DE4134692A1 - Meereswellen-kraftwerk - Google Patents

Meereswellen-kraftwerk

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DE4134692A1
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Fritz Ehlke
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03BMACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
    • F03B13/00Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates
    • F03B13/12Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy
    • F03B13/14Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy using wave energy
    • F03B13/16Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy using wave energy using the relative movement between a wave-operated member, i.e. a "wom" and another member, i.e. a reaction member or "rem"
    • F03B13/18Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy using wave energy using the relative movement between a wave-operated member, i.e. a "wom" and another member, i.e. a reaction member or "rem" where the other member, i.e. rem is fixed, at least at one point, with respect to the sea bed or shore
    • F03B13/1805Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy using wave energy using the relative movement between a wave-operated member, i.e. a "wom" and another member, i.e. a reaction member or "rem" where the other member, i.e. rem is fixed, at least at one point, with respect to the sea bed or shore and the wom is hinged to the rem
    • F03B13/181Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy using wave energy using the relative movement between a wave-operated member, i.e. a "wom" and another member, i.e. a reaction member or "rem" where the other member, i.e. rem is fixed, at least at one point, with respect to the sea bed or shore and the wom is hinged to the rem for limited rotation
    • F03B13/1815Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy using wave energy using the relative movement between a wave-operated member, i.e. a "wom" and another member, i.e. a reaction member or "rem" where the other member, i.e. rem is fixed, at least at one point, with respect to the sea bed or shore and the wom is hinged to the rem for limited rotation with an up-and-down movement
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/30Energy from the sea, e.g. using wave energy or salinity gradient

Description

Das Anwendungsgebiet der Erfindung ist die Erzeugung von Elektroenergie aus der Energie der Meereswellen.
Eine Recherche in den Patentklassen EO2B 9/08 und FO3B 13/14 ergab, daß Wellenkraftanlagen bekannt sind, bei welchen die Wellenkraft direkt in horizontal oder vertikal angeordneten Wasserturbinen genutzt werden sollen. Es werden auch durch Schwimmer betätigte Pumpwerke beschrieben, bei welchen Wasser auf eine höhere Ebene gepumpt wird, welches anschließend zum Antrieb von Wasserturbinen mit Generatoren genutzt werden soll.
Es wurde auch vorgeschlagen, eine durch die Wellenbewegung erzeugte Hin- und Herpendelung von Schwimmern über Gestänge und eine Achse in eine Drehbewegung zu verwandeln und damit Maschinen anzutreiben.
Die beschriebenen Wege zur Erzeugung von Elektroenergie haben sich nicht durchgesetzt.
Zur Erzeugung von Elektroenergie sind in der Hauptsache Kraftwerke auf der Basis von Steinkohle, Braunkohle, Gas, Erdöl, Wasserkraft und Atomenergie im Einsatz.
Wasserkraft steht für Kraftwerke in sehr beschränktem Umfang zur Verfügung. Kohlekraftwerke verursachen durch die starke Rauch- und Abgasentwicklung eine große Umweltverschmutzung, wobei auch die Gewinnung der Kohle, besonders der Rohbraunkohle, Umweltschäden verursacht. Auch Ölkraftwerke erzeugen schädliche Abgase. Die Atomkraftwerke haben den Nachteil, daß auftretende Havarien eine Strahlenverseuchung der Umwelt hervorrufen können.
Als alternative Energieerzeugungsanlagen sind Windkraftanlagen, Gezeitenkraftwerke, Solarstromanlagen und auch Sonnenenergie-Kraftanlagen bekannt, bei welchen die Sonnenenergie über Spiegel auf Dampferzeuger gerichtet wird. Diese Lösungen können aber nur einen geringen Teil der benötigten Elektroenergie decken.
Der Zweck, der durch die Erfindung erreicht werden soll, besteht darin, auf ökologischer und ökonomischer Basis Elektroenergie auch aus der Energie der Meereswellen zu erzeugen. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch ein System von Schwimmern gelöst, die von den Meereswellen abwechselnd gehoben und gesenkt werden und über Verbindungs- und Kolbenstangen Kolben-Luftverdichter betreiben. Die so erzeugte Druckluft wird in Kesseln gespeichert und dann zum Antrieb von Stromerzeugungsanlagen genutzt.
Damit der erzeugte Luftdruck bei unterschiedlicher Wellenhöhe etwa gleich bleibt, sind die Zylinderböden in den Luftverdichtern oben und unten hydraulisch oder mechanisch in ihrer Entfernung zum Kolben möglichst automatisch, vom erzeugten Luftdruck abhängig, verstellbar angeordnet.
Zur Erhöhung der Leistung bei Bedarf kann auch der Betrieb einer Brennkraftturbine mit der vorhandenen Druckluft auf Ölbasis zum Antrieb von Generatoren vorgesehen werden.
An den Tagen mit geringer Wellenbewegung ist häufig mit Sonnenschein zu rechnen. Deshalb soll die obere Plattform des Meereswellen-Kraftwerkes mit Solarzellen zur Stromerzeugung ausgelegt werden.
Das Meereswellen-Kraftwerk wird zweckmäßig in Ufernähe in mäßiger Wassertiefe so verankert, daß es durch Antriebsaggregate, die in den Endschwimmkörpern untergebracht werden, immer günstig in den Wind bzw. gegen die Wellen gedreht werden kann. Der erzeugte Strom wird durch ein Kabel an eine Übernahmestation geleitet, die sich an Land befindet. Zur Durchführung von Versuchen kann zunächst ein ausgedientes Schiff mit einer entsprechenden Anlage ausgerüstet werden.
Die Erfindung soll nachstehend an zwei Ausführungsbeispielen erläutert werden.
In den zugehörigen Zeichnungen der Variante 1 zeigen:
Fig. 1 einen Längsschnitt durch das Meereswellen-Kraftwerk mit senkrecht stehenden Schwimmern,
Fig. 2 einen Querschnitt durch das Kraftwerk,
Fig. 3 eine Draufsicht auf die Schwimmeranordnung.
In den Zeichnungen der Variante 2 zeigen:
Fig. 4 einen Längsschnitt durch das Meereswellen-Kraftwerk mit waagerecht liegenden Schwimmern,
Fig. 5 einen Querschnitt durch das Kraftwerk,
Fig. 6 eine Draufsicht auf die Schwimmeranordnung.
Erläuterung der Variante 1, Fig. 1 bis 3
In dem Meereswellen-Kraftwerk ist über Schwimmkörpern 1 in angemessener Höhe über dem Wasser ein Maschinenraum 2 angeordnet, in dem Kolben-Luftverdichter 3 aufgestellt sind. Die Kolben 4 der Luftverdichter 3 sind über Kolbenstangen 5 und Verbindungsstangen 6 mit den durch die Wellen auf- und abbewegten Schwimmern 8 verbunden. Die Schwimmer bestehen aus zylindrischen oder rechteckigen Hohlkörpern, die mittels Rollen 9 und Führungsschienen 10 in ihrer senkrechten Bewegungsrichtung geführt werden. Zur Stabilisierung der Führungsschienen 10 werden diese an den unteren Enden durch Gestänge 11 miteinander verbunden. Die Verdichter 3 sind doppelt wirkend, d. h., daß bei der Aufwärts- und bei der Abwärtsbewegung der Kolben 4 Druckluft erzeugt wird.
Damit bei unterschiedlicher Wellenbewegung und damit bei unterschiedlichem Hub die Kolben 4 Druckluft mit gleichem Druck fördern können sind die Zylinderböden 12 oben und unten im Abstand zum Kolben 4 hydraulisch oder mechanisch, möglichst automatisch, vom erzeugten Luftdruck abhängig, verstellbar angeordnet. Die Größe der Schwimmer 8 und die Höhe des unter dem Maschinenraum 2 befindlichen Schwimmerraumes richtet sich nach dem vorgesehenen Standort und der dort zu erwartenden Wellenhöhe.
In dem Beispiel "Variante 1" sind 24 Schwimmer 8 und Verdichter 3 zu einer Sektion zusammengefaßt. Das komplette Meereswellen-Kraftwerk kann aus beliebig vielen Sektionen bestehen, die jeweils durch Schwimmkörper 1 getrennt sind. In den Schwimmkörpern 1 ist Platz für die Unterbringung von Druckluftbehältern und Stromerzeugungs-Aggregaten. Auf dem oberen Deck über dem Maschinenraum 2 ist die Installierung von Solarzellen zur ergänzenden Erzeugung von Elektroenergie vorgesehen.
Erläuterung der Variante 2, Fig. 4 bis 6
Im Gegensatz zur Variante 1 sind die Schwimmer 15 liegend angeordnet. Sie sind mit Schwenkarmen 16 an einer Achse 17 gelagert, die an den Schwimmkörpern 1 befestigt ist. Zwischen den Schwenkarmen 16 ist in der Nähe der Schwimmer 15 eine gelenkig gelagerte Querstange 18 angeordnet, die in der Mitte die Verbindungsstange 6 zur Kolbenstange 5 trägt.
Die Kolbenstangen 5 sind mit den Kolben 4 der Verdichter 3 verbunden, die im Maschinenraum 2 stehen. Zur Erhöhung der Stabilität der Lagerung der Achsen 17 ist in der Mitte zwischen den Schwimmerlagern eine zusätzliche Aufhängung der Achse 17 in einem am Maschinenraum 2 hängenden Lagerträger 20 vorgesehen.
Im übrigen entspricht die Variante 2 der Variante 1.
Eine weitere Variante kann wie folgt gestaltet sein:
Um einen zentralen Schwimmkörper herum können Schwimmersektionen mit darüber im Maschinenraum angeordneten Kolben-Verdichtern kreuz- oder sternförmig angeordnet werden.

Claims (6)

1. Meereswellen-Kraftwerk, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Maschinenraum (2) der zwei oder mehrere Schwimmkörper (1) überspannt, Kolben-Luftverdichter (3) aufgestellt sind, die durch Schwimmer (8 bzw. 15), welche von den Meereswellen auf und ab bewegt werden, über Verbindungs- und Kolbenstangen (6 und 5) betätigt werden.
2. Meereswellen-Kraftwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zylindrischen oder kastenförmigen Schwimmer (8) in einem Schienengerüst (10), welches am Boden des Maschinenraumes (2) aufgehängt ist, mittels Rollen (9) in senkrechter Richtung geführt werden.
3. Meereswellen-Kraftwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwimmer (15) in einem gabelförmigen Gestänge (16) an einer waagerecht zwischen den Schwimm­ körpern (1) angeordneten Achse (17) gelagert sind und mit ihrer durch die Wellen erzeug­ ten Auf- und Abbewegung über Verbindungsstangen (6) und Kolbenstangen (5) die Luft­ verdichter (3) im Maschinenraum (2) betreiben.
4. Meereswellen-Kraftwerk nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zylinderböden (12) der Kolbenverdichter (3) im Zylinder beweglich sind und in ihrem Abstand zum Kolben (4) durch hydraulische oder mechanische Vorrichtungen (13) verstell­ bar angeordnet sind.
5. Meereswellen-Kraftwerk nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Oberdeck des Maschinenraumes (2) eine Solaranlage (14) zur Stromerzeugung in­ stalliert ist.
6. Meereswellen-Kraftwerk nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß es zur Erhöhung der Leistung auch mit einer Brennkraft-Turbinenanlage zur Stromer­ zeugung ausgerüstet ist, in welcher die durch die Meereswellen erzeugte Druckluft anstelle der Druckluft aus der Verdichterstufe der Turbine zum Betreiben der Turbine genutzt wird.
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