DE10102912A1 - Vorrichtung zur Gewinnung von Energie aus einem Gewässer mit sich hebenden und absenkenden Wasserspiegeln - Google Patents

Abstract

Eine Vorrichtung zur Gewinnung von Energie aus einem Gewässer mit sich hebenden und absenkenden Wasserspiegeln besteht aus einem Behälter mit geschlossener Deckwand und offenem Boden, der derart in dem Gewässer angeordnet ist, daß die abgesenkten Wasserspiegel unterhalb der Deckwand liegen. Die Deckwand des Behältern ist mit mindestens zwei Ventilen versehen, von denen ein Ventil bei Unterdruck öffnet und bei Überdruck schließt und das andere bei Überdruck öffnet und bei Unterdruck schließt, so daß aufgrund der von dem Wasserspiegel in dem Behälter ausgeübten Hübe komprimierte Luft in eine abführende Leitung eingedrückt wird.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Gewinnung von Energie aus einem Ge­ wässer mit sich hebenden und absenkenden Wasserspiegeln.

Zwischen einem angehobenen und einem abgesenkten Wasserspiegel eines Ge­ wässers besteht aufgrund der unterschiedlichen hydrostatischen Höhen ein Druck­ gefälle, das sich zur Energiegewinnung ausnutzen läßt. Bekannte Vorrichtungen zur Gewinnung einer derartigen Energie sind jedoch aufwendig, so daß häufig die für die Erstellung der Vorrichtung erforderlichen Kosten den Ertrag aus der Ener­ giegewinnung nicht rechtfertigen.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine einfache Vorrichtung der eingangs ange­ gebenen Art zu schaffen, die mit einem geringen Investitionsaufwand die Gewin­ nung von Energie ermöglicht.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch einen Behälter mit geschlossener Deckwand und offenem Boden gelöst, der derart in dem Gewässer angeordnet ist, daß die abgesenkten Wasserspiegel unterhalb der Deckwand liegen, und dessen Deckwand oder oberer Bereich mit mindestens zwei Ventilen versehen sind, von denen ein Ventil bei Unterdruck öffnet und bei Überdruck schließt und das andere bei Überdruck öffnet und bei Unterdruck schließt.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung nutzt nicht das Druckgefälle von dem höheren Wasserspiegel zu dem niedrigeren aus, sondern sie nutzt das Ansteigen des Was­ serspiegels von einem unteren Niveau zu einem oberen Niveau zur Energiegewin­ nung aus. Sinkt der Wasserspiegel des den Behälter umspülenden Gewässers auf ein unteres Niveau, entsteht in dem Behälter ein Unterdruck, aufgrund dessen das eine Ventil öffnet und Luft in den Behälter ansaugt. Hat der Wasserspiegel in dem Behälter aufgrund des absinkenden Wasserspiegels des Gewässers ein unteres Niveau erreicht und steigt der Wasserspiegel des Gewässers und damit auch der Wasserspiegel in dem Behälter wieder an, wird die in den Behälter eingesaugte Luft komprimiert, so daß das Ansaugventil schließt und die mit steigendem Was­ serspiegel in dem Behälter komprimierte Luft durch das andere Ventil, das bei Überdruck öffnet, abgeführt wird. Das bei Überdruck öffnende Ventil öffnet erst bei einem vorbestimmten, über dem atmosphärischen Druck liegenden Druck, so daß durch den in dem Behälter ansteigenden Wasserspiegel komprimierte Luft gewon­ nen und abgeleitet wird, die sich zur Energiegewinnung nutzen läßt.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung läßt sich mit einem Kolbenverdichter verglei­ chen, wobei statt des Kolbens ein in dem Behälter, der sich als Zylinder interpretie­ ren läßt, ansteigender und abfallender Wasserspiegel vorhanden ist, der die Ver­ dichtungs- und Saughübe ausführt.

Die im Wechsel schließenden und öffnenden Ventile können aus Rückschlagventi­ len bestehen, wobei die Ventile eine Öffnungscharakteristik besitzen, die auf den Druck der gewinnbaren Druckluft ausgelegt ist.

Zweckmäßigerweise besitzt der Behälter eine Höhe, die größer ist als die Differenz zwischen den gehobenen und abgesenkten Wasserspiegeln.

Der Behälter kann seiner grundsätzlichen Art nach rohrförmig ausgebildet sein, wo­ bei er einen runden oder mehreckigen Querschnitt besitzen kann.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung läßt sich mit besonderem Vorteil in Gewässern einsetzen, deren Wasserspiegel sich im schnellen Wechsel hebt und absenkt.

Mit besonderem Vorteil kann die erfindungsgemäße Vorrichtung in Gewässern ein­ gesetzt werden, die eine starke Wellenbildung besitzen. Der Wechsel zwischen den Wellenbergen und den Wellentälern läßt sich in Bezug auf die erfindungsgemäße Vorrichtung als ein Wechsel zwischen angehobenen und abgesenkten Wasser­ spiegeln auffassen, denn die über den erfindungsgemäßen Behälter hinwegrollen­ den Wellen erzeugen in dem Behälter steigende und abfallende Wasserspiegel, die die gewünschten Saug- und Verdichtungshübe bewirken.

Nach einer abgewandelten Ausführungsform ist der Behälter in einem Gefäß oder Becken angeordnet, das mit einem Wassereinlauf und mit einem U-förmigen He­ berohr versehen ist, dessen Abführungsleistung größer ist als die pro Zeiteinheit zugeführte Wassermenge und das durch Überfließen aktiviert wird, wenn der Was­ serspiegel in dem Gefäß oder Becken eine obere Grenze erreicht hat. Bei dieser Ausführungsform werden die sich hebenden und absenkenden Wasserspiegel in dem Gefäß oder Becken dadurch erzeugt, daß diese durch einen Zulauf mit Was­ ser gefüllt und nach der Füllung durch das Heberohr wieder ganz oder teilweise entleert werden, so daß sich in ständigem Wechsel sich hebende und absenkende Wasserspiegel ergeben und dieser Wechsel zur Energiegewinnung ausgenutzt werden kann.

Statt des Heberohrs kann in dem unteren Endbereich des Gefäßes oder Beckens auch ein Auslaß vorgesehen sein, der von einer Steuerung, beispielsweise einem Schwimmer, geöffnet wird, wenn der Wasserspiegel in dem Gefäß oder Becken eine vorbestimmte Höhe erreicht hat, und von der Steuerung wieder geschlossen wird, wenn der Wasserspiegel auf ein unteres Niveau abgesunken ist.

Das Öffnen und Schließen des Auslasses kann auch durch den hydrostatischen Druck in dem Gefäß oder Becken gesteuert werden.

Das das aus dem Gefäß oder Becken abgeleitete Wasser entsprechend der vor­ handenen hydrostatischen Höhe mit einem bestimmten Druck ausströmt, läßt sich aus dem abströmenden Wasser durch übliche Wasserräder oder Turbinen noch­ mals Energie gewinnen.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigt

Fig. 1 eine Seitenansicht des erfindungsgemäßen Behälters, der in einem Gewässer mit starker Wellenbildung ange­ ordnet ist, und

Fig. 2 eine Seitenansicht des erfindungsgemäßen Behälters, der in einem Gefäß oder Becken angeordnet ist, das in ständigem Wechsel mit Wasser gefüllt und entleert wird.

Aus Fig. 1 ist ein Behälter 1 ersichtlich, dessen Höhe größer ist als dessen Breite und der einen zylindrischen oder einen mehreckigen Querschnitt aufweisen kann. Der Behälter 1 ist an seinem oberen Ende durch eine Deckwand 2 geschlossen. An die Deckwand 2 sind zwei Rohre 3, 4 angeschlossen, die mit dem Inneren des Be­ hälters 1 in Verbindung sind. Das Rohr 3 steht über ein Rückschlagventil 5 mit der Atmosphäre in Verbindung, so daß durch das Rohr 3 und das Ventil 5 in Richtung des Pfeils A Luft in den Behälter 1 angesaugt wird, wenn in dem Behälter 1 ein Unterdruck entsteht.

Mit dem Rohr 4 ist ein Ventil 6 verbunden, das bei Überdruck öffnet, so daß in dem Behälter 1 komprimierte Luft in die Leitung 7 eingeleitet wird. Die komprimierte Luft wird in Richtung des Pfeils B abgeführt und kann in beliebiger Weise zur Energie­ gewinnung verwendet werden. Im einfachsten Fall kann aus der komprimierten Luft Energie durch eine Turbine gewonnen werden.

Nach dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1 ist der Behälter 1, dessen Boden offen ist, in einem Gewässer mit starker Wellenbildung angeordnet. Der Behälter 1 kann in nicht dargestellter Weise an Pfählen oder Bauwerken befestigt sein.

Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, erzeugen im Wechsel über den Behälter 1 hinwegrol­ lende Wellen 8, 8' in dem Behälter 1 sich im ständigen Wechsel hebende und ab­ senkende Wasserspiegel, die dadurch zur Energiegewinnung ausgenutzt werden, daß bei absinkenden Wasserspiegel durch das Ventil 5 Luft angesaugt und bei steigendem Wasserspiegel das Ventil 5 geschlossen und komprimierte Luft durch das Ventil 6 in die Leitung 7 eingeleitet wird.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 ist der Behälter 1 in einem Becken 10 angeordnet, das ständig oder intermittierend durch eine Zulaufleitung 11 mit Was­ ser gefüllt wird. Steigt der Wasserspiegel aufgrund des Zulaufs in dem Becken 10 an, hebt sich in diesem der Wasserspiegel 12, so daß die in diesem vorhandene Luft komprimiert und in der beschriebenen Weise über das Ventil 6 in die Leitung 7 gedrückt wird. Das Becken 10 ist mit einem U-förmigen Heberohr 13 versehen. Ist der Wasserspiegel 12 in dem Becken 10 bis zur U-förmigen Krümmung des He­ berohrs 13 angestiegen, strömt es über den äußeren Schenkel des Rohrs 13 ab, wobei aufgrund der Hebewirkung das Becken 10 geleert wird, weil die Abflußlei­ stung des Heberohrs 13 größer ist als die durch die Leitung 11 pro Zeiteinheit zu­ geführte Wassermenge.

Claims (7)

1. Vorrichtung zur Gewinnung von Energie aus einem Gewässer mit sich heben­ den uns absenkenden Wasserspiegeln, gekennzeichnet durch einen Behälter (1) mit geschlossener Deckwand (2) und offenem Boden,
der derart in dem Gewässer angeordnet ist, daß die abgesenkten Wasser­ spiegel unterhalb der Deckwand liegen und
dessen Deckwand (2) oder oberer Bereich mit mindestens zwei Ventilen (5, 6) versehen sind, von denen ein Ventil (5) bei Unterdruck öffnet und bei Über­ druck schließt und das andere Ventil (6) bei Überdruck öffnet und bei Absin­ ken des Drucks schließt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter (1) eine Höhe besitzt, die größer ist als die Differenz zwischen den gehobenen und abgesenkten Wasserspiegeln.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Be­ hälter rohrförmig ausgebildet ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter ei­ nen runden oder mehreckigen Querschnitt besitzt.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter (1) in einem Gefäß oder Becken (10) angeordnet ist, das mit ei­ nem Wassereinlauf (11) und mit einem U-förmigen Heberohr (13) versehen ist, dessen Abführleistung größer ist als die pro Zeiteinheit zugeführte Was­ sermenge und das durch Überfließen aktiviert wird, wenn der Wasserspiegel (12) in dem Gefäß oder Becken (10) eine obere Grenze erreicht hat.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß statt des He­ berohrs (13) im unteren Endbereich des Gefässes oder Beckens ein Auslaß vorgesehen ist, der von einer Steuerung, beispielsweise einem Schwimmer, geöffnet wird, wenn der Wasserspiegel in dem Gefäß oder Becken eine vor­ bestimmte Höhe erreicht hat, und der von der Steuerung wieder geschlossen wird, wenn der Wasserspiegel auf ein unteres Niveau abgesunken ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Öffnen und Schließen des Auslasses durch den hydrostatischen Druck des in dem Gefäß oder Becken vorhandenen Wassers gesteuert wird.