DE102006041152A1

DE102006041152A1 - Wasserkraftwerk und Küstenschutzvorrichtung

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Publication number: DE102006041152A1
Application number: DE102006041152A
Authority: DE
Original assignee: SCHMOOCK JOERG HERMANN
Current assignee: SCHMOOCK JOERG HERMANN
Priority date: 2006-09-01
Filing date: 2006-09-01
Publication date: 2008-03-20

Abstract

Wasserkraftwerk und Küstenschutzvorrichtung zur Nutzung von Wasserbewegung, insbesondere zur Umwandlung in Strom, bei gleichzeitigem Schutz entsprechend naher Küstenabschnitte vor Wassergewalten aufgrund Wasserbewegungsverminderung durch diese Vorrichtung, bestehend aus einer beliebigen Anzahl von Wellenhebeln (2), wie aus Figur 1 ersichtlich, die mit einer Energieaufnahmeachse (3) verbunden sind, wobei die Energieaufnahmeachse (3) über geeignete Verbindungen beispielsweise einen Generator (4) antreibt, wobei jeder Wellenhebel (2) mit einem Ende so mit der Energieaufnahmeachse (3) verbunden ist, dass er um sie herum in zwei Richtungen schwenken kann, und zwar so, dass er in die eine Schwenkrichtung mit ihr eine reibschlüssige Verbindung eingeht, mit Hilfe zum Beispiel einer Ratschenvorrichtung, und in die andere Schwenkrichtung frei bewegbar ist, wodurch die Wellenhebel (2), wenn sie vom Wasser bewegt werden, während der reibschlüssigen Verbindung die Bewegungsenergie des Wassers auf die Energieaufnahmeachse (3) übertragen und so diese in Rotation um die eigene Achse versetzen, wobei entsprechend viele Wellenhebel (2) anzubringen sind, um insgesamt eine dauerhafte Rotation der Energieaufnahmeachse (3) zu erzeugen, wobei die Energieaufnahmeachse (3) entsprechend gelagert ist und diese Lager eine feste Verbindung mit dem Gewässergrund haben über geeignete Aufbauten (8).

Description

Die Erfindung betrifft eine Energiegewinnungsanlage nach dem Oberbegriff des Anspruches 1), um die Bewegungsenergie von Wasser, gemeint ist hier und im folgenden das Meerwasser oder andere zur Nutzung dieses Wasserkraftwerkes ausreichend große Gewässer, insbesondere in Strom umzuwandeln, bei gleichzeitigem Schutz entsprechend naher Küstenabschnitte vor Wassergewalten, weil die Bewegung des Wassers durch diese Vorrichtung gemindert wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die einfach aufgebaut, kostengünstig herstellbar, risikoarm und insbesondere umweltfreundlich ist und weiter unabhängig machen soll von der Nutzung fossiler Energieträger und somit als ein weiteres Standbein zur Energieversorgung beitragen soll.
Besondere Vorteile liegen neben der umweltfreundlichen Energiegewinnung darin, dass diese Anlage Küstennah gebaut werden kann, also nahe dort, wo der Energieverbrauch durch Menschen am größten ist, auf dem Land.
Durch die Nähe zum Land oder zur Küste vergünstigen sich die Entstehungskosten erheblich, auch die Folgekosten wie zum Beispiel durch die Wartung der Anlage.
Ein weiterer großer Vorteil dieser Anlage bei Errichtung in Küstennähe ist ihre Wirkung als Küstenschutzmaßnahme, weil sie der Wasserbewegung Energie entzieht. Die Anlage läßt sich vor längeren Küstenabschnitten errichten und hilft auf diese Weise, neben ihrer Aufgabe der Energiegewinnung, das hinter der Anlage befindliche Land vor der Wassergewalt zu schützen. Wird diese Anlage in mehreren Anlagenreihen hintereinander gebaut, ist der Schutzeffekt um so größer. Man denke hinsichtlich des Einsatzbereiches im Küstenschutz zum Beispiel auch an die Südspitze der Nordseeinsel Sylt, für die bislang noch keine wirklich befriedigende Lösung gefunden wurde, um der Wassergewalt und dem damit verbundenen Landverlust dauerhaft entgegen zu wirken, aber auch an alle anderen betroffenen Gebiete.
Ein weiterer entscheidender Vorteil ist die flexibel händelbare Aufbauweise dieses Kraftwerkes durch anzufügende Teilelemente die ganz nach der Beschaffenheit des Küstenabschnittes individuell in Größe und Anzahl zusammengebaut werden können. Dadurch ist die Anlage beliebig erweiterbar und kann dem Küstenverlauf folgend oder besonderen Küstenverhältnissen entsprechend errichtet werden.
Ein weiterer Vorteil ist die Eigenschaft dieser Anlage auch noch bei relativ geringer Wasserbewegung Energie zu gewinnen durch die besondere Arbeitsweise dieses Wasserkraftwerkes.
Ein weiterer Vorteil liegt darin, dass diese Anlage je nach Errichtungsposition zum großen Teil von Wasser verdeckt wird oder sogar vollständig im Wasser errichtet werden kann und von Land aus nur zum Teil oder nicht zu sehen ist, die Anlage sich also optisch durchaus harmonisch ins Naturbild integrieren läßt und somit eine große Akzeptanz in der Bevölkerung zu erwarten ist.
Erfindungsgemäß wird die oben genannte Aufgabe durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1) angegebenen Merkmale gelöst. Die anderen Ansprüche geben vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung an.
Die Erfindung wird im folgenden anhand von Zeichnungen erläutert.
1 zeigt die Anlage in der Ansicht, wie sie von Land aus zu sehen wäre, wenn kein Wasser (1) die Sicht auf die Anlage verdecken würde, wobei hier zur besseren Übersicht auf das Zeichnen von Wasser (1) und den unteren Stoppern (7) verzichtet wurde.
2 zeigt eine Schnittansicht durch die Anlage längs eines Wellenhebels (2).
3 zeigt aus der Vogelperspektive eine denkbare Aufbauanordnung von zwei dieser Wasserkraftwerke entlang eines Küstenabschnittes, wobei hier nur die aus dem Wasser ragenden Enden der Wellenhebel zu sehen sind, denn es geht bei dieser Zeichnung nur darum eine Vorstellung von einer möglichen Aufbauvariante entlang eines Küstenabschnittes zu bekommen. Weiter vorstellbar sind viele Aufbauvarianten, zum Beispiel auch mehrere Anlagen hintereinander in Richtung offenes Wasser, um das Land besonders vor der Wassergewalt zu schützen.
Die Vorrichtung besteht aus einer beliebigen Anzahl von Wellenhebeln (2), die mit einer Energieaufnahmeachse (3) verbunden sind, wobei die Energieaufnahmeachse (3) über geeignete Verbindungen beispielsweise einen Generator (4) zur Stromerzeugung antreibt. Die Energieaufnahmeachse (3) ist in diesem Beschreibungsbeispiel in etwa so tief im Wasser (1) positioniert, wie aus der 2 zu entnehmen ist und verläuft parallel zur Wasseroberfläche.
Jeder Wellenhebel (2) ist mit einem seiner beiden Enden mit der Energieaufnahmeachse (3) so verbunden, dass er um die Energieaufnahmeachse (3) herum in zwei Richtungen schwenken kann, und zwar so, dass er in die eine Schwenkrichtung (6) mit der Energieaufnahmeachse (3) eine reibschlüssige Verbindung eingeht, mit Hilfe zum Beispiel einer Ratschenvorrichtung wie aus 2 ersichtlich, und in die andere Schwenkrichtung (5) frei bewegbar ist.
Setzen jetzt die Wasserbewegungen die Wellenhebel (2) in Bewegung, also jeden einzelnen Wellenhebel (2) in eine pendelartige Auf- und Abbewegung um die Energieaufnahmeachse (3) herum, so überträgt jeder Wellenhebel (2), wenn er mit der Energieaufnahmeachse (3) eine reibschlüssige Verbindung eingeht, die Wasserkraft auf die Energieaufnahmeachse (3), wobei diese sich um die eigene Achse zu drehen beginnt.
Die Auf- und Abbewegungen der Wellenhebel (2) können durch Stopper (7) begrenzt werden, sodass die Wellenhebel (2) immer wie vorgesehen ausgerichtet sind und keinen Überschlag erfahren bei zum Beispiel besonders hohen Wasserwellen.
In diesem Funktionsbeispiel bestehen die Wellenhebel (2) zweckdienlicherweise aus einem im Wasser (1) auftreibenden Material oder Körper, zum Beispiel aus Holz oder einem Hohlkörper oder aus beidem, wodurch sie sich im Wasser (1) in eine günstige Position bringen ohne im Wasser (1) zu versinken, um von einer Wasserwelle nach oben gedrückt zu werden und dabei Wasserbewegungsenergie auf die Energieaufnahmeachse (3) zu übertragen. Fogt dem Wasserwellenberg ein Wasserwellental, kann der Wellenhebel (2) durch sein Eigengewicht frei in das Wasserwellental schwenken, um von dem nächsten Wasserwellenberg wieder nach oben gedrückt zu werden. Dies wiederholt sich, solange die Wellenhebel (2) vom Wasser (1) bewegt werden.
Um eine permanente Drehbewegung der Energieaufnahmeachse (3) zu erzeugen, sind entsprechend viele Wellenhebel (2) an der anzutreibenden Energieaufnahmeachse (3) anzubringen. Weil viele Wellenhebel (2) zu unterschiedlichen Zeitpunkten auf die Energieaufnahmeachse (3) einwirken, kommt es insgesamt bei entsprechender Wasserbewegung und ausreichend vielen Wellenhebeln (2) zu einer dauerhaften Rotation der Energieaufnahmeachse (3) um die eigene Achse. Dabei ist eine dauerhafte Rotation der Energieaufnahmeachse (3) um so sicherer, je mehr Wellenhebel (2) auf ihr angebracht sind.
Mehrere Energieaufnahmeachsen (3) können durch geeignete Verbindungen miteinander gekoppelt und damit in ihrer Rotation gleichgeschaltet werden, sodass die Wasserkraft ganzer Küstenabschnitte praktisch vereint werden kann, wenn dies sinnvoll ist. Auf diese Weise muß nicht eine einzige sehr lange Energieaufnahmeachse (3) gefertigt werden, was der Materialbeanspruchung zweckdienlich ist. Außerdem können so auch unregelmäßig verlaufende Küstenabschnitte in etwa gleichem Abstand zum Ufer mit dieser Anlage umsäumt werden.
Bestimmte Wasserstandsunterschiede können durch entsprechend lange Wellenhebel (2) kompensiert werden, ohne die Position der Anlage entsprechend dem Wasserstand anpassen zu müssen.
Bei sehr großen oft wiederkehrenden Wasserstandsunterschieden jedoch könnte der Gedanke kommen, die ganze Anlage immer dem aktuellen Wasserstand entsprechend zu positionieren, also die Anlage nach oben und unten zu bewegen, was einen erheblichen Aufwand bedeuten würde und sicherlich eine Einbuße in der Stabilität der Anlage mit sich bringt, was alles nur verkompliziert und verteuert.
Besser ist es sicherlich bei häufigen großen Wasserstandsunterschieden einfach mehrere dieser Anlagen auf verschiedenen Ebenen des Gewässergrundes zu errichten. So liefert immer die Anlage Energie, die gerade vom Wasser bedient wird.
Auch wenn diese Anlage komplett im Wasser verschwindet, wird sie noch so lange Energie liefern, wie sich die Wellenhebel (2) von der Wasserbewegung bewegen lassen.
Dieses Wasserkraftwerk kann auch ganz gezielt komplett unter Wasser errichtet werden, wobei in diesem Fall auf die Stopper (7) verzichtet werden kann, denn bei der beschriebenen Bauweise treiben die Wellenhebel (2) im Wasser Richtung Wasseroberfläche hin auf und schwenken mit der Wasserbewegung hin und her, ähnlich wie auftreibende Wasserpflanzen in der Dünung.
Um die Belastbarkeit dieser Vorrichtung zu erhöhen, ist es auch denkbar die Wellenhebel (2) aus einem Material zu fertigen das schwerer als Wasser ist, zum Beispiel Stahl. Dann würden die Wellenhebel (2) ohne Auftriebshilfsmittel im Wasser (1) versinken, also sich durch ihr Gewicht zum Gewässergrund hin ausrichten, um in dieser Position vom Wasser bewegt zu werden.
Es ist erkennbar, dass dieses Wasserkraftwerk vielfältige Möglichkeiten bietet.

Claims

Wasserkraftwerk und Küstenschutzvorrichtung zur Nutzung der Bewegungsenergie von Flüssigkeit, insbesondere von Wasserbewegung, gekennzeichnet durch auf eine Energieaufnahmeachse (3) einwirkende 1 bis n Wellenhebel (2), wobei n eine beliebige ganze Zahl ist, wobei durch die Bewegung der Flüssigkeit (1) die Wellenhebel (2) in Bewegung gebracht werden und durch die Bewegung der Wellenhebel (2) die Energieaufnahmeachse (3) zum rotieren um die eigene Achse gebracht wird und die Energieaufnahmeachse (3) über geeignete Verbindungen zum Beispiel einen Stromgenerator (4) antreibt, wobei auf diese Art dem Meerwasser Bewegungsenergie entzogen wird und diese Vorrichtung zum Küstenschutz beitragen kann, wenn sie entsprechend positioniert wird.
Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Energieaufnahmeachse (3), die vorteilhafterweise parallel zur Wasseroberfläche verläuft und so gelagert ist, dass sie um die eigene Achse rotieren kann, wobei die Lager der Energieaufnahmeachse (3) über geeignete Aufbauten (8) eine feste Verbindung zum Gewässergrund haben und so die Energieaufnahmeachse (3) den Drehpunkt und Gegenhalt bilden kann für die Schwenkbewegungen der einzelnen Wellenhebel (2).
Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die besondere Energieübertragung der einzelnen vom Wasser (1) bewegten Wellenhebel (2) auf die Energieaufnahmeachse (3), wobei jeder Wellenhebel (2) auf der Energieaufnahmeachse (3) so angebracht ist, dass er um die Energieaufnahmeachse (3) herum in zwei Richtungen schwenken kann, wobei mit Hilfe zum Beispiel einer zwischen Wellenhebel (2) und Energieaufnahmeachse (3) angebrachten Ratschenvorrichtung, wie aus 2 ersichtlich, beim Schwenken des Wellenhebels (2) in die eine Richtung (6) der Wellenhebel (2) eine reibschlüssige Verbindung mit der Energieaufnahmeachse (3) bildet und beim Schwenken des Wellenhebels (2) in die andere Richtung (5) sich die starre Verbindung zwischen Wellenhebel (2) und Energieaufnahmeachse (3) löst und der Wellenhebel (2) sich frei in diese Richtung (5) bewegen kann, wobei sich beim Schwenken des Wellenhebels (2) in die eine Richtung (6) während der reibschlüssigen Verbindung zwischen Wellenhebel (2) und Energieaufnahmeachse (3) die Wasserbewegungsenergie über den Wellenhebel (2) auf die Energieaufnahmeachse (3) überträgt und die Energieaufnahmeachse (3) in eine Drehbewegung um die eigene Achse versetzt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die entstehende kontinuierliche Rotation der Energieaufnahmeachse (3) um ihre eigene Achse, wobei die Wellenhebel (2) zu unterschiedlichen Zeitpunkten vom Wasser (1) bewegt werden und somit zu unterschiedlichen Zeitpunkten auf die Energieaufnahmeachse (3) einwirken, jedoch zu jeder Zeit eine Einwirkung von Wellenhebeln (2) auf die Energieaufnahmeachse (3) gegeben ist, bei ausreichend vielen auf die Energieaufnahmeachse (3) einwirkenden Wellenhebeln (2) und entsprechender Wasserbewegung.
Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Form des Wellenhebels (2), wobei vorzugsweise eine Form gewählt wird, die den Wasserwellen eine angemessene Angriffsfläche bietet, jedoch das Material aus dem die Vorrichtung zusammengesetzt wird zum Beispiel durch die gewählte Länge des Wellenhebels (2) nicht überbeansprucht wird.
Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Stopper (7), die bei Bedarf so angebracht sind, dass die Wellenhebel (2), wenn sie um die Energieaufnahmeachse (3) herum schwenken, in ihrem vorgesehenen Schwenkbereich schwenken, um immer eine optimale Wirkung zu entfalten.
Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Eigenschaft, das auch noch bei relativ geringer Wasserbewegung Energie gewonnen werden kann, weil das Zusammenspiel möglichst vieler Wellenhebel (2), welche die Energieaufnahmeachse (3) antreiben, dies ermöglicht.
Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die variable Aufbauweise dieser Vorrichtung, indem durch anzufügende Teilelemente wie die Wellenhebel (2), die ganz nach der Beschaffenheit des Küstenabschnittes individuell in Größe und Anzahl zusammengebaut werden können, die Vorrichtung beliebig erweiterbar ist und sie dem Küstenverlauf folgend oder besonderen Küstenverhältnissen entsprechend errichtet werden kann, zum Beispiel indem kürzere Abschnitte dieser Vorrichtung über geeignete Verbindungselemente gekoppelt werden können oder einzeln für sich arbeiten oder indem zum Beispiel der Bau mehrerer Vorrichtungen hintereinander vorteilhaft sein kann, ob einzeln für sich oder auch über geeignete Verbindungselemente gekoppelt, denkbar sind viele Variationen, gerade hinsichtlich des Küstenschutzes.
Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch den Effekt des Küstenschutzes, wenn die Vorrichtung nahe der Küste positioniert wird, denn durch die Eigenschaft dieser Vorrichtung dem Wasser Bewegungsenergie zu entziehen und in zum Beispiel Strom umzuwandeln, verliert es einen erheblichen Teil seiner zerstörerischen Energie.
Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die relativ geringe Veränderung des Naturbildes durch diese Vorrichtung, da der größte Teil der Anlage unter Wasser positioniert ist oder die Anlage sogar ganz unter Wasser positioniert werden kann, also von Land nur zum kleinen Teil oder gar nicht zu sehen ist, die Vorrichtung sich also optisch durchaus harmonisch ins Naturbild integrieren läßt und somit eine große Akzeptanz in der Bevölkerung zu erwarten ist, wobei bei der kompletten Errichtung unter Wasser auf Stopper (7) verzichtet werden sollte.
Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine hohe Umweltfreundlichkeit, da durch diese Art der Energiegewinnung entsprechend umweltbelastende Energieträger eingespart werden können.