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DE102011109116A1 - Hydroelectric power plant (+ wind) - Google Patents

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DE102011109116A1
DE102011109116A1 DE102011109116A DE102011109116A DE102011109116A1 DE 102011109116 A1 DE102011109116 A1 DE 102011109116A1 DE 102011109116 A DE102011109116 A DE 102011109116A DE 102011109116 A DE102011109116 A DE 102011109116A DE 102011109116 A1 DE102011109116 A1 DE 102011109116A1
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Wasserkraftwerk, welches zumindest ein Fundament, einen Mast und eine Wasserkraftmaschine besitzt. Am Mast ist zumindest eine Wasserturbine horizontal angeordnet, wobei diese Wasserturbine zumindest umfasst: einen elektrischen Generator und Schaufelkörper.The invention relates to a hydroelectric power plant, which has at least one foundation, a mast and a hydraulic motor. At least one water turbine is arranged horizontally on the mast, this water turbine at least comprising: an electric generator and blade body.

Description

Ein Wasserkraftwerk ist ein bekannter Kraftwerkstyp, bei welchem die kinetische Energie des Wassers in mechanische Energie und nachfolgend in elektrische Energie umwandelt wird. Diesbezüglich bekannte Kraftwerkstyp sind u. a. Gezeitenkraftwerke, welches insbesondere den Tidenhub nutzt, Meeresströmungskraftwerke, welches die kinetische Energie von Meeresströmungen nutzt, oder Wellenkraftwerk, welche im Unterschied zu einem Gezeitenkraftwerk, nicht der Tidenhub, sondern die Energie der kontinuierlichen Meereswellen selbst ausgenutzt.A hydroelectric power station is a well-known type of power plant where the kinetic energy of the water is converted into mechanical energy and subsequently into electrical energy. In this regard, known power plant type u. a. Tidal power plants, which in particular uses the Tidenhub, ocean current power plants, which uses the kinetic energy of ocean currents, or wave power plant, which, unlike a tidal power plant, not the Tidenhub, but exploits the energy of the continuous ocean waves themselves.

In Wasserkraftwerken kommen Wasserkraftmaschinen zum Einsatz, welche die im Wasser gespeicherte potentielle und/oder kinetische Energie in elektrische Arbeit umsetzen.Hydropower plants are used in hydroelectric power plants, which convert the potential and / or kinetic energy stored in the water into electrical work.

Genutzt wird dabei insbesondere:

  • – die potentielle Energie von Wasser von insbesondere aufgestauten Fließgewässern, wie Bächen, Flüssen, Strömen,
  • – die kinetische Energie (Bewegungsenergie) des Wassers von Fließgewässern und
  • – die Bewegungsenergie der Gezeiten, welche bedingt durch die Gravitation des Mondes das Meerwasser ansteigen und sinken lässt.
In particular:
  • - the potential energy of water from in particular dammed streams, such as streams, rivers, streams,
  • The kinetic energy (kinetic energy) of running waters and water
  • - The kinetic energy of the tides, which caused by the gravity of the moon, the sea water rise and fall.

Zu den Wasserkraftmaschinen gehören u. a. die Wasserturbine und das Wasserrad.Among the hydroelectric engines include u. a. the water turbine and the waterwheel.

Eine Wasserturbine wandelt die kinetische Energie des Wassers in mechanische Energie um. Diese erhaltene Drehbewegung wird beispielsweise zum Antrieb eines Generators, welcher der elektrischen Stromerzeugung dient, genutzt.A water turbine converts the kinetic energy of water into mechanical energy. This resulting rotational movement is used, for example, to drive a generator which serves to generate electric power.

Ein Wasserrad wird durch Wasserkraft in Rotation versetzt, dabei wird die potentielle und kinetische Energie des Wassers genutzt, um beispielsweise einen Generatoren von einem Wasserkraftwerk anzutreiben.A water wheel is rotated by water power, thereby the potential and kinetic energy of the water is used, for example, to drive a generator from a hydroelectric power plant.

Wasserkraftwerke, welche sowohl im Bereich der ausschließlichen Wirtschaftszone (AWZ), des Festlandsockels, auf hoher See, in Fließgewässern oder von Einmündungen von Gewässern ins Meer mit vergleichsweise geringem technischem Aufwand und geringen Kosten einsetzbar sind, sind nicht bekannt. In den vorgenannten Bereichen sind dabei unterschiedliche Strömungsarten der Meeresströmung, wie Meereswellen, Tidenhub, Auftrieb, Salinität oder Thermohalinität anzutreffen. Außerdem sind dort unterschiedliche Luftströmungen, wie Euler-Wind, geostrophischer Wind, Gradientenwind und zyklostrphischere Winde, und Gemische aus Wasser und Luft (Gischt) anzutreffen. Wasserkraftwerke, welche unterschiedliche Strömungsarten der Meeresströmung und zumindest teilwiese unterschiedliche Luftströmungen für die Erzeugung von elektrischem Strom nutzen sind nicht bekannt.Hydroelectric power plants, which can be used both in the area of the Exclusive Economic Zone (EEZ), the continental shelf, on the high seas, in running waters or from confluence of waters into the sea with comparatively little technical effort and low costs, are not known. In the aforementioned areas are different types of flow of ocean currents, such as sea waves, Tidenhub, buoyancy, salinity or thermohalinity found. In addition, there are different air currents, such as Euler wind, geostrophic wind, gradient wind and cyclostrphischere winds, and mixtures of water and air (spray) to be found. Hydroelectric power plants which use different types of flow of the ocean current and at least partially different air currents for the generation of electric power are not known.

Wasserkraftwerke für nur einige der o. g. Bereiche sind bekannt, jedoch technisch sehr aufwendig und haben sich im Praxisbetrieb nicht durchsetzen können, obwohl ein diesbezüglich hoher Bedarf seit längerem besteht.Hydroelectric power plants for only some of the o. G. Areas are known, but technically very complex and have not been able to prevail in practice, although there is a high demand in this regard for a long time.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Wasserkraftwerk bereit zu stellen, welches die Nachteile des Standes der Technik überwindet, einen technisch einfachen Aufbau besitzt und universell einsetzbar ist.The object of the invention is to provide a hydroelectric power plant, which overcomes the disadvantages of the prior art, has a technically simple structure and is universally applicable.

Die Aufgabe der Erfindung wird durch ein Wasserkraftwerk mit den Merkmalen gemäß dem Anspruch 1 gelöst.The object of the invention is achieved by a hydroelectric power plant with the features according to claim 1.

Erfindungswesentlich ist, dass am Mast zumindest eine Wasserturbine horizontal angeordnet ist, wobei diese Wasserturbine zumindest umfasst: einen elektrischen Generator und Schaufelkörper.It is essential to the invention that at least one water turbine is arranged horizontally on the mast, this water turbine at least comprising: an electric generator and blade body.

Damit ist grundsätzlich ermöglicht:

  • • Einsatz im Wasser in den unterschiedlichen Strömungsarten der Meeresströmungen (Abflüssen der Ströme ins Meer, Auftrieb, Salinität Thermohalinität, Tidenströmung,)
  • • Einsatz in der Luft (in den unterschiedlichen Luftströmungen wie Euler-Wind, geostrophische Wind, Gradientwind, zyklostrophischen Winde und
  • • Einsatz in den Gemischen des Wassers und der Luft (Wellen und Wellengemische mit Luft).
This basically allows:
  • • use in the water in the different types of currents of the ocean currents (discharges of the currents into the sea, buoyancy, salinity thermohalinity, tidal flow,)
  • • Use in the air (in different air currents such as Euler wind, geostrophic wind, gradient wind, cyclostrophic winds and
  • • Use in the mixtures of water and air (waves and wave mixtures with air).

Die Erzeugung von elektrischem Strom erfolgt auf der Basis, dass die Befestigung am Bodengrund insbesondere masseschlüssig ist.The generation of electric current is based on the fact that the attachment to the ground is particularly mass-rich.

Der Einsatz der Erfindung kann in den Zonen erfolgen: Hohe See außerhalb des Festlandsockels > 200 sm Festlandsockel außerhalb der AWZ > 200 sm AWZ Auschließliche Wirtschaftszone AWZ 0 bis 200 sm Anschlusszone 0–12 sm Küstenmeer (Hoheitsgewässer) 0–12 sm Basislinie 0 sm Innere Gewässer 0–< sm The use of the invention can take place in the zones: High sea outside the continental shelf > 200 sm Continental shelf outside the EEZ > 200 sm EEZ Exclusive Economic Zone EEZ 0 to 200 sm contiguous zone 0-12 sm Territorial sea (territorial waters) 0-12 sm baseline 0 sm Inner waters 0- <sm

Die Unteransprüche 2 bis 13 geben weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung gemäß Anspruch 1 wieder, ohne diese zu begrenzen.The dependent claims 2 to 13 give further advantageous embodiments of the invention according to claim 1 again, without limiting these.

Bevorzugt ist, dass das Fundament eines der Fundamenttypen: Monopile, Jacket, Tripod, Tripile, Schwerkraftfundament, Bucket-Fundament oder schwimmendes Fundament ist.It is preferred that the foundation is one of the foundation types: Monopile, Jacket, Tripod, Tripile, Gravity Foundation, Bucket Foundation, or Floating Foundation.

Bevorzugt ist, dass am Mast mindestens ein Paar von zwei Wasserturbinen angeordnet ist, wobei diese übereinander, gesondert voneinander angeordnet sind und die Schaufeln des Schaufelkörpers der ersten Wasserturbine in eine Drehrichtung weisen und die Schaufeln des Schaufelkörpers der zweiten Wasserturbine in eine gegenläufige Drehrichtung weisen.It is preferred that at least one pair of two water turbines is arranged on the mast, wherein these are arranged one above the other, separate from each other and the blades of the blade body of the first water turbine in a direction of rotation and have the blades of the blade body of the second water turbine in an opposite direction of rotation.

Durch gegenläufige Drehbewegung der beiden Schaufelkörper, d. h. rechtsdrehend und links-drehend, wird in einfachster Art und Weise das Aufheben von Kräften realisiert, die ansonsten zu Unstabilitäten, beispielsweise in dem Fall wo beide rechts-drehend würden.By opposite rotational movement of the two blade body, d. H. Turning to the right and turning to the left, in the simplest way, the lifting of forces is realized that would otherwise lead to instabilities, for example in the case where both turn right.

Bevorzugt ist, dass der Schaufelkörper aus zumindest zwei Segmenten besteht, die miteinander lösbar verbunden sind. Damit ist eine modulare Bauweise ermöglicht, so dass die einzelnen Segmente kostengünstig eingeschwommen werden und vor Ort montiert werden können. Dadurch dass diese Segmente lenzfähig sind, können diese durch Trimmen, d. h. entsprechendes Befüllen oder Evakuieren des Wassers genau, insbesondere höhengenau positioniert werden.It is preferred that the blade body consists of at least two segments which are detachably connected to each other. This allows a modular design, so that the individual segments can be cost-effectively floated and mounted on site. By virtue of the fact that these segments are delimitable, they can be trimmed, ie. H. appropriate filling or evacuation of the water to be accurately positioned in particular height.

Durch den modularen Aufbau sind mehrere Einzelteile wie bei einer angeschnittenen Torte vorhanden. Diese sollten das Maß nicht überschreiten, sodass die einzelnen Module bzw. Segmente einfach und kostengünstig transportierbar sind.Due to the modular structure, several individual parts are available as in a pie slice. These should not exceed the dimension so that the individual modules or segments can be transported easily and inexpensively.

Geeignetes Maß der Fertigung gut zu transportieren mit einem normalen Schubboot. Keine Sonderanfertigung von Spezialschiffen notwendig, wie bei Windkraftanlagen oft nötig.To transport a suitable measure of production well with a normal pusher boat. No custom-made special ships necessary, as often necessary in wind turbines.

Bevorzugt ist, dass die Segmente jeweils einen lenzfähigen Grundkörper besitzen.It is preferred that the segments each have a legible base body.

Damit ist in einfacher Art und Weise ein Trimmen durch Verwenden von Lenzpumpen des jeweiligen Schaufelkörpers sowie eine Höhenregulierung ermöglicht. Außerdem ist damit die Möglichkeit eröffnet in bestimmten, gewünschten Betriebszuständen einen Auftrieb des Schaufelkörpers zu erhalten.This makes it possible in a simple manner trimming by using bilge pumps of the respective blade body and a height adjustment. In addition, this opens up the possibility of obtaining buoyancy of the blade body in certain desired operating states.

Bevorzugt ist, dass der Schaufelkörper senkrecht zur Mittellinie des Masts angeordnet ist und der Mast mittig durch den Schaufelkörper geführt ist. Damit ist konstruktiv einfacher Art und Weise eine stabile Bauweise realisiert.It is preferred that the blade body is arranged perpendicular to the center line of the mast and the mast is guided centrally through the blade body. For a structurally simple way a stable construction is realized.

Bevorzugt ist, dass zumindest der oberste Schaufelkörper durch die Meeresströmung, Wellengang und/oder Wind beaufschlagbar ist. Damit kann das erfindungsgemäße Wasserkraftwerke unterschiedliche Strömungsarten der Meeresströmung und zumindest teilwiese unterschiedliche Luftströmungen für die Erzeugung von elektrischem Strom nutzen.It is preferred that at least the uppermost blade body can be acted upon by the ocean current, swell and / or wind. Thus, the hydroelectric power plants according to the invention can use different flow types of the ocean current and at least partially different air flows for the generation of electric current.

Bevorzugt ist, dass am Mast eine Windkraftanlage (Windgenerator), eine Photovoltaik-Anlage und/oder ein Plattform angeordnet ist oder sind. Durch diese konstruktive Lösung können weitere Funktionalitäten in einfacher Art und Weise und mit relativ geringem technischem Aufwand ermöglicht werden.It is preferred that a wind turbine (wind generator), a photovoltaic system and / or a platform is or are arranged on the mast. By means of this design solution, further functionalities can be made possible in a simple manner and with relatively little technical effort.

Durch die Wellen wird die Energie des Wassers aufgenommen und somit die Energie der Luft an die des Wassers übertragen (Energieerhaltungssatz). Die damit übertragene Energie des Wassers kann somit durch die Wasserkraftanlagen aufgenommen werden. Damit kann die gesamte Energie der Wasseroberfläche, welche sich um das Gebiet der windanlagen befindet, energetisch ausgenutzt werden. The waves absorb the energy of the water and thus transfer the energy of the air to that of the water (energy conservation law). The thus transferred energy of the water can thus be absorbed by the hydropower plants. Thus, the entire energy of the water surface, which is located around the area of the wind turbines, can be energetically exploited.

Somit kann zu den Strömungsenergien zusätzlich noch die umgewandelte Energie des Wassers zu Strom umgewandelt werden.Thus, in addition to the flow energies, the converted energy of the water can be converted into electricity.

Außerdem ist es möglich, das erfindungsgemäße Wasserkraftwerk in bestehende Windkraftanlagen, beispielsweise durch die Befestigung um den Schaft von Windkraftanlagen, zu integrieren und damit eine größere energetische Leistung pro Aufstellungsort zu erreichen. Diese Kombination der Nutzung von Wind und Strömung ist sehr effektiv und sehr ökologisch.In addition, it is possible to integrate the hydroelectric power plant according to the invention in existing wind power plants, for example by attachment to the shaft of wind turbines, and thus to achieve greater energy performance per site. This combination of use of wind and current is very effective and very ecological.

Die zusätzliche Anbringung einer Photovoltaik-Anlage ermöglicht zusätzlich die effektive Nutzung der Sonnenenergie zur Elektroenergieerzeugung.The additional attachment of a photovoltaic system also allows the effective use of solar energy for electric power generation.

Bevorzugt ist, dass der elektrische Generator im Schaufelkörper angeordnet ist.It is preferred that the electric generator is arranged in the blade body.

Die Anordnung der Generatoren am Mast wirkt sich vorteilhaft auf die Statik aus, da durch die Masseverteilung und somit Schwerpunkt nach unten Erdmittelpunkt sich ein vorteilhafte Ergebnis ergibt.The arrangement of the generators on the mast has an advantageous effect on the statics, since by the mass distribution and thus focus down center of gravity results in an advantageous result.

Durch die Anordnung der Generatoren am Mast wird die Strömungsenergie (Kolkung), welche am Bodengrund die Fundamente auskolkt vermindert bzw. gänzlich aufgenommen. Es entstehen keine bzw. geringere Kosten für die Nachbesserung (Reparatur).By arranging the generators on the mast, the flow energy (Kolkung), which at the bottom of the soil from the foundations auskinkt reduced or completely absorbed. There are no or lower costs for the repair (repair).

Die Aufgabe der Erfindung wird außerdem jeweils durch die Merkmale der Ansprüche 14 und 15 gelöst.The object of the invention is also achieved in each case by the features of claims 14 and 15.

Die Erfindung wird nachfolgend an Ausführungsbeispielen näher erläutert, ohne damit alle Einsatzmöglichkeiten der Erfindung abschließend dargestellt zu haben.The invention is explained in more detail below with reference to exemplary embodiments without having conclusively illustrated all possible uses of the invention.

Die Figuren zeigen:The figures show:

1 eine erfindungsgemäße Wasserturbine in einer Draufansicht und in einer Schnittdarstellung, 1 a water turbine according to the invention in a plan view and in a sectional view,

2 die erfindungsgemäße Wasserturbine gemäß 1 in einer Seitenansicht und in einer Schnittdarstellung, 2 the water turbine according to the invention 1 in a side view and in a sectional view,

3 eine erfindungsgemäße Wasserturbine in einer Draufansicht und in einer Schnittdarstellung, in einer bezüglich 1 modifizierten Form, 3 a water turbine according to the invention in a plan view and in a sectional view, in a respect 1 modified form,

4 die erfindungsgemäße Wasserturbine 13 gemäß 3 in einer Seitenansicht und Schnittdarstellung, in einer bezüglich 1 modifizierten Form, 4 the water turbine of the invention 13 according to 3 in a side view and sectional view, in a respect 1 modified form,

5 eine erfindungsgemäße Wasserturbine in einer Draufansicht und in einer Schnittdarstellung, in einer bezüglich 1 und 3 weiteren alternativen Form, 5 a water turbine according to the invention in a plan view and in a sectional view, in a respect 1 and 3 another alternative form,

6 die erfindungsgemäße Wasserturbine 13 gemäß 5 in eine Seitenansicht und Schnittdarstellung in einer bezüglich 1 und 3 alternativer Form, 6 the water turbine of the invention 13 according to 5 in a side view and sectional view in a respect 1 and 3 alternative form,

7 das erfindungsgemäße Wasserkraftwerk, ergänzt durch eine Windkraftanlage 17, in einer schematischen Seitenansicht, 7 the hydroelectric power plant according to the invention, supplemented by a wind turbine 17 in a schematic side view,

8 das erfindungsgemäße Wasserkraftwerk in einer schematischen Seitenansicht, 8th the hydroelectric power plant according to the invention in a schematic side view,

9 das erfindungsgemäße Wasserkraftwerk, ergänzt durch eine Windkraftanlage 17, in einer alternativen Ausführungsform, in einer schematischen Seitenansicht, 9 the hydroelectric power plant according to the invention, supplemented by a wind turbine 17 in an alternative embodiment, in a schematic side view,

10 eine erfindungsgemäße Wasserturbine mit einem Jacket-Fundament, in einer Draufansicht und in einer Schnittdarstellung, 10 a water turbine according to the invention with a jacket foundation, in a plan view and in a sectional view,

11 eine erfindungsgemäße Wasserturbine mit einem Tripod-Fundament, in einer Draufansicht und in einer Schnittdarstellung, und 11 a water turbine according to the invention with a tripod foundation, in a plan view and in a sectional view, and

12 eine erfindungsgemäße Wasserturbine mit einem Tripile-Fundament, in einer Draufansicht und in einer Schnittdarstellung. 12 a water turbine according to the invention with a tripile foundation, in a top view and in a sectional view.

1 zeigt eine erfindungsgemäße Wasserturbine 13 in einer Draufansicht und in einer Schnittdarstellung. 1 shows a water turbine according to the invention 13 in a top view and in a sectional view.

Der Schaufelkörper 11 besitzt neun in Form und Größe identische Segmente 12, die um den Stator 10 ringförmig angeordnet, lösbar miteinander verbunden sind und den Schaufelkörper 11 bilden. Der Schaufelkörper 11 ist um den Stator 10 drehbar angeordnet. Der Stator 10 ist ein Teil des Masts, welcher mit dem Fundament 1, in 1 nicht dargestellt, verbunden ist. Der Schaufelkörper 11 ist senkrecht zur Mittellinie des Masts angeordnet, wobei der Stator 10 mittig durch den Schaufelkörper 11 geführt ist. Die Segmente 12 besitzen jeweils einen hohlen lenzfähigen Grundkörper, welcher in üblicher Art und Weise, insbesondere unter Verwendung einer Lenzpumpe, befüllt oder evakuiert werden kann.The blade body 11 has nine identical segments in shape and size 12 around the stator 10 annularly arranged, releasably connected to each other and the blade body 11 form. The blade body 11 is around the stator 10 rotatably arranged. The stator 10 is a part of the mast, which with the foundation 1 , in 1 not shown connected. The blade body 11 is arranged perpendicular to the center line of the mast, wherein the stator 10 centered by the blade body 11 is guided. The segments 12 each have a hollow lenzfähigen body, which can be filled or evacuated in the usual manner, in particular using a bilge pump.

An jedem Segment 12 ist an der Außenseite radial eine Schaufel 7 befestigt. Die somit insgesamt neun in Form und Größe identischen Schaufeln 7 sind symmetrisch über die Außenseite des Schaufelkörpers 11 verteilt, wobei alle Schaufeln 7 mit ihrer Öffnung in eine Richtung weisen. In 1 sind die Öffnungen entgegen dem Uhrzeigersinn angeordnet.At every segment 12 is radially on the outside a blade 7 attached. The total of nine identical in shape and size blades 7 are symmetrical about the outside of the blade body 11 distributed, with all shovels 7 with their opening pointing in one direction. In 1 the openings are arranged counterclockwise.

In jedem dritten Segment 12 ist ein Spulengehäuse 9 mit einem Magnet 3 angeordnet und im Stator 10 sind symmetrisch drei Spulen 8 angeordnet. Diese bilden, neben dem Schaufelkörpers 11, welcher als Rotor 6 dient, die wesentlichen Teile des Generators.In every third segment 12 is a coil housing 9 with a magnet 3 arranged and in the stator 10 are symmetrically three coils 8th arranged. These form, next to the blade body 11 , which as a rotor 6 serves the essential parts of the generator.

2 zeigt die erfindungsgemäße Wasserturbine 13 gemäß 1 in einer Seitenansicht und Schnittdarstellung. 2 shows the water turbine according to the invention 13 according to 1 in a side view and sectional view.

An den Stator 10, wobei in 2 zwei der drei Spulen 8 dargestellt sind, schließt sich der Schaufelkörpers 11 an. An der Außenseite des Schaufelkörpers 11 sind die Schaufeln 7 angeordnet.To the stator 10 , where in 2 two of the three coils 8th are shown, the blade body closes 11 at. On the outside of the blade body 11 are the shovels 7 arranged.

3 zeigt eine erfindungsgemäße Wasserturbine 13 in einer Draufansicht und in einer Schnittdarstellung, in einer bezüglich 1 modifizierten Form. Die in 3 dargestellte Wasserturbine 13 unterscheidet sich nur bezüglich der Anordnung der Magneten 3 und der Spulen 8 von der gemäß 1. 3 shows a water turbine according to the invention 13 in a top view and in a sectional view, in a respect 1 modified form. In the 3 illustrated water turbine 13 differs only in terms of the arrangement of the magnets 3 and the coils 8th from the according to 1 ,

In jedem dritten Segment 12 ist ein Spulengehäuse 9 mit einer Spule 8 angeordnet und im Stator 10 sind symmetrisch drei Magneten 3 angeordnet.In every third segment 12 is a coil housing 9 with a coil 8th arranged and in the stator 10 are symmetrically three magnets 3 arranged.

4 zeigt die erfindungsgemäße Wasserturbine 13 gemäß 3 in einer Seitenansicht und Schnittdarstellung in einer bezüglich 1 modifizierten Form. 4 shows the water turbine according to the invention 13 according to 3 in a side view and sectional view in a respect 1 modified form.

An den Stator 10, wobei in 2 zwei der drei Magneten 3 dargestellt sind, schließt sich der Schaufelkörpers 11 an. An der Außenseite des Schaufelkörpers 11 sind die Schaufeln 7 angeordnet.To the stator 10 , where in 2 two of the three magnets 3 are shown, the blade body closes 11 at. On the outside of the blade body 11 are the shovels 7 arranged.

5 zeigt eine erfindungsgemäße Wasserturbine in einer Draufansicht und in einer Schnittdarstellung, in einer bezüglich 1 weiteren alternativer Form. 5 shows a water turbine according to the invention in a plan view and in a sectional view, in a respect 1 another alternative form.

Die in 5 dargestellte Wasserturbine 13 unterscheidet sich gemäß der in 1 dargestellten darin, dass in jedem dritten Segment 12 ein Generatorgehäuse 9 mit einem Generator 15 angeordnet ist.In the 5 illustrated water turbine 13 differs according to the in 1 shown in that in every third segment 12 a generator housing 9 with a generator 15 is arranged.

6 zeigt die erfindungsgemäße Wasserturbine 13 gemäß 5 in einer Seitenansicht und Schnittdarstellung in einer bezüglich 1 alternativer Form. 6 shows the water turbine according to the invention 13 according to 5 in a side view and sectional view in a respect 1 alternative form.

7 zeigt das erfindungsgemäße Wasserkraftwerk, ergänzt durch eine Windkraftanlage 17, in einer schematischen Seitenansicht. 7 shows the hydroelectric power plant according to the invention, supplemented by a wind turbine 17 in a schematic side view.

Das Wasserkraftwerk 16 besitzt ein Fundament 1, welches fest im Gewässerboden verankert ist, einen Mast 14 und eine Wasserkraftmaschine, die hier sechs Wasserturbinen 13 besteht. Am Mast 14 sind die sechs Wasserturbinen 13 horizontal angeordnet, wobei jede dieser Wasserturbinen 13 zumindest umfasst: einen elektrischen Generator und einen Schaufelkörper 11, welcher insbesondere als Rotor 6 dient. Das Wasserkraftwerk 16 ist in 7, wo Windstille herrscht, unterhalb der Meeresoberfläche 5 angeordnet, d. h. auch die Schaufeln 7 der obersten Wasserturbinen 13 sind vollständig eingetaucht.The hydroelectric power station 16 has a foundation 1 , which is firmly anchored in the water bottom, a mast 14 and a water engine, here six water turbines 13 consists. At the mast 14 are the six water turbines 13 arranged horizontally, each of these water turbines 13 at least includes: an electric generator and a blade body 11 , which in particular as a rotor 6 serves. The hydroelectric power station 16 is in 7 where there is no wind, below the sea surface 5 arranged, ie the blades 7 the top water turbines 13 are completely immersed.

Am Mast 14 sind drei Paare von jeweils zwei Wasserturbinen 13 angeordnet, wobei diese übereinander und gesondert voneinander angeordnet sind. Die Schaufeln 7 des Schaufelkörpers 11 der ersten Wasserturbine 13 weisen in eine Drehrichtung und die Schaufeln 7 des Schaufelkörpers 11 der zweiten Wasserturbine 13 weisen in eine gegenläufige Drehrichtung.At the mast 14 are three pairs of two water turbines each 13 arranged, wherein these are arranged one above the other and separately from each other. The shovels 7 of the blade body 11 the first water turbine 13 pointing in one direction of rotation and the blades 7 of the blade body 11 the second water turbine 13 point in an opposite direction of rotation.

Am oberen Ende des Masts 14 ist eine Windkraftanlage 17 mit einem Windgenerator angeordnet.At the top of the mast 14 is a wind turbine 17 arranged with a wind generator.

Alternativ oder zusätzlich könnten eine Photovoltaik-Anlage Und/oder ein Plattform angeordnet sein.Alternatively or additionally, a photovoltaic system and / or a platform could be arranged.

8 zeigt das erfindungsgemäße Wasserkraftwerk in einer schematischen Seitenansicht. 8th shows the hydroelectric power plant according to the invention in a schematic side view.

Das Wasserkraftwerk 16 besitzt ein Fundament 1, welches fest im Gewässerboden verankert ist, einen Mast 14 und eine Wasserkraftmaschine, die hier sechs Wasserturbinen 13 besteht. Am Mast 14 sind die sechs Wasserturbinen 13 horizontal angeordnet, wobei jede dieser Wasserturbinen 13 zumindest umfasst: einen elektrischen Generator und einen Schaufelkörper 11, welcher insbesondere als Rotor 6 dient. Das Wasserkraftwerk 16 ist unterhalb der Meeresoberfläche 5 angeordnet, d. h. auch die Schaufeln 7 der obersten Wasserturbinen 13 sind vollständig eingetaucht.The hydroelectric power station 16 has a foundation 1 , which is firmly anchored in the water bottom, a mast 14 and a water engine, here six water turbines 13 consists. At the mast 14 are the six water turbines 13 arranged horizontally, each of these water turbines 13 at least comprises: an electric generator and a blade body 11 , which in particular as a rotor 6 serves. The hydroelectric power station 16 is below the sea surface 5 arranged, ie the blades 7 the top water turbines 13 are completely immersed.

Der Mast 14 endet unterhalb der der Meeresoberfläche 5, so dass in bestimmten Fällen der Schiffsverkehr nicht behindert wird.The mast 14 ends below the sea surface 5 so that in certain cases the shipping traffic is not hindered.

Am Mast 14 sind drei Paare von jeweils zwei Wasserturbinen 13 angeordnet, wobei diese übereinander und gesondert voneinander angeordnet sind. Die Schaufeln 7 des Schaufelkörpers 11 der ersten Wasserturbine 13 weisen in eine Drehrichtung und die Schaufeln 7 des Schaufelkörpers 11 der zweiten Wasserturbine 13 weisen in eine gegenläufige Drehrichtung.At the mast 14 are three pairs of two water turbines each 13 arranged, wherein these are arranged one above the other and separately from each other. The shovels 7 of the blade body 11 the first water turbine 13 pointing in one direction of rotation and the blades 7 of the blade body 11 the second water turbine 13 point in an opposite direction of rotation.

9 zeigt das erfindungsgemäße Wasserkraftwerk, ergänzt durch eine Windkraftanlage 17, in einer alternativen Ausführungsform, in einer schematischen Seitenansicht. 9 shows the hydroelectric power plant according to the invention, supplemented by a wind turbine 17 in an alternative embodiment, in a schematic side view.

Das Wasserkraftwerk 16 besitzt ein Fundament 1, welches fest im Gewässerboden verankert ist, einen Mast 14 und eine Wasserkraftmaschine, die hier acht Wasserturbinen 13 besteht. Am Mast 14 sind die acht Wasserturbinen 13 horizontal angeordnet, wobei jede dieser Wasserturbinen 13 zumindest umfasst: einen elektrischen Generator und einen Schaufelkörper 11, welcher insbesondere als Rotor 6 dient.The hydroelectric power station 16 has a foundation 1 , which is firmly anchored in the water bottom, a mast 14 and a hydroelectric power plant, here eight water turbines 13 consists. At the mast 14 are the eight water turbines 13 arranged horizontally, each of these water turbines 13 at least comprises: an electric generator and a blade body 11 , which in particular as a rotor 6 serves.

Das Wasserkraftwerk 16 ist in 9, wo hoher Wellengang herrscht, nur teilweise unterhalb der Meeresoberfläche 5 angeordnet, d. h. die Schaufeln 7 der obersten beiden Wasserturbinen 13 sind mit Gischt und Wind beaufschlagt.The hydroelectric power station 16 is in 9 , where high waves prevail, only partially below the sea surface 5 arranged, ie the blades 7 the top two water turbines 13 are treated with spray and wind.

Am Mast 14 sind vier Paare von jeweils zwei Wasserturbinen 13 angeordnet, wobei diese übereinander und gesondert voneinander angeordnet sind. Die Schaufeln 7 des Schaufelkörpers 11 der ersten Wasserturbine 13 weisen in eine Drehrichtung und die Schaufeln 7 des Schaufelkörpers 11 der zweiten Wasserturbine 13 weisen in eine gegenläufige Drehrichtung.At the mast 14 are four pairs of two water turbines each 13 arranged, wherein these are arranged one above the other and separately from each other. The shovels 7 of the blade body 11 the first water turbine 13 pointing in one direction of rotation and the blades 7 of the blade body 11 the second water turbine 13 point in an opposite direction of rotation.

Am oberen Ende des Masts 14 ist eine Windkraftanlage 17 mit einem Windgenerator angeordnet.At the top of the mast 14 is a wind turbine 17 arranged with a wind generator.

10 zeigt eine erfindungsgemäße Wasserturbine 13 mit einem Jacket-Fundament 18 in einer Draufansicht und in einer Schnittdarstellung. 10 shows a water turbine according to the invention 13 with a jacket foundation 18 in a top view and in a sectional view.

Das Jacket ist eine Fachwerkskonstruktion aus Stahl, die der Konstruktion von üblichen Strommasten gleicht. An seinen vier Füßen wird das Jacket mit Pfählen im Meeresboden verankert. Die Jacket-Konstruktion hat sich bereits in der Ölindustrie in größeren Wassertiefen bewährt.The jacket is a truss structure made of steel, which is similar to the construction of conventional electricity pylons. At its four feet, the jacket is anchored with piles in the seabed. The jacket construction has already proven itself in the oil industry in deeper water depths.

Der Schaufelkörper 11 besitzt neun in Form und Größe identische Segmente 12, die Jacket-Konstruktion ringförmig angeordnet, lösbar miteinander verbunden sind und den Schaufelkörper 11 bilden. Der Schaufelkörper 11 ist um die Jacket-Konstruktion drehbar angeordnet.The blade body 11 has nine identical segments in shape and size 12 , the jacket construction arranged annularly, are releasably connected together and the blade body 11 form. The blade body 11 is rotatably mounted around the jacket construction.

11 zeigt eine erfindungsgemäße Wasserturbine 13 mit einem Tripod-Fundament 19 in einer Draufansicht und in einer Schnittdarstellung. 11 shows a water turbine according to the invention 13 with a tripod foundation 19 in a top view and in a sectional view.

Das Tripod ist eine Dreibeinkonstruktion aus Stahlrohren, die unter Wasser den Hauptpfahl stützen. Dieses Dreibein wird mit kleinen Pfählen durch Einrammen im Meeresboden verankert.The tripod is a tripod construction made of steel pipes that support the main pile under water. This tripod is anchored by small piles by ramming in the seabed.

Der Schaufelkörper 11 besitzt neun in Form und Größe identische Segmente 12, die Tripod-Konstruktion ringförmig angeordnet, lösbar miteinander verbunden sind und den Schaufelkörper 11 bilden. Der Schaufelkörper 11 ist um die Tripod-Konstruktion drehbar angeordnet.The blade body 11 has nine identical segments in shape and size 12 , the tripod construction arranged in a ring, releasably connected to each other and the blade body 11 form. The blade body 11 is rotatably mounted around the tripod construction.

12 zeigt drei erfindungsgemäße Wasserturbinen 13 mit einem Tripile-Fundament 20 in einer Draufansicht und in einer Schnittdarstellung. 12 shows three water turbines according to the invention 13 with a tripile foundation 20 in a top view and in a sectional view.

Das Tripile besteht aus drei Stahlpfeilern, die unter Wasser verankert werden. Über Wasser wird auf diesen Stahlpfeilern eine Dreibeinkonstruktion aufgesetzt.The tripile consists of three steel pillars that are anchored under water. Over water, a tripod construction is placed on these steel pillars.

Der drei Schaufelkörper 11 besitzt je neun in Form und Größe identische Segmente 12, die Tripile-Konstruktion ringförmig angeordnet, lösbar miteinander verbunden sind und den Schaufelkörper 11 bilden. Jeweils ein Schaufelkörper 11 ist um je einen der drei Stahlpfeilern die Tripile-Konstruktion drehbar angeordnet.The three blade body 11 each has nine identical in shape and size segments 12 , The tripile construction arranged annularly, are releasably connected together and the blade body 11 form. One blade body each 11 is around each one of the three steel pillars, the tripile construction rotatably arranged.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Fundamentfoundation
22
Generatorgehäusegenerator housing
33
Magnetmagnet
44
Magnetgehäusemagnet housing
55
Meeresoberflächesea
66
Rotorrotor
77
Schaufelshovel
88th
SpuleKitchen sink
99
Spulengehäusecoil housing
1010
Statorstator
1111
Schaufelkörperblade body
1212
Segmentsegment
1313
Wasserturbinewater turbine
1414
Mastmast
1515
Generatorgenerator
1616
WasserkraftwerkHydroelectric power station
1717
WindkraftanlageWind turbine
1818
Jacket-FundamentJacket foundation
1919
Tripod-FundamentTripod foundation
2020
Tripile-FundamentTripile foundation

Claims (15)

Wasserkraftwerk, zumindest umfassend ein Fundament (1), einen Mast (14) und eine Wasserkraftmaschine, dadurch gekennzeichnet, dass am Mast (14) zumindest eine Wasserturbine (13) horizontal angeordnet ist, wobei diese Wasserturbine (13) zumindest umfasst: einen elektrischen Generator (15) und Schaufelkörper (11).Hydroelectric power plant, at least comprising a foundation ( 1 ), a mast ( 14 ) and a hydropower machine, characterized in that on the mast ( 14 ) at least one water turbine ( 13 ) is arranged horizontally, said water turbine ( 13 ) at least comprises: an electric generator ( 15 ) and blade body ( 11 ). Wasserkraftwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Fundament (1) eines der Fundamenttypen: Monopile, Jacket (18), Tripod (19), Tripile (20), Schwerkraftfundament, Bucket-Fundament oder schwimmendes Fundament ist.Hydroelectric power plant according to claim 1, characterized in that the foundation ( 1 ) one of the foundation types: Monopile, Jacket ( 18 ), Tripod ( 19 ), Triples ( 20 ), Gravity foundation, bucket foundation or floating foundation. Wasserkraftwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass am Schaufelkörper (11) zumindest ein Paar von zwei Schaufeln (7) radial angeordnet ist und alle diese Schaufeln (7) in eine der beiden Drehrichtung weisen.Hydroelectric power plant according to claim 1, characterized in that on the blade body ( 11 ) at least a pair of two blades ( 7 ) is arranged radially and all these blades ( 7 ) in one of the two directions of rotation. Wasserkraftwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass am Mast (14) mindestens ein Paar von zwei Wasserturbinen (13) angeordnet ist, wobei diese übereinander, gesondert voneinander angeordnet sind und die Schaufeln (7) des Schaufelkörpers (11) der ersten Wasserturbine (13) in eine Drehrichtung weisen und die Schaufeln (7) des Schaufelkörpers (11) der zweiten Wasserturbine (13) in eine gegenläufige Drehrichtung weisen.Hydroelectric power plant according to claim 1, characterized in that on the mast ( 14 ) at least one pair of two water turbines ( 13 ), which are arranged one above the other, separately from each other and the blades ( 7 ) of the blade body ( 11 ) of the first water turbine ( 13 ) in one direction of rotation and the blades ( 7 ) of the blade body ( 11 ) of the second water turbine ( 13 ) in an opposite direction of rotation. Wasserkraftwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaufelkörper (11) aus zumindest zwei Segmenten (12) besteht, die miteinander lösbar verbunden sind.Hydroelectric power plant according to claim 1, characterized in that the blade body ( 11 ) of at least two segments ( 12 ), which are detachably connected to each other. Wasserkraftwerk nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Segmente (12) jeweils einen lenzfähigen Grundkörper besitzen.Hydroelectric power station according to claim 5, characterized in that the segments ( 12 ) each have a teachable base body. Wasserkraftwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaufelkörper (11) senkrecht zur Mittellinie des Masten (14) angeordnet ist und der Mast (14) mittig durch den Schaufelkörper (11) geführt ist.Hydroelectric power plant according to claim 1, characterized in that the blade body ( 11 ) perpendicular to the center line of the mast ( 14 ) and the mast ( 14 ) centrally through the blade body ( 11 ) is guided. Wasserkraftwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest der oberste Schaufelkörper (11) durch die Meeresströmung, Wellengang und/oder Wind beaufschlagbar ist.Hydroelectric power plant according to claim 1, characterized in that at least the uppermost blade body ( 11 ) can be acted upon by the ocean current, swell and / or wind. Wasserkraftwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Fundament (1) im Bereich der sog. ausschließlichen Wirtschaftszone (AWZ), des Festlandsockels, auf hoher See, in Fließgewässern oder von Einmündungen von Gewässern ins Meer anordenbar ist.Hydroelectric power plant according to claim 1, characterized in that the foundation ( 1 ) can be located in the so-called Exclusive Economic Zone (EEZ), the continental shelf, on the high seas, in flowing waters or from the confluence of waters into the sea. Wasserkraftwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass am Mast (14) eine Windkraftanlage (17), eine Photovoltaik-Anlage oder ein Plattform angeordnet ist.Hydroelectric power plant according to claim 1, characterized in that on the mast ( 14 ) a wind turbine ( 17 ), a photovoltaic system or a platform is arranged. Wasserkraftwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Rotor (6) des elektrischen Generators (15) sich die Spulen (8) für das Erregerfeld befinden.Hydroelectric power plant according to claim 1, characterized in that in the rotor ( 6 ) of the electric generator ( 15 ) the coils ( 8th ) for the exciter field. Wasserkraftwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Stator (10) des elektrischen Generators (15) sich die Spulen (8) für das Erregerfeld befinden und der Stator (10) im Mast (14) angeordnet ist.Hydroelectric power plant according to claim 1, characterized in that in the stator ( 10 ) of the electric generator ( 15 ) the coils ( 8th ) for the exciter field and the stator ( 10 ) in the mast ( 14 ) is arranged. Wasserkraftwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Generator (15) im Schaufelkörper (11) angeordnet ist.Hydroelectric power plant according to claim 1, characterized in that the electric generator ( 15 ) in the blade body ( 11 ) is arranged. Verwendung des Wasserkraftwerks gemäß einem der Ansprüche 1 bis 13 bei Euler-Wind oder Gradientwind.Use of the hydroelectric power plant according to one of claims 1 to 13 in Euler wind or gradient wind. Verwendung des Wasserkraftwerks gemäß einem der Ansprüche 1 bis 13 bei Auftrieb, Salinität, Tidenhub, Thermohalinität, Wärmeströmung und/oder Wellengang des Gewässers, in welchem sich das Offshore-Windkraftwerk angeordnet ist.Use of the hydroelectric power plant according to any one of claims 1 to 13 in buoyancy, salinity, Tidenhub, Thermohalinität, heat flow and / or swell of the water in which the offshore wind power plant is located.
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