DE2429057A1 - Einrichtung zur nutzbarmachung von energie aus der wellenbewegung unruhiger see - Google Patents

Description

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MANFRED WALLACE 6USTAVS0N und KAJ-RAGNAR LOQVIST,
773 00 FA6ERSTA (SCHWEDEN)

Einrichtung zur Nutzbarmachung von Energie aus der
Wellenbewegung unruhiger See

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Nutzbarmachung von Energie aus der Wellenbewegung unruhiger See,
mit einem auf der Wasseroberfläche schwimmenden Schwimmkörper.

In den vergangenen Jahren wurde die Knappheit bei den natürlichen Energiequellen ein immer größer werdendes Problem der

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industrialisierten Länder in der gesamten Welt. Wasserkräfte werden bereits in großem Umfang nutzbar gemacht, eine weitere industrielle Expansion führt zu immer größer werdenden Kosten und gleichzeitig zu einer erheblichen Beeinträchtigung der freien Natur. In.dieser Situation müssen steigende Energieanforderungen durch fossile und nukleare Brennstoffe befriedigt werden. Der Einsatz der beiden genannten Brennstoffe führt jedoch zu verschiedenen Problemen in Zusammenhang mit der Umweltverschmutzung und darüberhinaus sind die Reserven an fossilen Brennstoffen begrenzt. Deshalb muß man heute andere Energien« welche die Natur bietet, nutzbar machen. Die Nutzbarmachung von Sonnenenergie und Windkräften wurde gerade in den vergangenen Jahren bereits weiterentwickelt; die riesigen Energie , die in der unruhigen See der Weltmeere nutzlos verbraucht wird, wurde bisher noch nicht einer technischen Ausnützung zugeführt.

Der Mechanismus der Wellenbewegung im Meer wurde auf wissenschaftlicher Ebene bereits diskutiert und beschrieben. Die auftretenden Energiedimensionen scheinen sich für eine praktische Nutzbarmachung der Energie ai eignen. Dementsprechend ist es schon bekannt, daß Wasserteilchen unter dem Einfluß des Winddruckes und der Schwerkraft einem System unterliegen, welches "Orbitale Bewegung" genannt wird. Die Vielfalt der Bewegungsvorgänge der einzelnen Wasserteilchen ist jedoch auf die Wasseroberfläche konzentriert, während die Amplitude

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des bewegten Wassers in einer Tiefe von nur einer Wellenlänge nicht mehr als 0,2% der Amplitude an der Oberfläche der Welle beträgt. Dies bedeutet, daß zwei ganz verschiedene Bewegungszustände des Wassers nahe beisammenliegen} an der Oberfläche kann eine sehr starke Bewegung vorhanden sein, während in einer relativ geringen Tiefe das Wasser vollkommen ruhig ist. Die vorliegende Erfindung baut auf diesem Phänomen auf.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Einrichtung zu schaffen, mit der die unterschiedlichen Bewegungszustände des Wassers, insbesondere in dem offenen Heer und bei vorhandener Wellenbewegung unruhiger See nutzbar gemacht werden können. Die Einrichtung soll so beschaffen sein, daß sie sowohl großtechnische Energiegewinnung als auch solche für den privaten Einzelverbraucher ermöglicht.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß der Schwimmkörper so verankert ist, daß er sich vertikal frei bewegen kann, und daß energieaufnehmende Geräte in Form von einem oder mehreren Propellern bzw. Schaufelrädern vorgesehen und in einer Wassertiefe angeordnet sind, wo das Wasser gegenüber der Wasseroberfläche ruhig ist.

Die Erfindung weist gegenüber bisherigen Anlagen zur Nutzbarmachung der Bewegung von Meerwasser, beispielsweise Gezeiten-

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kraftwerken, die Vorteile auf, daß sie mit wesentlich geringerem Kosteneinsatz realisiert werden kann. Die Zusammenkopplung einer Vielzahl der erfindungsgemäßen Einrichtungen gestattet eine großtechnische Auswertung der Bewegung des Meerwassers; ebenso läßt sich aber die Ausnützung der Meerwasserbewegung durch den Einsatz von einer oder wenigen erfindungsgemäßen Einrichtungen auch für den privaten Endverbraucher kostengünstig realisieren.

Die Erfindung wird anhand von Ausführungsbeispxelen erläutert. Es zeigen

Fig. 1 einen Teilschnitt der erfindungsgemäßen Einrichtung, bei der der Schwimmkörper und der Energieaufnehmer starr miteinander verbunden sind,

Fig. 2 ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Einrichtung mit einem abgewandelten Energieaufnehmer .

Die zwischen einem Schwimmkörper 111 (Fig. 1) und einem Energieaufnehmer 112 vorhandene Höhendifferenz ist so gewählt, daß sich der Energieaufnehmer 112 in einer Wassertiefe befindet, in der das Wasser ruhig ist« während die Wasseroberfläche bewegt ist. Der Energieaufnehmer 112 ist fest am Schwimmkörper 111 angebracht. Wenn der Schwimmkörper 111 durch die Wellenbewegung der oberen Wasserschichten vertikal auf- und abbewegt

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wird, dann werden die durch die ruhigen Wasserschichten bewegten Propeller gedreht. Durch Verwendung von zwei oder mehr Propellerflügeln, von denen die einen eine Drehbewegung der Propeller in der einen Bewegungsrichtung und die anderen eine Drehung der Propeller in der anderen Bewegungsrichtung der gesamten Einrichtung garantieren ist eine ständige Drehbewegung der Propeller 113 gewährleistet. Von den Propellern 113 werden eine oder mehrere Pumpen 114 (Fig. 1) angetrieben, die ihrerseits Wasser in einen Druckbehälter 115 drücken, der teilweise mit Luft gefüllt ist. Dieser Druckbehälter 115 ist über ein Rohr 116 sowie ein Ventil 117 an eine wassergetriebene Turbine 118 angeschlossen. Das Ventil 117 öffnet bei einem vorbestimmten Druck, wodurch die Turbine 118 mit konstantem Wasserdruck angetrieben wird. Wenn die Wellen noch nicht den gewünschten Pegel erreicht haben, dann wird das Wasser in dem Druckbehälter 115 zunächst gespeichert. Die Turbine 118 ist mit einem Generator 119 gekoppelt, der elektrische Energie erzeugt.

Die gesamte Einrichtung (Fig. 1) wird über eine Ankerleine 110 in ihrer Position gehalten. Ferner ist ein elektrisches Kabel 120 vorhanden, welches die elektrische Energie von dem Generator 119 wegführt.

Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel (Fig. 2) sind die Propeller durch zwei oder mehr Turbinen 23 ersetzt, die in einander entgegengesetzten Drehrichtungen drehen. Die Turbinen

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23 sind jeweils mit Schaufelrädern 231, 232 ausgestattet. Das Schaufelrad 231 überträgt auf eine Welle 26 immer dann ein Drehmoment, wenn die Einrichtung nach oben bewegt wird, während das Schaufelrad 231 bei Abwärtsbewegung frei dreht. Demgegenüber arbeitet das andere Schaufelrad 232 in entgegengesetzte Richtung. Dementsprechend befindet sich jeweils eines der beiden Schaufelräder 231 bzw. 232 in seinem Arbeitszustand, d.h. jeweils eines der beiden Schaufelräder bzw. 232 treibt die Welle 26 an. Ein Energiewandler 28 (Fig. 2) kann entweder aus einem Pumpenaggregat, einem elektrischen Generator oder aus einem System bestehen, wie es anhand der Fig. 1 mit den Elementen 114, 115, 116, 117, 118 und 119 beschrieben wurde.

Ein Schwungrad 29 kann zusätzlich vorgesehen sein, um einen Massenausgleich herzustellen.

Die Einrichtung, wie sie anhand der Fig. 1 oder 2 beschrieben wurde, kann auch so abgeändert werden, daß die Drehbewegung der Propeller oder der wassergetriebenen Turbinen zum direkten Antrieb der elektrischen Generatoren ohne jede Zwischenschaltung von zusätzlichen Elementen ausgenützt werden kann. Eine weitere Möglichkeit wäre, das Ausführungsbeispiel gemäß -Fig. 2 so abzuwandeln, daß mittels umsteuerbarer Klappen eine Wasserströmung in einer einzigen Richtung erhalten wird, und daß dieses Wasser dann Francis-Turbinen zugeleitet wird.

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Bei allen beschriebenen Ausführungsbeispielen, insbesondere in jenen Fällen, bei denen die elektrischen Generatoren mit unterschiedlichen Drehzahlen oder entgegengesetzten Drehrichtungen laufen, kann der so gewonnene Strom durch entsprechende< elektrische Ventile gleichgerichtet werden, er kann aber auch einem Wechselstromnetz über entsprechende Inverter zugeführt werden.

Die erfindungsgemäße Einrichtung kann im freien Ozean zur Gewinnung elektrischer Energie verankert werden. Ebenso ist es aber auch möglich, die Einrichtung mittels Schiffsschrauben oder ähnlicher Steuermittel auf Position zu halten. Es muß aber immer gewährleistet sein, daß sich die Einrichtung in vertikaler Richtung frei bewegen kann.

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Claims (1)

1. Patentansprüche

   1.) Einrichtung zur Nutzbarmachung von Energie aus der Wellenbewegung unruhiger See, mit einem auf der Wasseroberfläche schwimmenden Schwimmkörper, dadurch gekennzeichnet , daß der Schwimmkörper [IH) so verankert ist, daß er sich vertikal frei bewegen kann, und daß Energie aufnehmende Geräte in Form von einem oder mehreren Propellern (113) bzw. Schaufelrädern (231, 232) vorgesehen und in einer Wassertiefe angeordnet sind, wo das Wasser gegenüber der Wasseroberfläche ruhig ist.

   2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für die Energieübertragung von einem Energieaufnehmer (112) zu einer Turbine (118) eine oder mehrere Pumpen (114) vorgesehen sind.

   3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die von dem Energieaufnehmer (112) aufgenommene Energie einem oder mehreren Energiewandlern (28) zugeführt wird.

   4ο Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß Wasser mittels einer oder mehrerer

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   Pumpen (114) in einen Druckbehälter (115) gepreßt wird, der seinerseits teilweise mit einem Gas, vorzugsweise Luft, gefüllt ist»

   5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß das unter Druck stehende Wasser als Treibmittel für eine oder mehrere Turbinen (118) dient, die ihrerseits elektrische Generatoren (119) antreiben.

   6_S Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet , daß der Energieaufnehmer (112) in einer solchen Wassertiefe angeordnet ist« daß er etwa eine Wellenlänge unterhalb der Wasseroberfläche, bezogen auf die an der Wasseroberfläche vorhandene Wellenbewegung, angeordnet ist.

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