DE102009004284A1 - Kraftwerk zur Umwandlung mechanischer Primärenergie in eine andere Energieform und Verfahren zur Umwandlung mechanischer Primärenergie in einem Kraftwerk - Google Patents

Kraftwerk zur Umwandlung mechanischer Primärenergie in eine andere Energieform und Verfahren zur Umwandlung mechanischer Primärenergie in einem Kraftwerk Download PDF

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Abstract

Ein auch bei stark schwankenden Eingangsleistungen besonders effizient arbeitendes Kraftwerk (1, 1') zur Umwandlung mechanischer Primärenergie in eine andere Energieform in einem Kraftwerk umfasst: - ein Kraftübertragungselement (2) zur Aufnahme und Weitergabe von mechanischer Energie; - ein Regelsystem mit einer hydraulischen Steuereinheit (7) zur Einstellung einer Kraftübertragungscharakteristik an dem Kraftübertragungselement (2).

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Kraftwerk zur Umwandlung mechanischer Primärenergie, beispielsweise von Meereswellen, in eine andere Energieform, insbesondere in elektrische Energie. Sie betrifft weiter ein Verfahren zur Umwandlung mechanischer Primärenergie in einem Kraftwerk.
  • Zur Umwandlung der Energie von Meereswellen in elektrische Energie sind Wellenkraftwerke bekannt, die auf verschiedenen Funktionsprinzipien beruhen. Beispielsweise werden Schwimmersysteme oder fest mit dem Meeresboden verbundene Systeme aus mehreren, gelenkig miteinander verbundenen Körpern eingesetzt, wobei die Relativbewegung der Körper zueinander eine Kolbenpumpe antreibt.
  • Verbreitet werden auch Systeme eingesetzt, die auf dem Prinzip der oszillierenden Wassersäule beruhen und entweder die Oszillation der Wassersäule direkt oder die Oszillation der darüberliegenden Luftsäule zum Betrieb einer Turbine nutzen.
  • Gemeinsam ist den vorhandenen Systemen, dass eine Bereitstellung elektrischer Leistung aus einer stark schwankenden Eingangsleistung erfolgen soll. Problematisch ist dabei unter anderem, dass ein effizienter Betrieb eines Generators unter den gegebenen Bedingungen stark schwankender Amplituden und Frequenzen nicht möglich ist.
  • Aus der US 6,300,689 B1 ist ein Wellenkraftwerk bekannt mit einem Generator, dessen Ausgangsspannung sowohl von seiner Rotationsgeschwindigkeit als auch von seiner Ausgangslast abhängt. Die Ausgangsspannung des Generators wird anhängig von der Ausgangsspannung und der Rotationsgeschwindigkeit geregelt durch die Einstellung der Impedanz der Ausgangslast.
  • Ein derartiges System ist jedoch verhältnismäßig komplex aufgebaut und erfüllt nicht unbedingt alle Anforderungen, die im Hinblick auf den Einsatzzweck an seine Robustheit gestellt werden.
  • Es ist somit Aufgabe der Erfindung, ein Kraftwerk zur Umwandlung mechanischer Primärenergie anzugeben, der besonders einfach und robust aufgebaut ist, andererseits jedoch auch eine besonders hohe Effizienz aufweist und eine Umwandlung mechanischer Energie in einem weiten Bereich von Eingangsleistungen ermöglicht. Es ist auch Aufgabe der Erfindung, ein einfaches, aber effizientes Verfahren zur Umwandlung mechanischer Primärenergie in einem Kraftwerk anzugeben.
  • Diese Aufgabe wird gelöst mit dem Gegenstand der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
  • Erfindungsgemäß umfasst ein Kraftwerk zur Umwandlung mechanischer Primärenergie in eine andere Energieform, insbesondere in elektrische Energie, ein Kraftübertragungselement zur Aufnahme und Weitergabe von mechanischer Primärenergie und ein Regelsystem mit einer hydraulischen Steuereinheit zur Einstellung einer Kraftübertragungscharakteristik an dem Kraftübertragungselement.
  • Unter Primärenergie wird dabei hier und im folgenden die Energie verstanden, die mit den natürlich vorkommenden Energieformen oder Energiequellen zur Verfügung steht und die in einem Kraftwerk durch einen mit Verlusten behafteten Umwandlungsprozess aus der Primärenergie erhalten wird.
  • Unter einer Kraftübertragungscharakteristik wird hier und im folgenden die Beziehung zwischen Aufnahme und Weitergabe oder Umwandlung der mechanischen Energie verstanden, beispielsweise die Dämpfungskraft des Kolbens eines Hydraulikzylinders.
  • Gemäß einem der Erfindung zugrundeliegenden Gedanken kann durch das Vorsehen eines derartigen Regelsystems mit einer hydraulischen Steuereinheit eine Leistungsregelung bereits in der hydraulischen Stufe des Kraftwerks erfolgen. Dadurch wird das Kraftübertragungselement in einem besonders großen Bereich von Energien brauchbar und es besteht weder die Gefahr, es durch große Leistungseinträge zu zerstören, noch das Problem der geringen Effizienz bei sehr geringen oder sehr hohen Leistungseinträgen.
  • In einer Ausführungsform ist das Kraftübertragungselement als Hydraulikzylinder zur Umwandlung mechanischer Energie in hydraulische Energie eines Druckmittels ausgebildet.
  • Dabei kann zur Einstellung der Kraftübertragungscharakteristik die Dämpfungskraft des Hydraulikzylinders beziehungsweise eines in dem Hydraulikzylinder geführten Kolbens einstellbar sein.
  • In einer Ausführungsform weist das Kraftwerk ein Drucksystem auf, das über das hydraulische Regelsystem mit dem Kraftübertragungselement verbunden ist und das einen Druckspeicher zum Speichern hydraulischer Energie, einen Hydromotor zur Umwandlung von hydraulischer Energie in mechanische Energie und einen mit dem Hydromotor verbundenen Generator zur Umwandlung der mechanischen Energie in elektrische Energie umfasst.
  • Bei diesem System kann es sich beispielsweise um einen geschlossenen Ölkreislauf handeln, wie er in manchen Bauformen von Wellenkraftwerken zum Einsatz kommt. In diesem Fall wird demnach der Generator nicht direkt mit dem Meerwasser oder der durch die oszillierende Wassersäule bewegten Luft betrieben, sondern die Wellenenergie wird zunächst in das Drucksystem übertragen.
  • In einer Ausführungsform weist die hydraulische Steuereinheit einen ersten Anschluss, einen zweiten Anschluss, einen dritten Anschluss und einen vierten Anschluss auf, wobei der erste Anschluss mit einer ersten Seite eines Kolbens des Hydraulikzylinders, der zweite Anschluss mit einer zweiten Seite eines Kolbens des Hydraulikzylinders, der dritte Anschluss mit einer Hochdruckseite des Drucksystems und der vierte Anschluss mit einer Niederdruckseite des Drucksystems verbunden ist.
  • Diese Ausführungsform hat den Vorteil, dass der Druck der Hochdruckseite und der Druck der Niederdruckseite zur Einstellung der Dämpfungskraft des Kolbens auf die beiden Kolbenflächen schaltbar ist.
  • In einer Ausführungsform weist die hydraulische Steuereinheit des Kraftwerks zumindest ein getaktet ansteuerbares Schaltventil auf.
  • Dies hat den Vorteil, dass die Drücke der Hoch- und der Niederdruckseite des Drucksystems pulsweitenmoduliert und damit besonders gezielt auf die beiden Kolbenflächen schaltbar sind. Die pulsweitenmodulierte Schaltung hat beispielsweise gegenüber der Verwendung von Proportional-/Regel- oder Drosselventilen den Vorteil, dass kein nennenswerter Energieverlust am Ventil durch Umwandlung in Wärme stattfindet. Die pulsweitenmodulierte Variation der Dämpfungskraft ist damit besonders gut für den Einsatz in der Energieerzeugung beziehungsweise in der Energiewandlung geeignet, weil sie besonders effizient arbeitet.
  • Andere denkbare Lösungen zur Variation der Dämpfungskraft wie beispielsweise der Einsatz von Verstelleinrichtungen wie einem Hydro-Verstellmotor oder einem drehzahlabhängigen Hydro-Konstantmotor mittels dessen ebenfalls eine Druckdifferenz und damit eine Dämpfungskraft am Zylinder einstellbar wären, sind demgegenüber sehr aufwendig und unter Umständen für den Einsatz nicht robust und effizient genug.
  • Die pulsweitenmodulierte Variation der Dämpfungskraft am Kraftübertragungselement stellt also eine besonders effiziente und gleichzeitig einfache Möglichkeit dar, starken Schwankungen in der Eingangsleistung des Kraftwerks zu begegnen und eine optimale Speicherung und Umwandlung der Energie zu erzielen.
  • Sie ist daher besonders gut zur Wandlung mechanischer Energie von Wasserwellen in elektrische Energie in einem Wellenkraftwerk geeignet, weil in diesem Fall die extrem stark schwankenden Eingangsleistungen sowie die besonderen Einsatzbedingungen auf See und gegebenenfalls unter Wasser besondere Herausforderungen darstellen.
  • In einem derartigen Wellenkraftwerk ist das Kraftübertragungselement, das beispielsweise als Hydraulikzylinder ausgebildet ist, derart angeordnet, dass eine Übertragung der Wellenenergie auf den Kolben möglich ist. Mit anderen Worten: Es ist ein Kraftfluss zwischen dem Wasser und dem Kraftübertragungselement möglich. Beispielsweise ist eine Gehäusekonstruktion auf, in oder unter der Wasseroberfläche vorgesehen, innerhalb der das Kraftübertragungselement angeordnet ist.
  • Die Gehäusekonstruktion ist in einer Ausführungsform als Boje ausgebildet und umgibt eine oszillierende Wassersäule. In einer weiteren Ausführungsform ist sie als Teil von mehreren beweglich miteinander verbundenen Körpern ausgebildet.
  • Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Umwandlung mechanischer Primärenergie in eine andere Energieform in einem Kraftwerk umfasst die Aufnahme und Weitergabe der mechanischen Primärenergie durch ein Kraftübertragungselement und das Einstellen einer Kraftübertragungscharakteristik an dem Kraftübertragungselement mittels eines Regelsystems mit einer hydraulischen Steuereinheit.
  • Dabei erfolgt eine Umwandlung mechanischer Primärenergie in hydraulische Energie eines Druckmittels in einer Ausführungsform durch einen Hydraulikzylinder als Kraftübertragungselement, wobei zur Einstellung der Kraftübertragungscharakteristik beispielsweise die Dämpfungskraft des Hydraulikzylinders eingestellt wird.
  • Die Einstellung der Dämpfungskraft des Hydraulikzylinders erfolgt dabei in einer Ausführungsform durch Beaufschlagung einer ersten Seite eines Kolbens des Hydraulikzylinders und/oder einer zweiten Seite des Kolbens des Hydraulikzylinders mit dem Druck des Druckmittels.
  • Der Druck zur Beaufschlagung der ersten und/oder der zweiten Seite des Kolbens des Hydraulikzylinders wird vorzugsweise mittels der hydraulischen Steuereinheit eingestellt.
  • In einer Ausführungsform erfolgt die Beaufschlagung der ersten und/oder der zweiten Seite des Kolbens des Hydraulikzylinders mit dem Druck des Druckmittels pulsweitenmoduliert.
  • In einer Ausführungsform fördert der Hydraulikzylinder das Druckmittel in einen Druckbehälter, ein Hydromotor wandelt die hydraulische Energie des Druckmittels in mechanische Energie und ein Generator die mechanische Energie in elektrische Energie um.
  • In einer Ausführungsform werden zur Beaufschlagung der ersten und/oder der zweiten Seite des Kolbens des Hydraulikzylinders der Druck der Hochdruckseite und der Druck der Niederdruckseite des Hydromotors verwendet.
  • Die Erfindung ist in den Zeichnungen anhand eines Ausführungsbeispiels näher. veranschaulicht.
  • 1 zeigt schematisch ein Kraftwerk gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung;
  • 2 zeigt schematisch ein Kraftwerk gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung;
  • 3 zeigt schematisch ein Blockschaltbild zur Pulsweitenmodulationscodierung der Dämpfungskraft eines Kraftübertragungselements gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
  • 4 bis 8 zeigen schematisch den zeitlichen Verlauf von Signalen während verschiedener Verarbeitungsstufen der Pulsweitenmodulationscodierung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
  • 4 zeigt schematisch den zeitlichen Verlauf einer exemplarischen Dämpfungskraft und dessen Pulsweitenmodulierung in einem Verfahren gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
  • 5 zeigt schematisch den zeitlichen Verlauf der exemplarischen Dämpfungskraft, des Signalverlaufs an einem Abtasthalteglied sowie das digitalisierte Signal der Dämpfungskraft;
  • 6 zeigt schematisch den zeitlichen Verlauf des digitalisierten und gleichgerichteten Signals der Dämpfungskraft sowie eines Referenzsignals in einem Verfahren gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
  • 7 zeigt schematisch den zeitlichen Verlauf eines Komparatorsignals in einem Verfahren gemäß einer Ausführungsform der Erfindung und
  • 8 zeigt schematisch den zeitlichen Verlauf der Signumfunktion des digitalisierten Signals sowie des pulsweitenmodulierten Signals der Dämpfungskraft gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
  • Gleiche Teile sind in allen Figuren mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet.
  • 1 zeigt schematisch ein Kraftwerk gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung. Das Kraftwerk 1 umfasst ein Kraftübertragungselement, das in dieser Ausführungsform einen Hydraulikzylinder 3 mit einem darin geführten Kolben 4 aufweist. Der Hydraulikzylinder 3 ist als doppelt wirkender Zylinder mit einer ersten Seite 5 und einer zweiten Seite 6 ausgebildet und wird durch die umzuwandelnde mechanische Energie, beispielsweise Wellenenergie, angetrieben.
  • Das Kraftwerk 1 umfasst weiter eine Speichereinheit 9 mit einem Druckbehälter 10, in dem ein Druckmittel, beispielsweise Öl, vorgehalten wird, und in dem die durch den Kolben 4 aufgenommene mechanische Energie als hydraulische Energie gespeichert wird.
  • Das Kraftwerk 1 weist auch eine Energiewandlereinheit 12 mit einem Hydromotor 13 auf, der Druckmittel aus dem Druckbehälter 10 in den Rücklaufbehälter 16 einer Rücklaufeinheit 15 fördert und dabei aus der hydraulischen Energie des Druckmittels mechanische Energie erzeugt. Der Hydromotor 13 treibt einen mit ihm verbundenen Generator 14 an, der die mechanische Energie in elektrische Energie umwandelt.
  • Die Speichereinheit 9, die Energiewandlereinheit 12 und die Rücklaufeinheit 15 bilden ein Drucksystem mit einer Hochdruckseite 11 und einer Niederdruckseite 17. Durch eine Veränderung der Generatordrehzahl beispielsweise mittels eines Frequenzumrichters kann der Druck der Hochdruckseite 11 auf ein vorgegebenes Niveau gebracht oder innerhalb vorgegebener Grenzen gehalten werden.
  • Das Kraftwerk 1 weist ferner eine hydraulische Steuereinheit 7 auf, über die das Drucksystem mit dem Kraftübertragungselement 2 verbunden ist. Die hydraulische Steuereinheit 7 weist zumindest ein getaktetes Schaltventil auf, das in der in 1 gezeigten ersten Ausführungsform als 4/3-Wege-Ventil 8 ausgebildet ist. Es besitzt demnach vier Anschlüsse, von denen der erste Anschluss 20, der in dieser Ausführungsform auch den ersten Anschluss 24 der Steuereinheit 7 bildet, mit der ersten Seite des Kolbens 4 verbunden ist. Der zweite Anschluss 21 des 4/3-Wege-Ventils 8, der den zweiten Anschluss 25 der Steuereinheit 7 bildet, ist mit der zweiten Seite 6 des Kolbens 4 verbunden. Der dritte Anschluss 22 des 4/3-Wege-Ventils 8, der den dritten Anschluss 26 der Steuereinheit 7 bildet, ist mit der Hochdruckseite 11 des Drucksystems verbunden. Der vierte Anschluss 23 des 4/3- Wege-Ventils 8, der den vierten Anschluss 27 der Steuereinheit 7 bildet, ist mit der Niederdruckseite 17 des Drucksystems verbunden.
  • Das 4/3-Wege-Ventil 8 weist eine erste Schaltstellung auf, in der der erste Anschluss 24 der Steuereinheit 7 mit dem vierten Anschluss 27 der Steuereinheit 7 und der zweite Anschluss 25 der Steuereinheit 7 mit dem dritten Anschluss 26 der Steuereinheit 7 verbunden sind. In dieser Schaltstellung ist demnach die erste Seite 5 des Kolbens 4 mit dem Druck der Niederdruckseite 17, die zweite Seite 6 mit dem Druck der Hochdruckseite 11 beaufschlagt. Diese Schaltstellung wird während einer Bewegung des Kolbens 4 nach rechts eingenommen.
  • Eine zweite Schaltstellung des 4/3-Wege-Ventils 8 stellt eine Sperrstellung dar, in der die erste Seite 5 und die zweite Seite 6 nicht mit Druck aus dem Drucksystem beaufschlagt werden.
  • Das 4/3-Wege-Ventil 8 weist eine dritte Schaltstellung auf, in der der erste Anschluss 24 der Steuereinheit 7 mit dem dritten Anschluss 26 der Steuereinheit 7 und der zweite Anschluss 25 der Steuereinheit 7 mit dem vierten Anschluss 27 der Steuereinheit 7 verbunden sind. In dieser Schaltstellung ist demnach die erste Seite 5 des Kolbens 4 mit dem Druck der Hochdruckseite 11, die zweite Seite 6 mit dem Druck der Niederdruckseite 17 beaufschlagt. Diese Schaltstellung wird während einer Bewegung des Kolbens 4 nach links eingenommen.
  • Das 4/3-Wege-Ventil 8 ist, wie anhand von 3 beschrieben wird, getaktet ansteuerbar, wodurch eine pulsweitenmodulierte Beaufschlagung des Kolbens 4 mit dem Druck des Drucksystems erzielt wird.
  • 2 zeigt schematisch ein Kraftwerk 1' gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung. Diese Ausführungsform unterscheidet sich von der in 1 gezeigten ersten durch die Ausgestaltung der Steuereinheit 7.
  • Diese weist gemäß der zweiten Ausführungsform ein 2/2-Wege-Ventil 18, ein erstes Rückschlagventil 28, ein zweites Rückschlagventil 29, ein drittes Rückschlagventil 30 und ein viertes Rückschlagventil 31 auf.
  • In der gezeigten ersten Schaltstellung des 2/2-Wege-Ventils 18 ist dieses offen und schließt den ersten Anschluss 24 der Steuereinheit 7 mit dem zweiten Anschluss 25 der Steuereinheit 7 kurz. Die Rückschlagventile 28 bis 31 sind in dieser Stellung des 2/2-Wege-Ventils geschlossen.
  • In seiner zweiten Schaltstellung sperrt das 2/2-Wege-Ventil 18. Dies hat zur Folge, dass beispielsweise bei einer Bewegung des Kolbens 4 nach links die erste Seite 5 des Kolbens 4 mit dem Druck der Hochdruckseite 11 beaufschlagt wird, indem Druckmittel über das zweite Rückschlagventil 29 auf die Hochdruckseite strömt, jedoch nicht über das dritte Rückschlagventil 30 auf die Niederdruckseite gelangen kann. Über den zweiten Anschluss 25 der Steuereinheit 7 wird dann Druckmittel über das vierte Rückschlagventil 31 auf die zweite Seite 6 des Kolbens 4 gesaugt.
  • Bewegt sich der Kolben 4 dagegen nach rechts, so soll die zweite Seite 6 mit dem Druck der Hochdruckseite 11 beaufschlagt werden. In diesem Fall strömt in der Sperrstellung des 2/2-Wege-Ventils 18 Druckmittel über das dritte Rückschlagventil 30 auf die Hochdruckseite, kann aber wiederum nicht über das zweite Rückschlagventil 29 auf die Niederdruckseite gelangen. Über den ersten Anschluss 24 der Steuereinheit 7 wird dann Druckmittel über das erste Rückschlagventil 28 auf die erste Seite 5 des Kolbens 4 gesaugt.
  • Auch das 2/2-Wege-Ventil 18 ist, wie anhand von 3 beschrieben wird, getaktet ansteuerbar zur pulsweitenmodulierten Beaufschlagung des Kolbens 4 mit dem Druck des Drucksystems.
  • 3 zeigt schematisch ein Blockschaltbild zur Pulsweitenmodulationscodierung der Dämpfungskraft des Kolbens 4 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
  • Bei der Pulsweitenmodulationscodierung der Dämpfungskraft des Kolbens 4 wird in an sich bekannter Weise beispielsweise folgendermaßen vorgegangen:
    Es wird zunächst ein Dämpfungskraftverlauf 101 vorgegeben, der an dem Kolben 4 verwirklicht werden soll. Ein beispielhafter Verlauf der Dämpfungskraft ist in 4 als Kurve 201 über der Zeit t in N aufgetragen. Zusätzlich zeigt die 4 die Kurve 202 als Ergebnis der Pulsweitenmodulation der Dämpfungskraft 201 in V.
  • Der Dämpfungskraftverlauf 101 wird mittels eines Abtast-Halteglieds 102 mit der Abtastzeit TA abgetastet. Das Ausgangssignal des Abtast-Halteglieds 102 ist in 5 als Kurve 203 in V dargestellt.
  • Anschließend erfolgt die Digitalisierung 103 mit n Digitalisierungsstufen. Das digitalisierte Signal 204 ist ebenfalls in 5 in V gezeigt.
  • Das auf diese Weise digital bewertete Signal der Dämpfungskraft wird mittels eines Gleichrichters 104 gleichgerichtet. Das Ausgangssignal des Gleichrichters 104 ist als Kurve 205 in 6 in V dargestellt. Es wird durch einen Komparator 106 mit einem Referenzsignal 105 verglichen, das beispielsweise ein Sägezahn ist und in 6 als Kurve 206 gezeigt ist.
  • Das Ausgangssignal des Komparators 106 ist in 7 als Kurve 207 in high/low dargestellt.
  • Für die Ansteuerung der in 2 gezeigten zweiten Ausführungsform der Steuereinheit 7 kann bereits das Ausgangssignal 207 des Komparators 106 verwendet werden, da in diesem Fall ein 2/2-Wege-Ventil zum Einsatz kommt mit nur zwei Schaltstellungen.
  • Für die Ansteuerung der in 1 gezeigten ersten Ausführungsform der Steuereinheit 7 wird, um zusätzlich zwischen der ersten und der dritten Schaltstellung des 4/3-Wege-Ventils unterscheiden zu können, das Ansteuersignal durch Multi plikation 108 des Ausgangsignals 207 des Komparators 106 mit der Signumfunktion 107 des digitalisierten Signals 103 erhalten, deren Kurve 208 in 8 gezeigt ist.
    • 1, 1'
    Kraftwerk
    2
    Kraftübertragungselement
    3
    Hydraulikzylinder
    4
    Kolben
    5
    erste Seite
    6
    zweite Seite
    7
    Steuereinheit
    8
    4/3-Wege-Ventil
    9
    Speichereinheit
    10
    Druckbehälter
    11
    Hochdruckseite
    12
    Energiewandlereinheit
    13
    Hydromotor
    14
    Generator
    15
    Rücklaufeinheit
    16
    Rücklaufbehälter
    17
    Niederdruckseite
    18
    2/2-Wege-Ventil
    20
    erster Anschluss
    21
    zweiter Anschluss
    22
    dritter Anschluss
    23
    vierter Anschluss
    24
    erster Anschluss
    25
    zweiter Anschluss
    26
    dritter Anschluss
    27
    vierter Anschluss
    28
    erstes Rückschlagventil
    29
    zweites Rückschlagventil
    30
    drittes Rückschlagventil
    31
    viertes Rückschlagventil
    101
    Dämpfungskraftverlauf
    102
    Abtast-Halteglied
    103
    Digitalisierung
    104
    Gleichrichtung
    105
    Referenzsignal
    106
    Komparator
    107
    Signumfunktion
    108
    Multiplikator
    201
    Dämpfungskraft
    202
    Ausgangssignal des Multiplikators
    203
    Ausgangssignal des Abtast-Halteglieds
    204
    digitalisiertes Signal
    205
    gleichgerichtetes Signal
    206
    Referenzsignal
    207
    Ausgangssignal des Komparators
    208
    Signumfunktion
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  • Zitierte Patentliteratur
    • - US 6300689 B1 [0005]

Claims (16)

  1. Kraftwerk (1, 1') zur Umwandlung mechanischer Primärenergie in eine andere Energieform, wobei das Kraftwerk (1, 1') folgendes umfasst: – ein Kraftübertragungselement (2) zur Aufnahme und Weitergabe von mechanischer Primärenergie; – ein Regelsystem mit einer hydraulischen Steuereinheit (7) zur Einstellung einer Kraftübertragungscharakteristik an dem Kraftübertragungselement (2).
  2. Kraftwerk (1, 1') nach Anspruch 1, wobei das Kraftübertragungselement (2) als Hydraulikzylinder (3) zur Umwandlung mechanischer Energie in hydraulische Energie eines Druckmittels ausgebildet ist.
  3. Kraftwerk (1, 1') nach Anspruch 2, wobei zur Einstellung der Kraftübertragungscharakteristik die Dämpfungskraft des Hydraulikzylinders (3) einstellbar ist.
  4. Kraftwerk (1, 1') nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Kraftwerk (1, 1') ein Drucksystem aufweist, das über die hydraulische Steuereinheit (7) mit dem Kraftübertragungselement (2) verbunden ist.
  5. Kraftwerk (1, 1') nach Anspruch 4, wobei das Drucksystem folgendes umfasst: – einen Druckbehälter (10) zum Speichern hydraulischer Energie, – einen Hydromotor (13) zur Umwandlung von hydraulischer Energie in mechanische Energie und – einen mit dem Hydromotor (13) verbundenen Generator (14) zur Umwandlung der mechanischen Energie in elektrische Energie.
  6. Kraftwerk (1, 1') nach Anspruch 5, wobei die hydraulische Steuereinheit (7) einen ersten Anschluss (24), einen zweiten Anschluss (25), einen dritten Anschluss (26) und einen vierten Anschluss (27) aufweist, wobei – der erste Anschluss (24) mit einer ersten Seite (5) eines Kolbens (4) des Hydraulikzylinders (3), – der zweite Anschluss (25) mit einer zweiten Seite (6) eines Kolbens (4) des Hydraulikzylinders (3), – der dritte Anschluss (26) mit einer Hochdruckseite (11) des Drucksystems und – der vierte Anschluss (27) mit einer Niederdruckseite (17) des Drucksystems verbunden ist.
  7. Kraftwerk (1, 1') nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die hydraulische Steuereinheit (7) zumindest ein getaktet ansteuerbares Schaltventil (8, 18) umfasst.
  8. Kraftwerk (1, 1') nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das Kraftwerk (1, 1') als Wellenkraftwerk zur Wandlung mechanischer Primärenergie von Wasserwellen in elektrische Energie ausgebildet und das Kraftübertragungselement (2) derart angeordnet ist, dass es Kraftfluss zwischen den Wasserwellen und dem Kraftübertragungselement (2) möglich ist.
  9. Verfahren zur Umwandlung mechanischer Primärenergie in eine andere Energieform in einem Kraftwerk (1, 1'), wobei das Verfahren folgendes umfasst: – Aufnahme und Weitergabe der mechanischen Primärenergie durch ein Kraftübertragungselement (2) und – Einstellen einer Kraftübertragungscharakteristik an dem Kraftübertragungselement (2) mittels eines Regelsystems mit einer hydraulischen Steuereinheit (7).
  10. Verfahren nach Anspruch 9, wobei eine Umwandlung mechanischer Primärenergie in hydraulische Energie eines Druckmittels durch einen Hydraulikzylinder (3) als Kraftübertragungselement (2) erfolgt.
  11. Verfahren nach Anspruch 10, wobei zur Einstellung der Kraftübertragungscharakteristik die Dämpfungskraft des Hydraulikzylinders (3) eingestellt wird.
  12. Verfahren nach Anspruch 11, wobei die Einstellung der Dämpfungskraft des Hydraulikzylinders (3) durch Beaufschlagung einer ersten Seite (5) eines Kolbens (4) des Hydraulikzylinders (3) und/oder einer zweiten Seite (6) des Kolbens (4) des Hydraulikzylinders (3) mit dem Druck des Druckmittels erfolgt.
  13. Verfahren nach Anspruch 12, wobei der Druck zur Beaufschlagung der ersten (5) und/oder der zweiten Seite (6) des Kolbens (4) des Hydraulikzylinders (3) mittels der hydraulischen Steuereinheit (7) eingestellt wird.
  14. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, wobei die Beaufschlagung der ersten (5) und/oder der zweiten Seite (6) des Kolbens (4) des Hydraulikzylinders (3) mit dem Druck des Druckmittels pulsweitenmoduliert erfolgt.
  15. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 14, wobei der Hydraulikzylinder (3) das Druckmittel in einen Druckbehälter (10) fördert, ein Hydromotor (13) die hydraulische Energie des Druckmittels in mechanische Energie und ein Generator (14) die mechanische Energie in elektrische Energie umwandelt.
  16. Verfahren nach Anspruch 15, wobei zur Beaufschlagung der ersten (5) und/oder der zweiten Seite (6) des Kolbens (4) des Hydraulikzylinders (3) der Druck der Hochdruckseite (11) und der Druck der Niederdruckseite (17) des Hydromotors (13) verwendet werden.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102012020231A1 (de) 2012-10-16 2014-04-17 Robert Bosch Gmbh Hydrostatisches Getriebe mit geregelter Druckdifferenz
WO2015075264A1 (de) 2013-11-25 2015-05-28 Fege Mathias Energieerzeugender schiffsstabilisator
WO2023016609A1 (de) 2021-08-13 2023-02-16 Offcon GmbH Schiff-federung-elektrische energiegewinnungsvorrichtung

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
UY33798A (es) * 2011-12-12 2013-06-28 Malaneschii Delgado Sergio Joaquin Mecanismo para convertir movimiento lineal alternativo de al menos una pieza en movimiento rotacional continuo aplicado en al menos un eje
CN108331704B (zh) * 2018-02-13 2023-12-26 佛山科学技术学院 一种水平对置双涡轮液压传动型海流能发电系统
DE102019123974A1 (de) * 2019-09-06 2021-03-11 Mohamad Kamal Allabwani Hydraulisch-elektrische Vorrichtung zur Wandlung und Speicherung von Energie sowie Verfahren zum Betreiben und Verwendung einer solchen
CN112324843A (zh) * 2020-11-05 2021-02-05 邓云娣 一种阻尼器、减震器、车辆、波浪发电装置及系统

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6300689B1 (en) 1998-05-04 2001-10-09 Ocean Power Technologies, Inc Electric power generating system

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4434375A (en) * 1982-06-30 1984-02-28 Taylor Robert N Wave energy converter
US5542336A (en) * 1995-04-17 1996-08-06 Martin Marietta Corporation Positioning apparatus and method utilizing PWM control of a double-acting hydraulic cylinder
US7468564B2 (en) * 2007-01-29 2008-12-23 Wabtec Holding Corp. Air turbine generator
DE102007018600A1 (de) * 2007-04-19 2008-10-23 Robert Bosch Gmbh Hydraulisch/Elektrischer Wandler
DE102007056400A1 (de) * 2007-07-02 2009-01-08 Robert Bosch Gmbh Wandler und Verfahren zum Wandeln von mechanischer Energie in elektrische Energie

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6300689B1 (en) 1998-05-04 2001-10-09 Ocean Power Technologies, Inc Electric power generating system

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102012020231A1 (de) 2012-10-16 2014-04-17 Robert Bosch Gmbh Hydrostatisches Getriebe mit geregelter Druckdifferenz
WO2015075264A1 (de) 2013-11-25 2015-05-28 Fege Mathias Energieerzeugender schiffsstabilisator
DE102013018075A1 (de) 2013-11-25 2015-05-28 Mathias Fege Energieerzeugender Schiffsstabilisator: Verfahren zur Schiffsstabilisierung und Energieerzeugung auf seegehenden Fahrzeugen
WO2023016609A1 (de) 2021-08-13 2023-02-16 Offcon GmbH Schiff-federung-elektrische energiegewinnungsvorrichtung
DE102021121167A1 (de) 2021-08-13 2023-02-16 Offcon GmbH Schiff-federung-elektrische energiegewinnungsvorrichtung

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