AT513995B1 - Schwimmendes Flusskraftwerk - Google Patents

Abstract

Schwimmendes Flusskraftwerk, welches mit einem variablen Stauwerk ausgestattet ist, mit dem man ohne wasserbauliche Eingriffe in die Natur, die Energie aus der Wassermenge und der Fließgeschwindigkeit von Flüssen für die Stromerzeugung mit einem hohen Wirkungsgrad gewinnbringend nützen kann. Die wesentlichen Konstruktionsmerkmale sind die mit den Verbindungsträgern (12) und der Platte (13) verbundenen Schwimmkörper (1), an deren Kanalseiten die T-Schienen (36) angebracht sind. Die Segmente (2) mit den Abschlussschildern (3) werden mit den Führungsbahnen (45) in die T-Schienen (36) frei auf und ab beweglich eingeführt und passen sich so automatisch dem Flussgrund (27) und dem jeweiligen Wasserspiegel (42) an und bilden somit das variable, vertikale Stauwerk. Das variable, horizontale Stauwerk besteht aus den auf der durchgehenden Welle (7) gelagerten T-förmig ausgebildeten Halteorganen (6), welche mit der starken, elastischen Bespannung (8) fix verbunden sind und damit lückenlos am Flussgrund (27) aufliegen. Das variable, vertikale und das variable, horizontale Stauwerk bilden zusammen einen sich verengenden Kanal, der das Flusswasser etwas anstaut und somit die gebündelte Wasserkraft dem Wasserrad (16) zuführt und es so zu einer optimalen Nutzung dieser regenerativen Energiequelle kommt.

Description

Beschreibung [0001] Die Erfindung betrifft ein schwimmendes Flusskraftwerk mit einem sich dem jeweiligenWasserstand automatisch anpassenden Stauwerk, welches zur Energiegewinnung genutztwird.

[0002] Die seit Jahrhunderten bekannten Schiffsmühlen, also auf einem Fluss schwimmendeGetreidemühlen, zählen ebenso zum Stand der Technik, als die in der Neuzeit weiter entwickel¬ten schwimmenden Kleinwasserkraftwerke, welche mit einem Generator zur Stromerzeugungausgestattet sind. Alle diese genannten Wasserkraftwerke weisen aufgrund der physikalischenGegebenheiten, d.h. ohne Staumauern bzw. unzureichend staubildeten und nicht über diegesamte Flussbreite reichenden Stauwerke, nur eine sehr geringe Leistungsdichte auf.

[0003] Die technische Aufgabe, welche mit der Erfindung gelöst werden soll, ist ein schwim¬mendes Flusskraftwerk, welches mit einem variablen Stauwerk ausgestattet ist, dass das flie¬ßende Wasser in einen sich verengenden Kanal zwingt und dadurch den Wirkungsgrad derAnlage, ohne Wasserbaumaßnahmen, wesentlich erhöht.

[0004] Die im vorhergehenden Abschnitt beschriebene Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurchgelöst, dass an der Kanalseite der Schwimmkörper T-Schienen angebracht sind, an denen dieeinzelnen Segmente des variablen, vertikalen Stauwerks frei geführt werden, um sich demveränderlichen Wasserstand und dem Flussgrund anpassen zu können. Die vertikalen Stau¬werkssegmente werden an deren seitlichen Enden frei beweglich mit Nut und Feder ineinandergeführt. Am unteren Ende der Segmente sind an der Kanalseite zusätzlich bewegliche Ab¬schlussschilder angebracht, die einen möglichst undurchlässigen Wasserdurchfluss im künstli¬chen Kanal gewährleisten. Jedes Element kann individuell, je nach Bedarf mit einem Stellmotoroder per Hand mit einer Aufsteckkurbel angehoben, fixiert oder abgesenkt werden. Zur Ausbil¬dung eines möglichst wasserdichten Kanals ist zwischen den fix mit Trägern und Platten ver¬bundenen Schwimmkörpern unterhalb des Wasserrades ein weiteres bewegliches Stauwerkangebracht. Dieses horizontale Stauwerk besteht aus mehreren, auf einer durchgehendenWelle frei beweglichen, metallenen T-förmig ausgebildeten Halteorganen, auf denen eine elas¬tische, starke Bespannung befestigt ist, damit sich das horizontale Stauwerk dem Flussbettanpassen kann. Bei Bedarf, wenn sich z.B. zu viel Geschiebe angesammelt hat oder bei zuhohem Wasserdruck auf die Anlage, kann das horizontale Stauwerk mit der unterhalb ange¬brachten, durchgehenden Stange mittels Gewindespindel und Stellmotor angehoben werden.Das Wasserrad, mit den speziell geformten Schaufeln, kann samt ihrer Lagerung mit den ent¬sprechenden Gewindespindeln und Stellmotoren automatisch in der Höhe verstellt werden, umeinen optimalen Wirkungsgrad bei unterschiedlichem Wasserdurchlauf erzielen zu können. Dievorprogrammierte Steuereinheit am Flusskraftwerk gibt die, von Sensoren ermittelten Werte alsImpulse an die Stellmotoren weiter, so dass ein unbemannter, vollautomatischer Betrieb derAnlage möglich ist. Zustandsabfragen und Eingriffe in die betrieblichen Abläufe können mittelsFernsteuerung von einer Zentrale aus für mehrere Kraftwerke durchgeführt werden. Videoka¬meras und Scheinwerfer unterstützen diese Aktivitäten.

[0005] Die Kraftübertragung vom höhenverstellbaren Wasserrad zum fix montierten Generatorerfolgt mit einer Kette und einer dazu gehörigen Kettenspannvorrichtung.

[0006] Die Schwimmkörper sind besonders geformt, damit sie bei erhöhtem Wasserdurchlaufnicht zu sehr im Wasser einsinken. Sie bestehen jeweils aus zwei Teilen auf jeder Seite undkönnen im Winkel zueinander mechanisch verstellt und fixiert werden. Das schwimmendeFlusskraftwerk kann so bereits vormontiert an die vorgesehene Stelle im Fluss geschlepptwerden. Im Uferbereich wird ein starker, runder, pilzförmiger Pfahl aus Metall - ein sogenannterPoller - senkrecht in den Boden gerammt, an dem das Flusskraftwerk beweglich mit einerStahlkonstruktion mit dem Schwimmkörper verbunden ist und diesen in Position hält. Auf derStahlkonstruktion ist der Zugangssteg zur Anlage angebracht. Am gegenüberliegendenSchwimmkörper ist eine Seilwinde beweglich montiert, welche das Seil in Stellung hält oderaufwickelt, das auf einem weiteren Poller, an der gleichen Uferseite flussaufwärts befestigt ist.

Mit der Seilwinde wird das Flusskraftwerk in die richtige Anströmrichtung gebracht. Bei Eisfüh¬rung des Flusses oder großer Treibgutanschwemmung bei Hochwasser wickelt man das Seilnach Aufhebung der vertikalen und horizontalen Stauwerkselemente soweit bis zum Ufer auf,damit es zu keinen Beschädigungen des Kraftwerkes kommen kann.

[0007] Figurenübersicht: [0008] Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt in der Mitte durch das schwimmende Flusskraftwerk mit dem vertikalen und horizontalen Stauwerk.

[0009] Fig. 2 zeigt einen Blick aus der Vogelperspektive auf das schwimmende Flusskraftwerk.

[0010] Fig. 3 zeigt einen senkrechten Schnitt durch den Schwimmkörper und dem vertikalen

Stauwerk.

[0011] Fig. 4 zeigt eine Ansicht von oben auf einen Ausschnitt des horizontalen Stauwerks.

[0012] Fig. 5 zeigt einen waagrechten Schnitt durch ein Segment des vertikalen Stauwerks.

[0013] Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt in der Mitte durch das schwimmende Flusskraftwerk mitden Schwimmköpern 1, den Segmenten 2 des vertikalen Stauwerks mit den Abschlussschildern3, den Seilzügen 4 und den Umlenkrollen 5 sowie einen Schnitt durch das horizontale Stauwerkmit den T-förmig ausgebildeten Halteorganen 6, welche auf der durchgehenden Welle 7 gela¬gert sind, der elastischen Bespannung 8, der Gewindespindel 9 mit der Stange 10, die mit demStellmotor 11 das horizontale Stauwerk bei Bedarf anhebt. Die Verbindungsträger 12 mit derPlatte 13 verbinden die sich gegenüber liegenden Schwimmkörper 1 und geben somit der Kon¬struktion den nötigen Halt. Auf den oberen Verbindungsträgern 12 sind die Stege 14 mit denGeländern 15 zur Erreichung der Gegenseite montiert. Das tiefschlächtige Wasserrad 16, mitihren speziell geformten Schaufeln, ist in den beweglichen Lagerböcken 17 gelagert. Diesekönnen mit den Gewindespindeln 18, je nach Notwendigkeit, mit Hilfe der Stellmotoren 19vertikal bewegt werden. Die Kraftübertragung auf den Generator 20, welcher auf dem Sockel 21montiert ist, erfolgt mit der Kette 22 und dem Kettenspanner 23. Die Steuereinheit 24 mit demSensor 25 sorgt für den automatischen Betrieb der Anlage.

[0014] Zu sehen ist noch der Treibgutrechen 26 und der Flussgrund 27.

[0015] Fig. 2 zeigt einen Blick aus der Vogelperspektive auf das schwimmende Flusskraftwerkmit den Schwimmkörpern 1, welche jeweils mit den starken Gelenken 28 verbunden sind undmit den Verschraubungen 29 in der gewünschten Stellung fixiert werden. Gut zu erkennen sinddie Segmente 2 des vertikalen Stauwerks und die elastische Bespannung 8 des horizontalenStauwerks. Im Uferbereich 30 befindet sich der tief in den Boden gerammte, runde, pilzförmigePoller 31, an dem der uferseitige Schwimmkörper 1 mit der Stahlkonstruktion 32 mit den Knick¬gelenken 33 fest verbunden ist. Die Stahlkonstruktion 32 hält das Flusskraftwerk in Position undgleicht automatisch den unterschiedlichen Wasserstand zum Ufer 30 aus. Auf der Stahlkon¬struktion befindet sich auch der Zugangssteg 34 zur Anlage. Am gegenüberliegendenSchwimmkörper 1 ist ganz vorne die Seilwinde 35 beweglich angebracht, die das Seil 36 auf¬nimmt, welches uferseitig an einem weiteren Poller fixiert ist. Die Seilwinde 35 bringt das Fluss¬kraftwerk automatisch in die richtige Anströmrichtung und hält es dort fest. Ein weiteres kleines,horizontales Stauwerk mit der Bespannung 8 ist im Uferbereich angebracht, ebenso das Strom¬kabel 36. Gut von oben zu erkennen ist das Wasserrad 16 mit dem Generator 20 und die ande¬ren Konstruktionsmerkmale wie schon in Fig. 1 beschrieben.

[0016] Fig. 3 zeigt einen senkrechten Schnitt durch den Schwimmkörper und dem vertikalenStauwerk. Der Schwimmkörper 1 ist ein luftdichter, länglicher, besonders geformter Körper, aufdem der Kanalseite zugewandten Fläche die T-Schienen 36 angebracht sind. Diese führen dieSegmente 2 mit deren Abschlussschildern 3 parallel auf und ab. An den Segmenten 2 sind imunteren Bereich die zwei Bolzen 37 befestigt, die in die Schlitze der Abschlussschilder 3 freibeweglich eingreifen, damit ein möglichst wasserdichter Kanal entsteht. Die Segmente 2 sindmit den Seilzügen 4 verbunden, welche über die Umlenkrollen 5, die auf dem Gestänge 38gelagert sind, zu den Rollen 39 mit den Stellmotoren 40 geführt werden. Die Rollen 39 sind mit einem Aufrollfederzug versehen, damit die Seilzüge 4, in jeder Stellung der Segmente 2, immerleicht gespannt sind. Die elektromagnetische Klinke 41 hält das angehobene Segment in Positi¬on. Die Segmente 2 können auch per Hand mit einer Aufsteckkurbel bewegt werden. Einge¬zeichnet ist auch noch der Flussgrund 27 und die Wasserstandlinie 42.

[0017] Fig.4 zeigt eine Ansicht von oben auf einen Ausschnitt des horizontalen Stauwerks.

[0018] Auf der durchgehenden Welle 7 sind die T-förmig ausgebildeten Halteorgane 6 freibeweglich gelagert. Die starke, elastische Bespannung 8 ist fix mit den T-förmig ausgebildetenHalteorganen 6 verbunden, so dass sie zusammen eine Wehr bilden. Als Beschwerung und fürdie Abstandshaltung sind auf der unteren Seite des horizontalen Stauwerks auf dem Stahlseil43 die Beschwerungskörper 44 angebracht, die auch mit der elastischen Bespannung 8 fixverbunden sind.

[0019] Fig. 5 zeigt einen waagrechten Schnitt durch ein Segment des vertikalen Stauwerks.

[0020] Das Segment 2 wird mit seinen beiden, besonders geformten Führungsbahnen 45 in diesenkrecht auf dem Schwimmkörper 1 angebrachten T-Schienen 36 eingeführt und kann sich sofrei beweglich dem jeweiligen Wasserstand anpassen. Die Segmente 1 greifen mit der Nut 46und der Feder 47 ineinander und bilden so eine homogene Kanalwand.

Claims (9)

1. Patentansprüche 1. Schwimmendes Flusskraftwerk, welches aus wenigstens einem auf Schwimmkörpern (1)gelagerten Wasserrad (16), einem vertikalen Einlaufstauwerk und einer horizontalen zumWasserrad (16) führenden horizontal gelagerten Leitfläche gebildet ist, wobei die das einenGenerator treibende Wasserrad (16) tragenden Lagerböcke (17) in Bezug auf das Einlauf¬stauwerk höhenverstellbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass das vertikale Einlauf¬stauwerk aus mehreren Segmenten (2) besteht, welche aus starrem Material bestehen undam unteren Ende mit gegenüber dem starren Bereich beweglichen Abschlussschildern (3)ausgestattet sind und die horizontal gelagerte Leitfläche aus T-förmig ausgebildeten Halte¬organen (6) mit einer Bespannung (8) besteht, welche an den Schwimmkörpern (1) gela¬gert sind.
2. 2. Schwimmendes Flusskraftwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dievertikalen Segmente (2) des vertikalen Einlaufstauwerks mittels Nut-Feder-Verbindung ge¬koppelt sind.
3. 3. Schwimmendes Flusskraftwerk nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dassdie Segmente (2) mittels Seilzügen (4), die über Umlenkrollen (5) zu Rollen (39) geführtsind, und mittels Stellmotoren (40) oder mittels einer Aufsteckkurbel anheb- und absenkbarsind, wobei die Segmente (2) mittels einer Klinke (41) in der Position fixierbar sind.
4. 4. Schwimmendes Flusskraftwerk nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass dieRollen (39) für das Unter-Spannung-Halten mit einem Auffollfederzug ausgestattet sind.
5. 5. Schwimmendes Flusskraftwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn¬zeichnet, dass die aus den Segmenten (2) gebildeten Wandungen des Einlaufstauwerksüber vertikale Achsen aufweisende Gelenke (28) mit den Schwimmkörpern (1) verbundenund mittels Verschraubungen (29) fixiert sind.
6. 6. Schwimmendes Flusskraftwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn¬zeichnet, dass die Schwimmkörper (1) miteinander über Verbindungsträger (12) und einerunter dem Wasserrad (16) vorgesehenen Leitplatte (13) verbunden sind.
7. 7. Schwimmendes Flusskraftwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekenn¬zeichnet, dass die T-förmigen Halteorgane (6) für die Bespannung (8) der horizontal gela¬gerten Leitfläche auf einer durchgehenden horizontalen Welle (7) beweglich gelagert sind.
8. 8. Schwimmendes Flusskraftwerk nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass unter¬halb der von der horizontalen Welle (7) weg gerichteten Balken der T- förmigen Haltestü¬cke (6) eine parallel zur Welle (7) verlaufende durchgehende Stange (10) vorgesehen ist,an deren beiden Enden vertikal angeordnete Gewindespindeln (18), die mittels Stellmoto¬ren (11) oder Aufsteckkurbel auf und ab bewegbar sind.
9. 9. Schwimmendes Flusskraftwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekenn¬zeichnet, dass die gesamte Anlage von einer Steuereinheit (24) mit Hilfe vom Sensoren(25) gesteuert ist. Hierzu 4 Blatt Zeichnungen