DE102007003618A1

DE102007003618A1 - Energieerzeugungsanlage, angetrieben durch eine Wind- oder Wasserströmung

Info

Publication number: DE102007003618A1
Application number: DE102007003618A
Authority: DE
Inventors: Norman Perner; Benjamin Holstein
Original assignee: Voith Patent GmbH
Current assignee: Voith Patent GmbH
Priority date: 2007-01-18
Filing date: 2007-01-18
Publication date: 2008-07-24
Also published as: KR101460123B1; US8436483B2; TWI401360B; US20100052325A1; CA2676013C; CA2676013A1; TW200835852A; WO2008086839A2; WO2008086839A3; EP2087234A2; KR20090100432A

Abstract

Energieerzeugungsanlage zur Gewinnung elektrischer Energie aus einer Wasser- oder Luftströmung, umfassend: - eine Turbine; - einen elektrischen Generator, mit einer koaxialen Anordnung von Läufer und Stator, wobei der Läufer ein Außenläufer und Teil einer ringförmigen Stützstruktur für die Turbine ist und der Stator in einem gegenüber dem Umgebungsmedium abgedichteten Statorgehäuse untergebracht ist und wobei ein Wandungsbereich des abgedichteten Statorgehäuses im Bereich des Spalts zwischen Läufer und Stator so verläuft, dass der Läufer radial außerhalb des abgedichteten Statorgehäuses angeordnet ist und die magnetische Wechselwirkung zwischen Läufer und Stator durch diesen Wandungsbereich hindurch erfolgt; - eine Lagerung für die den Läufer umfassende ringförmige Stützstruktur, wobei die Lagerung angrenzend an den Spalt zwischen Läufer und Stator angeordnet ist und sich am Außenumfang des abgedichteten Statorgehäuses abstützt.

Description

Die Erfindung betrifft eine durch eine Wind- oder Wasserströmung angetriebene Energieerzeugungsanlage, insbesondere eine Energieerzeugungsanlage zur Gewinnung elektrischer Energie aus einer Fließwasser- oder Meeresströmung oder durch Windkraft im Offshore-Bereich.
Unabhängig von Dammstrukturen ausgebildete, tauchende Energieerzeugungsanlagen, die durch die kinetische Energie einer Wasserströmung, insbesondere einer Meeresströmung, angetrieben werden, stellen ein großes Potential zur Ausnutzung regenerativer Energiequellen dar. Hierbei lässt sich aufgrund der hohen Dichte des Strömungsmediums bereits eine geringe Strömungsgeschwindigkeit von etwa 2 bis 2,5 m/s zur wirtschaftlichen Energiegewinnung ausnutzen. Derartige Strömungsverhältnisse können entweder als Gezeitenströmung vorliegen oder es werden andere Meeresströmungen ausgenutzt, welche insbesondere an Meerengen wirtschaftlich verwertbare Geschwindigkeiten erreichen können. Derartige Strömungen können Strömungskraftwerke antreiben, welche eine ähnliche Gestaltung wie Windenergieanlagen aufweisen, das heißt als Wasserturbinen werden Laufräder mit Rotorblättern verwendet. Allerdings sind auch andere Wasserturbinenkonzepte, etwa Vertikalturbinen und Rohrturbinen, denkbar. Neben dem Anwendungsbereich einer Energiegewinnung aus Meeresströmung können derart freistehende, tauchende Energieerzeugungsanlagen auch in Fließgewässern Verwendung finden, in denen aufgrund von Vorgaben durch den Umweltschutz oder die Verkehrsschifffahrt keine Staustufen mit darin eingelagerten Wasserturbinen errichtet werden können.
Eine grundlegende Schwierigkeit beim Betrieb von getauchten Strömungskraftwerken besteht darin, dass insbesondere im Offshore-Bereich die Wartung aufwendig ist. Üblicherweise muss hierfür die Wasserturbine und der dieser zugeordnete elektrische Generator über den Wasserspiegel angehoben werden. Aufgrund der Abhängigkeit von den Wetterbedingungen und dem Wellengang sind hierbei schwimmende Kransysteme nachteilig, sodass die Strömungskraftwerke vielfach als schwimmfähige Einheiten ausgebildet werden, welche eine Verankerung am Meeresgrund oder dem Grund des Fließgewässers aufweisen. Derart schwimmfähige Einheiten können so gestaltet sein, dass für den Servicefall ein Auftreiben an die Wasseroberfläche möglich ist. Gemäß einer alternativen Gestaltung wird das Strömungskraftwerk an einer Trag- und Stützstruktur, insbesondere einer säulenförmigen Anordnung, die auf dem Meeresgrund steht, in der Strömung gehalten. Wird diese Trag- und Stützstruktur bis zum Wasserspiegel fortgesetzt, so ist es möglich, die Energieerzeugungsanlage für den Wartungsfall vertikal an dieser Struktur zu verfahren. Üblicherweise ragen derartige Stütz- und Tragstrukturen über den Wasserspiegel hinaus und ihnen wird ein Hebemechanismus zugeordnet. Neben der konstruktiven aufwendigen Gestaltung ist hierbei nachteilig, dass die über dem Wasserspiegel und knapp darunter angeordneten Strukturen für die Schifffahrt gefährliche Hindernisse darstellen können.
Ähnliche Probleme treten für Offshore-Windkraftanlagen auf, die einer ständigen Korrosion durch die sie umgebende Salznebelatmosphäre ausgesetzt sind. Wartungsarbeiten sind bereits aufgrund des Standorts schwierig auszuführen. Darüber hinaus werden zukünftige Offshore-Windkraftanlagen leistungsstark und großbauend ausgeführt, was wiederum besondere Anforderungen an Hubsysteme zur Wartung stellt.
Ausgehend von der Wartungsproblematik der gattungsgemäßen Energieerzeugungsanlagen besteht die Aufgabe der Erfindung darin, ein getauchtes Strömungskraftwerk oder eine Windkraftanlage so auszugestalten, dass diese wartungsarm sind, und möglichst gänzlich auf einen Service verzichtet werden kann. Neben der Korrosionsbeständigkeit und Robustheit sollte sich die Energieerzeugungsanlage durch eine konstruktiv einfache Gestaltung auszeichnen.
Die Aufgabe wird durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Die erfindungsgemäße Energieerzeugungsanlage weist zur Erhöhung der Ausfallsicherheit eine reduzierte Anzahl von Einzelkomponenten auf. Insbesondere wird durch einen Direktantrieb des Generators zum einen die Komponentenanzahl im Antriebsstrang verringert, zum anderen wird durch den Verzicht auf Getriebekomponenten erreicht, dass die typischerweise langsame Bewegung der Wasser- oder Windturbine unmittelbar auf den Generatorläufer übertragen wird und so der mit der Laufleistung verbundene Verschleiß sinkt. Ferner eröffnet dies die Möglichkeit auf ölbasierte Schmierkreisläufe in der Gondel einer Wasser- oder Windturbine zu verzichten.
Ist der Generator beispielsweise als hochpoliger Synchrongenerator und insbesondere als Ringgenerator ausgebildet, so kann trotz der langsamen Umlaufgeschwindigkeit eine induzierte Spannung erzeugt werden, deren Frequenz einem schnell laufenden Generator entspricht. Alternative Ausgestaltungen für derart langsam laufende elektrische Generatoren können darin bestehen, dass die Vielzahl der Pole nicht auf einem einzigen Umfang eines ringförmigen Läufer-Stator-Paares ausgebildet ist, sondern dass diese Pole auf mehrere axial beabstandete Generatoreinheiten verteilt werden, was beispielsweise in der DE 103 54 953 A1 beschrieben wird.
Neben dem Direktantrieb für den Generator wird für die erfindungsgemäße Energieerzeugungsanlage ein Spaltrohr vorgesehen, das heißt im Bereich des Spalts zwischen dem Läufer und dem Stator des elektrischen Generators verläuft eine Trennwand, durch die das magnetische Feld zur Wechselwirkung zwischen Läufer und Stator hindurchdringt, welche jedoch die stationären Komponenten des elektrischen Generators vom Außenbereich abtrennt, ohne dass wartungsanfällige Wellendichtungen verwendet werden müssen. Die Abtrennung führt zu einem flüssigkeitsdicht abgeschlossenen Innenbereich im Falle einer von einer Wasserströmung angetriebenen Energieerzeugungsanlage und entsprechend zu einem gasdicht abgeschlossenen Innenbereich für eine Windkraftanlage. Demnach wird der Stator der erfindungsgemäßen Energieerzeugungsanlage innerhalb eines hermetisch abgeschlossenen Statorgehäuses gelagert, für das ausschließlich statische Dichtungen verwendet werden. Im Vergleich hierzu kann bei der Verwendung von bewegten Dichtungen, etwa einer Wellendichtung, eine gewisse Leckage nicht sicher ausgeschlossen werden, sodass auf Lenzpump- und Filter- und/oder Luftaufbereitungssysteme für den Innenbereich nicht verzichtet werden kann. Für eine erfindungsgemäße Energieerzeugungsanlage mit Statorkapselung ist dies jedoch nicht notwendig. Im Statorgehäuse kann in der geschützten Umgebung auch die weitere Steuerung der Energieerzeugungsanlage sowie die für die Leistungselektronik notwendigen Komponenten und die Frequenzumrichter zur Aufschaltung des elektrischen Generators an ein Netz mit konstanter Netzfrequenz aufgenommen werden.
Besonders bevorzugt zur Realisierung des Direktantriebs ist eine Baueinheit bestehend aus Wasser- oder Windturbine, die im Folgenden als Turbine bezeichnet wird, und dem Läufer des elektrischen Generators. Wird der elektrische Generator als Ringgenerator ausgestaltet, so wird besonders bevorzugt ein ringförmiger Außenläufer des Generators verwendet, welcher gleichzeitig als Stützstruktur für eine propellerförmige Turbine dient. Demnach werden die zur Drehachse hinweisenden Enden der Propellerblätter mit einer ringförmigen Stützstruktur verbunden, welche im Bereich ihres Innenumfanges gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung eine Abfolge von Permanentmagneten trägt, welche die magnetischen Komponenten eines permanenterregten Läufers des elektrischen Generators bilden. Folglich sind die Turbine und die den Läufer des Generators aufnehmende ringförmige Stützstruktur baulich verbunden und koaxial und konzentrisch angeordnet. Radial innerhalb und wiederum konzentrisch zu dieser Baueinheit befindet sich das Statorgehäuse mit den darin aufgenommen und abgekapselten Statorwicklungen.
Die ringförmigen Stützstruktur wird vorzugsweise einen Radius aufweisen, der zum einen an die mechanischen Anforderungen zur Abstützung des Lasteintrags durch die Turbine und zum anderen an das Bauraumerfordernis zur Unterbringung des Generatorläufers angepasst ist. Die propellerförmige Turbine kann dann als Außenläufer großbauend ausgeführt werden, was aufgrund der großen Turbinendurchmesser zu leistungsstarken Energieerzeugungsanlagen führt.
Als weitere erfindungsgemäße Maßnahme wird die Lagerung der ringförmigen Stützstruktur so ausgeführt, dass die über die Turbine eingetragenen statischen und dynamischen Momente zu möglichst geringen Lagerkräften führen. Erfindungsgemäß wird hierbei die Lagerung unmittelbar im Bereich des Spalts zwischen Läufer und Stator des elektrischen Generators angeordnet. Besonders bevorzugt wird die Lagerung gegen das den Stator kapselnde Statorgehäuse abgestützt und auf einem möglichst großen Außenumfang angeordnet. Darüber hinaus werden wenigstens zwei Lager mit einem hinreichenden Axialabstand bevorzugt, sodass durch die gegenüberliegenden Lagerbereiche hohe Kippmomente abgefangen werden können und gleichzeitig die Verformung der Lagerkomponenten in einem für eine Dauerbelastung geeigneten Bereich verbleibt.
Bevorzugt werden Lager mit Wälzkörpern verwendet, die in Lagerschalen aufgenommen sind, welche in der ringförmigen Stützstruktur und auf der Gegenseite außenseitig am Statorgehäuse ausgebildet sind. Aufgrund der Anordnung der Turbine radial außen kann die Größe der ringförmigen Stützstruktur und damit der Durchmesser der Lagerschalen so gewählt werden, dass deren präzise Herstellung ausführbar ist. Als Alternative zu Lagern mit Wälzkörpern können Gleitlager verwendet werden, die wiederum Ablaufflächen aufweisen, die auf der ringförmigen Stützstruktur und dem Statorgehäuse ausgebildet sind.
Durch die erfindungsgemäße Lagerung im Bereich des Stator-Läufer-Spalts des elektrischen Generators ist es darüber hinaus möglich, den Spaltabstand auch bei starken Belastungen möglichst konstant zu halten, wodurch geringe Spaltabstände und damit ein hoher Wirkungsgrad des Generators realisiert werden können. Darüber hinaus ist es möglich, als Lagerungskomponenten aufgrund der minimierten Lagerkräfte wassergeschmierte Lager zu verwenden, welche außerhalb des Statorgehäuses und damit im flüssigkeitsumströmten Bereich der Energieerzeugungsanlage Verwendung finden, ohne dass ein Austrag von ölbasierten Schmiermitteln aus der Lagerung an das Umgebungswasser erfolgt.
Gemäß einer vorteilhaften erfindungsgemäßen Ausgestaltung der Energieerzeugungsanlage werden die Lagerkomponenten vor abrasiven Komponenten im Strömungswasser geschützt, bei Meeresströmungen sind dies insbesondere von der Strömung mitgeschleppte Sedimente. In Fall von Windkraftanlagen werden Probleme durch Partikel, wie Sandkörner, die von der Luftströmung transportiert werden verursacht. Im einfachsten Fall wird der Schutz durch die Zuordnung von Dichtungskomponenten, wie einer Labyrinthdichtung, zu einem Lager erreicht, sodass dies von der Außenseite her durch ein erstes, filternd wirkendes Element getrennt ist. Ergänzend oder alternativ ist gemäß einer Weitergestaltung zwischen dem Statorgehäuse und der ringförmigen Stützstruktur eine Vorrichtung vorgesehen, welche eine nach außen gerichtete Strömung von gefiltertem Umgebungswasser für eine von einer Wasserströmung angetriebene Energieerzeugungsanlage bewirkt. Für eine erfindungsgemäße Windkraftanlage wird entsprechend eine Spülung mit gefilterter Luft oder einem anderen Spülgas erfolgen. Zur besseren Verständlichkeit wird nachfolgend eine Ausgestaltung einer Dichtungs- oder Lagerspülung nur für eine von einer Wasserströmung angetriebene Energieerzeugungsanlage dargestellt. Für eine Windkraftanlage kann ein Fachmann entsprechende Anpassungen vornehmen.
Besonders vorteilhaft werden demnach die wassergeschmierten Lager mit gefiltertem Wasser in auswärtiger Richtung durchströmt, was besonders einfach bei einer zweireihigen Lageranordnung und einer zwischen den axial beabstandeten Lagerkomponenten vorgesehenen Filterwasserzufuhr gelingt. Wird zusätzlich zum Schutz eine Dichtungskomponente, etwa eine Labyrinthdichtung, am Außenbereich des Lagers vorgesehen, so kann gemäß einer alternativen Gestaltung die nach außen gerichtete Durchströmung mit gefiltertem Wasser entweder nur durch die Dichtungskomponente erfolgen, sodass eine Anschwemmung von abrasiven Stoffen zum Lager verhindert wird. Entsprechend einer Weitergestaltung erfolgt der Filterwasserfluss sowohl durch das Lager, wie auch nachfolgend durch das am Außenbereich zugeordnete Dichtungselement, sodass sowohl eine Lagerspülung, wie auch eine Dichtungsspülung realisiert werden kann. Auch eine Lagerspülung ohne eine gleichzeitige Dichtungsspülung oder alternativ der Verzicht auf die störungsanfällige Dichtung und die Verwendung eines offenen Lagers mit einer Lagerspülung durch Filterwasser ist möglich.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird die Turbine mit verstellbaren Schaufeln ausgestaltet. Im Fall einer propellerförmigen Geometrie für die Turbine kann aufgrund der Winkelblatteinstellung eine Regelung der Leistungsaufnahme und der Drehzahl erfolgen. Zur Realisierung einer solchen an die jeweiligen Strömungsbedingungen beziehungsweise die Betriebssituation angepassten Einstellung der Turbine ist es für die erfindungsgemäße Kapselung des Stators in einem flüssigkeitsdichten Statorgehäuse notwendig, für die Baueinheit aus ringförmiger Stützstruktur, Läufer und Turbine eine separate Energiequelle zum Betrieb der Stellelemente für die Anpassung der Turbine, insbesondere einer Einrichtung für die Blattwinkelverstellung, vorzusehen. Hierzu kann eine umlaufende, der rotierenden Baueinheit zugeordnete Hydraulikpumpe verwendet werden, welche beispielsweise eine Verzahnung auf dem Statorgehäuse kämmt und welche für den Betrieb hydraulischer Stelleinrichtungen zur Anpassung der Turbine dient. Alternativ kann der Energieübertrag und/oder eine Signalübertragung, beispielsweise von Steuer- und Überwachungssignalen und Signalen für die Sensorik, vom Statorgehäuse zur rotierenden Baueinheit berührungsfrei, induktiv erfolgen, wodurch ein elektrischer Stellantrieb insbesondere zur Winkelblattverstellung realisiert werden kann.
Gemäß einer alternativen Gestaltung wird auf eine aktive Verstellung der Turbine, das heißt im Fall einer propellerförmig gestalteten Turbine auf die Blattwinkeleinstellung, verzichtet. Diese erhöht durch die hieraus folgende Reduktion der Komponentenanzahl wiederum die Ausfallsicherheit. Allerdings besteht der Nachteil darin, dass Vorkehrungen getroffen werden müssen, um im Falle eines Lastabwurfs möglichst rasch den Energieeintrag durch die Turbine zu verringern. Für das sichere Abbremsen der Turbine wird gemäß einer Weitergestaltung der Erfindung eine solche Konstruktion der Turbine gewählt, welche nur im Falle eines anliegenden Generatormoments, das heißt für den Normalbetriebsfall, die Turbinenblätter in die Angriffsstellung dreht und für den Fall, dass das Generatormoment schlagartig wegbricht, die Turbine durch die Strömungskräfte an den Turbinenblättern automatisch in eine Nichtangriffsstellung zurückgeführt wird, wodurch das unkontrollierte Hochlaufen der Turbine auch ohne aufwändige Bremseinrichtungen minimiert werden kann.
Umgesetzt wird dieses Konzept dadurch, dass die Turbine wenigstens zwei Teilkomponenten umfasst, welche durch die Einwirkung des Generatormoments relativ zueinander verdreht werden und hierbei die Turbinenblätter in die Strömung drehen. Falls ein Lastabwurf auftritt, wird diese Relativverdrehung aufgrund des Wegfalls des Generatormoments durch die Stömungskräfte zurückgeführt, sodass das Generatormoment das eigentliche Stell- und Steuerorgan bildet, wobei die Stellkraft zur Aktivstellung der Turbine aus dem Generatormoment resultiert – dies stellt den Normalbetriebsfall dar. Gesteuert, das heißt ausgelöst, wird das Herausdrehen der Turbinenblätter aus der Strömung wiederum durch den Wegfall des Generatormoments.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele im Zusammenhang mit den Figuren dargestellt. Diese zeigen im Einzelnen Folgendes:
1 zeigt eine erfindungsgemäße Energieerzeugungsanlage im Axialschnitt.
2 zeigt eine erfindungsgemäße Energieerzeugungsanlage gemäß 1 in einer Ausgestaltung mit einer Pumpen-Filter-Einrichtung für die Lager- und/oder Dichtungsspülung.
3 zeigt eine Pumpen-Filter-Einrichtung für eine erfindungsgemäße Energieerzeugungsanlage, die nach dem Zentrifugalprinzip arbeitet und selbstreinigend ist.
4 zeigt für eine erfindungsgemäße Energieerzeugungsanlage zwei Varianten für eine Blattwinkelverstellung mit separater, beziehungsweise gekapselter Energieerzeugung.
5a und 5b zeigen schematisch vereinfacht eine über das Generatormoment gesteuerte Aktiv- und Passivstellung der Turbine.
1 zeigt das erfindungsgemäße Grundkonzept einer wartungsarmen Energieerzeugungsanlage im Axialschnitt. Entsprechend des Pfeils erfolgt ein Anströmen durch die Meeres- beziehungsweise Flusswasserströmung. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Turbine 1 propellerförmig ausgebildet und umfasst für das gezeigte Ausführungsbeispiel wenigstens zwei Propellerblätter 54. Erfindungsgemäß ist die Turbine 1 direkt, das heißt ohne Zwischenschaltung von Getriebestufen, mit dem Läufer 3 eines elektrischen Generators 2 verbunden, wobei besonders bevorzugt eine kompakte Baueinheit in koaxialer, konzentrischer Anordnung entsprechend der Darstellung gemäß 1 verwendet wird. Hierbei sind die Propellerblätter 54 der Turbine 1 radial innen an eine ringförmige Stützstruktur 60 angelenkt, wobei in die ringförmige Stützstruktur 60 die magnetischen Komponenten des Läufers 3 integriert sind. Bevorzugt wird hierbei die Anordnung von mehreren Permanentmagneten am Innenumfang der ringförmigen Stützstruktur 60, wobei beispielsweise Hochleistungsmagneten aus einer Neodym-Bor-Eisen-Legierung verwendet werden. Der Stator 4 mit Elektroblechpaketen und Induktionswicklungen des elektrischen Generators 2 befindet sich innerhalb einer flüssigkeitsabgedichteten, trockenen Statorgehäuses 5, sodass ein Wandungsbereich 5.1 im Sinne eines Spaltrohrs im Spalt 63 zwischen dem Läufer 3 und dem Stator 4 des elektrischen Generators 2 den gekapselten Bereich innerhalb des Statorgehäuses vom umspülten Außenläufer trennt. Der Stator 4 ist gegenüber dem Läufer 4 koaxial bezüglich der Achse 60 sowie konzentrisch, innenliegend angeordnet. Neben dem abgedichteten Statorgehäuse 5 kann die Gondel 70 der Energieerzeugungsanlage weitere Bereiche umfassen, beispielsweise eine Gehäusehaube 62, die nicht vollständig gegenüber dem Umgebungsmedium abgedichtet sind. Weiterhin ist die Anbindung der Gondel 70 und eine Stütz- und Tragstruktur im Einzelnen nicht in den Figuren dargestellt.
Der Wandungsbereich 5.1 im Spalt 63 zwischen Läufer 3 und Stator 4 muss aus einem Material bestehen, welches das Magnetfeld des Läufers möglichst wenig abschwächt. Für die erfindungsgemäße Energieerzeugungsanlage wird hierbei besonders austenitischer Stahl zur Ausbildung des flüssigkeitsdichten Statorgehäuses 5 bevorzugt. Dieser ist bei normalen Temperaturen im Wesentlichen unmagnetisch. Darüber hinaus ist ein korrosionsbeständiges Material zu wählen, insbesondere beim Betrieb der Energieerzeugungsanlage in Salzwasser oder einer Salznebelatmosphäre. Alternativ können metallische Legierungen auf der Basis von Aluminium und Zink Anwendung finden, wobei diese Korrosionsschutzbeschichtungen auf Polymerbasis aufweisen können.
Als elektrischer Generator 2 wird bevorzugt ein hochpoliger Synchrongenerator in Form eines Ringgenerators verwendet, welcher über Frequenzumrichter auf ein Leitungsnetz aufgeschaltet wird.
Weiterhin wird für die erfindungsgemäße Energieerzeugungsanlage eine Lagerung 6 im Bereich des Spalts 63 zwischen Läufer 3 und dem Stator 4 des elektrischen Generators 2 vorgesehen. Die Lagerung 6 der ringförmigen Stützstruktur 60, in die der Läufer 3 integriert ist, wird bevorzugt zweireihig ausgebildet und besteht aus wenigstens zwei axial beabstandeten Lagerkomponenten 6.1 und 6.2, die sich jeweils axial benachbart zum Spalt 63 anschließen. Diese dienen dazu, einen bestimmten Spaltabstand einzustellen und die Turbinenkräfte abzustützen. Durch eine solchermaßen angeordnete Lagerung ist es möglich, die durch die Turbine 1 aufgenommenen Momente im Bereich des Außenumfangs des Statorgehäuses 5 einzuleiten. Aufgrund der großbauenden Lagerkomponenten 6.1, 6.2 und deren große axialen und radialen Ersteckung ist es möglich, die in den Lagerkomponenten 6.1 und 6.2, insbesondere den Lagerschalen auftretenden Presskräfte und die daraus resultierenden Deformationen gering zu halten. Durch diese Maßnahme können auch für die hohen, auf eine Turbine 1 wirkenden dynamischen und statischen Momente Lagerkomponenten 6.1, 6.2 verwendet werden, welche als wassergeschmierte Lager ausgebildet sind. Dies ist besonders wichtig, im Hinblick darauf, dass ein umströmter Außenläufer verwendet wird und der Bereich des Spalts 63 ebenfalls vom Triebwasser geflutet wird.
Die Ausbildung des Lagers 6 kann im Rahmen des fachmännischen Ermessens gewählt werden und einreihige Zylinderrollenlager mit hinreichender axialer Erstreckung oder zweireihige, axial beabstandete Kugelrollenlager, vorzugsweise jeweils mit wassergeschmierter Keramikeinlage, oder Gleitlagerbuchsen umfassen. Gemäß einer besonders bevorzugten Ausgestaltung werden die Lager 6 so ausgestaltet, dass sie der bewegten Baueinheit, umfassend die ringförmige Stützstruktur 60 mit integriertem Läufer 3 und die Turbine 1, zusätzlichen Halt in axialer Richtung verleihen. Ferner können die Lagerschalen im Statorgehäuse 5 und in der ringförmigen Stützstruktur 60 ausgebildet werden. Deren Durchmesser sind so hinreichend groß, dass die Lagerkräftepresskräfte klein bleiben. Andererseits sind, aufgrund der Anordnung der ringförmigen Stützstruktur 60 radial innen zur Turbine 1, diese Durchmesser gegenüber einer ummantelten Turbine klein, sodass Lagerschalen in diesen Bauteilen noch präzise hergestellt werden können.
Zusammengefasst zeichnet sich die gemäß 1 gezeigte Energieerzeugungseinrichtung dadurch aus, dass durch den direkten Generatorantrieb verschleißanfällige Getriebekomponenten überflüssig sind.
Darüber hinaus wird durch die Spaltrohranordnung ein abgedichteter Innenbereich eines Statorgehäuses 5 gebildet, der nur statische Dichtungen aufweist und in dem alle feuchtigkeits- oder korrosionsempfindlichen elektrischen Steuerungs- und Leistungskomponenten untergebracht sind.
Darüber hinaus erlaubt die erfindungsgemäße Lagerung 6 der umlaufenden Komponenten durch ein sich auf dem Statorgehäuse 5 und insbesondere dessen Außenumfang abstützende Lagerschale auch bei starken Momentenbelastungen, den Spaltabstand zwischen dem Läufer 3 und dem Stator 4 des elektrischen Generators 2 konstant zu halten und auch für solche Bedingungen die Lagerkräfte so weit zu minimieren, dass ohne besonderen konstruktiven Aufwand wassergeschmierte Lager verwendet werden können.
Ferner ist es denkbar, anstatt der koaxialen Anordnung von Generatorläufer 3 und Stator 4 eine scheibenförmige Anordnung vorzusehen, wobei erfindungsgemäß wiederum ein flüssigkeitsdichtes Statorgehäuse vorliegt und die drehbare Baueinheit aus Generatorläufer 3 und Turbine 1 über eine Lagerung vorzugsweise auf dem Außenumfang des Statorgehäuses abgestützt wird. Alternativ kann die Lagerabstützung auf dem Statorgehäuse auch stirnseitig auf einem großen Radius erfolgen. Diese Variante ist im Einzelnen nicht in den Figuren dargestellt.
Durch die erfindungsgemäße Energieerzeugungsanlage werden störungsempfindliche Wellendichtungen, die darüber hinaus meist nicht vollständig dicht sind, durch einen flüssigkeits- beziehungsweise gasdicht gekapselten Innenraum, in dem sich der Stator 4 des elektrischen Generators 2 befindet, in Verbindung mit einem der Außenumgebung ausgesetzten Läufer 3 ersetzt. Hierbei kann eine Meeresströmung mit einem hohen Sedimentanteil, insbesondere Sand und dergleichen, zu einem Lagerverschleiß führen. Entsprechendes gilt für Windkraftanlagen aufgrund von durch die Luftströmung transportierte Partikel. Die Erfinder haben daher erkannt, dass eine vorteilhafte Weitergestaltung der Erfindung eine Lager- und/oder Dichtungsspülung umfasst. Eine erste Ausführung ist in 2 gezeigt. Zunächst wird gemäß des vergrößerten Ausschnitts zusätzlich zum Lager 6 ein Dichtungselement 7, insbesondere eine Labyrinthdichtung, vorgesehen. Diese unterdrückt den Eintrag von Sedimenten in den Lagerbereich und wirkt wie ein Filter. Allerdings sind aufgrund der hohen, auf die Turbine 1 wirkenden Momente geringfügige Relativbewegungen nicht auszuschließen, welche eine Variation der Spaltpassung in den Dichtungselementen 7 bewirken. Daher wird gemäß einer besonders bevorzugten Ausführung eine Vorrichtung vorgesehen, welche ein ständiges Ausströmen von gefiltertem Umgebungswasser beziehungsweise gefilterter Umgebungsluft aus dem Lagerbereich heraus bewirkt. Im einfachsten Fall werden hierbei lediglich die Filterelemente 7 durchströmt, sodass ein Eindringen von abrasiven Medien aus der Umgebungsströmung unterbunden wird. Besonders bevorzugt wird jedoch eine zusätzliche Lagerspülung, welche beispielsweise dadurch bewirkt werden kann, dass im Spaltbereich zwischen den mit axialem Abstand seitlich angeordneten Lagerelementen 6.1 und 6.2 ein Zustrom des gefilterten Umgebungsmediums bewirkt wird. Gemäß einer alternativen Ausgestaltung werden die wassergeschmierten Lager durch Lager mit Fettschmierung ersetzt, die als Verlustschmierung mit umweltverträglichen Fetten ausgeführt werden kann. Das austretende Fett transportiert abrasive Feststoffe aus den Lagern zum Außenbereich.
Gemäß der in 2 schematisch vereinfachten Darstellung wird hierbei in der Gehäusehaube 62 der Energieerzeugungsanlage ein Filter 8, beispielsweise ein Kartuschenfilter, vorgesehen. Wird das Umgebungsmedium diesem Filter 8 in Achsnähe zugeführt und sodann radial nach außen geleitet, wird durch die Flüssigkeitsmitnahme im Ringspalt automatisch eine Sogwirkung in den nach radial außen verlaufenden Zuleitungen vom Filter 8 zum Spalt 63 entstehen, sodass bereits durch die Drehbewegung der Turbine 1 die nach außen gerichtete Strömung durch die Lager 6.1, 6.2 beziehungsweise durch die Dichtungselemente 7 gebildet wird. Zusätzlich kann eine Filterpumpe 9 vorgesehen sein, die dazu dient, das gefilterte Umgebungsmedium verstärkt in den Spalt 63 einzupressen und somit die Lager- beziehungsweise Dichtungsdurchströmung zu verbessern. Das Filtersystem 8 und die Filterpumpe 9 bilden eine Pumpen-Filter-Einrichtung.
In einer weiteren Ausführungsform wird in 3 ein selbstreinigender, auf dem Fliehkraftprinzip beruhender Filter 8 zur Erzeugung von gereinigtem Umgebungsmedium für die Lagerspülung dargestellt. Dieser weist ein tellerförmiges Element 10 in der Gehäusehaube 62 auf, an dessen konisch geformten Außenwandungen 11 zugeführte Schmutzstoffe bei einer Drehbewegung, angetrieben durch eine Kopplung zur Turbine, nach außen und damit in seitliche Richtung vom übrigen Filterwasserstrom getrennt wegbefördert werden, wobei an der Haubenaußenseite entsprechende Auslassöffnungen 64 für die ausgesonderten Schmutzstoffe vorgesehen sein können.
Die Pumpen-Filter-Einrichtung kann außerhalb des abgedichteten Statorgehäuses 5 ungebracht sein, was wiederum die Kapselung vereinfacht. Alternativ wird die Pumpen-Filter-Einrichtung im abgedichteten Statorgehäuse 5 angeordnet, wodurch die Vorkehrungen für den Korrosionsschutz der Pumpen-Filter-Einrichtung vereinfacht werden. Bevorzugt wird die Pumpen-Filter-Einrichtung mittig im Statorgehäuse 5 angeordnet und weist eine hydraulische Durchführung auf, die einen Auslass im Bereich der Dichtungselemente 7 und/oder der Lagerung 6 mündet.
In 4 wird eine Weitergestaltung der Erfindung gezeigt, welche das Konzept eines abgedichteten, abgeschlossenen Generatorgehäuses 5 mit einer Einstellmöglichkeit für die Turbine 1 verbindet. Für den Fall, dass die Turbine 1 in Form eines Propellers ausgebildet wird, ist diese Verstellmöglichkeit bevorzugt eine Winkeleinstellung der Propellerblätter 54. Für eine hydraulische Verstellung ist eine fluidische Verbindung zwischen dem Statorgehäuse 5 und den hierauf ablaufenden rotierenden Komponenten der Energieerzeugungsanlage notwendig, um die hydraulischen Komponenten durch einen Zustrom von Arbeitsmedium aus dem Inneren des Statorgehäuses zu versorgen. Hierzu kann ein hydraulischer Verteiler mit einer Drehdurchführung am Statorgehäuse 5 vorgesehen sein, was im Einzelnen jedoch nicht in den Figuren dargestellt ist. Um jedoch gänzlich auf bewegte Dichtungskomponenten am Statorgehäuse 5 verzichten zu können, wird stattdessen eine mit der rotierenden Baueinheit umlaufende Hydraulikpumpe 30 verwendet, welche über ein Ritzel 31 einen feststehenden Zahnkranz 32 kämmt, welcher beispielsweise in Verbindung zum Statorgehäuse 5 steht. Beim Umlauf der Turbine 1 kann bei einem eingestellten Wirkeingriff der Hydraulikmotor 30 angetrieben und über im Einzelnen nicht dargestellte hydraulische Komponenten, etwa ein Reservoir und Hydraulikventile, ein hydraulisches Stellelement 33 zur Blattwinkelverstellung betätigt werden.
Gemäß einer alternativen Ausgestaltung, welche im oberen Bereich von 4 schematisch skizziert dargestellt ist, wird anstatt eines hydraulischen Antriebs ein elektromotorischer verwendet, wobei die Energieversorgung für die elektrischen Stellantriebe 21 über eine induktive Energieübertragung von der feststehenden Seite zur umlaufenden Seite mittels einer Spulenanordung erfolgt. Entsprechend können Signale induktiv übertragen werden. Vorteilhafterweise wird hierzu ein Spulenkranz 20.1, beispielsweise im feststehenden Teil, vorgesehen, welche so verschaltet ist, dass synchron zur Drehbewegung der umlaufenden Seite in einer mitbewegten Einzelspule 20.2 eine Spannung induziert werden kann. Im Rahmen des fachmännischen Könnens kann anstatt dieser einzelnen mitbewegten Spule eine Vielzahl bewegter Spulen verwendet werden. Auch ist es denkbar, den Spulenkranz 20.1 im umlaufenden Teil aufzunehmen und eine oder mehrere Gegenspulen im feststehenden Teil vorzusehen.
Wird für eine alternative Gestaltung der erfindungsgemäßen Energieerzeugungsanlage auf eine aktive Verstellung der Turbine 1 verzichtet, so kann für den Fall eines Lastabwurfs der Leistungseintrag dennoch minimiert werden, wenn die Turbine 1 so gestaltet ist, dass deren Aktivierung von einem anliegenden Generatormoment abhängt und bei dessen Wegfall automatisch eine Rückführung auf eine Passivstellung bewirkt wird. Hierbei ist beachtlich, dass eine solche Konstruktion ohne aufwändige Steuerung realisiert werden kann, wenn das Generatormoment mechanisch auf eine Winkeleinstelleinrichtung für die Turbinenschaufeln übertragen wird.
Eine mögliche Ausgestaltung dieses Prinzips ist in den 5a und 5b dargestellt, wobei eine propellerförmige Turbine 1 verwendet wird und die beiden Ansichten schematisch vereinfacht als Draufsichten die ringförmige Stützstruktur 60 entlang der Propellerachsen gezeigt sind. Die ringförmige Stützstruktur 60 umfasst einen ersten Teil 50 und einen die magnetischen Komponenten und insbesondere die Permanentmagneten des Läufers 3 tragenden zweitem Teil 51, über den während des Normalbetriebs das Generatormoment wirkt. Diese beiden Teile 50, 51 sind relativ zueinander in Umfangsrichtung verdrehbar, wobei durch eine solche Relativdrehung der Einstellwinkel der Propellerblätter verändert wird. Hierzu sind in den 5a und 5b exemplarisch Draufsichten auf jeweils ein Propellerblatt 54 dargestellt sowie dessen Anlenkpunkte auf dem ersten Teil 50 und auf dem zweiten Teil 51.
Erfolgt nun eine drehbare Lagerung an einem ersten Anlenkpunkt 52 auf dem ersten Teil 50 in einem luvseitigen Bereich des Propellerblatts 54, so wird die in den 5a und 5b skizzierte Strömungsrichtung des Wassers V_W in Richtung einer Parallelstellung des Propellerblatts wirken, das heißt würde nur der erste Anlenkpunkt 52 auf dem ersten Teil 50 vorliegen, so wäre die Folge ein Herausdrehen des Propellerblatts 54 aus der Eingriffstellung, für die die Turbine 1 der Umgebungsströmung im Wesentlichen keine Leistung entnimmt.
Auf dem zweiten Teil 51, über das das Generatormoment wirkt, ist ein zweiter Anlenkpunkt 53 vorgesehen, der dazu dient durch die Stützwirkung des Generatormoments die Propellerblätter 54 in die Strömung zu drehen und damit die Turbine 1 zu aktivieren. Die Wirkungsweise ergibt sich aus dem Vergleich der 5a und 5b. In 5b ist die Wirkung des Generatormoments ersichtlich. Dieses wird als Rückstellkraft in Umfangsrichtung entgegen der Drehrichtung des Läufers 3 wirken (siehe hierzu in 5b die Kraftrichtung F_Mag auf die magnetischen Komponenten). Ist nun der zweite Anlenkpunkt 53 leeseitig gegenüber der Propellerblattachse verlagert, so erfolgt aufgrund der Rückhaltekraft auf das zweite Teil 51 und die relative Verdrehbarkeit zwischen dem ersten Teil 50 und dem zweiten Teil 51 ein automatisches Einkippen und damit ein in die Strömung stellen der Rotorblätter der Turbine 1. Dieser Fall ist in 5b dargestellt, wobei die Verbindungsachse des ersten Anlenkpunkts 52 und des zweiten Anlenkpunkts 53 einen bestimmten Anstellwinkel gegen die Strömungsrichtung F_W einnehmen wird, das heißt das Propellerblatt 54 kann aus der Umgebungsströmung Leistung aufnehmen und den Generator antreiben. Ohne Leistungsabnahme am elektrischen Generator, das heißt im Falle eines Lastabwurfs, fällt die selektiv nur auf das zweite Teil wirkende, den Umlauf der Turbine 1 bremsende Kraft aus dem Generatormoment weg und die auf das Profil der Propellerblätter einwirkenden Strömungskräfte werden eine Zurückführen auf die in 5a gezeigte, aus der Strömung gedrehten Stellung bewirken. Entsprechend kann die Turbine 1 für Wartungszwecke angehalten werden.
Das zugrundeliegende Konzept, wonach die Turbine 1 aufgrund der Relativbewegung von zwei Teilkomponenten der Stütz- und Tragstruktur aktiviert und deaktiviert wird und auf eines dieser beiden Teile während des Betriebs ein höheres, rückhaltend wirkendes Generatormoment im Vergleich zum anderen Teil wirkt, kann im Detail im Rahmen des fachmännischen Könnens weitergestaltet werden. Für das in 5a und 5b gezeigte Ausführungsbeispiel kann der zweite, leeseitige und vom Generatormoment gebremste Anlenkpunkt 53 ein Stelllager aufweisen, was eine gewisse Relativbewegung entlang des Blattprofils für den Anlenkpunkt ermöglicht, welche zur Realisierung einer kombinierten Relativbewegung des ersten Teils und des zweiten Teils 50, 51 und der Drehbewegung des Propellerblatts 54 um seine Propellerachse notwendig ist. Schematisch vereinfacht wird hierfür in den 5a und 5b eine Langlochanordnung gezeigt, entlang derer der zweite Anlenkpunkt 53 je nach vorliegender Winkelstellung entlanggleiten kann. Ferner wird bevorzugt, die Relativbewegung zwischen dem ersten Teil 50 und dem zweiten Teil 51 zu begrenzen. Hierfür dienen Anschläge. Ein erster Anschlag dient hierbei für die nichtaktive Stellung gemäß 5a dazu, einen gewissen minimalen Propellerblattwinkel beizubehalten, der auch für den Leerlauffall eine minimale Leistungsaufnahme durch die Turbine ermöglicht, welche dazu dient, die Reibungskräfte so weit zu überwinden, dass eine langsame Umlaufdrehzahl für den Leerlaufbetrieb vorliegt. Allerdings muss durch die Wahl des Anschlags sicher verhindert werden, dass auch bei der maximal möglichen anliegenden Strömung ein Turbinenhochlauf verhindert wird. Weiterhin kann ein zweiter Anschlag für die Betriebsstellung gemäß 5b vorgesehen sein, der dazu dient, einen maximalen Propellerblattwinkel festzulegen, sodass die beiden Anlenkpunkte 52 und 53 entlastet werden.
Das voranstehend beschriebene Konzept einer über das Generatordrehmoment bewirkten Selbststeuerung der Turbine und die automatische Reaktionsmöglichkeit auf einen Lastabwurf ermöglicht es, eine zusätzliche Bremse zur Festsetzung der Turbine kleinbauend auszubilden. Darüber hinaus besteht eine effiziente Bremswirkung durch Reibelemente, welche im Bereich des Umfangs des Läufers ausgebildet sind, und auf die entsprechende Gegenelemente vom Statorgehäuse aus einwirken. Bei einem Außenläufer, welcher auf dem Statorgehäuse und damit auf einem großen Außendurchmesser gelagert ist, ist diese Bremswirkung durch einfache und damit wiederum wartungsarme Komponenten realisierbar.
Das voranstehend dargelegte Prinzip kann in einer Weitergestaltung dazu verwendet werden, das Generatormoment als Kraftquelle und als Stellsignal zur Winkeleinstellung der Propellerblätter zu verwenden. Außerdem können die Endanschläge aktiv nachgestellt werden.

1: Turbine
2: elektrischer Generator
3: Läufer
4: Stator
5: Statorgehäuse
5.1: Wandungsbereich
6: Lagerung
6.1, 6.2: Lagerkomponenten
7: Dichtungselement
8: Filtersystem
9: Filterpumpe
10: tellerförmiges Element
11: konisch geformte Außenwandungen
20.1: Spulenkranz
20.2: Einzelspule
30: Hydraulikmotor
31: Ritzel
32: Zahnkranz
33: hydraulisches Stellelement
50: erster Teil
51: zweiter Teil
52: erster Anlenkpunkt
53: zweiter Anlenkpunkt
54: Propellerblatt
60: ringförmige Stützstruktur
61: Achse
62: Gehäusehaube
63: Spalt

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 10354953 A1 [0008]

Claims

Energieerzeugungsanlage zur Gewinnung elektrischer Energie aus einer Wasser- oder Luftströmung, umfassend: 1.1 eine Turbine (1); 1.2 einen elektrischen Generator (2), mit einer koaxialen Anordnung von Läufer (3) und Stator (4), wobei der Läufer (3) ein Außenläufer und Teil einer ringförmigen Stützstruktur (60) für die Turbine (1) ist und der Stator (4) in einem gegenüber dem Umgebungsmedium abgedichteten Statorgehäuse (5) untergebracht ist und wobei ein Wandungsbereich (5.1) des abgedichteten Statorgehäuses (5) im Bereich des Spalts (63) zwischen Läufer (3) und Stator (4) so verläuft, dass der Läufer (3) radial außerhalb des abgedichteten Statorgehäuses (5) angeordnet ist und die magnetische Wechselwirkung zwischen Läufer (3) und Stator (4) durch diesen Wandungsbereich (5.1) hindurch erfolgt; 1.3 eine Lagerung (6) für die den Läufer (3) umfassende ringförmige Stützstruktur (60), wobei die Lagerung (6) angrenzend an den Spalt (63) zwischen Läufer (3) und Stator (4) angeordnet ist und sich am Außenumfang des abgedichteten Statorgehäuses (5) abstützt.
Energieerzeugungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerung (6) wassergeschmierte Lager umfasst.
Energieerzeugungsanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerung (6) mehrreihig ausgebildet ist, wobei zueinander in axialer Richtung beabstandete erste und zweite Lagerkomponenten (6.1, 6.2) der Lagerung (6) den Spalt (63) zwischen Läufer (3) und Stator (4) lateral begrenzen.
Energieerzeugungsanlage nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Generator (2) als Ringgenerator ausgebildet ist.
Energieerzeugungsanlage nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Generator (2) als hochpoliger Synchrongenerator ausgebildet ist, wobei der Läufer (3) Permanentmagnete umfasst.
Energieerzeugungsanlage nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Wandungsbereich (5.1) des abgedichteten Statorgehäuses (5) im Spalt (63) zwischen Läufer (3) und Stator (4) aus einem korrosionsbeständigen, nichtmagnetischen Werkstoff und besonders bevorzugt aus einem korrosionsbeständigen, nichtferromagnetischen Werkstoff besteht.
Energieerzeugungsanlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass als Werkstoff für den Wandungsbereich (5.1) ein austenitischer Stahl verwendet wird.
Energieerzeugungsanlage nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlagensteuerung und/oder Komponenten der Leistungselektronik und/oder Frequenzumrichter innerhalb des abgedichteten Statorgehäuses (5) untergebracht sind.
Energieerzeugungsanlage nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Lagerung (6) Dichtungselemente (7) zugeordnet sind, welche die Lagerung (6) zum Außenraum hin gegen das Eindringen abrasiver Stoffe abdichten.
Energieerzeugungsanlage nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass als Dichtungselemente (7) Labyrinthdichtungen verwendet werden.
Energieerzeugungsanlage nach wenigstens einem der Ansprüche 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass eine Spüleinrichtung zur Erzeugung einer nach außen gerichteten Durchströmung der Dichtungselemente (7) mit gefiltertem Umgebungsmedium vorgesehen ist.
Energieerzeugungsanlage nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass als eine Spüleinrichtung zur Spülung des Lagers (6) vorgesehen ist, wobei gefiltertes Umgebungsmedium als Spülmedium verwendet wird.
Energieerzeugungsanlage nach wenigstens einem der Ansprüche 11 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Spüleinrichtung eine Pumpen-Filter-Einrichtung umfasst, die zur Entnahme und Filterung von Umgebungsmedium dient.
Energieerzeugungsanlage nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpen-Filter-Einrichtung außerhalb des Statorgehäuses (5) angeordnet ist und eine wenigstens mittelbare mechanische Antriebsverbindung zur Turbine (1) aufweist.
Energieerzeugungsanlage nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpen-Filter-Einrichtung im Innern des abgedichteten Statorgehäuses (5) angeordnet ist.
Energieerzeugungsanlage nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpen-Filter-Einrichtung nach dem Zentrifugalprinzip arbeitet.
Energieerzeugungsanlage nach wenigstens einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Turbine (1) wenigstens zwei Rotorblätter umfasst, denen eine Vorrichtung zur Blattwinkelverstellung zugeordnet ist, wobei die Einrichtung zur Blattwinkelverstellung eine autarke Energieerzeugungseinheit umfasst oder eine Einrichtung, welcher durch induktive Kopplung vom flüssigkeitsdichten abgedichteten Statorgehäuse (5) aus Energie zugeführt wird.
Energieerzeugungsanlage nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Turbine (1) bewegbare Elemente für die Leistungsaufnahme aufweist und diese durch die Wirkung des Generatordrehmoments in die aktive Stellung zur Leistungsaufnahme gebracht werden und für den Fall eines wegfallenden Generatormoments durch die Strömung auf eine passive Stellung zurückgeführt werden, bei der der Leistungseintrag reduziert ist.