DE2648318A1

DE2648318A1 - Wasserkraftwerk

Info

Publication number: DE2648318A1
Application number: DE19762648318
Authority: DE
Inventors: Jean Gillois
Original assignee: Goeppner ulrich W dipl-Ing
Current assignee: GILLOIS, JEAN, 7550 RASTATT, DE
Priority date: 1976-10-26
Filing date: 1976-10-26
Publication date: 1978-04-27
Also published as: DE2648318C2; FR2369440A1; FR2369440B1

Description

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TEL·. 06341/3000,0083 · TEIIX 453333

⁷ 25. Oktober 1976

Dipl.-Ing. Ulrich W. Göppner, Kaiserslautern/Pf., Barbarossastr.

¹¹ Wasserkraftwerk "

Die Erfindung betrifft ein Wasserkraftwerk, das zur Nutzbarmachung der im Meer enthaltenen Energien dienen soll, wobei es im wesentlichen darauf ankommen wird, die Gezeitenströmung und die Höhendifferenz zwischen Wellenkämmen und Wellentälern auszunutzen.

Es wurden schon vielfach Versuche in Richtung der Ausnützung dieser Energien unternommen. So wurde schon vorgeschlagen, ^JiIP schwimmfähige Einheit mit durch die Wellenbewegung anzutreibenden Schaufelrädern unterhalb der Wasseroberfläche auszustatten und diese mit elektrischen Strom erzeugenden Generatoren auf der Einheit zu verbinden ( DT-PS 727 553).

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Eine andere bekannte Anlage sieht einen Kraftwerkskörper als ortsfestes Bauwerk vor, in welchem Turbinenlaufräder angeordnet sind, die über zwei Triebwasserführungsrohre mit dem umgebenden Wasser verbunden sind. Diese Triebwasserrohre sind gleichachsig angeordnet und wirken wechselweise als Triebwasserzulauf oder als Saugrohr (DT-PS 843 980).

Ein weiterer Vorschlag geht wiederum von einer schwimmfähigen aber verankerten Einheit aus, die ein Auffangbecken für die Oberkante dieses Beckens übersteigende Wellen aufweist. Das Auffangbecken ist anderseits mit einem im Bodenbereich liegenden Auslauf versehen, der zu einem unterschlächtigen Wasserrad führt ( DOS 2 324 994).

Des weiteren ist eine Anordnung bekannt, bei der die mechanische Kraft des Wellenschlages ausgenutzt werden soll. Hier werden über eine entsprechende Mechanik Kolben in einem Luftdrucksystem abwechselnd bewegt. Die komprimierte Luft soll in nicht näher bezeichneter Weise in andere Energieformen umgewandelt werden ( US-PS 1 604 632).

Ein letzter bekanntgewordener Vorschlag geht dahin, in einem Schwimmkörper um senkrechte Achsen umlaufende Turbinen vorzusehen, die in einem nach unten offenen und mit dem umgebenden Wasser verbundenen Tunnel angeordnet sind. Durch den Wellengang sollen diese Turbinen in Bewegung gesetzt werden. Das im Tunnel hochsteigende Wasser wird seitlich durch Klappen in der Aussenwand des Schwimmkörpers wieder abgeführt ( US-PS 3 870 983).

Selbst dann, wenn unterstellt werden könnte, dass alle vorgeschlagenen

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Anordnungen wirklich funktionsfähig sind, mangelt es ihnen offensichtlich an der nötigen Wirtschaftlichkeit, die eine Verwirklichung dieser Vorschläge erst ermöglichen würde.

Lediglich ein praktisch arbeitendes Gezeitenkraftwerk in der Rance-Mündung in der Bretagne ist bekannt, bei dem der Mündungstrichter der Rance, also ein sehr grosses Becken, während der Flut gefüllt und beim höchsten Wasserstand geschlossen wird. Bei Tiefstand der Ebbe wird das Wasser über Turbinen mit nachgeschaltetem Generator abgelassen und damit der unterschiedliche Wasserstand in nutzbare Energie umgesetzt. Mit einer solchen Anordnung ist jedoch Energiegewinnung nur einmal zwischen den Gezeiten in Form der Ausnutzung von Lagenenergie möglich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Wasserkraftwerk zu schaffen, das eine hohe Ausbeute der zur Verfügung stehenden Energien und damit eine für die Praxis wirklich interessante Wirtschaftlichkeit ermöglicht. Das bedeutet, dass die Anordnung so getroffen werden müsste, dass ein möglichst vergleichmässigter Gewinn aus den zur Verfügung stehenden Energien gezogen und in elektrischen Strom umgewandelt werden könnte.

Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe durch ein Wasserkraftwerk, das als Insel im Meer verankerbar ist und sowohl Mittel zur Energiegewinnung aus der Gezeitenströmung als auch Mittel zur Energiegewinnung aus der Wellenbewegung aufweist.

Damit kann zum einen erreicht werden, dass die Energieaufnahme und -Umwandlung vergleichmässigt und damit die Wirtschaftlichkeit

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erhöht wird. Ausserdem werden die beiden wesentlichen im Meer zur Verfügung stehenden Energiearten ausgenützt, nämlich die Energie der Gezeitenströmung und die Energie der Wellenbewegung.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist eine verankerungs- und schwimmfähige Plattform vorgesehen, die zunächst an ihrer Unterseite in Strömungsrichtung ausrichtbare Turbinen oder Propeller als Antrieb für elektrische Generatoren aufweist und des weiteren auf ihrer Oberseite mit einem Wassersammelbecken ausgestattet ist, das mit Wellenfängern zur Füllung des Beckens verbunden ist, wobei schliesslich zwischen dem Sammelbecken und den Wirkungsbereichen der Turbinen oder Propeller offen- und verschliessbare Verbindungsrohre vorgesehen sind.

Die Turbinen oder Propeller sind vorzugsweise in Triebwasserführungsrohren angeordnet.

Die an der Unterseite der Plattform vorgesehenen Turbinen oder Propeller werden jeweils in Strömungs richtung der Gezeitenströmung ausgerichtet, sind also sowohl bei steigender als auch bei fallender Flut in Betrieb. Ausserdem erfolgt eine Beaufschlagung durch das vom Sammelbecken auf der Oberseite zusätzlich zufliessende, aus der Wellenbewegung herrührende Wasser. Damit ist zum einen erreicht, dass die zwei wesentlichen im Meer zur Verfügung stehenden Energieformen genutzt werden und dass durch die wechselweise und/oder gleichzeitige Nutzung dieser Energieformen eine weitgehende Vergleichmässigung der Energiegewinnung bzw. -umwandlung sichergestellt ist.

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Die Triebwasserführungsrohre können die Gestalt von Venturirohren haben.

Vorzugsweise ist die Plattform, je nach Gestaltung ihrer Umrißform, mit in Abständen angeordneten kleinen schwimmfähigen Nebenplattformen verbunden. Diese verbessern zunächst die Lagenstabilität der gesamten Anlage. Durch entsprechende Anordnung können diese Nebenplattformen aber auch einen Strömungsvorauffang für die Einmündungen der Triebwasserführungsrohre bilden. Als Strömungsauffang kann auch eine entsprechende Einbuchtung in der Plattform selbst vorgesehen sein.

In an sich bekannter Weise sind die Schaufeln der Turbinen bzw. die Blätter der Propeller verstellbar. Ebenso kann die Höhenlage der Turbinen, Propeller oder deren Triebwasserführungsrohre verstellbar ausgebildet sein. Damit ist eine Anpassung an die Höhenlage der Gezeitenströmung möglich, insbesondere auch in Abhängigkeit von der Füllung des Behälters auf der Oberseite der Plattform und damit der Eintauchtiefe derselben.

Die Wellenfänger zur Füllung des Sammelbeckens auf der Oberseite der Plattform verengen sich vorzugsweise konisch bis zu einer Rückstauklappe in der Sammelbeckenwandung. Durch die Konizität der Wellenfänger wird bis zur Rückstauklappe steigender Druck bewirkt, so dass eine Füllung des Behälters auch dann noch erfolgt, wenn in diesem der Wasserspiegel höher steht als der durch die Rückstauklappe definierte Wassereinlauf.

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Um die Einmündung der Wellenfänger können diese rings umgebende Auffangbleche vorgesehen sein, um eine bessere Ausnutzung der Wellenenergie zu erreichen, die sich ja nicht nur in horizontaler Wellenbewegung unter dem Einfluss des Windes, sondern auch in vertikaler Wellenbewegung zwischen aufeinanderfolgenden Wellenkämmen und Wellentälern ausdrückt.

Die Wellenfänger können entweder die ganze Plattform umgeben, oder sie können, bevorzugt verschwenkbar, den Plattformseiten zugeordnet sein, die in der Hauptanlaufrichtung der Wellen liegen.

Weitere Merkmale der Erfindung und Einzelheiten der durch dieselbe erzielten Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung einer in den beigefügten Zeichnungen rein schematisch und beispielsweise wiedergegebenen Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes.

Fig. 1 zeigt einen Schnitt durch eine Plattform

nach der Erfindung, in

Fig. 2 ist eine Teilunteransicht derselben wieder

gegeben,

Fig. 3 zeigt eine Teilseitenansicht.

Die Plattform besteht im wesentlichen aus einem Schwimmkörper 1, der wie bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel rechteckig oder angenähert rechteckig ausgebildet sein kann, der aber auch Kreis- oder Ellipsenform, gegebenenfalls mit Einbuchtungen, aufweisen kann. An der Unterseite 2 des Schwimmkörpers 1 sind z.B. Turbinen 3 angeordnet, denen Triebwasserführungsrohre 4 vor- und nachgeschaltet

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sind. Bei der dargestellten Ausführungsform sind derartige Turbinen und Triebwasserführungsrohre in einer Mehrzahl parallel zueinander angeordnet. Bei einer kreisförmigen Plattform können diese Turbinen auch eine kreisförmige Anordnung aufweisen. Sind die Turbinen 3 und Triebwasserführungsrohre 4 an der Unterseite der Plattform fest angeordnet, besteht die Möglichkeit, die gesamte Plattform, die durch nicht dargestellte Verankerungsmittel an dem ihr zugewiesenen Ort im Meer gehalten wird, in die richtige Lage zur jeweils herrschenden Gezeitenströmung zu verbringen. Es ist aber auch möglich, die Turbinen 3 mit ihren Triebwasserführungsrohren 4 in Gruppen oder einzeln um eine senkrechte Achse schwenkbar auszubilden, so dass sie entsprechend den jeweiligen Strömungs verhältnis sen ohne Lageänderung der Insel ausgerichtet werden können. Schliesslich ist es auch möglich, die Turbinen 3 als Verstellturbinen auszubilden, so dass sie bei gegensinniger Strömung immer gleichsinnig umlaufen.

Die Turbinen 3 sind in an sich üblicher und bekannter Weise mit Generatoren 5 zur Erzeugung elektrischen Stromes verbunden, die im Schwimmkörper 1 angeordnet sind.

Auf der Oberseite des Schwimmkörpers 1 ist ein Sammelbecken 6 vorgesehen, das ringsum mit nebeneinander angeordneten Wellenfängern 7 in Verbindung steht. Diese Wellenfänger 7 haben eine Einmündungsöffnung 8 an der Unterseite des entsprechend überkragenden Schwimmkörpers 1, die sich in konisch verjüngende Rohre 9 fortsetzen, die schliesslich in durch Rückstauklappen 10 verschlossene Öffnungen 11 in der Seiteriwandung des Sammelbeckens enden. Das Normalniveau des Wasserstandes ist bei 12 angedeutet.

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Bei ausreichender Wellenhöhe steigt das Wasser in den Rohren 9 unter Druckerhöhung nach oben und strömt unter Öffnung der Rückstauklappen 10 in das Sammelbecken 6. Das dort gesammelte Wasser kann über Rohrleitungen 13 den Turbinen 3 zugeleitet werden und unterstützt so die durch die Triebwasserführungsrohre den Turbinen zugeführte Strömung. Die Rohre 13 können durch Schieber 14 geöffnet und geschlossen werden.

Wird die Plattform mit Nebenplattformen 15 ausgestattet, z.B. in den Eckbereichen des Schwimmkörpers 1, kann damit die Lagestabilität der Insel verbessert werden. Bei der dargestellten Anordnung verbessern die Nebenplattformen zugleich den Vorauffang für die Einmündungen der Triebwasserführungsrohre, der als Einbuchtung 16 des Schwimmkörpers 1 an dessen Unterseite ausgebildet ist.

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Claims

Patentansprüche

1.) Wasserkraftwerk zur Nutzbarmachung der im Meer enthaltenen Energien aus Gezei tenströmung und Wellenbewegung, die als Insel im Meer verankerbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass sie sowohl mit Mitteln zur Energiegewinnung aus der Gezeitenströmung als auch mit Mitteln zur Energiegewinnung aus der Wellenbewegung ausgestattet ist.

( 2.) Wasserkraftwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Insel als schwimmfähige und verankerbare Plattform ausgebildet ist, die zunächst an ihrer Unterseite in Strömungsrichtung ausrichtbare Turbinen oder Propeller als Antrieb für elektrische Generatoren aufweist und des weiteren auf ihrer Oberseite mit einem Wassersammelbecken ausgestattet ist, das mit Wellenfängern zur Füllung des Beckens in Verbindung steht, wobei schließlich zwischen dem Sammelbecken und den Wirkungsbereichen der Turbinen oder Propeller offen- und verschliessbare Verbindüngsrohre vorgesehen sind.

3.) Wasserkraftwerk nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Turbinen oder Propeller in Triebwasserführungsrohren angeordnet sind.

4.) Wasserkraftwerk nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Plattform in Strömungsrichtung ausrichtbar

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5. ) Wasserkraftwerk nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die an der Unterseite der Plattform vorgesehenen Turbinen oder Propeller, gegebenenfalls mit ihren Triebwasserführungsrohren, in Strömungsrichtung ausrichtbar sind.

6.) Wasserkraftwerk nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Triebwasserführungsrohre als Venturirohre ausgebildet sind,

7.) Wasserkraftwerk nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Plattform an ihrem Umfang mit in Abständen angeordneten kleineren schwimmfähigen Nebenplattformen verbunden ist.

8.) Wasserkraftwerk nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass als Strömungs vorauffang für die Turbinen oder Propeller entsprechende Einbuchtungen in der Plattform selbst vorgesehen sind.

9.) Wasserkraftwerk nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Turbinen als Verstellturbinen ausgebildet sind.

10.) Wasserkraftwerk nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Höhenlage der Triebwasserführungsrohre oder der Turbinen verstellbar ist.

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11.) Wasserkraftwerk nach Anspruch 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Wellenfänger sich von ihrer Einmündung bis zu einer Rückstauklappe in der Sammelbeckenwandung konisch verengen.

12.) Wasserkraftwerk nach Anspruch 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Einmündungen der Wellenfänger mit Auffangblechen umgeben sind.

13.) Wasserkraftwerk nach Anspruch 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Auffangbleche der Wellenfänger sich um die ganze Plattform erstrecken.

14.) Wasserkraftwerk nach Anspruch 1 bis 12, dadurch gekennzeichnetj dass die Auffangbleche der Wellenfänger, gegebenenfalls verschwenkbar, in der jeweiligen Hauptanlaufrichtung der Wellen liegen.

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