DE102009005556A1

DE102009005556A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Durchspülen eines Unterwasserkraftwerks

Info

Publication number: DE102009005556A1
Application number: DE102009005556A
Authority: DE
Inventors: Benjamin Holstein; Norman Perner
Original assignee: Voith Patent GmbH
Current assignee: Voith Patent GmbH
Priority date: 2009-01-20
Filing date: 2009-01-20
Publication date: 2010-07-22

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Unterwasserkraftwerk umfassend eine umlaufende Einheit mit einer Lagerung und mit wenigstens einer Wasserturbine; eine Maschinengondel, an der sich die Lagerung der umlaufenden Einheit abstützt. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Maschinengondel und/oder diaufweist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Durchspülen eines Unterwasserkraftwerks, insbesondere eines Gezeitenkraftwerks.
Unterwasserkraftwerke, die als tauchende, freistehende Einheiten einer Gewässerströmung kinetische Energie entnehmen, werden bevorzugt für die Energiegewinnung aus Meeresströmungen, insbesondere Gezeitenströmungen, projektiert. Für derartige Unterwasserkraftwerke sind keine konstruktiv aufwändigen Dammstrukturen notwendig. Des Weiteren kann eine Vielzahl baugleicher Anlagen zu Energieparks kombiniert werden.
Bei einem Anlagenstandort im Ozean besteht für gattungsgemäße Unterwasserkraftwerke eine wesentliche Anforderung darin, möglichst hohe Standzeiten zu realisieren, da Servicemaßnahmen meist nur über der Wasseroberfläche ausgeführt werden können, was ein aufwändiges Bergen der Anlage nach sich zieht. Für eine robuste Ausführung von Unterwasserkraftwerken wird die Verwendung wassergeschmierter Gleitlager vorgeschlagen. Hierzu wird auf die DE 10 2007 003 618 verwiesen. Dabei kann das die Wasserturbine antreibende Umgebungsmedium auch als Schmiermittel in den hydrodynamischen Gleitlagern der umlaufenden Einheit verwendet werden. Des Weiteren offenbart die genannte Schrift einen direkt angetriebenen elektrischen Generator, dessen Stator mittels eines Spaltrohrs gekapselt ist, sodass auch der Bereich des Luftspalts geflutet werden kann. Hierdurch entfällt die Notwendigkeit, eine separate Wellendichtung vorzusehen, sodass eine konstruktiv vereinfachte Anlage entsteht.
Allerdings ist für ein derartiges Design der Bereich, zu dem das Umgebungswasser Zutritt hat, gegen einen übermäßigen Sedimenteintrag zu schützen. Des Weiteren muss der Bewuchs in diesem Bereich begrenzt werden. Eine der Maßnahmen, um dieses Ziel zu erreichen, besteht darin, den gefluteten Bereich und insbesondere die Lager sowie die diesen zugeordneten Komponenten, wie Dichtungselemente und dergleichen, zu spülen. Hierbei wird durch die voranstehend genannte DE 10 2007 003 618 vorgeschlagen, die für diese Aufgabe notwendige Filter-/Pumpeneinrichtung in der Maschinengondel, jedoch außerhalb des fluiddicht gekapselten Bereichs unterzubringen und zum Antrieb wenigstens mittelbar mit der Wasserturbine zu koppeln. Des Weiteren können nach dem Zentrifugalprinzip arbeitende Filter und Pumpen verwendet werden.
Alternativ wird durch die EP 1 741 926 A2 vorgeschlagen, in den gekapselten Bereich der Maschinengondel separate Pumpeinrichtungen aufzunehmen, die ein Spülmedium in den Spalt eines hydrodynamischen Gleitlagers einpressen. Dies verbessert zum einen die Tragfähigkeit der Gleitlager, insbesondere in der Anlaufphase, zum anderen werden Fremdkörper mit abrasiver Wirkung mit dem zur Außenumgebung hin gerichteten Schmiermittelstrom aus den Lagern herausgespült. Nachteilig an einer solchen separaten Pumpeinrichtung ist der hierfür notwendige konstruktive Aufwand. Derartige Pumpen sind mit Energie zu versorgen, sodass in der Maschinengondel eine elektrische Bordversorgung vorgesehen sein muss. Des Weiteren erhöhen die Pumpen die konstruktive Komplexität der Anlage und vergrößern als zusätzliche Komponente das Ausfallrisiko.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für ein Unterwasserkraftwerk eine Spüleinrichtung und ein Verfahren zum Spülen anzugeben, um geflutete Innenbereiche und insbesondere wassergeschmierte Gleitlager möglichst frei von Sedimenten und Bewuchs zu halten. Dabei wird von der voranstehend genannten Problematik ausgehend eine konstruktive Vereinfachung mit dem Ziel einer robusten, möglichst wartungsfreien Anlage angestrebt.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Vorrichtungs- und Verfahrensansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Die Erfindung sieht vor, an einem Unterwasserkraftwerk mindestens einen Spülanschluss anzulegen, durch den der Anlage von außen ein Spülmedium zugeleitet werden kann. Im Folgenden wird hierfür der Begriff „externer Spülanschluss” verwendet. Demnach liegt in der Anlage selbst zwischen dem externen Spülanschluss und dem zu spülenden Bereich kein Fördersystem, wie eine Pumpe oder dergleichen, für das Spülmedium vor. Des Weiteren wird in diesem Abschnitt bevorzugt auf ein zusätzliches Filtersystem verzichtet. Stattdessen wird am externen Spülanschluss das Spülmedium mit einem solchen Überdruck zugeführt, dass eine hinreichend starke Durchströmung des zu spülenden Bereichs und eine Abströmung zum Außenbereich erfolgt, wodurch Sedimente und bevorzugt ein ursprünglich vorliegender Bewuchs nach außen transportiert werden.
Für eine erste Ausgestaltungsvariante wird für den externen Spülanschluss eine fluidische Verbindung zur Zufuhr des Spülmediums vorgesehen, die zu einem separaten Reservoir für das Spülmedium führt. Dieses Reservoir kann für eine erste Gestaltung an Land angelegt werden. Bevorzugt wird ein Standort in einer gewissen Höhe über dem Wasserspiegel, sodass vom Reservoir über die Zuleitung das Schmiermittel mit einem hinreichenden Druck dem Unterwasserkraftwerk zuströmt.
Anstatt eines landgestützten Standorts ist es für eine Ausgestaltungsalternative denkbar, das Reservoir im Strömungsgewässer zu installieren. Insbesondere für Energieparks mit einer Vielzahl baugleicher Anlagen kann ein zentrales Reservoir verwendet werden, das wiederum bevorzugt bis über die Wasseroberfläche reicht. Dabei kann das Reservoir zusätzlichen Zwecken dienen, beispielsweise als Versorgungs- und Servicestation einschließlich eines Hubschrauberlandeplatzes oder eines Kais zum Anlegen von Versorgungsschiffen.
Für eine Weitergestaltung ist es denkbar, die Anlagenspülung mittels des externen Spülanschlusses in gewissen Intervallen auszuführen. Hierzu kann beispielsweise ein Schiff mit Spüleinrichtung verwendet werden, das Spülmedium, insbesondere gefiltertes Umgebungswasser, zum Installationsort bringt oder an Ort und Stelle aufbereitet und eine Verbindung zum externen Spülanschluss des Unterwasserkraftwerks herstellt. Hierzu ist es denkbar, den externen Spülanschluss mit einem System zu kombinieren, das einen von der Anlage ausgehenden Schlauchanschluss in die Nähe eines Schiffs mit einer Spüleinrichtung bringt. Beispielsweise kann mittels Fernauslösung eine schwimmfähige Einheit aktiviert werden, die einen Schlauchstutzen an die Wasseroberfläche hebt, sodass dieser vom Schiff mit Spüleinrichtung aufgenommen werden kann.
Für eine weitere, alternative Ausgestaltung kann der externe Spülanschluss bis zu einer separaten Pumpeinheit geführt werden, die beispielsweise am Gewässergrund ausgebildet ist, um aufwendige konstruktive Maßnahmen zur Erstellung eines bis zur Wasseroberfläche reichenden Versorgungszentrums vermeiden zu können. Dabei ist es wiederum insbesondere für Energieparks mit mehreren Anlagen denkbar, eine zentrale Filter-Pumpeinheit vorzusehen, von der aus einzelne Anlagen über Druckschläuche mit Spülmedium versorgt werden.
Für eine weitere Ausgestaltungsalternative wird anstatt einer ortsfesten Pumpeinheit ein mobiles Spülsystem vorgesehen, das beispielsweise als Serviceroboter oder fernsteuerbare Einheit angelegt ist. Dieses mobile Spülsystem wird in regelmäßigen Abständen mit dem externen Spülanschluss einer zu reinigenden Anlage verbunden. Die hierzu notwendige Ankopplung kann automatisch erfolgen, indem das mobile Spülsystem den externen Spülanschluss der Anlage lokalisiert und an diesen andockt. Nachfolgend kann durch die im mobilen Spülsystem installierten Pumpen-Filtereinrichtungen Umgebungswasser aufgenommen und als unter Druck stehendes Spülmedium dem externen Spülanschluss zugeführt werden.
Die voranstehend dargelegten Ausführungsvarianten der Erfindung erlauben die Zuführung unterschiedlicher Spülmedien. Im einfachsten Fall ist dies aufbereitetes Umgebungswasser. Zur Verbesserung der Reinigungswirkung können Zusatzstoffe zugegeben werden. Dies sind zum einen Additive, die eine Reinigungswirkung entfalten, wie beispielsweise Tenside. Zum anderen können bewuchshemmende Zusatzstoffe verwendet werden. Dabei ist es vorteilhaft, den pH-Wert des Spülmediums geeignet einzustellen, wobei insbesondere ein niedriger pH-Wert in Frage kommt, der Wirkung auf das Kalkgerüst der im Inneren der Anlage siedelnden Mikroorganismen hat. Ferner ist es denkbar, das Spülmedium erhitzt zuzuführen, um wiederum gegen Bewuchs vorzugehen.
Eine weitere mögliche Maßnahme zur Verbesserung der Spülwirkung besteht darin, den Salzgehalt des Spülmediums gegenüber dem Umgebungswasser zu erhöhen. Wird ein derart salzreiches Spülmedium in einem Reservoir bevorratet, das oberhalb des zu spülenden Anlagebereichs liegt, wird aufgrund der gegenüber dem Umgebungswasser größeren Dichte des Spülmediums ein selbsttätiges Ausströmen bewirkt, ohne dass das Reservoir über den Wasserspiegel angehoben werden muss. Durch diese Maßnahme ist es unter Umständen nicht notwendig, zum Einpressen des Spülmediums in den externen Spülanschluss eine zusätzliche Pumpeinrichtung vorzusehen. Um für diese Ausgestaltungsvariante den Salzgehalt im Spülmedium zu erhöhen, kann dem gefilterten Umgebungswasser Salz aus einem Vorratsspeicher zugegeben werden. Alternativ wird eine Anreicherung des Salzgehalts durch ein kontrolliertes Verdunsten eines Teils des Schmiermediums im Reservoir bewirkt. Hierzu kann beispielsweise eine thermische Solareinrichtung verwendet werden.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Figuren genauer erläutert. In diesen ist im Einzelnen Folgendes dargestellt:
1 zeigt in einer Teilschnittansicht die Maschinengondel eines erfindungsgemäßen Unterwasserkraftwerks.
2 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung für ein modular aufgebautes Unterwasserkraftwerk.
3 zeigt ein mit einem Reservoir an Land verbundenen externen Spülanschluss für ein Unterwasserkraftwerk.
4 zeigt einen externen Spülanschluss für ein Unterwasserkraftwerk zur Verbindung mit einem Schiff mit Spüleinrichtung.
5 zeigt eine Ausgestaltungsalternative mit einer zentralen Spülstation für einen Energiepark.
6 zeigt das Bergen der Pumpen-Filtereinrichtung der zentralen Spülstation aus 5.
7 zeigt ein Ausgestaltungsbeispiel mit einem Tragwerk zur Anordnung eines Reservoirs für das Spülmedium oberhalb des Wasserspiegels.
8 zeigt eine Ausgestaltung mit einem mobilen Spülsystem.
1 zeigt als Teilschnittansicht die Grundkomponenten eines Unterwasserkraftwerks, das für das vorliegende Ausführungsbeispiel als Gezeitenkraftwerk dient. Dabei umfasst die umlaufende Einheit 1 eine Wasserturbine 2, die vorliegend propellerförmig angelegt ist, eine erste Haube 3.1 und einen Wellenstutzen 4, der in eine einseitig offene Aufnahme 30 der Maschinengondel 5 eingeführt ist. Die Maschinengondel 5 umfasst für die dargestellte Ausführung die Segmente 6.1, 6.2 und 6.3 sowie die zweite Haube 3.2.
Zur Lagerung der umlaufenden Einheit 1 sind die Gleitlager 8.1, 8.2, 8.3 und 8.4 vorgesehen. Dabei stützt sich der Wellenstutzen 4 in radialer Richtung mittels der Gleitlager 8.1 und 8.2 ab. Die axialen Kräfte werden durch die Gleitlager 8.3 und 8.4 an einer Spurscheibe 7 abgefangen. Der Träger für den Läufer des elektrischen Generators 9 ist drehfest mit dem Wellenstutzen 4 verbunden. Dabei ist der im Segment 6.3 angelegte Stator des elektrischen Generators 9 mittels eines Spaltrohrs gekapselt. Werden zusätzlich die Gleitlager 8.1–8.4 seewasserfest, insbesondere wassergeschmiert, ausgebildet, ist es möglich, den gesamten Innenbereich der Maschinengondel 5 zu fluten und auf eine wartungsanfällige Wellendichtung zu verzichten.
Allerdings kann für eine derart robust ausgebildete Anlage das Eindringen von Sedimenten oder ein sich bildender Bewuchs nicht gänzlich ausgeschlossen werden. Aus diesem Grund ist erfindungsgemäß ein externer Spülanschluss 10 vorgesehen, der für das vorliegende Ausführungsbeispiel am Segment 6.3 der Maschinengondel 5 angelegt ist. Durch diesen externen Spülanschluss 10 besteht die Möglichkeit, ein Spülmedium zuzuleiten, das in der durch die Pfeilfolge skizzierten Richtung den gefluteten Innenbereich der Maschinengondel 5 durchspült und unerwünschte Fremdstoffe nach außen trägt. Dabei erfolgt, wie skizziert, für das vorliegende Ausführungsbeispiel der Austritt des Spülmediums im Spaltbereich 31 zwischen der Wasserturbine 2 und dem Segment 6.1 der Maschinengondel 5.
Im Spaltbereich 31 kann ein im Einzelnen nicht dargestellter Sedimentschutz vorgesehen sein, der beim Normalbetrieb der Anlage ein übermäßiges Eindringen von Sedimenten verhindert. Dabei ist eine Ausführung als Lamellendichtung denkbar, die so angelegt ist, dass Umgebungswasser in den gefluteten Innenbereich eintreten kann. Der Sedimentschutz wird das Eindringen von Sedimenten in den gefluteten Innenbereich der Maschinengondel 5 nicht gänzlich verhindern, ferner kann eine Verschmutzung durch Bewuchs eintreten. Folglich muss bei einer in Intervallen ausgeführten Spülung des Innenbereichs das Spülmedium über den externen Spülanschluss 10 mit einem hinreichenden Druck und einem solchen Volumenstrom zugeführt werden, dass Fremdstoffe aus dem Innenbereich durch den Sedimentschutz nach außen abgeführt werden. Denkbar ist, den Sedimentschutz so anzulegen, dass sich dieser bei einer Druckbeaufschlagung von innen nach außen hin öffnet. Für eine Ausgestaltungsalternative, für die über den externen Spülanschluss 10 ständig Spülmedium der Anlage zugeführt wird, erfolgt ein kontinuierliches Ausströmen am Sedimentschutz, sodass Sedimente nicht in den Innenbereich der Maschinengondel 5 gelangen können.
Zur Anpassung des Durchspülens an den jeweiligen Anlagentyp besteht die Möglichkeit, weitere externe Spülanschlüsse 10 vorzusehen, sodass eine Zuleitung von Spülmedium an unterschiedlichen Stellen der Maschinengondel 5 möglich ist. Ferner kann ein externer Spülanschluss 10 an der umlaufenden Einheit 1, etwa an der ersten Haube 3.1, vorgesehen sein, falls wenigstens Teile der umlaufenden Einheit 1 mit der Außenumgebung in fluidischer Verbindung stehen. Für eine solche im Einzelnen nicht in den Figuren dargestellte Ausgestaltung wird zum Spülen des Innenbereichs der umlaufenden Einheit 1 die Wasserturbine 2 festgesetzt. Ferner können zusätzlich zum Spaltbereich 31 weitere, separate Auslassöffnungen für das Spülmedium vorgesehen sein oder es können Düseneinrichtungen zur lokalen Beschleunigung des Spülmediums für kritische Bereiche verwendet werden. Derartige Ausgestaltungen sind in den Figurenskizzen nicht dargestellt.
Durch den erfindungsgemäß vorgesehenen externen Spülanschluss 10 kann auf eine separate Pumpen-Filtereinrichtung im Innern der Maschinengondel 5 beziehungsweise der umlaufenden Einheit 1 verzichtet werden. Eine solche Pumpen-Filtereinrichtung stellt bereits für sich genommen ein gewisses Ausfallrisiko dar. Darüber hinaus muss für diese eine Energieversorgung oder eine Antriebsverbindung zur umlaufenden Einheit geschaffen werden. Des Weiteren unterliegen insbesondere Filter einer regelmäßigen Wartung, die durch die Zufuhr des Spülmediums von außen über den externen Spülanschluss 10 entfällt.
2 zeigt eine Ausgestaltung der Erfindung, für die der externe Spülanschluss 10 in einen Anschlussstutzen 13 der Maschinengondel 5 eines modular aufgebauten Unterwasserkraftwerks integriert ist. Für einen solchen Kraftwerkstyp wird die Maschinengondel 5 auf einen vorab installierten Stützpfeiler 12 aufgesetzt. Dieser kann an einer schwimmfähigen Einheit oder, wie dargestellt, an einem Fundament befestigt sein.
Die Ausgestaltung gemäß 2 hat den Vorteil, dass das vom externen Spülanschluss 10 ausgehende Versorgungskabel 17, das einen Druckschlauch umfasst, der vom Stützpfeiler 12 oder vom Fundament der Anlage ausgeht, bei der Installation bzw. der Bergung der Maschinengondel 5 mit der Wasserturbine 2 an Ort und Stelle verbleibt. Für die in 2 gezeigte, vorteilhafte Ausgestaltung ist zusätzlich eine induktive Kopplungseinrichtung 14 zur berührungsfreien Übertragung der vom elektrischen Generator in der Maschinengondel 5 erzeugten elektrische Leistung vom Anschlussstutzen 13 auf ein Gegenstück in der Aufnahme 16 am Stützpfeiler 12 vorgesehen. Entsprechend ist neben der Druckleitung für das Spülmedium zusätzlich das elektrische Leistungskabel für die Leistungsübertragung in die Versorgungsleitung 17 integriert. Zur separaten Entkoppelbarkeit der Maschinengondel 5 für das modular angelegte Unterwasserkraftwerk ist des Weiteren eine Dichtung 15 am externen Spülanschluss 10 vorgesehen, so dass dieser beim Ankoppeln des Anschlussstutzens 13 mit einem Gegenstück in der Aufnahme 16 im Stützpfeiler in eine fluiddichte Wirkverbindung tritt, um eine Verbindung zur Druckleitung für das Spülmedium zu schaffen.
3 zeigt eine Ausgestaltungsvariante, für die die Versorgungsleitung 17 vom externen Spülanschluss 10 ausgehend über den Gewässergrund 18 bis zu einem auf dem Festland 19 befindlichen Reservoir 20 für das Spülmedium geführt ist. Im Reservoir 20 kann die Zusammensetzung des Spülmediums, typischerweise hinreichend gefiltertes Meerwasser, auf einfache Art und Weise eingestellt und überwacht werden. Die hierfür notwendigen Filtersysteme sind zugänglich und wartbar. Des Weiteren kann das Reservoir 20 gegenüber dem Wasserspiegel 26 angehoben platziert werden, sodass über die Versorgungsleitung 17 das Spülmedium unter Druck dem externen Spülanschluss 10 am Unterwasserkraftwerk zugeleitet werden kann.
4 zeigt eine alternative Gestaltung der Erfindung, für die die vom externen Spülanschluss 10 ausgehende Versorgungsleitung 17 an ein Schiff mit Spüleinrichtung 22 angeschlossen werden kann. Hierzu wird eine fernauslösbare Einheit 21 verwendet, die beispielsweise mittels aufblasbarer Schwimmkörper eine im Ruhezustand auf dem Gewässergrund 18 abgelegte Versorgungsleitung 17 bis zur Gewässeroberfläche bringt. Von dort kann sie vom Schiff mit der Spüleinrichtung 22 aufgenommen und mit Spülmedium versorgt werden. Anstatt eines Schiffs kann ein ortsfestes Wasserfahrzeug, etwa ein stationäres Floß, zur Installation eines Reservoirs oder einer Pumpen-Filtereinrichtung 32 verwendet werden.
Eine weitere Ausgestaltungsalternative ist in 5 skizziert. Gezeigt ist eine zentrale Spülstation 23, die in einem sicheren Abstand zum Flugkreis der Wasserturbine des Unterwasserkraftwerks auf dem Gewässergrund 18 angeordnet ist. Dabei kann die zentrale Spülstation 23 an den externen Spülanschlüssen 10, 10.2 mehrerer Unterwasserkraftwerke eines Energieparks angeschlossen sein. Dies wird in 5 durch eine weitere Versorgungsleitung 17.2 zu einem zweiten Unterwasserkraftwerk angedeutet. Innerhalb der zentralen Spülstation 23 ist eine Pumpen-Filtereinrichtungen untergebracht. Des Weiteren ist es denkbar, Vorratsspeicher für die Beimischung von die Spülung verbessernden Zusatzstoffen vorzusehen, was im Einzelnen nicht in den Figurendarstellungen gezeigt ist. So ist es möglich, pH-Wert verändernde Stoffe zuzugeben, um beispielsweise mittels eines hinreichend sauren Spülmediums gegen einen Bewuchs innerhalb des Unterwasserkraftwerks vorzugehen.
6 zeigt die Ausführung einer Servicemaßnahme, für die die zentrale Spülstation 23 mittels eines Bergungsschiffs 33 über den Wasserspiegel angehoben wird. Auf diese Weise können Wartungsarbeiten an den Pumpen ausgeführt werden, während der Betrieb der Unterwasserkraftwerke weiterlaufen kann. Ferner können an Bord des Bergungsschiffs 33 die Filter der zentralen Spülstation 23 ausgetauscht werden bzw. die Speicher für jene Stoffe aufgefüllt werden, die dem Spülmedium während des Betriebs zugeführt werden.
7 zeigt eine weitere Ausgestaltungsalternative, für die die zentrale Spülstation mittels eines Tragwerks 27 über den Wasserspiegel angehoben ist. Ziel der Maßnahme ist es, auf Pumpen im zentralen Spülsystem 23 verzichten zu können. Im einfachsten Fall ist das Tragwerk 27 so angelegt, dass die zentrale Spülstation ein Reservoir 20 aufweist, das oberhalb des Wasserspiegels liegt. Damit wirkt es wie ein Hochbehälter und kann mit Druck kontinuierlich Spülmedium den externen Spielanschlüssen 10, 10.2 der angeschlossenen Unterwasserkraftwerke zuleiten. Wird gänzlich auf Pumpen und die für diese notwendige Energieversorgung verzichtet, ist in regelmäßigen Abständen das Reservoir 20, beispielsweise durch einen Versorgungsschiff, aufzufüllen. Ferner kann als Alternative zum Tragwerk 27 ein das Reservoir 20 tragende, schwimmfähige Einheit verwendet werden.
Für eine im Einzelnen nicht dargestellte Weitergestaltung kann das Tragwerk 27 so angelegt sein, dass das Reservoir 20 der zentralen Spülstation 23 vollständig taucht, um für den Schiffsverkehr kein Hindernis darzustellen. Um nun den gewünschten Zuleitungsdruck zu bewirken, ist das Reservoir 20 zum einen so angeordnet, dass dieses oberhalb der Ausleitungsbereiche für das Spülmedium am Unterwasserkraftwerk liegt, zum anderen wird ein Spülmedium verwendet, dessen Dichte größer ist als jene des Umgebungswassers. Hieraus folgt ein selbsttätiges Durchströmen des Unterwasserkraftwerks, ohne dass zusätzliche Pumpeinrichtungen in der Zentralspülstation 23 vorgesehen werden müssen. Eine Möglichkeit, ein Spülmedium mit der gewünschten Dichte bereitzustellen, besteht darin, dem von der Zentralspülstation 23 aufgenommenen und gefilterten Umgebungswasser im Reservoir 20 ständig Salz zuzugeben. Diese Zugabe kann aus einem Salzspeicher erfolgen, der in bestimmten Abständen aufzufüllen ist.
8 zeigt als weiteres Ausführungsbeispiel ein mobiles Spülsystem 25, das an den externen Spülanschluss 10 des Unterwasserkraftwerks andockt. Dabei weist das mobile Spülsystem 25 eine eigene Antriebsvorrichtung auf, um zum Spülanschluss manövrieren zu können. Des Weiteren ist am mobilen Spülsystem 25 eine Kopplungsvorrichtung 29 vorgesehen, mit der das Andocken an den externen Spülanschluss 10 erfolgt. Ist das mobile Spülsystem 25 mit dem externen Spülanschluss 10 verbunden, können Pumpen, die in das mobile Spülsystem 25 aufgenommen sind, gefiltertes Umgebungswasser dem externen Spülanschluss 10 zuleiten. Für die dargestellte Ausgestaltungsvariante ist das mobile Spülsystem 25 mit einer Versorgungsleitung 17 verbunden, die zu einem Schiff mit einer Spüleinrichtung 22 führt, das eine Pumpen-Filtereinrichtung 32 aufnimmt.
Weitere Ausgestaltungen im Rahmen der nachfolgenden Schutzansprüche sind denkbar. Dabei können im Innern der Maschinengondel 5 im Strömungspfad des Spülmediums, dem externen Spülanschluss 10 nachfolgend, Komponenten vorgesehen sein, die das Spülen unterstützen. Diese Komponenten sollten im Hinblick auf eine robuste Ausführung des Unterwasserkraftwerks ausfallsicher angelegt sein. Ein Beispiel für eine solche Komponente ist in 1 dargestellt, wobei die zweite Haube 3.2, an der der externe Spülanschluss 10 angeschlossen ist, eine Heizung 11 aufnimmt, die beispielsweise als Widerstandsheizung durch die Leistung des elektrischen Generators 9 betrieben wird. Hierdurch ist es möglich, das zugeleitete Spülmedium auf eine solche Temperatur zu bringen, dass Mikroorganismen und im Innern anhaftender Bewuchs durch eine thermische Behandlung abgelöst werden können.
Für eine Weitergestaltung der Erfindung kann am externen Spülanschluss 10 als Spülmedium der Schmierstoff für die Lager der umlaufenden Einheit 1 zugeführt werden. Für den Fall einer Lagerausbildung mit wassergeschierten Gleitlagern 8.1, 8.2, 8.3, 8.4 ist dies bevorzugt gefiltertes Umgebungswasser. Wird dann das Spülmedium mit einem hinreichend hohen Druck zugeführt und der Strömungspfad im Bereich der Lager so angelegt, dass die Lagerflächen durch den Strom des Spülmediums voneinander abheben, kann das Spülen zusätzlich als hydrostatische Anfahrhilfe für ein hydrodynamisches Lager wirken. Bei einer solchen Gestaltung erfolgt das Durchspülen der Maschinengondel 5 in Verbindung mit dem Anlagenstart.

1: umlaufende Einheit
2: Wasserturbine
3.1: erste Haube
3.2: zweite Haube
4: Wellenstutzen
5: Maschinengondel
6.1, 6.2, 6.3: Segment
7: Spurscheibe
8.1, 8.2, 8.3, 8.4: Gleitlager
9: elektrischer Generator
10, 10.2: externer Spülanschluss
11: Heizung
12: Stützpfeiler
13: Anschlussstutzen
14: induktive Kopplungseinrichtung
15: Dichtung
16: Aufnahme
17, 17.2: Versorgungsleitung
18: Gewässergrund
19: Festland
20: Reservoir
21: fernauslösbare Einheit
22: Schiff mit Spüleinrichtung
23: zentrale Spülstation
24: Bergungsschiff
25: mobiles Spülsystem
26: Wasserspiegel
27: Tragwerk
28: Salzspeicher
29: Kopplungseinrichtung
30: Aufnahme
31: Spaltbereich
32: Pumpen-Filtereinrichtung
33: Bergungsschiff

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 102007003618 [0003, 0004]
- EP 1741926 A2 [0005]

Claims

Unterwasserkraftwerk umfassend 1.1 eine umlaufende Einheit (1) mit einer Lagerung und mit wenigstens einer Wasserturbine (2); 1.2 eine Maschinengondel (5), an der sich die Lagerung der umlaufenden Einheit (1) abstützt; dadurch gekennzeichnet, dass 1.3 die Maschinengondel (5) und/oder die umlaufende Einheit (1) einen externen Spülanschluss (10) umfasst.
Unterwasserkraftwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Maschinengondel (5) eine einseitig offene Aufnahme (30) für einen Wellenstutzen (4) der umlaufenden Einheit (1) aufweist und die Aufnahme (30) im fluidischen Kontakt zur Außenumgebung steht.
Unterwasserkraftwerk nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerung der umlaufenden Einheit (1) wassergeschmierte Gleitlager (8.1, 8.2, 8.3, 8.4) umfasst.
Unterwasserkraftwerk nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die umlaufende Einheit (1) wenigstens mittelbar einen in der Maschinengondel (5) angeordneten elektrischen Generator (9) antreibt, dessen Luftspalt geflutet ist.
Unterwasserkraftwerk nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der externe Spülanschluss (10) so angeordnet ist, dass bei einer Einleitung eines Spülmediums zum externen Spülanschluss (10) ein gefluteter Innenbereich in der Maschinengondel (5) durchströmt wird.
Unterwasserkraftwerk nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der externe Spülanschluss (10) über eine Versorgungsleitung (17) mit einem Reservoir (20) verbunden ist, das an einem Standort an Land oder auf einem Tragwerk (26) auf einer geodätischen Höhe oberhalb des zu spülenden Bereichs der Maschinengondel (5) angeordnet ist.
Unterwasserkraftwerk nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der externe Spülanschluss (10) mittels einer Versorgungsleitung (17) mit einer zentralen Spülstation (23) verbunden ist, an der wenigstens ein weiterer externer Spülanschluss (10.2) eines weiteren Unterwasserkraftwerks angeschlossen ist.
Unterwasserkraftwerk nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der externe Spülanschluss (10) über eine Versorgungsleitung (17) mit einer fernauslösbaren Einheit (21) verbunden ist, die das Ende der Versorgungsleitung (17) an die Wasseroberfläche bringt.
Unterwasserkraftwerk nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Inneren der Maschinengondel (5) eine Heizung (11) angeordnet ist, durch die das am externen Spülanschluss (10) zugeführte Spülmedium erhitzt wird.
Verfahren zur Spülung eines Unterwasserkraftwerks, umfassend eine umlaufende Einheit (1) mit wenigstens einer Wasserturbine (2) und einer Maschinengondel (5), an der sich eine Lagerung der umlaufenden Einheit (1) abstützt, dadurch gekennzeichnet, dass das für das Spülen verwendete Spülmedium über einen externen Spülanschluss (10) in einen gefluteten Innenbereich der Maschinengondel (5) geleitet wird.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der geflutete Innenbereich die Lagerung der umlaufenden Einheit (1) und/oder den Luftspalt eines von der umlaufenden Einheit (1) wenigstens mittelbar angetriebenen elektrischen Generators (9) umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass am externen Spülanschluss (10) ein Spülmedium unter Druck zugeleitet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass als Spülmedium Umgebungswasser verwendet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass dem Spülmedium vor dem Eintritt in den externen Spülanschluss (10) Zusatzstoffe zugegeben werden, die die Spülwirkung verbessern.
Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass dem Spülmedium Zusatzstoffe zugegeben werden, die den pH-Wert verändern.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Spülmedium vor oder nach dem Durchtritt durch den externen Spülanschluss (10) mittels einer Heizung (11) erhitzt wird.