DE19947149A1

DE19947149A1 - Einrichtung zur Umwandlung von Wellenenergie in elektrische Energie mittels Querstromturbine

Info

Publication number: DE19947149A1
Application number: DE19947149A
Authority: DE
Inventors: Paul Jonas
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1999-10-01
Filing date: 1999-10-01
Publication date: 2001-04-05

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Umwandlung von Wellenenergie in elektrische Energie, um mittels Querstromturbine eine Einrichtung zur Umwandlung von Wellenenergie zu schaffen, bei der für die Energie-Entnahme aus der Wellenbewegung eine an sich bekannte Querstromturbine eingesetzt wird. DOLLAR A Erfindungsgemäß wird dieses Problem dadurch gelöst, daß die Querstromturbine unten im Schwimmkörper und oben im Generatorträger gelagert ist und daß beide durch die zylinderförmigen Verbindungsstützen derart verbunden sind, so daß die in der Nähe der Wasseroberfläche schwimmende Querstromturbine von allen Seiten den laufenden Wellen ausgesetzt ist, um diesen etwa soviel Energie, wie es dem Durchmesser des Leitschaufelkreises entspricht, zu entnehmen. DOLLAR A Die Erfindung wird zur umweltfreundlichen Energieerzeugung eingesetzt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Umwandlung von Wellenenergie durch Anwendung einer Querstromturbine, die es ermöglicht, die Energie von Wellen zum direkten Antrieb eines Generators zu benutzen.

Die Umwandlung von Wellenenergie in elektrische Energie läßt sich verwirklichen durch Zwischenschaltung eines erhöht gelegenen Speichers, der durch auf schräger Ebene anlaufende Welle aufgefüllt wird, wie es beispielsweise in der DE-OS 38 03 570 beschrieben wird.

Bei kleineren Wellen, welche die Höhe des Speichers nicht erreichen, kann die Hebung einer dem Wellenimpuls entsprechenden Wassermenge auf die Höhe des Speichers durch eine Impulspumpe, inbesondere bewerkstelligt werden, wie sie in der DE-OS 196 21 650 A1 vorgeschlagen wird. Insbesondere die dort dargestellte Fig. 4 zeigt eine Kombination von schräger Ebene und der Impulspumpe, insbesondere die Konstruktion einer durch Wellenimpuls betätigten, als Rückschlagventil wirkende Ventilplatte.

Alle derartigen Lösungen haben den Nachteil, daß das Wellenkraftwerk bzw. der zum Schutz anderer Anlagen dienende energieerzeugende Wellenbrecher auf die Laufrichtung der Wellen ausgerichtet sein muß, also bei festem Einbau nur bei bestimmter Wellenrichtung optimal arbeitet, oder auf diese Richtung einstellbar sein muß.

In der DE-OS 196 21 650 A1 wurde eine Ventilplatte vorgeschlagen, bei der eine vorwiegend geneigte Fläche als Rückschlagventil ausgebildet ist und bei der die geneigte Fläche eine rechteckige oder runde gitterförmige Platte ist. Die Platte ist vorwiegend der Laufrichtung der Welle entgegengeneigt, um das Durchtreten von Wasser von der Unterseite auf die Oberseite zu ermöglichen. Die auf der Oberseite der Gitterplatte angeordnete elastische Ventilklappe aus Kunststoff wird beim Betrieb im Seegang infolge der wirksamen Wellenimpulse angehoben und bildet somit eine Art Rückschlagventil, das in Kombination mit bekannten Anlagen (beispielsweise nach DE-OS 38 03 570) eine Impulspumpe zur Hebung von Wasser darstellt.

Eine weitere Möglichkeit ist eine Kombination der erfindungsgemäßen Impulspumpe mit dem an sich bekannten Wellenkraftwerk.

Die Wirkungsweise ist so zu verstehen, daß von großen Wellen der energiereiche obere Teil des Wellenkamms direkt über die schräge Fläche aufläuft, während der untere Teil unterhalb der Ventilplatte gestaut wird und von unten auf die Ventilplatte wirkt. Kleinere Wellen laufen direkt unter die Ventilplatte und wirken mit ihrer schrägen Vorderfläche auf die Ventilplatte.

Der Nachteil dieses Vorschlages ist die Tatsache, daß bei gleichzeitigem chemischem Angriff durch Seewasser diese hochbeanspruchten Kunststoffklappen vorzeitig zerstört werden. Das bedeutet eine beträchtliche Einschränkung der Einrichtung zur Umwandlung der angebotenen Wellenenergie in elektrische Energie. Die Erfindung will hier Abhilfe schaffen.

Der im Patentanspruch 1 angegebenen Erfindung liegt das Problem zugrunde, eine Einrichtung zur Umwandlung von Wellenenergie zu schaffen, bei der für die Energie-Entnahme aus der Wellenbewegung eine Querstromturbine eingesetzt wird.

Erfindungsgemäß wird dieses Problem durch die im Kennzeichen der Patentansprüche 1 bis 3 angegebenen Merkmale der Erfindung gelöst.

Die vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung wird dadurch erreicht, daß man die besonderen Eigenschaften der Querstromturbine nutzbringend einsetzt.

Die Querstromturbine ist in verschiedenen Ausführungen bekannt; z. B. als Schalekreuzanemometer oder als Windrad, wo sie ohne besondere Leitschaufeln verwendet wird. Sie kann aber auch zur Erzeugung eines Vordralls mit Leitschaufeln ausgestattet werden, insbesondere dann, wenn diese als Stützsäulen oder -rippen Verwendung finden können (Fig. 1; 2; 3 und 4).

Ein weiterer Vorteil der Querstromturbine ist ihre Unabhängigkeit von der Anströmrichtung, was die Ausführung einer "Punktinsel" nahelegt. Darunter wird z. B. eine Anlage mit senkrechter Welle verstanden, also z. B. ein schwimmender Generatorantrieb zum Betrieb eines Leuchtfeuers, etwa zum Schutz und zur Kennzeichnung einer Offshore-Windkraftanlage oder eines Kleinkraftwerkes für die Küste von Entwicklungsländern für kleine Leistungen je nach vorherrschenden Wellenhöhen.

Bei einer derartigen Punktinsel kann erfindungsgemäß die im Seegang eintretende Schaukelbewegung - wie bei einer Boje - von der Querstromturbine ausgenutzt werden, indem diese einige Meter unter der Wasseroberfläche hin- und hergeschwenkt wird. Es entsteht dabei eine wechselnde Anströmung.

Außerdem bietet sich eine Kombination mit der Impulspumpe und dem Auflaufen der Wellen auf schräge Ebenen an. Solche Kombinationen würden die Anwendung einer Punktinsel für die oben genannten Zwecke verbessern (Fig. 3 und 4).

Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Querstromturbine, direkt wellenbeaufschlagt, mit Schwimmkörper im Horizontalschnitt,

Fig. 2 eine Querstromturbine, direkt wellenbeaufschlagt, mit Schwimmkörper im Vertikalschnitt,

Fig. 3 eine Seitenansicht einer Punktinsel als Wellenschwinger,

Fig. 3a einen Schnitt gemäß A-A,

Fig. 4 eine Draufsicht einer Punktinsel als Wellenschwinger.

In Fig. 1 wird eine Querstromturbine 1 im waagerechten Schnitt gezeigt. Die drei zylinderförmigen Verbindungsstützen 2 zwischen Schwimmkörper 4 und Generatorträger 5 sind durch einfache Verkleidungen 6 als Leitschaufeln ausgebildet und erzeugen mit dazwischenliegenden Leitschaufeln 3 einen Vordrall, um so die Leistung zu erhöhen.

Nach Fig. 2 ist die Querstromturbine 1 unten im Schwimmkörper 4 und oben im Generatorträger 5 gelagert, die beide durch die zylinderförmigen Verbindungsstützen 2 verbunden sind. Eine solche verankerte und in der Nähe der Wasseroberfläche schwimmende Querstromturbine 1 ist von allen Seiten den laufenden Wellen ausgesetzt und entnimmt diesen etwa soviel Energie, wie es dem Durchmesser des Leitschaufelkreises entspricht.

Nach den Fig. 3 und 4 wird der Betrieb einer Punktinsel als Wellenschwinger dargestellt. Zweck der Anlage ist der Antrieb des Generators 4 durch die beim Schaukeln der schwimmenden Insel unterdem Einfluß der Wellen sich drehenden Querstromturbine 1. Diese ist am tiefsten Punkt der Insel so angebracht, daß sie beim Schaukeln der Insel eine hin- und hergehende Bewegung machen muß. Dadurch tritt eine relativ zur Querstromturbine 1 wechselnde Anströmung ein, die eine gleichsinnige Drehung verursacht.

Kombiniert ist in dieser Darstellung die Anlage durch die Auffüllung eines Speichers 12 mit Hilfe von schrägen Ebenen 13 und Ventilplatten/Impulspumpen 10. Diese beiden Maßnahmen wirken durch die Francisturbine 9 auf die zentrale Antriebswelle 14 des Generators.

Bezugszeichenliste

1

Querstromturbine

2

zylinderförmige Stütze

3

Leitschaufel

4

Schwimmkörper

5

Generatorträger

6

Generator

7

Verkleidung

8

9

FRANCISTURBINE

10

Ventilplatten

11

Versteifungs- und Leitrippe

12

Speicher

13

schräge Ebene

14

zentrale Antriebswelle

Claims

1. Einrichtung zur Umwandlung von Wellenenergie in elektrische Energie mittels Querstromturbine, bei der der Wellenimpuls, den eine Welle ausübt, wenn sie gegen eine senkrechte oder ihr schräg entgegen geneigte Ebenen anläuft, benutzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß eine Querstromturbine (1) zwischen drei zylinderförmigen Verbin dungsstützen (2), Schwimmkörpern (4) und Generatorträger (5) angeordnet ist und und daß dazwischenliegende Leitschaufeln (3) einen Vordrall zur Leistungerhöhung vorgesehen sind.

2. Einrichtung zur Umwandlung von Wellenenergie in elektrische Energie mittels Querstromturbine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Querstromturbine (1) unten im Schwimm körper (4) und oben im Generatorträger (5) gelagert ist und daß beide durch die zylinderförmigen Verbindungsstützen (2) derart verbunden sind, so daß die in der Nähe der Wasseroberfläche schwimmende Querstromturbine (1) von allen Seiten den laufenden Wellen ausgesetzt ist, um diesen etwa soviel Energie, wie es dem Durchmesser des Leitschaufelkreises entspricht, zu entnehmen.

3. Einrichtung zur Umwandlung von Wellenenergie in elektrische Energie mittels Querstromturbine nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verkleidungen (7) als die Leitschaufeln (3) ausgebildet sind.

4. Einrichtung zur Umwandlung von Wellenenergie in elektrische Energie mittels Querstromturbine nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausführung der Anlage nach Anspruch 1 bis 3 durch einen Speicher (12), der mit Hilfe von schrägen Ebenen (13) und Ventilplatten (Impulspumpen) (10) aufgefüllt wird, ergänzt ist und durch eine Francisturbine (9) auf die zentrale Antriebs welle (14) des Generators (6) wirken.