DE102005003580A1

DE102005003580A1 - Vorrichtung und Verfahren zum Erzeugen von Elektrizität aus Wellenbewegungen

Info

Publication number: DE102005003580A1
Application number: DE102005003580A
Authority: DE
Inventors: Thomas Huss
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2005-01-26
Filing date: 2005-01-26
Publication date: 2006-07-27

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Erzeugen von Elektrizität aus Wellenbewegungen, mit mindestens einem Schwimmkörper (4) mit einem Generator und einer mit diesem verbundenen Seiltrommel, auf der ein Seil aufwickelbar ist, das mit seinem freien Ende stationär verankerbar ist und mit einer mit der Seiltrommel verbundenen Rückholeinrichtung.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Erzeugen von Elektrizität aus Wellenbewegungen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Erzeugen von Elektrizität aus Wellenbewegungen des Meeres zu schaffen, bei dem die Vorrichtung einfach ausgebildet ist, zuverlässig arbeitet und Elektrizität mit hoher Konstanz und im Wesentlichen geglätteter gleicher Leistung erzeugt werden kann.

Erfindungsgemäß wird die genannte Aufgabe mit einer Vorrichtung mit mindestens einem Schwimmkörper und mit einem Generator und einer mit diesem verbundenen Seiltrommel, auf der ein Seil aufwickelbar ist, das mit seinem freien Ende stationär verankerbar ist und mit einer mit der Seiltrommel verbundenen Rückholeinrichtung gelöst.

Weiterhin sieht die Erfindung zur Lösung der genannten Aufgabe ein Verfahren der eingangs genannten Art vor, welches dadurch gekennzeichnet ist, dass eine an mindestens einem Schwimmkörper gelagerte, mit mindestens einem Generator verbundene Seiltrommel bei Anheben des mindestens einen Schwimmkörpers durch eine ansteigende Welle von einem auf der Seiltrommel teilweise aufgewickelten und mit seinem freien Ende stationär verankerten Seil in Bewegung gesetzt wird, wodurch der Generator Elektrizität erzeugt und dass bei abschwellender Welle bedingten Absinken des mindestens einen Schwimmkörpers die Seiltrommel durch eine Rückholeinrichtung in entgegengesetzter Richtung bewegt und dadurch das Seil wieder teilweise auf der Rolle aufgewickelt wird.

Beim Anheben der Schwimmkörper, beispielsweise aufgrund einer Welle, wickelt sich das auf der Seiltrommel teilweise aufgewickelte Seil ab und setzt die Seiltrommel in Bewegung, die damit die Welle eines Generators in Bewegung setzt, derart elektrischen Strom erzeugt. Nach Beendigung des Wellenberges und beim Übergang zum Wellental wird das Seil wieder teilweise auf der Seiltrommel durch die Rückholeinrichtung aufgewickelt. Diese kann bevorzugter Weise als federbelastende Rückholeinrichtung ausgebildet sein. Zwischen Seiltrommel und Generator kann in bevorzugter Weise ein geeignetes Übersetzungsgetriebe vorgesehen sein, um aufgrund der Bewegung der Wellen des Meeres eine geeignete Bewegung (Winkelgeschwindigkeit) der Antriebswelle des Generators zu erzeugen. Weiterhin kann in bevorzugter Ausgestaltung ein Freilauf zwischen Seiltrommel und/oder Rückholeinrichtung einerseits sowie andererseits den Generator (und auch dem Getriebe) vorgesehen sein, um bei der Rückholbewegung diese nicht durch die Last von Generator und Getriebe zu belasten.

Um Kippbewegungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung zu vermeiden, ist in einer bevorzugten Ausgestaltung weiterhin vorgesehen, dass mit der Seiltrommel symmetrisch zwei Schwimmkörper mit jeweils Generator und Rückholeinrichtung verbunden sind.

Mit einer einzelnen Vorrichtung, wie sie vorstehend beschrieben wurde, kann alleine lediglich eine geringe Leistung erzeugt werden. Zur Erzeugung höherer Leistung sieht die Erfindung darüber hinaus eine Anlage zur Erzeugung von Elektrizität aus Wellenbewegungen vor, bei der mehrere vorstehend beschriebene erfindungsgemäße Vorrichtungen miteinander verbunden sind. Die mehreren Vorrichtungen sind mechanisch derart miteinander verbunden, dass sie sich relativ zueinander bewegen können. Hierzu sind die Schwimmkörper der Vorrichtung, insbesondere durch flexible Elemente, wie Seile oder Ketten miteinander verbunden. Weiterhin sind die Generatoren bzw. deren elektrische Ausgänge elektrisch miteinander verbunden, wie über Richtelemente (Gleichrichter, Umrichter, Wechselrichter).

Das Verfahren ist in bevorzugter Weise derart weitergebildet, dass bei Bewegung der Seiltrommel aufgrund des auf sie teilweise aufgewickelten Seils ausgeübten Zugs bei anschwellendem Wellenberg neben dem Erzeugen von Elektrizität auch eine Rückholfeder unter Spannung gesetzt wird, die bei abschwellender Welle die Seiltrommel in entgegengesetzter Richtung in Bewegung setzt und das Seil wieder teilweise auf sie aufwickelt, wobei insbesondere während des Abwickelns des Seiles und des unter der Rückholeinrichtung bewirkten teilweisen Aufwickelns des Seiles Elektrizität erzeugt wird.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und aus der nachfolgenden Beschreibung, in der ein Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung im Einzelnen erläutert ist. Dabei zeigt.
1 eine schematische Gesamtdarstellung einer bevorzugten erfindungsgemäßen Vorrichtung;
2 eine vergrößerte Darstellung mit den mechano-elektrischen Wandlern der erfindungsgemäßen Vorrichtung; und
3 eine Draufsicht auf eine Anlage aus erfindungsgemäßen Vorrichtungen.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung 1 weist im dargestellten Ausführungsbeispiel auf einem oder mehreren Trägern 2 zwei beidseitig einer Seiltrommel 3 angeordnete Schwimmkörper 4 auf. An der Seiltrommel ist ein Ende eines Seils 5 befestigt, welches auf der Seiltrommel – zumindest teilweise – auf- und abwickelbar ist.
Das der Seiltrommel 3 abgewandte freie Ende 6 des Seils 5 ist am Seegrund verankerbar, beispielsweise, wie dies dargestellt ist, mittels eines Gewichts 7, das zuverlässig auf dem Seegrund aufsitzt. Alternativ ist, insbesondere bei felsigem Seegrund, auch eine Befestigung mittels am Seegrund fest verankerten Befestigungselementen möglich.
Die Seiltrommel ist über jeweils einem Freilauf 8 mit einem Übersetzungsgetriebe 9 und über dieses mit einem Generator 10 verbunden. Weiter greift am Freilauf ein durch eine Feder 11 beaufschlagter Kugelgewindetrieb 12 an. Bei einem Kugelgewindetrieb handelt es sich um einen Spindeltrieb mit einer in einer Hülse 13 unter Zwischenlage von Kugeln geführten Spindelwelle 14, mittels dem eine Axialbewegung der Hülse 13 durch die Feder 11 ausgeübte Axialbewegung in eine Drehbewegung der Spindel 14 umgesetzt wird.
Die Funktion der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist folgendermaßen: Befinden sich die Schwimmkörper 4 zunächst in einem Wellental und kommt eine Welle, so werden die Schwimmkörper angehoben, das Seil 5 wickelt sich von der Seiltrommel 3 ab, wodurch diese in eine Drehbewegung versetzt wird, die über den gesperrten Freilauf 8 und das Übersetzungsgetriebe 9 auf den Generator 10 übertragen wird, diesen in Betrieb setzt, wodurch dieser Elektrizität erzeugt und über Leitungen 16 abgibt.
Gleichzeitig wird die Hülse 13 des Kugelgewindetriebs durch die Drehbewegung entgegen der Kraft der auf die Hülse 13 wirkenden Feder 11 von dem Freilauf ab fortbewegt und spannt damit die Feder 11 vor. Ist die Welle beendet und sinken die Schwimmkörper 4 mit einem Übergang zu einem Wellental wieder ab, so drückt die Feder 11 die Hülse 13 in Richtung auf den Freilauf 8 zu und setzt damit die Spindel 14 des Kugelgewindetriebs 12 in entgegengesetzte Drehbewegung, wodurch die Seiltrommel ebenfalls in der der Abwickelrichtung des Seils 5 entgegengesetzten Richtung gedreht wird und damit das Stahlseil 5 wieder auf der Seiltrommel 3 aufgewickelt wird. Der Freilauf 8 wirkt nicht auf den Kugelgewindetrieb 12 bzw. dessen Spindel 14. Bei der vorstehend genannten unter Einfluss der Feder 11 bewirkten Rückbewegung kann der Freilauf zwischen Seiltrommel 3 (und Kugelgewindetrieb 12) einerseits sowie andererseits dem Übersetzungsgetriebe 9 in seine Freilaufstellung geschaltet sein, so dass diese Rückbewegung und Aufwickelbewegung des Seils 5 nicht unter der Last des Generators und des Getriebes steht.
In gleicher Weise funktioniert die erfindungsgemäße Vorrichtung bei Tidenhub (Flut und Ebbe), wobei lediglich die auf der Seiltrommel 3 aufwickelbare Seillänge sowie die Länge der Spindel 14 des Kugelgewindetriebs 12 in entsprechender Weise angepasst bzw. abgestimmt sein müssen.
Vorzugsweise sind mehrere erfindungsgemäße Vorrichtungen, wie sie vorstehend unter Bezug auf die 1 und 2 beschrieben wurden, miteinander in einer Weise verbunden, dass sie Relativbewegungen zueinander ausführen können, beispielsweise durch Seile oder Ketten, vorzugsweise in einer gestreckten oder matrixförmigen Anordnung. Die Stromleitungen 16 mehrerer solcher Vorrichtungen sind in geeigneter Weise, beispielsweise über Richtelemente, wie Gleich-, Wechsel- und/oder Umrichter miteinander verbunden. Da an den verschiedenen Orten der miteinander verbundenen Einzelvorrichtungen nicht jeweils gleiche Phasen der Wellen gegeben sind, kann an der gemeinsamen Ausgangsleitung sämtlicher erfindungsgemäßer Vorrichtung eine weitgehend geglättete, gleichmäßige und konstante elektrische Leistung abgenommen werden.
Die 3 zeigt eine Draufsicht auf eine Anlage aus einer Mehrzahl erfindungsgemäßen Vorrichtungen, die in einer matrixartig auf einer Wasserfläche angeordnet sind. Die verschiedenen Vorrichtungen 1 sind durch Verbindungselemente 17, wie Ketten oder Seile miteinander verbunden.

1: Vorrichtung
2: Träger
3: Seiltrommel
4: Schwimmkörper
5: Seil
6: Ende
7: Gewicht
8: Freilauf
9: Übersetzungsgetriebe
10: Generator
11: Feder
12: Kugelgewindetrieb
13: Hülse
14: Spindel
16: Leitungen

Claims

Vorrichtung zum Erzeugen von Elektrizität aus Wellenbewegungen, mit mindestens einem Schwimmkörper (4) mit einem Generator (10) und einer mit diesem verbundenen Seiltrommel (3), auf der ein Seil (5) aufwickelbar ist, das mit seinem freien Ende (6) stationär verankerbar ist und mit einer mit der Seiltrommel verbundenen Rückholeinrichtung (11–14).
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mit der Seiltrommel (3) symmetrisch zwei Schwimmkörper (4) mit jeweils Generator (10) Rückholeinrichtung (11–14) verbunden sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückholeinrichtung (11–14) eine federbelastete Rückholeinrichtung ist.
Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Seiltrommel (3) mit dem Generator (10) über ein Getriebe (9) und/oder einem Freilauf (8) verbunden ist.
Anlage zur Erzeugung von Elektrizität aus Wellenbewegungen, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Vorrichtungen (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4 miteinander verbunden sind.
Anlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwimmkörper (4) der Vorrichtungen (1) durch flexible Elemente miteinander verbunden sind.
Anlage nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Generatoren (10) der Vorrichtungen elektrisch miteinander verbunden sind.
Verfahren zum Erzeugen von Elektrizität aus Wellenbewegungen, dadurch gekennzeichnet, dass eine an mindestens einem Schwimmkörper gelagerte, mit mindestens einem Generator verbundene Seiltrommel bei Anheben des mindestens einen Schwimmkörpers durch eine ansteigende Welle von einem auf der Seiltrommel teilweise aufgewickelten und mit seinem freien Ende stationär verankerten Seil in Bewegung gesetzt wird, wodurch der Generator Elektrizität erzeugt und dass bei abschwellender Welle bedingten Absinken des mindestens einen Schwimmkörpers die Seiltrommel durch eine Rückholeinrichtung in entgegengesetzter Richtung bewegt und dadurch das Seil wieder teilweise auf der Rolle aufgewickelt wird.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass bei Bewegung der Seiltrommel aufgrund des auf sie teilweise aufgewickelten Seils ausgeübten Zugs bei anschwellendem Wellenberg neben dem Erzeugen von Elektrizität auch eine Rückholfeder unter Spannung gesetzt wird, die bei abschwellender Welle die Seiltrommel in entgegengesetzter Richtung in Bewegung setzt und das Seil wieder teilweise auf sie aufwickelt.
Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass während des Abwickelns des Seiles und des unter der Rückholeinrichtung bewirkten teilweisen Aufwickelns des Seiles Elektrizität erzeugt wird.