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DE102007015834A1 - Anlage zur Energiegewinnung aus einer Gewässerströmung - Google Patents

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DE102007015834A1
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DE
Germany
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plant
generating energy
energy according
water
suction tube
Prior art date
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DE102007015834A
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English (en)
Inventor
Benjamin Holstein
Norman Perner
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Voith Patent GmbH
Original Assignee
Voith Patent GmbH
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Publication date
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anlage zur Energiegewinnung aus einer Gewässerströmung, umfassend:
- wenigstens eine von der Gewässerströmung angetriebene Strömungsmaschine;
- wenigstens eine Pumpvorrichtung, die von der Strömungsmaschine wenigstens mittelbar angetrieben wird;
- ein Saugrohr, dessen erstes Ende unter dem Wasserspiegel angeordnet ist und dessen zweites Ende an die Pumpvorrichtung angeschlossen ist und das einen zwischen dem ersten Ende und dem zweiten Ende angeordneten Mittelteil umfasst;
- eine zentrale Energieerzeugungseinheit, mit wenigstens einer Wasserturbine, die wenigstens mittelbar einen elektrischen Generator antreibt, wobei die Wasserturbine im liegenden Mittelteil des Saugrohrs angeordnet ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Anlage zur Energiegewinnung aus einer Gewässerströmung, insbesondere aus einer Meeresströmung, beispielsweise einer Gezeitenströmung.
  • Zur Energiegewinnung aus einer Gewässerströmung, insbesondere aus einer Gezeitenströmung in einem Küstengebiet, sind freistehende, tauchende Energieerzeugungsanlagen bekannt, die ohne zusätzliche Dammstrukturen in der Strömung stehen und die typischerweise eine Einheit aus einer Strömungsmaschine und einer elektrischen Maschine aufweisen. Die Strömungsmaschine kann als propellerförmiger Rotor ausgebildet sein, sodass die gesamte, freistehende und tauchende Energieerzeugungsanlage entsprechend zu einer Windkraftanlage aufgebaut ist.
  • Nachteilig an einer solchen Anordnung ist, dass für jede der Strömungsmaschinen eine elektrische Maschine unter Wasser auszubilden ist. Dies führt zu aufwendigen konstruktiven Maßnahmen zur Abkapselung. Darüber hinaus befindet sich die Energieerzeugungsanlage an einem schwierig zugänglichen Ort, sodass Wartungs- und Servicemaßnahmen einen großen Aufwand bedeuten. Weiterhin ist bei einer Unterbringung der elektrischen Maschine in einer umströmten Gondel einer tauchenden Energieerzeugungsanlage nachteilig, dass der ein Strömungshindernis darstellende Gondelkörper nicht großbauend ausgeführt werden kann. Hieraus folgt, dass für übliche Größen tauchender Energieerzeugungsanlagen ein Wartungszugang zur Gondel nicht angelegt werden kann und daher die Gondel und typischerweise der mit dieser verbundene, propellerförmige Rotor zur Durchführung einer Servicemaßnahme an die Oberfläche angehoben werden.
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Energieerzeugungsanlage zur Gewinnung von Energie aus einer Gewässerströmung, insbesondere einer Meeresströmung, anzugeben, für die gattungsgemäß keine Dammstrukturen notwendig sind und die die voranstehend beschriebenen Nachteile des Stands der Technik überwindet. Die Energieerzeugungsanlage soll sich ferner durch eine hohe Robustheit und geringer Wartungsanfälligkeit in Verbindung mit einem konstruktiv einfachen Aufbau auszeichnen.
  • Die voranstehend genannte Aufgabe wird durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs gelöst. Entsprechend haben die Erfinder erkannt, dass eine oder mehrere Strömungsmaschinen, die von der Gewässerströmung angetrieben werden, zum Antrieb einer Pumpvorrichtung verwendet werden können, die das Umgebungswasser durch ein Saugrohr pumpt, in welchem eine Wasserturbine angeordnet ist, die einen elektrischen Generator antreibt. Durch die Trennung zwischen dem Ort der Entnahme kinetischer Energie aus der Gewässerströmung zum einen und der Wasserturbine zum Antrieb eines zentralen elektrischen Generators zum anderen, ergeben sich mehrere Vorteile.
  • Zunächst kann jede der aus der Gewässerströmung kinetische Energie entnehmenden Strömungsmaschinen als robustes, einfaches mechanisches System ausgebildet werden. Ferner ist es möglich, eine zentrale Energieerzeugungseinheit mit einem einzigen elektrischen Generator zu verwenden, der durch eine im voranstehend genannten Saugrohr angeordnete Wasserturbine angetrieben wird. Dadurch besteht die Möglichkeit, die zentrale Energieerzeugungseinheit großbauend auszubilden, ohne ein zusätzliches Strömungshindernis in der Nähe der von der Gewässerströmung angetriebenen Strömungsmaschinen aufzubauen.
  • Zusätzlich kann der elektrische Generator der zentralen Energieerzeugungseinheit im Trockenen ausgebildet werden. Gemäß einer ersten Gestaltungsvariante besteht eine Zugangsmöglichkeit zum elektrischen Generator über einen luftgefüllten Schacht. Gemäß einer zweiten Ausgestaltungsvariante wird der elektrische Generator so im Saugrohr angeordnet, dass dieser oberhalb des Wasserspiegels liegt. Hierzu ist es notwendig, dass der Mittelteil des Saugrohrs, in dem der elektrische Generator und die diesen antreibende Wasserturbine angeordnet sind, aus dem Wasserspiegel herausgeführt wird.
  • Zusätzlich können im Antriebsstrang zwischen der Wasserturbine und dem elektrischen Generator Komponenten vorgesehen sein, die auch bei einem drehzahlvariablen Betrieb der Wasserturbine einen drehzahlkonstanten Umlauf des elektrischen Generators ermöglichen und so eine starre elektrische Netzankopplung desselben erlauben.
  • Besonders bevorzugt wird eine möglichst einfache Ausführung aller tauchenden Einheiten, wobei gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung lediglich passive, mechanische Komponenten eingesetzt werden. Besonders bevorzugt wird eine Ausgestaltung der Pumpenvorrichtung nach dem Zentrifugalprinzip, da die Strömungsmaschine, die der Gewässerströmung kinetische Energie nimmt, mechanische Energie in Form einer Rotationsbewegung zur Verfügung stellt. Besonders vorteilhaft ist eine Ausgestaltung, bei der die Strömungsmaschine zur Energieaufnahme aus der Gewässerströmung und die Pumpenvorrichtung in einem Bauteil kombiniert sind. Eine besonders bevorzugte Ausgestaltung besteht darin, die Strömungsmaschine als einen Rotor mit Rotorblättern auszubilden, wobei im Innern der Rotorblätter ein innerer Strömungskanal vorliegt, der wenigstens einen radial verlaufenden Abschnitt aufweist. Wird der Rotor durch die Umgebungsströmung angetrieben, so wird im gefluteten inneren Strömungskanal eine Zentrifugalkraftwirkung vorliegen und eine Pumpwirkung zwischen einer radial innenliegenden Zuströmungsöffnung und einer radial außenliegenden Ausströmungsöffnung des inneren Strömungskanals eintreten. Denkbar ist, die Zuströmungsöffnung in den Bereich der Rotornabe zu verlegen und die radial äußeren Enden der Rotorblätter offen auszubilden, um die Ausströmungsöffnungen für den inneren Strömungskanal herzustellen.
  • Besonders bevorzugt wird die Verwendung einer Vielzahl unterhalb des Wasserspiegels angeordneter Strömungsmaschinen und entsprechend eine Vielzahl von den jeweiligen Strömungsmaschinen zugeordneten Pumpvorrichtungen. Jede einzelne Pumpvorrichtung ist mit dem abstromseitigen Ende des Saugrohrs, das nachfolgend als zweites Ende bezeichnet wird, verbunden und trägt zur Ausbildung eines Unterdrucks im Saugrohr beim Betrieb der jeweiligen Strömungsmaschine bei. Der Unterdruck führt wiederum dazu, dass am entgegengesetzten, ersten Ende des Saugrohrs Umgebungswasser einströmt, sodass die darin eingelagerte Wasserturbine und damit der elektrische Generator angetrieben werden. Die Vielzahl der Pumpvorrichtungen wird am zweiten Ende des Saugrohrs jeweils über schaltbare Verschlussvorrichtungen angekoppelt, sodass beim Stillstand einer Strömungsmaschine die entsprechend zugeordnete Pumpvorrichtung vom Saugrohr getrennt werden kann, um keine unerwünschte Bypassverbindung zu schaffen.
  • Besonders bevorzugt wird eine Ausgestaltung, bei der zwischen den Pumpvorrichtungen und dem zweiten Ende des Saugrohrs eine Regelungsvorrichtung vorgesehen ist, die zur Regelung des Volumenstroms und/oder des Drucks an der Verbindungsstelle zum Saugrohr für die jeweilige Pumpvorrichtung dient. Durch eine solche Regelungsvorrichtung ist es möglich, bei der Verwendung einer Vielzahl von durch die Gewässerströmung angetriebenen Strömungsmaschinen im Fall einer unterschiedlichen Leistungsaufnahme einen Druckausgleich zwischen den einzelnen Leitungsverbindungen zu erreichen, die die einzelnen Pumpvorrichtungen mit dem zweiten Ende des Saugrohrs verbinden. Durch eine solche Maßnahme können alle Strömungsmaschinen entsprechend ihrer Leistungsaufnahme zur Erzeugung eines Unterdrucks im Saugrohr beitragen. Eine mögliche Realisierung besteht darin, dass der Druck in den Verbindungsleitungen gemessen wird und über ein Stellglied der Regelungsvorrichtung der Leitungsquerschnitt der Verbindungsleitung angepasst wird. Weitere Ausgestaltungen der Regelungsvorrichtungen sind denkbar, beispielsweise die alternative oder zusätzliche Beeinflussung der Leistungsaufnahme der in der Gewässerströmung platzierten Strömungsmaschinen, etwas für eine Veränderung der Turbinengeometrie oder deren Anstellwinkel zur Gewässerströmung. Ferner kann eine dezentrale Regelung verwendet werden, die Teil der jeweiligen Pumpvorrichtung ist, oder die Regelungseinrichtung bildet eine Baueinheit mit den schaltbaren Verschlussvorrichtungen beziehungsweise ersetzt diese. Allerdings wird eine Ausgestaltung bevorzugt, bei der eine zentrale Regelungseinrichtung Verwendung findet, welche auf Stelleinrichtungen wirkt, die den einzelnen Pumpeinrichtungen oder Teilen der Verbindungsleitungen zu den Pumpeinrichtungen zugeordnet sind.
  • Anstatt das Saugrohr als Teil einer über den Wasserspiegel hinausragenden Plattform auszubilden, ist es möglich, den gesamten oberirdischen Teil des Saugrohrs an Land zu verlegen, was insbesondere die Zugänglichkeit und damit die Wartbarkeit des elektrischen Generators und der Wasserturbine für dessen Antrieb erleichtert. Darüber hinaus ist die Netzanbindung vereinfacht und die hierfür notwendigen elektronischen Komponenten sind jederzeit für eine Wartungsmaßnahme zugänglich. Der Vorteil, der sich aus der Verwendung einer seegestützten Plattform ergibt, besteht darin, dass diese zusätzlich als Serviceplattform, beispielsweise für Mess- und Steuerungsplätze oder für einen Hubschrauberlandeplatz, zur Wartung der tauchenden Teile der Anlage zur Energiegewinnung verwendet werden kann. Darüber hinaus ist es denkbar, auf der ohnehin vorhandenen, über den Wasserspiegel hinausragenden Plattform zusätzliche Anlagen zur Energiegewinnung, beispielsweise eine Offshore-Windkraftanlage, vorzusehen.
  • Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Figuren genauer dargelegt, in denen im Einzelnen Folgendes dargestellt ist:
  • 1 zeigt eine Prinzipienskizze der erfindungsgemäßen Anlage zur Energieerzeugung.
  • 2 zeigt eine Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Anlage zur Energieerzeugung mit einer oberhalb des Wasserspiegels angeordneten zentralen Energieerzeugungseinheit.
  • 3 zeigt eine vorteilhafte Gestaltung einer als Baueinheit ausgeführten Kombination aus Strömungsmaschine und Pumpvorrichtung gemäß des Zentrifugalprinzips.
  • 4 zeigt eine Draufsicht auf eine Anordnung einer Vielzahl von Strömungsmaschinen und Pumpvorrichtungen, die auf ein zentrales Saugrohr zugreifen.
  • 1 zeigt in einem skizzenhaften Vertikalschnitt den Aufbau einer erfindungsgemäßen Anlage zur Energieerzeugung. Diese dient der Energiegewinnung aus einer Gewässerströmung 1, wobei die Komponenten zur Erzeugung elektrischer Energie in Form einer zentralen Energieerzeugungseinheit 9 angeordnet sind. Die zentrale Energieerzeugungseinheit 9 umfasst eine Wasserturbine 10, beispielsweise eine Kaplan-Turbine, die wenigstens mittelbar einen elektrischen Generator 11 antreibt. Im Antriebsstrang 35 können zusätzliche Komponenten aufgenommen sein, die durch eine ständige Nachführung des Übersetzungsverhältnisses eine gleichbleibende Umlaufdrehzahl des elektrischen Generators 11 auch bei einer veränderlichen Drehzahl der Wasserturbine 10 ermöglichen. Die zentrale Energieerzeugungseinheit 9 ist in einem Mittelteil 8 eines Saugrohrs 4 angeordnet, wobei das erste Ende 5 des Saugrohrs 4 der Ansaugung dient und deshalb unterhalb des Wasserspiegels 7 liegen muss. Zusätzlich können im Einzelnen nicht dargestellte Filter und Siebeinheiten oder Bewuchsschutzsysteme an diesem als Einströmungsöffnung fungierenden ersten Ende 5 des Saugrohrs 4 vorgesehen sein.
  • Am zweiten Ende 6 des Saugrohrs 4 wird mittels einer Pumpvorrichtung 3 ein Unterdruck erzeugt. Diese Pumpvorrichtung 3 wird wenigstens mittelbar von einer Strömungsmaschine 2 angetrieben, die der Gewässerströmung 1 kinetische Energie entnimmt. Besonders bevorzugt wird eine Pumpvorrichtung 3, die nach dem Zentrifugalprinzip arbeitet, da die von der Strömungsmaschine erzeugte mechanische Energie rotatorisch vorliegt und auf diese Weise eine Fliehkraftwirkung erzeugende Einrichtung auf einfache Art und Weise angetrieben werden kann.
  • Bevorzugt wird eine Vielzahl von Pumpvorrichtungen 3, 3.2 mittels Verbindungsleitungen 40, 40.2 mit dem zweiten Ende 6 des Saugrohrs 4 verbunden. Für jede der Pumpvorrichtungen 3, 3.2 ist am zweiten Ende 6 des Saugrohrs 4 eine zugeordnete, schaltbare Verschlussvorrichtungen 20, 20.2 vorgesehen. Ferner ist zusätzlich oder alternativ eine Regelungsvorrichtung vorgesehen, die auf Stelleinrichtungen der Regelungsvorrichtung 30, 30.2 zum Druckausgleich zwischen den Verbindungsleitungen 40, 40.2 wirkt. Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung, die in 1 nicht dargestellt ist, sind die schaltbaren Verschlussvorrichtungen 20, 20.2 und die Stelleinrichtungen der Regelungsvorrichtung 30, 30.2 in einer Baueinheit vereinigt.
  • Gemäß der Darstellung in 1, wird jeder Pumpvorrichtung 3, 3.2 eine Strömungsmaschine 2, 2.2, die als tauchende Einheit der Entnahme mechanischer Energie aus der Gewässerströmung 1 dient, unmittelbar zugeordnet. Die Strömungsmaschinen 2, 2.2 treiben bevorzugt die Pumpenvorrichtungen direkt an. Möglich ist auch ein mittelbarer Antrieb einer Pumpvorrichtung 3 durch die zugeordnete Strömungsmaschine 2, wobei eine Ausgestaltung denkbar ist, bei der die Pumpvorrichtung 3 oberhalb des Wasserspiegels 7 angeordnet ist, wobei für diesen Fall das zweite Ende 6 des Saugrohrs 4 gemäß einer Ausgestaltungsvariante oberhalb des Wasserspiegels 7 münden kann.
  • 3 zeigt eine besonders bevorzugte Ausgestaltung, bei der die Strömungsmaschine 2, angetrieben durch die Gewässerströmung 1, mit der Pumpvorrichtung 3 zu einer Baueinheit kombiniert wird. Hierzu kann gemäß einer vorteilhaften Ausführung die Strömungsmaschine 2 in Form eines propellerförmigen Rotors 12 mit wenigstens einem Rotorblatt 13 und bevorzugt einer Vielzahl von Rotorblättern, ausgebildet sein. Im Innern des Rotorblatts 13 erstreckt sich ein innerer Strömungskanal 14 mit wenigstens einem radial verlaufenden Abschnitt 15. Durch die Drehbewegung des Rotors 12 entsteht in diesem Abschnitt des inneren Strömungskanals 14 eine Fliehkraftwirkung, die bei einer Anordnung einer Ausströmungsöffnung 17 radial außerhalb der Zuströmungsöffnung 16 zu einer Pumpwirkung nach dem Zentrifugalprinzip führt. Gemäß der in 3 skizzierten Ausgestaltung ist die Zuströmungsöffnung 16 im Bereich der Rotornabe 18 vorgesehen und die Ausströmungsöffnung 17 wird am radial äußeren Ende des Rotorblatts 13 angelegt. Hierbei kann die Ausströmungsöffnung 17 so gerichtet sein, dass sie zur Lee-Seite des Rotorblatts 13 hin verlagert ist, um eine möglichst gute Anpassung an eine Gewässerströmung 1 zu erzielen.
  • Bevorzugt wird ein innerer Strömungskanal 14 in jedem der Rotorblätter 13 angelegt. Hierzu ist in 2 ein zweites Rotorblatt 13.2 dargestellt, welches entsprechend einen zweiten radial verlaufenden Abschnitt 15.2 und eine zweite Ausströmungsöffnung 17.2 aufweist.
  • Besonders bevorzugt wird eine Ausgestaltung der voranstehend beschriebenen Kombination aus Strömungsmaschine 2 und Pumpvorrichtung 3, welche lediglich passive, mechanische Strukturen umfasst. Vorteilhaft ist, wenn die Strömungsmaschine eine Vorrichtung umfasst, die eine Anpassung derselben an unterschiedliche Anströmungsrichtungen erlaubt, dies ist insbesondere im Fall einer Leistungsaufnahme aus einer Gezeitenströmung relevant. Hierzu ist in 3 ein Turmdrehgelenk 24 skizziert, mit dem es möglich ist, den dargestellten Luv-Läufer in die Strömung zu drehen. Für diesen Fall werden allerdings aktive Komponenten zur Turmdrehung notwendig. Auf diese könnte verzichtet werden, wenn die Strömungsmaschine als ein um die Tragstruktur 19 drehbarer Lee-Läufer entsprechend zu 1 ausgebildet wird, der dem Verlauf der Strömung folgt.
  • In einer bevorzugten Ausgestaltungsvariante wird die zentrale Energieerzeugungseinheit 9 so angeordnet, dass diese für Wartungszwecke zugänglich ist und wenigstens der elektrische Generator 11 von der Umgebungsströmung getrennt ist. Besonders bevorzugt liegt um den elektrischen Generator 11 ein belüfteter Bereich vor. In 1 ist eine Ausgestaltung skizziert, bei der eine Luftverbindung zur zentralen Energieerzeugungseinheit 9 und insbesondere zum elektrischen Generator 11 über einen Luftschacht 45 besteht. Dieser führt bis zum Umgebungsluftbereich oberhalb der Wasseroberfläche 7 und ist in einen Gehäusekörper 50 ausgebildet, der vom Gewässergrund 22 aus über den Wasserspiegel 7 hinausragt. Zusätzlich wird bevorzugt, wenigstens den Mittelteil 8 des Saugrohrs 4, in dem die Wasserturbine 10 angeordnet ist, ebenfalls im Gehäusekörper 50 auszubilden.
  • Gemäß einer alternativen Ausgestaltung kann der Gehäusekörper 50 als schwimmfähige und verankerte Einheit ohne Fundamentierung auf dem Gewässergrund 22 vorgesehen sein. Ferner ist es denkbar, auf den Luftschacht 45 zur direkten Außenanbindung des elektrischen Generators 11 zu verzichten und stattdessen für diesen eine Kapselung gegenüber dem Umgebungswasser vorzusehen und ihn als tauchende Einheit in der Umgebung des Mittelteils 8 des Saugrohrs 4, in dem die Wasserturbine 10 zum Antrieb des elektrischen Generators 11 angeordnet ist, vorzusehen.
  • Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung besteht darin, entsprechend zu 2 wenigstens den elektrischen Generator 11 und vorteilhaft die gesamte, diesen umfassende zentrale Energieerzeugungseinheit 9 oberhalb des Wasserspiegels 7 auszubilden. Hierzu erfolgt eine Strömungsführung im Saugrohr 4 in einem ansteigenden Zweig, der bis über den Wasserspiegel 7 führt. Dieser ist druckdicht mit einem absteigenden Zweig verbunden, der das Antriebswasser zum zweiten Ende 6 des Saugrohrs 4 unterhalb des Wasserspiegels zurückführt, falls die zugeordneten Pumpvorrichtungen 3 ebenfalls tauchend ausgeführt sind. Die Bereiche oberhalb des Wasserspiegels 7 bilden dann für das in 2 dargestellte Ausführungsbeispiel das Mittelteil 8 des Saugrohrs.
  • Die zentrale Energieerzeugungseinheit 9 wird bevorzugt so in das Mittelteil 8 des Saugrohrs 4 eingepasst, dass sich beim Betrieb der Anlage eine Wassersäule oberhalb der Wasserturbine 10 bildet. Für eine Ausgestaltung gemäß 2 mit einem U-förmigen Mittelteil 8 des Saugrohrs 4 bedeutet dies, dass die zentrale Energieerzeugungseinheit 9 im bezüglich der Durchströmungsrichtung absteigenden Schenkel des U angeordnet ist.
  • Bevorzugt sind mehrere Strömungsmaschinen 2 und zugeordnete Pumpvorrichtungen 3 vorgesehen, die jeweils der gleichen zentralen Energieerzeugungseinheit 9 zugeordnet sind und demnach gemeinsam einen Unterdruck im Saugrohr 4 erzeugen. Demnach werden gemäß 4 eine Vielzahl von Pumpvorrichtungen 3.1, 3.2, 3.3, 3.4, denen jeweils die Strömungsmaschinen 2.1, 2.2, 2.3, 2.4 zugeordnet sind, am zweiten Ende 6 des Saugrohrs 4 sternförmig angeordnet. Andere Anordnungen sind denkbar, etwa ein Anordnung in einer oder mehrerer Reihen, die beispielsweise versetzt hintereinander stehen. Vorteilhafterweise kann jede dieser Verbindungen abgetrennt und druckdicht verschlossen werden. Hierzu wird eine schaltbare Verschlussvorrichtung für jede Verbindung einer Pumpvorrichtung mit dem zweiten Ende 6 des Saugrohrs 4 vorgesehen. Diese sind in 4 mit den Bezugszeichen 20.1, 20.2, 20.3 und 20.4 versehen.
  • Für den Aufbau des Saugrohrs 4 mit der zentralen Energieerzeugungseinheit 9 kann eine Plattform 23 verwendet werden, welche beispielsweise mittels einer Stützsäule auf dem Gewässergrund 22 abgestützt wird. Alternativ kann die über den Wasserspiegel 7 hinausragende Plattform 23 schwimmend ausgebildet werden, wobei eine solche Konstruktion beispielsweise mittels Ankerketten in Position gehalten wird. Entsprechend können die Strömungsmaschinen 2.12.4 an einer zugeordneten Tragstruktur 19 befestigt sein, die nicht auf dem Gewässergrund 22 fundamentiert ausgebildet ist, sondern als schwimmfähige, tauchende Einheit realisiert wird.
  • Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung befindet sich wenigstens die zentrale Energieerzeugungseinheit und damit wenigstens ein Abschnitt des Mittelteils 8 des Saugrohrs 4 an Land, wobei für diesen Fall die Wartung und der Service der zentralen Energieerzeugungseinheit vereinfacht ist, allerdings ergeben sich Begrenzungen für den Standort der tauchenden Strömungsmaschinen, um die Leitungsverbindung zwischen den Pumpvorrichtungen und dem zweiten Ende 6 des Saugrohrs 4 nicht in einer die Effizienz beeinträchtigenden Überlänge ausbilden zu müssen.
  • 1
    Gewässerströmung
    2, 2.1, 2.2, 2.3, 2.4
    Strömungsmaschine
    3, 3.1, 3.2, 3.3, 3.4
    Pumpvorrichtung
    4
    Saugrohr
    5
    erstes Ende
    6
    zweites Ende
    7
    Wasserspiegel
    8
    Mittelteil
    9
    zentrale Energieerzeugungseinheit
    10
    Wasserturbine
    11
    elektrischer Generator
    12
    Rotor
    13, 13.2
    Rotorblatt
    14
    innerer Strömungskanal
    15, 15.2
    radial verlaufender Abschnitt
    16
    Zuströmungsöffnung
    17, 17.2
    Ausströmungsöffnung
    18
    Rotornabe
    19
    Tragstruktur
    20, 20.1, 20.2, 20.3, 20.4
    schaltbare Verschlussvorrichtung
    21
    Zustromseite
    22
    Gewässergrund
    23
    Plattform
    24
    Turmdrehgelenk
    30, 30.2
    Stelleinrichtung einer Regelungsvorrichtung
    35
    Antriebsstrang
    40, 40.2
    Verbindungsleitungen
    45
    Luftschacht
    50
    Gehäusekörper

Claims (17)

  1. Anlage zur Energiegewinnung aus einer Gewässerströmung (1) umfassend: 1.1 wenigstens eine von der Gewässerströmung (1) angetriebene Strömungsmaschine (2); 1.2 wenigstens eine Pumpvorrichtung (3), die von der Strömungsmaschine (2) wenigstens mittelbar angetrieben wird; 1.3 ein Saugrohr (4), dessen erstes Ende (5) unter dem Wasserspiegel (7) angeordnet ist und dessen zweites Ende (6) an die Pumpvorrichtung (3) angeschlossen ist und das einen zwischen dem ersten Ende (5) und dem zweiten Ende (6) angeordneten Mittelteil (8) umfasst; 1.4 eine zentrale Energieerzeugungseinheit (9), mit wenigstens einer Wasserturbine (10), die wenigstens mittelbar einen elektrischen Generator (11) antreibt, wobei die Wasserturbine (10) im Mittelteil (8) des Saugrohrs (4) angeordnet ist.
  2. Anlage zur Energiegewinnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Generator (11) der zentralen Energieerzeugungseinheit (9) mittels eines Luftschachts (45) mit der Atmosphäre oberhalb des Wasserspiegels (7) in Verbindung steht.
  3. Anlage zur Energiegewinnung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Generator (11) oberhalb des Wasserspiegels (7) angeordnet ist.
  4. Anlage zur Energiegewinnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die zentrale Energieerzeugungseinheit (9) oberhalb des Wasserspiegels (7) angeordnet ist.
  5. Anlage zur Energiegewinnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpvorrichtung (3) nach dem Zentrifugalprinzip arbeitet.
  6. Anlage zur Energiegewinnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Strömungsmaschine (2) und die Pumpvorrichtung (3) eine Baueinheit bilden.
  7. Anlage zur Energiegewinnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungsmaschine (2) einen von der Gewässerströmung (1) angetriebenen Rotor (12) umfasst und zur Ausbildung der Pumpvorrichtung (3) die Rotorblätter (13) wenigstens einen inneren Strömungskanal (14) mit einem radial verlaufenden Abschnitt (15) umfassen, der eine mit dem zweiten Ende (6) des Saugrohrs (4) verbundene Zuströmungsöffnung (16) umfasst, die radial innerhalb einer Ausströmungsöffnung (17) des inneren Strömungskanals (14) liegt.
  8. Anlage zur Energiegewinnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuströmungsöffnung (16) des inneren Strömungskanals (14) im Bereich der Rotornabe (18) und die Ausströmungsöffnung (17) am radial äußeren Ende des Rotorblatts (13) angeordnet sind.
  9. Anlage zur Energiegewinnung nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass in jedem der Rotorblätter (13) ein innerer Strömungskanal (14) ausgebildet ist.
  10. Anlage zur Energiegewinnung nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungsmaschine (2) an einer Tragstruktur (19) befestigt ist und in der Gewässerströmung (1) frei steht.
  11. Anlage zur Energiegewinnung nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Pumpvorrichtung (3) und dem zweiten Ende (6) des Saugrohrs (4) eine schaltbare Verschlussvorrichtung (20) zum druckdichten Verschluss des Saugrohrs (4) vorgesehen ist.
  12. Anlage zur Energiegewinnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Regelungsvorrichtung (30) zur Regelung des Volumenstroms und/oder des Drucks in der Verbindungsleitung (40) zwischen der Pumpvorrichtung (30) und dem zweiten Ende (6) des Saugrohrs (4) vorgesehen ist.
  13. Anlage zur Energiegewinnung nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Zustromseite (21) der Wasserturbine (10) der zentralen Energieerzeugungseinheit (9) ein ansteigender Abschnitt des Saugrohrs (4) angeordnet ist.
  14. Anlage zur Energiegewinnung nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wasserturbine (10) der zentralen Energieerzeugungseinheit (9) als Kaplanturbine ausgebildet ist.
  15. Anlage zur Energiegewinnung nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vielzahl von mittels der Gewässerströmung (1) angetriebenen Strömungsmaschinen (2) vorgesehen sind, denen jeweils eine aus einer Vielzahl von Pumpvorrichtungen (3) zugeordnet ist, wobei die Vielzahl von Pumpenvorrichtungen (3) mit dem zweiten Ende (6) des Saugrohrs (4) verbunden ist.
  16. Anlage zur Energiegewinnung nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Saugrohr (4) Teil einer auf dem Gewässergrund (22) verankerten oder sich auf diesem abstützenden, über den Wasserspiegel (7) hinausragenden Plattform (23) ist.
  17. Anlage zur Energiegewinnung nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zentrale Energieerzeugungseinheit (9) auf dem Festland installiert ist.
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