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DE10031310A1 - Ocean wave power plant - Google Patents

Ocean wave power plant

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DE10031310A1
DE10031310A1 DE10031310A DE10031310A DE10031310A1 DE 10031310 A1 DE10031310 A1 DE 10031310A1 DE 10031310 A DE10031310 A DE 10031310A DE 10031310 A DE10031310 A DE 10031310A DE 10031310 A1 DE10031310 A1 DE 10031310A1
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DE
Germany
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water
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axes
box
scoops
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DE10031310A
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Rainer Truoel
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    • F03MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03BMACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
    • F03B13/00Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates
    • F03B13/12Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy
    • F03B13/14Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy using wave energy
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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
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  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Other Liquid Machine Or Engine Such As Wave Power Use (AREA)

Abstract

Der steigende Energieverbrauch erfordert es dringend, dass erneuerbare Energien bzw. die Energie der Sonne, des Wassers und des Windes verstärkt genutzt werden, damit es nicht zu einem Kollaps auf Erden kommt. DOLLAR A Die hier dargestellte Meereswellenkraftanlage wandelt die Kraft des Meeres in elektrische Energie um. DOLLAR A Die Anlage besteht aus einem offenen Kasten bzw. Gestell. Dieser Kasten schwimmt durch Schwimmer an der Wasseroberfläche, durch einen Anker an einem festen Platz gehalten. DOLLAR A In dem Kasten befinden sich in einer unteren Ebene mehrere Achsen mit Wasserschaufeln, in einer oberen Ebene mehrere Achsen mit Generatoren; die Achsen mit Wasserschaufeln und die Achsen mit Generatoren sind über Zahnriemen o. a. miteinander variabel verbunden. DOLLAR A Je nach Kraft der ankommenden Wellen kann eine unterschiedliche Anzahl von Generatoren automatisch über Sensoren o. a. zugeschaltet und so die unterschiedliche Kraft der Wellen entsprechend maximal ausgenutzt werden. DOLLAR A Die durch die Meereswellenkraftanlage gewonnene Energie kann in das allgemeine Stromnetz eingespeist werden.Increasing energy consumption makes it imperative that renewable energies or the energy of the sun, water and wind are used to a greater extent so that there is no collapse on earth. DOLLAR A The ocean wave power plant shown here converts the power of the sea into electrical energy. DOLLAR A The system consists of an open box or frame. This box floats by floats on the water surface, held in place by an anchor. DOLLAR A In the box there are several axes with water scoops in a lower level, several axes with generators in an upper level; the axes with water scoops and the axes with generators are via toothed belts or the like. variably connected with each other. DOLLAR A Depending on the force of the incoming waves, a different number of generators can be automatically generated by sensors or the like. switched on and so the different power of the waves can be used to the maximum. DOLLAR A The energy generated by the ocean wave power plant can be fed into the general power grid.

Description

Der Energieverbrauch regional und global steigt, da durch den steigenden Wohlstand in vielen Ländern immer mehr energieverbrauchende Geräte eingesetzt werden. Das Wirtschaftswachstum an sich schließt einen ständig steigenden Energieverbrauch in sich.Energy consumption increases regionally and globally because of increasing prosperity in Many countries are using more and more energy-consuming devices. The Economic growth in itself includes an ever increasing energy consumption.

Es wird versucht, dem steigenden Energieverbrauch durch Energieeinsparungen beim einzelnen Gerät zu begegnen, man erhöht den Wirkungsgrad der einzelnen Krafterzeugungsanlagen, es wird versucht, neue Energiequellen zu erschließen.It tries to cope with the increasing energy consumption through energy savings encountering individual devices increases the efficiency of the individual Power generation plants, attempts are being made to develop new energy sources.

Neben Sonne, Wind, fließendem Wasser und Gezeitenkraftwerken als ständig neu fließende Energie setzt man stark auf erneuerbare Energielieferanten wie nachwachsende Pflanzen u. a.In addition to sun, wind, flowing water and tidal power plants as constantly new ones Energy is heavily reliant on renewable energy suppliers such as renewable plants and the like. a.

Die hier dargestellte Meereswellenkraftanlage gewinnt elektrische Energie durch Ausnutzung der speziellen Wasserkraft, die durch die Bewegung der Wellen im Meer, durch die Schubkraft der Wellen, vorhanden ist.The ocean wave power plant shown here gains electrical energy through utilization the special hydropower caused by the movement of the waves in the sea, by the Thrust of the waves, is present.

Beschreibung der MeereswellenkraftanlageDescription of the sea wave power plant

Die Meereswellenkraftanlage besteht aus einem offenen Kasten bzw. Gestell aus Stahlrohren o. a. mit den Abmessungen von 9 m Länge, 5 m Breite und 1,5 m Höhe.The ocean wave power plant consists of an open box or frame made of steel pipes o. a. with the dimensions of 9 m length, 5 m width and 1.5 m height.

Dieser Kasten schwimmt - durch Schwimmer, Gasbehälter emporgehalten - im Meer; seine Oberkante nahe der Wasseroberfläche; er ist durch eine Art Anker an einem festen Platz gehalten. Durch ein Ruder und durch den Anbringungsplatz des Ankerseils wird bewirkt, daß der Kasten in seiner Längsrichtung immer genau in der Richtung mit den ankommenden Wellen treibt.This box floats in the sea, held up by floats and gas tanks; his Top edge near the water surface; it is in a fixed place by a kind of anchor held. A rudder and through the anchorage location will cause the box in its longitudinal direction always exactly in the direction with the incoming Drives waves.

In dem Kasten befinden sich in einer unteren Ebene neun Achsen mit Wasserschaufeln; diese treiben eine Anzahl von Generatoren an, die auf drei Achsen in einer oberen Ebene liegen. Die Achsen der Wasserschaufeln befinden sich quer zur Längsrichtung des Kastens, so daß die ankommenden Wellen sie jeweils mit voller Kraft treffen. In the box there are nine axes with water scoops on a lower level; this drive a number of generators located on three axes in an upper level. The axes of the water scoops are transverse to the longitudinal direction of the box, so that the incoming waves hit them with full force.  

Der Antrieb der Achsen mit Generatoren erfolgt von den Achsen mit Wasserschaufeln über Zahnräder und Zahnriemen o. a.The axles are driven with generators from the axles with water scoops Gears and timing belts or the like

Jeweils drei nebeneinander liegende Achsen mit Wasserschaufeln sind mit einer darüberliegenden Achse verbunden, auf denen sich je fünf Generatoren befinden, die jeweils unabhängig voneinander in Betrieb gesetzt werden können. Durch Vorrichtungen magnetischer, mechanischer oder sonstiger Art ist es möglich, daß eine unterschiedliche Anzahl von Wasserschaufeln auf einer Achse zugeschaltet werden. Die Zuschaltung erfolgt je nach Stärke der Wellen und wird ausgelöst durch Sensoren o. a. und ist für alle drei Achsen mit Generatoren einheitlich.Three axes with water scoops lying next to each other are with one connected axis above, on which there are five generators, each can be put into operation independently of one another. Through devices Magnetic, mechanical or other type, it is possible that a different Number of water scoops on an axis can be switched on. The connection takes place depending on the strength of the waves and is triggered by sensors or the like. and is for all three axes uniform with generators.

Die Zuschaltung bewirkt, daß je nach unterschiedlicher Kraft der jeweils ankommenden Wellen diese Kraft jeweils innerhalb kürzester Zeit maximal ausgenutzt wird.The connection causes that depending on the different force of the incoming Waves this force is used to the maximum within a very short time.

Die Wasserschaufeln haben eine bestimmte Form. Diese Form - Biegung in der Hälfte um ca. 45° in Richtung gegen die ankommenden Wellen - und ein Ablenkblech - ausgerichtet um ca. 45° und bis knapp über die Oberkante der Achse reichend - für die ankommenden Wellen gewährleisten, daß die Wasserschaufeln sich mit einer ankommenden Welle drehen und dabei genügend Kraft an einen Generator übertragen können.The water scoops have a certain shape. This shape - bend in half by approx 45 ° towards the incoming waves - and a baffle - aligned by approx. 45 ° and reaching just above the upper edge of the axis - for the incoming waves ensure that the water scoops rotate with an incoming shaft while doing so can transfer enough power to a generator.

Der Generator ist über ein Kabel mit einem Stromnetz oder einem Verbraucher verbunden.The generator is connected to a power grid or a consumer via a cable.

Es werden also durch die Kraft der Wellen in Stetigkeit und in relativ gleichmäßiger Geschwindigkeit zwischen drei und fünfzehn Generatoren bewegt, durch die Strom erzeugt wird. Dieser Strom - der noch behandelt werden muß wegen seiner Schwankungen - kann für den direkten Verbrauch eines angeschlossenen Geräts oder zur Einspeisung in das Stromnetz verwendet werden.So it will be steady and relatively even by the force of the waves Speed moving between three and fifteen generators through which electricity is generated becomes. This stream - which still has to be treated due to its fluctuations - can be used for the direct consumption of a connected device or for feeding into the power grid be used.

Das Material, die Ausführung und die Abmessungen usw. der einzelnen Bauteile und der gesamten Anlage müssen der maximalen Kraft der Wellen - auch bei Sturm - entsprechen; sie müssen dem Meereswasser standhalten; sie müssen so gestaltet sein, daß sie nicht durch treibende Gegenstände, Fische, Muscheln oder Algen u. a. blockiert werden können.The material, design and dimensions, etc. of the individual components and the entire system must correspond to the maximum force of the waves - even during storms; they have to withstand the sea water; they must be designed so that they cannot pass through floating objects, fish, mussels or algae, etc. a. can be blocked.

So ist es sinnvoll, durch ein Drahtnetz in Richtung der ankommenden Wellen größeres Treibgut abzuhalten; der Abstand zwischen Ablenkblech und Wasserschaufel muß groß genug sein, daß nichts blockiert werden kann usw.So it makes sense to use a wire mesh in the direction of the incoming waves To hold flotsam; the distance between the baffle and the water scoop must be large be enough that nothing can be blocked etc.

Die technische und handwerkliche oder industrielle Ausführung entspricht in jeder Hinsicht dem Stand der Technik.The technical and craft or industrial design corresponds in every respect the state of the art.

Die Ausbringung der Kästen soll an solchen Stellen im Meer erfolgen, bei denen in der Regel ein ständiger kräftiger Wellengang herrscht; an Stellen, die relativ nahe beim Ufer liegen und die möglichst vor dem unberechtigten Eingriff von Menschen geschützt sind (zu dem Zweck einer Abwehr kann ein Alarmsystem integriert sein.)The boxes should be deployed in such places in the sea, as a rule there is a constant strong swell; in places that are relatively close to the shore and who are protected as far as possible from the unauthorized intervention of people (for the purpose an alarm system can be integrated into a defense.)

Bei Einbringung der Anlage an Stellen mit regelmäßig starkem, gleichmäßigem Wellengang kann u. U. eine sonst bei unterschiedlicher Wellenkraft nötige Zu- und Abschaltung einzelner Generatoren minimiert werden, es kann auch eine der durchschnittlichen Wellenkraft entsprechende Zahl von Generatoren fest installiert sein. When the system is installed in places with regularly strong, even waves can u. U. an otherwise necessary with different wave power on and off individual Generators are minimized, it can also be one of the average wave power corresponding number of generators must be permanently installed.  

BezugszeichenlisteReference list Abb. 1a-c Fig. 1a-c Gesamte AnlageEntire facility

a Aufsicht
b Ansicht von vorne
c Ansicht von der Seite
a supervision
b Front view
c View from the side

Abb. 2a-b Fig. 2a-b WasserschaufelWater scoop

a Ansicht von der Seite
b Ansicht
a side view
b view

BezeichnungenDesignations

1 Gewicht
2 Stromkabel
3 Drahtseil mit Stromkabel
4 Rahmen des Gestells
5 Ablenkblech
6 Wasserschaufel
7 Achse
8 Zahnriemen
9 Generatoren
10 Schwimmer
11 Ruder
12 Schaufelblatt
13 Zahnrad
14 Abdeckblech
1 weight
2 power cables
3 wire rope with power cord
4 frames of the frame
5 baffle
6 water scoop
7 axis
8 timing belts
9 generators
10 swimmers
11 oars
12 airfoil
13 gear
14 cover plate

Claims (9)

1. Meereswellenkraftanlage, dadurch gekennzeichnet, daß in einem offenen Kasten von 5 m Breite, 9 m Länge und 1,5 m Höhe in einer oberen Ebene drei und in einer darunter liegenden Ebene neun drehbare Achsen angebracht sind.
Der Kasten besteht aus einem überwiegend offenen Gestell - z. b. aus Stahl- oder Aluminiumrohren - er ist für die Wellen in Richtung der Wellenbewegung durchlässig. Durch Verstrebungen erhält das Gestell die notwendige Stabilität.
Durch äußerliche, an den Längsseiten angebrachte Schwimmer (Luftbehälter) wird der Kasten waagrecht nahe unter der Wasseroberfläche schwimmend gehalten.
1. Sea wave power plant, characterized in that in an open box 5 m wide, 9 m long and 1.5 m high in an upper level three and in an underlying level nine rotatable axes are attached.
The box consists of a predominantly open frame - e.g. made of steel or aluminum tubes - it is permeable to the waves in the direction of the wave movement. Struts give the frame the necessary stability.
The box is kept floating horizontally close below the water surface by external floats (air tanks) attached to the long sides.
2. Die Anlage ist des weiteren dadurch gekennzeichnet, daß in der unteren Ebene sich auf den Achsen jeweils Wasserschaufeln befinden. Jede Achse mit Wasserschaufeln kann sich - bedingt durch eine Rücklaufsperre - nur in einer Richtung drehen (der obere Teil der Schaufeln dreht sich mit den ankommenden Wellen in Richtung Ufer).
Die Wasserschaufeln befinden sich jeweils vollständig im Wasser, die Oberkante von ihnen ist 0,1 m unter der Wasseroberfläche (bei glattem Wasser).
Vor jeder Wasserschaufel befindet sich ein Ablenkblech, das bis 0,1 m über die Oberkante der Achse hochgezogen ist und im Winkel von 45°-60° angebracht ist.
2. The system is further characterized in that there are water scoops on the axes in the lower level. Due to a backstop, each axis with water shovels can only turn in one direction (the upper part of the shovels rotates towards the bank with the incoming waves).
The water scoops are all completely in the water, the upper edge of them is 0.1 m below the water surface (with smooth water).
There is a baffle in front of each water scoop, which is raised up to 0.1 m above the upper edge of the axis and is attached at an angle of 45 ° -60 °.
3. Die Anlage ist des weiteren dadurch gekennzeichnet, daß in einer Ebene darüber sich Generatoren befinden - pro drei Achsen mit Wasserschaufeln gibt es eine Achse mit fünf Generatoren. Diese Achse ist jeweils z. b. über Zahnräder und Zahnriemen mit den drei Achsen der darüber befindlichen Wasserschaufeln verbunden.
Die Zahnräder und Zahnriemen, deren Verbindung zu den Achsen und die Generatoren samt Achsen sind mit einer Verkleidung umhüllt, die Schutz vor dem Eindringen von Wasser bietet.
3. The system is further characterized in that there are generators on one level - there is one axis with five generators per three axes with water scoops. This axis is connected to the three axes of the water scoops above it, for example via gear wheels and toothed belts.
The gearwheels and toothed belts, their connection to the axles and the generators and axles are encased with a covering that offers protection against the ingress of water.
4. Die Anlage ist des weiteren dadurch gekennzeichnet, daß der Kasten durch ein Drahtseil o. a. mit einem Gewicht verbunden ist, das auf dem Meeresboden liegend den Kasten an einem festen Platz hält. Das Drahtseil ist so lang, daß der Kasten sowohl im Wellental wie auch auf dem Wellenberg bei unterschiedlich hohen Wellen jeweils nahe unter der Wasseroberfläche schwimmt. Der Ort der Anbringung des Drahtseils und eines Ruders halten den Kasten immer so, daß sich die Wasserschaufeln immer genau in der Richtung mit den ankommenden Wellen drehen.
Mit dem Drahtseil verbunden ist ein Stromkabel, das den in den Generatoren erzeugten Strom weiterleitet.
4. The system is further characterized in that the box is connected by a wire rope or the like with a weight that holds the box lying on the sea floor in a fixed place. The wire rope is so long that the box swims close to the surface of the water both in the wave valley and on the wave crest with waves of different heights. The location of the attachment of the wire rope and a rudder keep the box so that the water scoops always turn in the exact direction with the incoming waves.
Connected to the wire rope is a power cable that forwards the electricity generated in the generators.
5. Die Anlage ist des weiteren dadurch gekennzeichnet, daß je nach Stärke der Wellen auf den je drei mit einer Generatorachse zusammengeschalteten Achsen ein bis fünf Generatoren zugeschaltet werden, im maximalen Falle sind also alle fünfzehn Generatoren zugeschaltet. Die Dimension der Generatoren entspricht den gegebenen und sich ändernden Kräften und Verhältnissen. Sie ist so bemessen, daß schon relativ geringe Wellenkraft bewirkt, daß zumindest ein Generator durch je drei verbundene Achsen angetrieben wird.
Je nach Wellengang kann so eine bestmögliche Ausnutzung erfolgen. Die Zuschaltung kann durch Sensoren und Elektromagneten o. a. erfolgen
5. The system is further characterized in that, depending on the strength of the shafts, one to five generators are connected on the three axes interconnected with one generator axis, so in the maximum case all fifteen generators are connected. The dimension of the generators corresponds to the given and changing forces and conditions. It is dimensioned in such a way that even a relatively small wave force causes at least one generator to be driven by three connected axes each.
Depending on the swell, the best possible use can be made. The connection can be made by sensors and electromagnets or the like
6. Die Anlage ist des weiteren dadurch gekennzeichnet, daß die Wasserschaufeln die in Abb. 2 dargestellte Form haben; diese kann modifiziert werden. Sie haben die Abmessung von 4,5 m Gesamtbreite und 0,8 m Durchmesser.
Die Wasserschaufeln sind jeweils außen und zusätzlich zweimal in der Mitte leichtlaufend gelagert.
An einer Wasserschaufel befinden sich acht je dreiteilige Schaufelblätter; jedes Teil ist 1,3 m lang; sie sind fest mit der Achse verbunden und jeweils seitlich - auch an den Teilstücken - mit einem Blech verschlossen.
6. The system is further characterized in that the water scoops have the shape shown in Fig. 2; this can be modified. They have the dimensions of 4.5 m overall width and 0.8 m diameter.
The water scoops are mounted on the outside and twice in the middle in a smooth-running manner.
There are eight three-part blades on a water scoop; each part is 1.3 m long; they are firmly connected to the axle and each side - also on the sections - closed with a sheet.
7. Die Anlage ist des weiteren dadurch gekennzeichnet,
daß die Abmessungen der Kästen insgesamt wie auch der einzelnen Bauteile ca. Maße sind,
daß die tatsächlich besten Maße in der Praxis ermittelt werden. Dies gilt auch für die Anzahl der verwendeten einzelnen Bauteile und deren genaue Anordnung usw.
7. The system is further characterized by
that the dimensions of the boxes as a whole as well as the individual components are approximate dimensions,
that the actually best measurements are determined in practice. This also applies to the number of individual components used and their exact arrangement, etc.
8. Die Anlage ist des weiteren dadurch gekennzeichnet, daß die Ausbringung der Kästen im Verbund mehrerer Kästen erfolgen kann.8. The system is further characterized by that the boxes can be deployed in a group of several boxes. 9. Die Wasserschaufeln werden geschützt auch unabhängig von der Verwendung in der Meereswellenkraftanlage.9. The water scoops are protected regardless of their use in the Ocean wave power plant.
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