência do gás em somente um sentido, evitando uma sobrecarga na parte anterior da linha de gás. O abastecimento do tanque também pode ser feito por uma segunda entrada de gás (45), utilizando-se a válvula manual (46) para esta operação.

Os instrumentos (41), (42) e (43) são transmissores de pressão, temperatura e densidade, têm como função o monitoramento dos status do tanque, e transferir as informações para o CLP, que tomará atitudes em caso de alarmes. Os alarmes (44) e (47) indicam pressão alta e temperatura alta no tanque.

A transferência de gás para o turbogerador se dá pela válvula (51), que é modulada pelo CLP (48), de acordo com a pressão do tanque (36), para evitar sobrepressão na entrada da turbina (FigA). A válvula manual (49) tem fins de segurança.

4- Torre eólica para Geração de energia

O funcionamento da torre de ventilação para geração de energia ocorrerá dentro do princípio físico critério conhecido como "efeito chaminé". A Torre terá altura (H) e diâmetro uniforme (D) em função das variáveis definidas nas equações relacionadas à dimensionamento de chaminés e de processos de ventilação natural dentro do efeito chaminé. (A equação leva em consideração principalmente as variáveis: Altura da torre, vazão de ar, área da chaminé, diferença de temperatura interna e externa). Haverá na base da torre, aero geradores na quantidade de 04 (52) com diâmetro (D1) dispostos ao longo do perímetro circular da torre com altura do eixo dos motores até a cota de soleira a definir (H1). Um pouco acima dos ventiladores na base, a uma altura (H2) da base, está localizado o reator (53) que será executado em material

FOLHA DE SUBSTITUIÇÃO (REGRA 26) metálico, com uma liga de alto poder de transferência de calor a alto ponto de fusão em material com alto poder de transferência. Serão conectados na superfície interna e externa desse reator, bicos de queimadores dispostos ao longo da superfície longitudinal da liga de metal, devidamente projetados de acordo com a temperatura de queima e características do gás oxídrico, que será o gás adotado nessa queima. (54). Esses queimadores terá um sistema de distribuição de tubulação que sairá pelo centro da torre, na parte inferior e fará as ramificações ao longo do reator, de acordo com um projeto específico de queimadores (55).

Após o aquecimento do gás oxídrico, que será produzido em câmaras de eletrólises externo à torre, nos reatores localizados acima das captações de entrada de ar, a temperatura no interior da torre será elevada e a temperatura no interior da torre, será constante e de aproximadamente 130 graus célsius, o que acarretará um deslocamento dessa massa de ar no interior da torre em direção ao topo (56). Esse deslocamento de massa de ar, gerado em função da diferença de temperatura entre o meio interno (a torre) e o meio externo, terá uma velocidade de ar suficiente para fazer girar o aero gerador e produzir energia elétrica pelos geradores localizados no eixo das pás (57) a uma altura (H1). Os materiais que serão empregados no interior da torre deverão suportar as altas temperaturas que serão criadas em função da queima do .gás, bem como a velocidade do vento que irá acontecer durante o tempo todo. Esses materiais terão a função de isolantes térmico, acústico e também de proteção a estrutura civil da torre, além de ter que manter a temperatura constante no interior. Serão de A estrutura dessa torre será de um material que suporte a altas temperaturas, com grande capacidade de isolamento térmico e acústico, bem como resistente as forcas naturais de pressão e velocidade externa dos ventos (58). Na base da torre, existirão vãos localizados na estrutura da base, para visitação a manutenção na parte interna da torre (59). Parte da energia gerada após a passagem pela torre da massa de ar será aproveitada para retroalimentar o sistema para geração de gás nas câmaras de eletrólise

FOLHA DE SUBSTITUIÇÃO (REGRA 26) (Figura 2) e o excedente será conectado e vendido ao sistema elétríco. (Figura 5)-

5 - Resumo geral dó sistema

A Descrição geral do processo é resumido de acordo com a figura 5 da seguinte forma:

A - Homogeneização da solução aquosa

B - Tubulação de acesso- Indo para a câmara de eletrólise.

C - Eletrólise das Solução Aquosa.

D - Tubulação de acesso para o tanque provisório de Armazenamento dos gases

E - Tanque provisório de armazenamento de gás oxídrico oriundo do processo de eletrólise da água.

F - Tubulação de acesso dos gases para a torre eólica - sistema de queimadores do gás oxídrico.

G - Torre eólica para geração de energia.

H - Parte da energia que foi gerada na torre será usada para retroalimentar o sistema interno para geração do gás nas câmaras de eletrólise.

I - Energia excedente gerada pela torre enviada para a distribuição na rede elétrica.

J - Subestação que receberá a energia excedente da torre e que será comercializada.

K - Gás GLP que será usado sempre no inicio do processo de funcionamento da torre (usado somente uma vez para começar o funcionamento da torre até a estabilização do sistema).

L - Gerador externo usado para o inicio do processo de funcionamento da torre (Usado somente uma vez para começar o funcionamento da torre até a estabilização do sistema).

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