DE102007041128A1 - Schwinggenerator - Google Patents

Schwinggenerator Download PDF

Info

Publication number
DE102007041128A1
DE102007041128A1 DE102007041128A DE102007041128A DE102007041128A1 DE 102007041128 A1 DE102007041128 A1 DE 102007041128A1 DE 102007041128 A DE102007041128 A DE 102007041128A DE 102007041128 A DE102007041128 A DE 102007041128A DE 102007041128 A1 DE102007041128 A1 DE 102007041128A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
stator
generator according
generator
power plant
magnetic field
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
DE102007041128A
Other languages
English (en)
Other versions
DE102007041128B4 (de
Inventor
Siegfried Lattka
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
SCHMIDTSDORFF ELEKTROMOTOREN R
SCHMIDTSDORFF ELEKTROMOTOREN REPARATURWERK und -HANDEL
Original Assignee
SCHMIDTSDORFF ELEKTROMOTOREN R
SCHMIDTSDORFF ELEKTROMOTOREN REPARATURWERK und -HANDEL
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by SCHMIDTSDORFF ELEKTROMOTOREN R, SCHMIDTSDORFF ELEKTROMOTOREN REPARATURWERK und -HANDEL filed Critical SCHMIDTSDORFF ELEKTROMOTOREN R
Priority to DE102007041128A priority Critical patent/DE102007041128B4/de
Priority to DE202008011639U priority patent/DE202008011639U1/de
Publication of DE102007041128A1 publication Critical patent/DE102007041128A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE102007041128B4 publication Critical patent/DE102007041128B4/de
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E02HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02BHYDRAULIC ENGINEERING
    • E02B9/00Water-power plants; Layout, construction or equipment, methods of, or apparatus for, making same
    • E02B9/08Tide or wave power plants
    • 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
    • F03B17/00Other machines or engines
    • F03B17/06Other machines or engines using liquid flow with predominantly kinetic energy conversion, e.g. of swinging-flap type, "run-of-river", "ultra-low head"
    • F03B17/062Other machines or engines using liquid flow with predominantly kinetic energy conversion, e.g. of swinging-flap type, "run-of-river", "ultra-low head" with rotation axis substantially at right angle to flow direction
    • F03B17/063Other machines or engines using liquid flow with predominantly kinetic energy conversion, e.g. of swinging-flap type, "run-of-river", "ultra-low head" with rotation axis substantially at right angle to flow direction the flow engaging parts having no movement relative to the rotor during its rotation
    • 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

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Other Liquid Machine Or Engine Such As Wave Power Use (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Generator, der zum Betrieb an der Wasseroberfläche oder im Wasser eingerichtet ist und folgendes aufweist: einen Stator und ein gegenüber dem Stator bewegliches Bauteil, wobei der Stator oder das bewegliche Bauteil wenigstens eine Induktionsspule aufweist und das jeweils andere Element eine Einrichtung, die ein Magnetfeld erzeugt, das der Induktionsspule räumlich überlagert ist, wobei die Bewegungsmöglichkeit des beweglichen Bauteils gegenüber dem Stator auf eine im wesentlichen gradlinige Bewegung eingeschränkt ist und wobei das bewegliche Bauteil mit einem Auftriebskörper verbunden ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft die Stromerzeugung durch alternative Energiequellen.
  • Zur Zeit wird durch Windkraftanlagen die Windenergie und durch Solartechnik die Sonnenergie als alternativen Energieträger intensiv genutzt. Ein anderer alternativer Energieträger beruht auf der Nutzung der Meeresströmung, die durch die Gezeiten hervorgerufen wird. Hierzu sind im Stand der Technik Gezeitenkraftwerke bekannt, die an der Meeresküste zu finden sind. Das Funktionsprinzip beruhte darauf, daß während der Flut ein höher liegendes Reservoir mit Wasser überflutet wird, welches bei Ebbe durch eine Turbine wieder abfließt. Die Turbine ist mit einem Generator herkömmlicher Bauart zur Erzeugung von Strom verbunden.
  • Das Prinzip des Gezeitenkraftwerks hat jedoch den erheblichen Nachteil, daß für einen effizienten Betrieb große Gezeitenunterschiede notwendig sind. Daher sind solche Kraftwerke nur an wenigen geographischen Orten sinnvoll zu installieren. Die Effektivität der anderen genannten Energieträger ist ebenfalls stark von den örtlichen Gegebenheiten abhängig. Es besteht daher Bedarf an alternativen Energiekraftwerken, welche flexibler auch an solchen Orten eingesetzt werden können, die nicht die besonderen geographischen Gegebenheiten, wie vorhergehend erwähnt, realisieren.
  • Die Erfindung sieht einen Generator vor, der zum Betrieb an der Wasseroberfläche oder im Wasser eingerichtet ist und einen Stator sowie ein gegenüber dem Stator bewegliches Bauteil aufweist, wobei der Stator oder das bewegliche Bauteil eine Induktionsspule aufweist und das jeweils andere Element eine Einrichtung, die ein Magnetfeld erzeugt, das der Induktionsspule räumlich überlagert ist, wobei die Bewegungsmöglichkeit des beweglichen Bauteils gegenüber dem Stator auf eine im wesentlichen gradlinige Bewegung eingeschränkt ist und wobei das bewegliche Bauteil mit einem Auftriebskörper verbunden ist.
  • Der vorhergehend beschriebene erfindungsgemäße Generator erlaubt es, Strom zu erzeugen durch die Wellenbewegung, wie sie im Meer zu finden ist. Eine Wellenhöhe von wenigen Meter (zwischen 1 m und 3 m) ist ausreichend, um das bewegliche Bauteil durch den Auftriebskörper gegenüber dem Stator gradlinig auf und ab zu bewegen. Diese Bewegung genügt, um effizienter Strom zu erzeugen.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist das bewegliche Bauteil mit der das Magnetfeld erzeugenden Einrichtung versehen und der Stator weist die Induktionsspule auf. Diese Bauform hat insbesondere den Vorteil, daß die elektrischen Anschlüsse von der Induktionsspule fest verlegt werden können. Insbesondere sind keine Schleifkontakte oder dgl. notwen dig. Dadurch ist die Vorrichtung besonders wartungsarm, was gerade für den Betrieb im Meer von besonderem Vorteil ist.
  • Gemäß einer Ausführungsform weist der Auftriebskörper ein geschlossenes Volumen auf, das mit Gas oder einem anderen porösen Material, welches entsprechende Gaseinschlüsse aufweist, gefüllt ist. Vorzugsweise ist die Masse und das Volumen des Auftriebskörpers so dimensioniert, daß durch die Wasserverdrängung des Auftriebskörpers das bewegliche Bauteil, welches mit dem Auftriebskörper gekoppelt ist, wenigstens teilweise oberhalb der Wasserfläche zu liegen kommt. Diese Ausführungsform des Generators eignet sich zum Betrieb an der Oberfläche, wo der durch die Wellen erzeugte Hub des beweglichen Bauteils entlang der gradlinigen Bewegung besonders groß ist.
  • Alternative Ausführungsformen können jedoch auch einen Auftriebskörper mit geringerem Auftrieb aufweisen, so daß das bewegliche Bauteil teilweise unterhalb der Wasseroberfläche liegt. Vorzugsweise sind jedoch alle elektrischen und/oder magnetischen Komponenten des beweglichen Bauteils oberhalb der Wasseroberfläche angeordnet. Auch hier wird durch periodisch wechselnde Strömungsverhältnisse der Auftriebskörper hin- und herbewegt, so daß eine gradlinige Bewegung zwischen dem beweglichen Bauteil und dem Stator hervorgerufen wird.
  • Der Generator über der Wasseroberfläche verfügt über den Vorteil, daß Wartungsarbeiten einfacher durchzuführen sind.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird durch die das Magnetfeld erzeugende Einrichtung ein Magnetfeld erzeugt, dessen Polarität sich räumlich entlang der gradlinigen Bewegungsrichtung des beweglichen Bauelements mehrfach ändert. Bei der Bewegung der Induktionsspule entlang der Bewegungsrichtung wird dadurch mehrfach die Stromrichtung umgekehrt. Der Generator erzeugt dabei einen Wechselstrom mit einer Periodizität, die höher als die entsprechende Periodizität der den Generator antreibenden Wellen ist.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird die das Magnetfeld erzeugende Einrichtung durch ein oder mehrere Permanentmagneten im Generator gebildet. Diese Permanentmagneten sind wartungsfrei. Bevorzugt sind mehrere Permanentmagneten ringförmig angeordnet. Beispielsweise ist eine Vielzahl von Stabmagneten oder im Querschnitt U-förmigen Magneten vorgesehen, die sternförmig angeordnet sind und innerhalb einer Höhe bezogen auf die gradlinige Bewegungsrichtung mit jeweils der gleichen Polarität nach innen weisen.
  • Vorzugsweise sind mehrere Ringe aus Permanentmagneten im Generator vorgesehen, um ein sich änderndes Magnetfeld entlang der linearen Bewegungsrichtung des beweglichen Bauelements zu erzeugen.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wechselt sich die Polarität des Magnetfelds zwischen aufeinanderfolgenden Ringen jeweils ab. Diese ermöglicht auf besonders einfache Weise ein Magnetfeld entlang der gradlinigen Bewegungsrichtung des beweglichen Bauteils zu erzeugen, dessen Polarität sich in dieser Richtung mehrfach ändert.
  • Bevorzugte Abstände zwischen den mehreren Ringen sind ca. 5 mm bis 60 mm, bevorzugt sind 10 mm bis 20 mm.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist die Induktionsspule des Generators mehrere räumlich beabstandete Spulen auf. Insbesondere sind zwei oder mehr Spulen hintereinander vorgesehen.
  • Vorzugsweise weisen die Spulen jeweils einen Abstand entlang der gradlinigen Bewegungsrichtung auf, die unterschiedlich zu der räumlichen Ausdehnung ist, die dieses Magnetfeld längs der gradlinigen Bewegungsrichtung mit jeweils einer Polarität einnimmt. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind mehrere Induktionsspulen jeweils durch einen ferromagnetischen Abstandhalter beabstandet. Der ferromagnetische Abstandshalter setzt sich fort in einem ferromagnetischen Kern der Spule. Zwei Abstandshalter, die benachbart an jeweils an einer Spule angrenzen, besitzen etwa den Abstand entlang der gradlinigen Bewegungsrichtung, in welcher sich die Polarität des Magnetfeldes einmal ändert. Durch diese Konstruktion kann sich in vorteilhafter Weise ein magnetischer Fluß durch den Kern jeder Induktionsspule ausbilden, wobei sich der magnetische Fluß durch die ferromagnetishcen Abstandshalter zu jeweils angrenzenden Permanentmagneten des beweglichen Bauteils fortsetzt. Gemäß einer Ausführungsform ist die Höhe der Induktionsspulen einschließlich der ferromagnetischen Abstandshalter exakt so bemessen, daß er der Periodizität des sich ändernden Magnetfeldes des beweglichen Bauteils entspricht. Diese Ausführungsform sorgt zwar für einen hohen Magnetfluß durch die Induktionsspulen und damit bei Bewegung des Generators für eine hohe Induktionsspannung. Allerdings hat diese Ausführungsform den Nachteil, daß im Stillstand des Generators eine verhältnismäßig hohe magnetische Kraft das bewegliche Bauteil gegenüber dem Stator in einer Höhe festhält. Dieses sogenannte Rastmoment hemmt das Anlaufen des Generators insbesondere aus dem Stillstand heraus. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist daher die Höhe der Induktionsspulen einschließlich ihrer ggf. vorhandenen Abstandshalter so bemessen, daß sie etwas größer oder etwas kleiner (bis etwa ±20%) als die Höhe, in der sich die Polarität des Magnetfelds des beweglichen Bauteils umdreht. Auf diese Weise werden die Rastmomente verringert, die das bewegliche Bauteil erfährt. Der Generator kann dadurch bereits durch geringere äußere Kräfte, beispielsweise bei einem geringeren Wellengang, in Bewegung gesetzt werden. Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind aktive Mittel vorgesehen, die das Rastmoment des beweglichen Bauteils gegenüber dem Stator in der Anfangsphase überwinden. Beispielsweise kann ein Druckluftantrieb vorgesehen sein, um das bewegliche Bauteil anfänglich in Bewegung zu setzen. Sobald die Rastmomente überwunden sind, kann das bewegliche Bauteil durch die Wellenbewegung in Schwingung gehalten werden.
  • Gemäß einer Ausführungsform ist die Induktionsspule mit einem Gleichrichter gekoppelt. Eine Gleichrichtung eignet sich bevorzugt, um aus einer ggf. unregelmäßigen Bewegung des beweglichen Bauteils bedingt durch unregelmäßige Wellenabfolgen bzw. Amplituden, einen Strom zu erzeugen, der anschließend wieder in einen Wechselstrom umgewandelt wird, um ihn in ein Stromnetz einzuspeisen. Gleichstrom eignet sich auch in besonderer Weise dazu, mehrere der Generatoren miteinander elektrisch zu koppeln.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist der Generator einen oberen und unteren Anschlag auf, der die gradlinige Bewegung des beweglichen Bauteils gegenüber dem Stator begrenzt. Insbesondere bevorzugt sind einstellbare Anschläge. Diese erlauben es, den Generator auf die örtlichen Gegebenheiten, wie z. B. Niveau des Meeresspiegels, einzustellen, nachdem er installiert wurde.
  • Gemäß einer Ausführungsform weist der Stator eine Einrichtung auf, um ihn unter Wasser oder an einer Plattform über Wasser zu verankern. Die Verankerungseinrichtung kann beispielsweise starr sein. Es kann jedoch auch eine flexible Verankerung, beispielsweise durch eine Kette, zwischen dem Stator und dem Meeresgrund vorgesehen sein. In dieser Ausführungsform weist vorzugsweise auch der Stator einen Auftriebskörper auf, so daß die Kette zwischen Meeresgrund und Stator gespannt bleibt. Gemäß einer alternativen Ausführungsform ist der Stator, welcher selbst einen Auftrieb erfährt, durch ein Gewicht beschwert. Auch in diesem Fall wird das bewegliche Bauteil gegenüber dem Stator durch die Wellenbewegung in Schwingung versetzt. Ein Vorteil dieser Ausführungsform besteht bei großen Meerestiefen, weil es nicht erforderlich ist, eine Verankerung bis auf den Meeresgrund durchzuführen.
  • Gemäß einer alternativen Ausführungsform ist der Generator dafür eingerichtet, mit einer Plattform, beispielsweise einer ehemaligen Ölplattform, auf dem Meer, insbesondere starr, verbunden zu werden.
  • Die Erfindung bezieht sich außerdem auf ein Kraftwerk zur Stromerzeugung, das mehrere der vorgehend beschriebenen Generatoren umfaßt, die miteinander elektrisch gekoppelt sind. Vorzugsweise weist das Kraftwerk einen gemeinsamen Übergabepunkt zur Einspeisung von Energie in ein Stromnetz, insbesondere in das öffentliche Stromnetz auf. Der Einspeisepunkt kann im Meer, auf einer Offshore-Plattform oder an Land installiert sein.
  • Gemäß einer Ausführungsform ist das Kraftwerk vollständig auf einer Offshore-Plattform eingerichtet, wobei die mehreren Generatoren im unmittelbaren Umkreis der Plattform, beispielsweise im Umkreis von bis zu einem Kilometer, im Wasser und/oder an der Wasseroberfläche eingerichtet sind.
  • Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform deutlich.
  • 1 zeigt eine Ausführungsform eines Generators im Querschnitt.
  • 2 zeigt eine Prinizpskizze eines Kraftwerkes wobei nur zwei Generatoren von mehreren dargestellt sind.
  • 3 zeigt eine Prinzipskizze einer alternativen Ausführungsform eines Kraftwerkes mit zwei Generatoren anderer Bauart.
  • 4 zeigt eine Prinzipskizze einer weiteren alternativen Ausführungsform.
  • Bezugnehmend auf die 1 ist eine Ausführungsform eines Generators zum Betrieb an der Wasseroberfläche dargestellt.
  • Der Generator weist einen Stator 2 auf, der an einem Außengehäuse, von dem in der Schnittzeichnung nur eine obere Traverse 4 dargestellt ist, mittels einer Stange 6 fest montiert ist. Der Stator 2 ist von einer Röhre 8 umgeben, die das Eindringen von Wasser zu den elektrisch beaufschlagten Komponenten des Generators verhindert. Die Röhre 8 ist aus einem Isolator, beispielsweise aus Kunststoff, Glas oder Keramik gefertigt. Die Röhre ist mit einem um den Stator 2 herum angeordneten beweglichen Bauteil 12 verbunden.
  • Im Inneren der Röhre 8, d. h. am Stator 2, sind an der Stange 6 drei Induktionsspulen 10 angebracht, wobei die elektrischen Anschlüsse der Induktionsspule in der vorliegenden Zeichnung nicht dargestellt ist. Die elektrischen Anschlüsse sind beispielsweise im Inneren der Stange 6 nach außen geführt. Die Induktionsspulen 10 können gleichsinnig oder gegensinnig gewickelt sein. Sie werden so miteinander verschaltet, daß sich die von den Induktionsspulen induzierten Spannungen addieren.
  • Um den Stator 2 herum ist das bewegliche Bauelement 12 angeordnet, das sich längs der Erstreckung der Röhre 8 nach oben und nach unten bewegen kann.
  • Das bewegliche Bauelement 12 weist eine äußere Röhre 14 auf, an der die Komponenten des beweglichen Bauteils befestigt sind und die einen mechanischen Schutz bietet. Am oberen Ende der Röhre 14 ist ein Führungselement 16 in Form eines Flansches vorgesehen, welcher eine Innenbohrung entsprechend dem Durchmesser der Röhre 8 aufweist, um an der Röhre 8 entlang zu gleiten. Ferner definiert das Führungselement 16 eine obere Anlagefläche 18 und eine untere Anlagefläche 20, die bei einer gradlinigen Bewegung entlang des Stators in der obersten Position mit einem Anschlag 22 und in der untersten Position mit einem Anschlag 24 in Berührung kommen. Der obere und untere Anschlag 22 bzw. 24 sind über mehrere Stehbolzen (nicht gezeigt) mit dem Stator fest verbunden und können über die Stehbolzen in der Höhe gegenüber dem Stator eingestellt werden. Auf diese Weise kann eine obere bzw. untere Begrenzung der gradlinigen Bewegung des beweglichen Bauelements 12 gegenüber dem Stator 2 einfach auch vor Ort eingestellt werden. Ferner können an dem unteren und/oder oberen Anschlag 22 bzw. 24 Dämpfungselemente, wie z. B. Federn, (nicht gezeigt) vorgesehen sein, um den Anschlag des beweglichen Bauteils 12 in der obersten bzw. untersten Position gegenüber dem Stator 2 zu dämpfen.
  • Im Inneren des beweglichen Bauelements sind mehrere Permanentmagnete 28 in Form von übereinanderliegenden Ringen angeordnet. Innerhalb eines Rings sind mehrere Permanentmagnete sternförmig mit jeweils der gleichen Polarität nach innen weisend zu einem Ring angeordnet. Zwei aufeinanderfolgende Ringe wechseln sich in der Polarität jeweils ab. An der Außenseite der Permanentmagnete 28 ist ein durchgehendes ferromagnetisches Material 29 vorgesehen. Das von dem Permanentmagneten erzeugte Magnetfeld ist in jeder Höhe des beweglichen Bauelements 12 gegenüber dem Stator 2, den Induktionsspulen 10 überlagert. Bei einer Bewegung des beweglichen Bauelements 12 gegenüber dem Stator 2 ändert sich das Magnetfeld an den Induktionsspulen zeitlich, so daß eine Wechselspannung in den Induktionsspulen 10 erzeugt wird.
  • Die Induktionsspulen 10 sind jeweils durch einen scheibenförmigen Abstandshalter 11 getrennt, der aus einem ferromagnetischen Material besteht. Das ferromagnetische Material setzt sich in einem ferromagnetischen Kern 13 der Induktionsspule fort. Zusammen mit den ringförmig angeordneten Permanentmagneten und dem ferromagnetischen Material 29 auf der Außenseite der Permanentmagnete kann sich ein durchgehend magnetischer Fluß von einem Permanentmagnet 28 zu dem Abstandshalter 11 aus ferromagnetischem Material, durch den ferromagnetischen Kern 13, zu dem nächsten Abstandshalter 11 und zu dem nächsten benachbarten Abstandshalter 28 und durch das ferromagnetische Material 29 ausbilden. Durch die Bewegung des beweglichen Bauteils gegenüber dem Stator ändert sich der magnetische Fluß periodisch. Dadurch wird eine Wechselspannung in der Induktionsspule induziert.
  • Der Abstand der Permanentmagnete 28 ist in der dargestellten Ausführungsform etwas geringer als der Abstand zwischen zwei Abstandshaltern 11, die jeweils an einer Induktionsspule 10 angrenzen. Dies hat den Vorteil, daß im Stillstand des Generators sich nicht an alle Induktionsspulen gleichzeitig ein magnetischer Fluß ausbilden kann. Dadurch ist die Haltekraft, die das bewegliche Bauteil auf den Stator ausübt, verringert. Durch diese Konstruktion wird der mechanische Widerstand reduziert, der zum Antreiben des beweglichen Bauteils gegenüber dem Stator aus dem Stillstand zunächst überwunden werden muß.
  • Anstelle der dargestellten Ausführungsform kann auch die Periodizität des Magnetfeldes, d. h. der Abstand der Permanentmagnete 28 größer als die Bauhöhe der Induktionsspulen gewählt werden, um die vorhergehend beschriebenen Rastmomente zu verringern. Der Vorteil der Konstruktion tritt immer dann hervor, wenn die Bauhöhe der Induktionsspulen etwas unter schiedlich zu der räumlichen Ausdehnung ist, mit der sich das Magnetfeld des beweglichen Bauteils ändert.
  • Am unteren Ende des beweglichen Bauteils 12 ist ein Auftriebskörper 30 in Form eines ringförmig geschlossenen Gasvolumens vorgesehen. Dieser Auftriebskörper ist so dimensioniert, daß das bewegliche Bauteil einen derartigen Auftrieb erfährt, so daß ein Teil des beweglichen Bauteils aus der Wasseroberfläche herausragt. Der Auftriebskörper 30 ist dabei im Volumen auf das spezifische Gewicht von Meereswasser abgestimmt.
  • Im Betrieb der Anlage erzeugt eine Wellenbewegung an der Meeresoberfläche ein periodisches Auf- und Abbewegen des beweglichen Bauteils 12 gegenüber dem Stator 2. Durch diese „kostenlose" Energiequelle wird der Generator am Laufen gehalten. Die Anlage ist durch ihren verhältnismäßig einfachen Aufbau dafür konzipiert, ohne größeren Wartungsaufwand im Wasser betrieben werden zu können.
  • Der Generatorhub kann sich entsprechend den örtlichen Gegebenheiten mehrere Meter betragen. Beispielsweise ist die maximale Bewegung des beweglichen Bauteils gegenüber dem Stator auf 3 m bis 5 m begrenzt. Es kann dabei auch vorgesehen sein, daß sich das Magnetfeld des beweglichen Bauteils in der obersten oder untersten Position des beweglichen Bauteils auch über bzw. unter eine oder mehreren Induktionsspulen 10 erstreckt.
  • Wie in der 2 als Prinzipskizze dargestellt, können mehrere der Generatoren an einer gemeinsamen Plattform 32 verankert sein. Die Plattform 32 ist mit dem Meeresgrund starr verbunden. Es kann sich beispielsweise um eine Ölplattform handeln, die nach Außerdienststellung entsprechend umgerüstet wurde. Die Befestigung der Generatoren der Plattform 32, die in der 3 nur schematisch dargestellt ist, ist so eingerichtet, daß die elektrischen und magnetischen Komponenten der Generatoren etwa oberhalb der Wasseroberfläche 34 zu liegen kommen.
  • Jedem der Generatoren ist ein Gleichrichter zugeordnet (nicht dargestellt), entweder auf der Plattform 32 oder am Generator selbst, der den vom Generator erzeugten Wechselstrom gleichrichtet. Die Gleichströme der Generatoren werden auf der Plattform 32 zusammengeführt und können so an Land geführt werden.
  • 3 zeigt eine Prinzipskizze einer Variante des vorhergehend beschriebenen Kraftwerkes. Bei diesem Kraftwerk wird ein anderer Generatorentyp verwendet, der zum Betrieb teilweise unterhalb der Wasseroberfläche eingerichtet ist. Der Auftriebskörper 30' des beweglichen Bauteils ist für den Betrieb unter Wasser konfiguriert. Die Wasserströmungen in der Horizontalrichtung entsprechend den Wellen, wie man sie auf der Wasseroberfläche wahrnimmt, erzeugt auch bei diesen Generatoren eine periodische Bewegung des Auftriebskörpers bzw. des beweglichen Rauelements 12 gegenüber dem Stator 2.
  • Die Verankerung der Generatoren kann auch direkt am Meeresgrund erfolgen wie in den 2 und 3 dargestellt. Die Verbindung zum Meeresgrund kann starr sein, oder, wie in den 2 und 3 dargestellt, flexibel z. B. durch ein Seil oder eine Kette, ggf. mit einem Gegengewicht 31.
  • In einer weiteren alternativen Ausführungsform ist der Stator nicht mit dem Meeresgrund 36 oder mit einer Plattform 32 verbunden. Bei dieser Ausführungsform ist der Stator 2 nur mit der Plattform 32 verbunden. Der Auftriebskörper 30'' ist, wie in 4 dargestellt, vollständig geschlossen, so daß kein Wasser von unten in das bewegliche Bauteil 12 eindringen kann.
  • Ferner kann vorgesehen sein, daß die Höhe des Stators 2 gegenüber dem mittleren Meeresspiegel, d. h. der Meeresoberfläche ohne Wellenbewegung, angepaßt wird, um z. B. den Einfluß von Gezeiten auszugleichen.
  • Weitere alternative Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung im Rahmen der nachfolgenden Ansprüche sind möglich.
  • 2
    Stator (umfaßt: 6, 10, 11, 13)
    4
    Quertraverse
    6
    Stange
    8
    Röhre
    10
    Induktionsspule
    11
    Abstandshalter
    12
    Bewegliches Bauelement (umfaßt: 8, 14, 16, 18, 20, 28, 29, 30)
    13
    Spulenkern
    14
    Röhre
    16
    Führungselement
    18
    Obere Anlagefläche
    20
    Untere Anlagefläche
    22
    Oberer Anschlag
    24
    Unterer Anschlag
    28
    Permanentmagnet
    29
    Ferromagnetisches Material
    30, 30', 30''
    Auftriebskörper
    31
    Flexible Befestigung mit Gegengewicht
    32
    Plattform
    34
    Meeresoberfläche
    36
    untere Gegenlagerung (z. B. Meeresgrund)

Claims (20)

  1. Generator, der zum Betrieb an der Wasseroberfläche oder im Wasser eingerichtet ist und folgendes aufweist: einen Stator (2) und ein gegenüber dem Stator bewegliches Bauteil (12), wobei der Stator (2) oder das bewegliche Bauteil (12) wenigstens eine Induktionsspule (10) aufweist und das jeweils andere Element eine Einrichtung (28), die ein Magnetfeld erzeugt, das der Induktionsspule (10) räumlich überlagert ist, wobei die Bewegungsmöglichkeit des beweglichen Bauteils (12) gegenüber dem Stator (2) auf eine im wesentlichen gradlinige Bewegung eingeschränkt ist, und wobei das bewegliche Bauteil mit einem Auftriebskörper (30, 30') verbunden ist.
  2. Generator nach Anspruch 1, wobei das bewegliche Bauteil (12) die das Magnetfeld erzeugende Einrichtung (28) aufweist und der Stator (2) die Induktionsspule (10) aufweist.
  3. Generator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Auftriebskörper (30, 30') ein geschlossenes Volumen aufweist, das mit Gas oder einem porösen Material, welches Gaseinschlüsse aufweist, gefüllt ist.
  4. Generator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei Masse und Volumen des Auftriebskörpers (30) so dimensioniert und angeordnet ist, daß alle elektrischen und/oder magnetischen Komponenten des beweglichen Bauelements oberhalb der Wasseroberfläche zu liegen kommen.
  5. Generator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die das Magnetfeld erzeugende Einrichtung (28) ein Magnetfeld erzeugt, dessen Polarität sich räumlich entlang der gradlinigen Bewegungsrichtung des beweglichen Bauelements mehrfach ändert.
  6. Generator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die das Magnetfeld erzeugende Einrichtung (28) einen oder mehrere Permanentmagneten aufweist.
  7. Generator nach Anspruch 6, wobei mehrere Permanentmagnete (28) ringförmig angeordnet sind.
  8. Generator nach Anspruch 7, wobei mehrere aus Permanentmagneten (28) gebildete Ringe entlang der gradlinigen Bewegungsrichtung übereinanderliegend angeordnet sind
  9. Generator nach einem der Anspruch 8, wobei die Permanentmagneten (28) jeweils eines Rings mit einer einheitlichen Polarität nach innen weisen und sich die Polarität zwischen aufeinanderfolgenden Ringen jeweils umkehrt.
  10. Generator nach Anspruch 8 oder 9, wobei die mehreren Ringe einen Abstand zwischen etwa 5 mm und 60 mm, bevorzugt zwischen 10 mm und 20 mm aufweisen.
  11. Generator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Induktionsspule (10) durch mehrere räumlich beabstandete Spulen gebildet wird.
  12. Generator nach Anspruch 11 mit Rückbezug auf Anspruch 5 oder einem davon abhängigen Anspruch, wobei die mehreren Spulen (10) jeweils einen Abstand entlang der gradlinigen Bewegungsrichtung aufweisen, der unterschiedlich zu der räumlichen Ausdehnung ist, die das Magnetfeld längs der gradlinigen Bewegungsrichtung mit jeweils einer Polarität einnimmt.
  13. Generator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Induktionsspule (10) mit einem Gleichrichter gekoppelt ist.
  14. Generator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die gradlinige Bewegung durch einen oberen und einen unteren Anschlag (22; 24) begrenzt ist, die insbesondere in der Höhe einstellbar sind.
  15. Generator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Stator (2) eine Einrichtung zum Verankern unter Wasser oder an einer Plattform über Wasser aufweist.
  16. Kraftwerk zur Stromerzeugung, das mehrere Generatoren nach einem der vorhergehenden Ansprüche umfaßt, die miteinander elektrisch gekoppelt sind.
  17. Kraftwerk nach Anspruch 16, welches einen Übergabepunkt zur Einspeisung von Energie in ein Stromnetz bereitstellt.
  18. Kraftwerk nach Anspruch 16 oder 17, welches eine Einrichtung zum Umwandeln der durch die mehreren Generatoren erzeugten Ströme in einen Wechselstrom mit einheitlicher Phase aufweist.
  19. Kraftwerk nach Anspruch 18, welches den Wechselstrom mit einheitlicher Phase aus Gleichstrom erzeugt, der von den mehreren Generatoren bereitgestellt wird.
  20. Kraftwerk nach einem der Ansprüche 16 bis 19, das vollständig auf einer Offshore-Plattform (32) eingerichtet ist, wobei die mehreren Generatoren im Umkreis der Plattform (32) im Wasser und/oder an der Wasseroberfläche (34) eingerichtet sind.
DE102007041128A 2007-08-30 2007-08-30 Schwinggenerator Expired - Fee Related DE102007041128B4 (de)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102007041128A DE102007041128B4 (de) 2007-08-30 2007-08-30 Schwinggenerator
DE202008011639U DE202008011639U1 (de) 2007-08-30 2008-09-01 Schwinggenerator

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102007041128A DE102007041128B4 (de) 2007-08-30 2007-08-30 Schwinggenerator

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE102007041128A1 true DE102007041128A1 (de) 2009-03-05
DE102007041128B4 DE102007041128B4 (de) 2011-12-29

Family

ID=40092954

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102007041128A Expired - Fee Related DE102007041128B4 (de) 2007-08-30 2007-08-30 Schwinggenerator
DE202008011639U Expired - Lifetime DE202008011639U1 (de) 2007-08-30 2008-09-01 Schwinggenerator

Family Applications After (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE202008011639U Expired - Lifetime DE202008011639U1 (de) 2007-08-30 2008-09-01 Schwinggenerator

Country Status (1)

Country Link
DE (2) DE102007041128B4 (de)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20120139261A1 (en) * 2009-05-13 2012-06-07 William Dick Wave energy conversion system
CN104895731A (zh) * 2015-06-24 2015-09-09 电子科技大学 复合旋转风力发电功能的海浪发电机
RU202538U1 (ru) * 2020-11-27 2021-02-24 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный университет аэрокосмического приборостроения" Поплавковая волновая электростанция

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102010027361A1 (de) * 2010-07-16 2012-01-19 Werner Rau Wellenhubkraftwerk mit vertikaler Führung
FR2979955B1 (fr) * 2011-09-14 2018-04-20 Stx France S.A. Dispositif de production d'energie par les vagues sur une structure emergee
CN102374105B (zh) * 2011-09-26 2013-09-11 河海大学 重力式真空滑道磁力直线波浪发电装置
DE102015223803B4 (de) * 2015-11-30 2020-07-16 Sinn Power Gmbh Punktabsorberschutz für Wellenkraftwerke
CN106184642B (zh) * 2016-08-30 2018-02-23 孟庆广 磁力浮力器
CA3100042A1 (en) * 2018-05-11 2019-11-14 Innovator Energy, LLC Fluid displacement systems

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4539485A (en) * 1983-10-07 1985-09-03 Neuenschwander Victor L Wave activated generator
WO2001006118A1 (en) * 1999-07-16 2001-01-25 Kelly H P G Apparatus for protecting a wave energy converter
WO2005095791A1 (en) * 2004-04-02 2005-10-13 Skotte Asbjoern Wave power device
US20050230206A1 (en) * 2004-03-16 2005-10-20 Stewart David B Wave energy converter (WEC) with magnetic braking
WO2007042793A1 (en) * 2005-10-10 2007-04-19 Trident Energy Ltd Support structure for sea wave energy farms
DE602004008639T2 (de) * 2003-07-18 2008-06-12 Trident Energy Ltd. Verfahren zum betrieb eines selbstschützenden wellenenergieumwandlers

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4539485A (en) * 1983-10-07 1985-09-03 Neuenschwander Victor L Wave activated generator
WO2001006118A1 (en) * 1999-07-16 2001-01-25 Kelly H P G Apparatus for protecting a wave energy converter
DE602004008639T2 (de) * 2003-07-18 2008-06-12 Trident Energy Ltd. Verfahren zum betrieb eines selbstschützenden wellenenergieumwandlers
US20050230206A1 (en) * 2004-03-16 2005-10-20 Stewart David B Wave energy converter (WEC) with magnetic braking
WO2005095791A1 (en) * 2004-04-02 2005-10-13 Skotte Asbjoern Wave power device
WO2007042793A1 (en) * 2005-10-10 2007-04-19 Trident Energy Ltd Support structure for sea wave energy farms

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20120139261A1 (en) * 2009-05-13 2012-06-07 William Dick Wave energy conversion system
CN104895731A (zh) * 2015-06-24 2015-09-09 电子科技大学 复合旋转风力发电功能的海浪发电机
RU202538U1 (ru) * 2020-11-27 2021-02-24 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный университет аэрокосмического приборостроения" Поплавковая волновая электростанция

Also Published As

Publication number Publication date
DE102007041128B4 (de) 2011-12-29
DE202008011639U1 (de) 2008-12-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102007041128B4 (de) Schwinggenerator
DE60221712T2 (de) Wellenenergieeinheit und die verwendung einer wellenenergieeinheit zur erzeugung elektrischer energie, verfahren zur erzeugung elektrischer energie und komponentensystem zur herstellung eines lineargenerators für eine wellenenergieeinheit
DE60300538T3 (de) Verfahren zur befestigung von elementen in einem windturbinenturm, windturmaufhängungseinheit, system zum aneinanderfügen von gliedern
DE102009024276B4 (de) Wellenenergiekraftwerk nach dem Prinzip der oszillierenden Wassersäule
DE60020240T2 (de) Meerwellenenergieumwandler
DE60218900T2 (de) Wellenenergieeinheit und anlage zur erzeugung von elektrischer energie und verfahren zur erzeugung elektrischer energie
EP1451918B1 (de) Einrichtung und verfahren zur erzeugung elektrischer energie
DE3939862A1 (de) Windkraftanlage
EP2132865A1 (de) Lineargenerator mit einem primärteil und einem sekundärteil zur energiegewinnung in einem wellenkraftwerk und wellenkraftwerk
EP1878652A2 (de) Auftriebsgestützte Offshore-Gründung für Windenergieanlagen und andere Bauwerke
DE4338103A1 (de) Vorrichtung zur Gewinnung von elektrischer Energie mit Hilfe der kinetischen Energie von Wasserwellen
WO2011120497A2 (de) Stromgenerator angetrieben durch wellenenergie und stromerzeugungsverfahren durch wasserwellen
DE1961382A1 (de) Generator zur Erzeugung elektrischer Energie unter Ausnutzung der durch den Seegang verursachten Beschleunigungskraefte
EP2003332A1 (de) Wasserkraftanlage
EP3325801B1 (de) Offshore-windpark
DE102007007055A1 (de) Offshore-Windenergie- und Tidenströumungsanlage und Fundament dafür
DE10241854A1 (de) Verfahren und Vorrichtungen zur Gewinnung von elektrischer Energie aus Wasserwellen
EP2568161A1 (de) Vorrichtung zur Gewinnung von elektrischer Energie aus Wasserkraft
DE202022000686U1 (de) Schwimmendes Fundament für eine tauchfähige Offshore-Windenergie
DE102012223153A1 (de) Vorrichtung und Verfahren zur Erzeugung von elektrischer Energie
DE102009010993A1 (de) Wind- und Wasserkraftwerk
EP3176424A1 (de) Vorrichtung zur umwandlung von wellenkraft in elektrische energie
DE102011109116A1 (de) Wasserkraftwerk (+Wind)
DE102008037528A1 (de) Turbinenanordnung
DE10117113A1 (de) Gittermast-Monopfahl als Tragkonstruktion für offshore-Windkraftanlagen

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
R018 Grant decision by examination section/examining division
R020 Patent grant now final

Effective date: 20120330

R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee