DE102009030613A1 - Hydraulic power plant for installing in e.g. river to convert kinetic energy of water into electric energy, has floating body that possesses volume such that floating body holds turbine unit in fluid over base in suspension - Google Patents

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Abstract

The plant (10) has a turbine unit (12) with a flow pipe (14) through which fluid (22) passes, and a turbine arranged in the flow pipe. A generator is driven by the turbine. An anchor (16) is fixed at a firm base (20). The anchor is connected with the turbine unit by an anchor chain and/or an anchor cable (18). A floating body (28) i.e. balloon, is connected with the turbine unit. The floating body possesses a volume such that the floating body holds the turbine unit in the fluid over the base in suspension.

Description

Die Erfindung betrifft ein Strömungskraftwerk zur Umwandlung von kinetischer Energie eines Fluids in elektrische Energie.The The invention relates to a flow power plant for Conversion of kinetic energy of a fluid into electrical energy.

Strömungskraftwerke, die die kinetische Energie eines Fluids, insbesondere der Atmosphärenluft oder von Wasser, in elektrische Energie umwandeln, sind bereits in vielfältiger Weise seit Jahren im Einsatz und erlangen aufgrund der weitgehend kohlendioxidfreien Erzeugung von elektrischer Energie immer größere Bedeutung. So sind beispielsweise Windräder weit verbreitet, Wasserkraftwerke werden an Stauseen oder fließenden Gewässern gebaut und Gezeitenkraftwerke nutzen die Meeresströmung. Allen bekannten Strömungskraftwerken ist jedoch das Merkmal gemein, dass ihre Turbine starr mit dem Untergrund verbunden ist. So ist ein Windrad auf einem festen Sockel montiert, während die Turbinen von Gezeitenkraftwerken und Fließwasserkraftwerken in einem festen Fundament am Meeresboden oder am Boden eines Flusses installiert sind. Der Bau solcher Fundamente und Sockel ist aufwendig und daher ein erheblicher Kostenfaktor. Soll das Strömungskraftwerk für variierende Strömungsrichtungen eines Fluids ausgelegt werden, so sind hierfür ebenfalls aufwendige Vorkehrungen zu treffen, wie beispielsweise eine drehbare Lagerung des Windrades auf seinem Sockel.Current power plants, the kinetic energy of a fluid, in particular the atmospheric air or of water, to convert into electrical energy, are already in more diverse Way in use for years and gain due to the largely carbon dioxide-free generation of electrical energy is becoming increasingly important. For example, wind turbines Widespread, hydroelectric power plants are built on reservoirs or flowing waters and tidal power plants use the ocean current. All known current power plants However, the common feature is that their turbine is rigid with the ground connected is. So a windmill is mounted on a solid base, while the turbines of tidal and hydropower plants in one solid foundation installed on the seabed or at the bottom of a river are. The construction of such foundations and sockets is expensive and therefore a significant cost factor. Should the flow power plant for varying flow directions be designed a fluid, so this is also expensive precautions to meet, such as a rotatable mounting of the wind turbine on his pedestal.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Strömungskraftwerk bereitzustellen, das weniger aufwendig zu installieren ist.It is therefore an object of the invention to provide a flow power plant, which is less expensive to install.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Strömungskraftwerk mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.These The object is achieved by a Current power plant solved with the features of claim 1. Advantageous developments are the subject of the dependent Claims.

Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, mittels des Ankers eine einfache Befestigungsmöglichkeit für das Strömungskraftwerk am Boden zu schaffen. Aufwendige Vorarbeiten wie die Erstellung eines Fundaments sind dabei nicht erforderlich. Der Auftriebskörper sorgt dafür, dass die Turbineneinheit in einer Höhe über dem Boden gehalten wird, in der eine ausreichende Strömung des Fluids vorhanden ist. Durch die bewegliche Befestigung der Turbineneinheit am Boden mittels des Ankers und des Ankerseils oder der Ankerkette ist diese zudem in der Lage, selbsttätig ihre Ausrichtung zu verändern, um sich an wechselnde Strömungsrichtungen des Fluids anzupassen.Of the Invention is based on the idea, by means of the anchor a simple mounting option for the Current power plant to create on the ground. Elaborate preparatory work such as the creation of a Foundations are not required. The buoyancy body provides for this, that the turbine unit is kept at a height above the ground, in the sufficient flow of the fluid is present. By the movable attachment of the turbine unit on the ground by means of the anchor and the anchor rope or the anchor chain It is also able to change its direction automatically to changing flow directions to adapt to the fluid.

Es wird bevorzugt, dass der Generator starr mit der Turbineneinheit verbunden ist und dass der Auftriebskörper eine solche Dichte aufweist, dass er die Turbineneinheit und den Generator im Fluid über dem Boden in der Schwebe hält. Die starre Verbindung zwischen dem Generator und der Turbineneinheit erleichtert die Kraftübertragung von der Turbine auf den Generator. Insbesondere können an sich bekannte Getriebe für diese Kraftübertragung eingesetzt werden.It it is preferred that the generator be rigid with the turbine unit is connected and that the buoyant body has such a density, that he the turbine unit and the generator in the fluid above the Holding ground in the balance. The rigid connection between the generator and the turbine unit facilitates the transmission of power from the turbine to the generator. In particular, you can known transmission for this power transmission be used.

Gemäß einer ersten Ausführungsform ist der Auftriebskörper starr mit der Turbineneinheit verbunden und vorzugsweise in sie integriert. Insbesondere kann der Auftriebskörper eine Anzahl von gasgefüllten Auftriebskammern aufweisen, so dass das Strömungskraftwerk beim Einsatz im Wasser nach Art eines U-Boots, beim Einsatz in der Atmosphärenluft nach Art eines Luftschiffs ausgebildet ist.According to one first embodiment is the buoyant body rigidly connected to the turbine unit and preferably in it integrated. In particular, the buoyant body may include a number of gas-filled buoyancy chambers have, so that the flow power plant When used in water like a submarine, when used in the Atmosphere air after Art of an airship is formed.

Gemäß einer zweiten Ausführungsform ist die Turbineneinheit mittels mindestens eines Tragseils und/oder mindestens einer Tragkette mit dem Auftriebskörper verbunden, der somit über der Turbineneinheit schwebt. Bei der Verwendung des Strömungskraftwerks im Wasser kann der Auftriebskörper ein an der Wasseroberfläche schwimmender Schwimmer sein, unter dem die Turbineneinheit am Tragseil oder der Tragkette hängt und vollständig unter Wasser getaucht ist. Es ist jedoch auch möglich, dass der Auftriebskörper sich ebenfalls unter der Wasseroberfläche befindet, indem das Ankerseil oder die Ankerkette sowie das Tragseil bzw. die Tragkette entsprechend kurz gehalten sind. Befindet sich der Auftriebskörper als Schwimmer an der Wasseroberfläche, so kann der vom Generator erzeugte elektrische Strom auf einfache Weise mittels einer Leitung zum Schwimmer und von diesem mittels eines elektrischen Anschlusses zum Verbraucher abgeleitet werden. Bei einer Verwendung des Strömungskraftwerks in der Atmosphäre kann der Auftriebskörper zweckmäßig ein Ballon sein, der die Turbineneinheit in der Luft in der Schwebe hält. Der Anker kann prinzipiell am Boden fixiert sein oder lediglich auf dem Boden aufliegen und die Turbineneinheit aufgrund seines Gewichts in der gewünschten Position halten.According to one second embodiment is the turbine unit by means of at least one support cable and / or at least one carrying chain connected to the buoyant body, thus over the Turbine unit floats. When using the flow power plant in the water, the buoyant body one at the water surface floating float, under which the turbine unit on the carrying rope or the carrying chain hangs and completely submerged under water. However, it is also possible that the buoyant body itself also under the water surface located by the anchor rope or the anchor chain as well as the suspension rope or the carrying chain are kept correspondingly short. Is the buoyancy as a float on the water surface, so can the generator generated electric power in a simple manner by means of a line to the float and of this by means of an electrical connection be derived to the consumer. When using the flow power plant in the atmosphere can the buoyant body appropriate one Be the balloon that holds the turbine unit in the air in the air holds. Of the Anchor can basically be fixed to the ground or just on the ground Floor rest and the turbine unit due to its weight in the desired Hold position.

Um eine vorteilhafte Stellung der Turbineneinheit zu erzielen, in der das Strömungsrohr weitgehend horizontal ausgerichtet ist, wird bevorzugt, dass zwischen der Turbineneinheit und dem Auftriebskörper mindestens zwei Tragseile und/oder Tragketten gleicher Länge angeordnet sind, die paarweise in etwa gleichen Abständen zum Schwerpunkt der Turbineneinheit an einander diametral gegenüberliegenden Stellen an der Turbineneinheit befestigt sind. Das gleiche Ergebnis kann dadurch erzielt werden, dass in entsprechender Weise zwischen der Turbineneinheit und dem Anker mindestens zwei Ankerseile und/oder Ankerketten gleicher Länge angeordnet sind. Es können auch zwei oder mehr Anker vorgesehen sein, die bevorzugt in entsprechender Weise mit der Turbineneinheit verbunden sind. Eine weitere oder alternative Möglichkeit der Stabilisierung der Turbineneinheit mit horizontaler Ausrichtung des Strömungsrohrs besteht darin, die Turbineneinheit mit mindestens zwei an einander abgewandten Seiten vorstehenden Tragflächen auszustatten.In order to achieve an advantageous position of the turbine unit, in which the flow tube is oriented substantially horizontally, it is preferred that at least two support cables and / or support chains of the same length are arranged between the turbine unit and the buoyant body, the pairs in about equal distances to the center of gravity of the turbine unit attached to diametrically opposite locations on the turbine unit. The same result can be achieved that are arranged in a corresponding manner between the turbine unit and the armature at least two anchor ropes and / or anchor chains of equal length. It can also be provided two or more anchors, which are preferably connected in a corresponding manner with the turbine unit. Another or alternative way of stabilization The turbine unit with horizontal alignment of the flow tube is to equip the turbine unit with at least two sides facing away from each other on projecting wings.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigtin the The invention will be described below with reference to a drawing in the drawing illustrated embodiment explained in more detail. It shows

1 eine schematische Darstellung eines Strömungskraftwerks. 1 a schematic representation of a flow power plant.

Das in 1 dargestellte Strömungskraftwerk 10 ist für den Einsatz in einem strömenden Gewässer, wie beispielsweise einem Fluss, konzipiert. Es weist eine Turbineneinheit 12 auf, die ein Strömungsrohr 14 sowie eine im Strömungsrohr 14 angeordnete, in 1 nicht dargestellte Turbine aufweist, die einen in 1 nicht dargestellten, an der Turbineneinheit 12 angeordneten oder in sie integrierten Generator antreibt. Des Weiteren weist es einen Anker 16 auf sowie eine den Anker 16 und die Turbineneinheit 12 verbindende Ankerkette 18. Der Anker 16 ruht am Boden 20 des Gewässers und wird entweder durch sein Gewicht in seiner Position gehalten oder er ist im Boden 20 fixiert. Über dem Boden 20 strömt Wasser 22 in einer Strömungsrichtung 24. An einer Oberfläche 26 des Wassers 22 befindet sich ein Schwimmer 28 als Auftriebskörper, der mittels zweier Tragseile 30 mit der Turbineneinheit 12 verbunden ist. Die Tragseile 30 sind in etwa gleich lang und bezüglich des Schwerpunkts der Turbineneinheit 12 symmetrisch an dieser befestigt, so dass mit Hilfe des mittig über der Turbineneinheit 12 positionierten Schwimmers 28 das Strömungsrohr 14 in einer etwa horizontalen Position gehalten wird. Zudem sorgen seitliche Tragflächen 32 am Strömungsrohr 14 für eine zusätzliche Stabilisierung.This in 1 illustrated flow power plant 10 is designed for use in flowing water, such as a river. It has a turbine unit 12 on that a flow tube 14 and one in the flow tube 14 arranged, in 1 not shown turbine having a in 1 not shown, on the turbine unit 12 arranged or integrated in them generator drives. Furthermore, it has an anchor 16 on and one the anchor 16 and the turbine unit 12 connecting anchor chain 18 , The anchor 16 resting on the ground 20 of the water and is either held in position by its weight or it is in the ground 20 fixed. Above the ground 20 water flows 22 in a flow direction 24 , On a surface 26 of the water 22 there is a float 28 as buoyancy body, by means of two suspension cables 30 with the turbine unit 12 connected is. The suspension ropes 30 are approximately the same length and with respect to the center of gravity of the turbine unit 12 symmetrically attached to this, so with the help of the center above the turbine unit 12 positioned float 28 the flow tube 14 is held in an approximately horizontal position. In addition, lateral wings provide 32 at the flow tube 14 for additional stabilization.

Das Strömungskraftwerk 10 zeichnet sich durch eine besonders einfache Installierbarkeit aus. Es muss lediglich zu Wasser gelassen werden und der Anker 16 muss am oder im Boden 20 verankert werden. Des Weiteren kann sich das Strömungskraftwerk 10 selbsttätig auf eine Änderung der Strömungsrichtung 24 einstellen, indem sich das Strömungsrohr 14 zur Minimierung des Widerstands parallel zur Strömungsrichtung 24 ausrichtet.The current power plant 10 is characterized by a particularly easy installability. It just has to be left on the water and the anchor 16 must be on or in the ground 20 anchored. Furthermore, the flow power plant can 10 automatically to a change of the flow direction 24 adjust by moving the flow tube 14 to minimize the resistance parallel to the flow direction 24 aligns.

Zusammenfassend ist folgendes festzuhalten: Die Erfindung betrifft ein Strömungskraftwerk 10 zur Umwandlung von kinetischer Energie eines Fluids 22 in elektrische Energie, mit einer Turbineneinheit 12, die ein Strömungsrohr 14 zur Durchleitung des Fluids 22 und eine im Strömungsrohr 14 angeordnete Turbine aufweist, mit einem durch die Turbine antreibbaren Generator, mit mindestens einem mittels mindestens eines Ankerseils und/oder mindestens einer Ankerkette 18 mit der Turbineneinheit 12 verbundenen Anker 16 zur Fixierung an einem festen Boden 20 und mit einem mit der Turbineneinheit 12 verbundenen Auftriebskörper 28, der eine solche Dichte aufweist, dass er die Turbineneinheit 12 im Fluid 22 über dem Boden 20 in der Schwebe hält.In summary, the following should be noted: The invention relates to a flow power plant 10 for the conversion of kinetic energy of a fluid 22 into electrical energy, with a turbine unit 12 that is a flow tube 14 for the passage of the fluid 22 and one in the flow tube 14 arranged turbine having a drivable by the turbine generator, with at least one by means of at least one anchor rope and / or at least one anchor chain 18 with the turbine unit 12 connected anchors 16 for fixation on a solid ground 20 and with one with the turbine unit 12 connected buoyancy body 28 having a density such that it is the turbine unit 12 in the fluid 22 above the ground 20 holds in the balance.

Claims (11)

Strömungskraftwerk zur Umwandlung von kinetischer Energie eines Fluids (22) in elektrische Energie, mit einer Turbineneinheit (12), die ein Strömungsrohr (14) zur Durchleitung des Fluids (22) und eine im Strömungsrohr (14) angeordnete Turbine aufweist, mit einem durch die Turbine antreibbaren Generator, mit mindestens einem mittels mindestens eines Ankerseils und/oder mindestens einer Ankerkette (18) mit der Turbineneinheit (12) verbundenen Anker (16) zur Fixierung an einem festen Boden (20) und mit einem mit der Turbineneinheit (12) verbundenen Auftriebskörper (28), der eine solche Dichte aufweist, dass er die Turbineneinheit (12) im Fluid (22) über dem Boden (20) in der Schwebe hält.Flow power plant for converting the kinetic energy of a fluid ( 22 ) into electrical energy, with a turbine unit ( 12 ), which is a flow tube ( 14 ) for the passage of the fluid ( 22 ) and one in the flow tube ( 14 ) arranged turbine, with a turbine driven by the generator, with at least one by means of at least one anchor rope and / or at least one anchor chain ( 18 ) with the turbine unit ( 12 ) connected anchors ( 16 ) for fixing to a solid floor ( 20 ) and with one with the turbine unit ( 12 ) buoyancy bodies ( 28 ) having a density such that it blocks the turbine unit ( 12 ) in the fluid ( 22 ) above the ground ( 20 ) holds in the balance. Strömungskraftwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Generator starr mit der Turbineneinheit (12) verbunden ist und dass der Auftriebskörper (28) eine solche Dichte aufweist, dass er die Turbineneinheit (12) und den Generator im Fluid (22) über dem Boden (20) in der Schwebe hält.Flow power plant according to claim 1, characterized in that the generator is rigidly connected to the turbine unit ( 12 ) and that the buoyancy body ( 28 ) has a density such that it blocks the turbine unit ( 12 ) and the generator in the fluid ( 22 ) above the ground ( 20 ) holds in the balance. Strömungskraftwerk nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Auftriebskörper (28) starr mit der Turbineneinheit (12) verbunden, vorzugsweise in sie integriert ist.Flow power plant according to claim 1 or 2, characterized in that the buoyancy body ( 28 ) rigidly with the turbine unit ( 12 ), preferably integrated in it. Strömungskraftwerk nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Auftriebskörper (28) mittels mindestens eines Tragseils (30) und/oder mindestens einer Tragkette mit der Turbineneinheit (12) verbunden ist.Flow power plant according to claim 1 or 2, characterized in that the buoyancy body ( 28 ) by means of at least one carrying cable ( 30 ) and / or at least one carrying chain with the turbine unit ( 12 ) connected is. Strömungskraftwerk nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Turbineneinheit (12) und dem Auftriebskörper (28) mindestens zwei Tragseile (30) und/oder Tragketten gleicher Länge ange ordnet sind, die paarweise in etwa gleichen Abständen zum Schwerpunkt der Turbineneinheit (12) an einander diametral gegenüberliegenden Stellen an der Turbineneinheit (12) befestigt sind.Flow power plant according to claim 4, characterized in that between the turbine unit ( 12 ) and the buoyancy body ( 28 ) at least two suspension cables ( 30 ) and / or support chains of the same length are arranged in pairs at approximately equal distances to the center of gravity of the turbine unit ( 12 ) at diametrically opposite locations on the turbine unit ( 12 ) are attached. Strömungskraftwerk nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Turbineneinheit (12) und dem Anker (16) oder den Ankern mindestens zwei Ankerseile und/oder Ankerketten (18) gleicher Länge angeordnet sind, die paarweise in etwa gleichen Abständen zum Schwerpunkt der Turbineneinheit (12) an einander diametral gegenüberliegenden Stellen an der Turbineneinheit (12) befestigt sind.Flow power plant according to one of the preceding claims, characterized in that between the turbine unit ( 12 ) and the anchor ( 16 ) or the anchors at least two anchor ropes and / or anchor chains ( 18 ) are arranged in the same length, in pairs at approximately equal distances from the center of gravity of the turbine unit ( 12 ) at diametrically opposite locations on the turbine unit ( 12 ) are attached. Strömungskraftwerk nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Turbineneinheit (12) mindestens zwei an einander abgewandten Seiten vorstehende Tragflächen (32) aufweist.Flow power plant according to one of the preceding claims, characterized in that the turbine unit ( 12 ) at least two on opposite sides protruding wings ( 32 ) having. Verwendung eines Strömungskraftwerks (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche im Wasser (22), insbesondere in einem Fluss oder einem Meer, wobei der Auftriebskörper (28) ein an der Wasseroberfläche (26) schwimmender Schwimmer ist, und wobei sich die Turbineneinheit (12) unter der Wasseroberfläche (26) befindet.Use of a flow power plant ( 10 ) according to any one of the preceding claims in water ( 22 ), in particular in a river or a sea, wherein the buoyant body ( 28 ) at the water surface ( 26 ) is floating float, and wherein the turbine unit ( 12 ) under the water surface ( 26 ) is located. Verwendung eines Strömungskraftwerks gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der erzeugte Strom mittels einer Leitung vom Generator zum Schwimmer (28) geleitet und dort mittels eines elektrischen Anschlusses abgeleitet wird.Use of a flow power plant according to claim 8, characterized in that the power generated by means of a line from the generator to the float ( 28 ) and is derived there by means of an electrical connection. Verwendung eines Strömungskraftwerks nach einem der Ansprüche 1 bis 7 im Wasser (22), insbesondere in einem Fluss oder einem Meer, wobei sich sowohl der Auftriebskörper (28) als auch die Turbineneinheit (12) unter der Wasseroberfläche (26) befinden.Use of a flow power plant according to one of claims 1 to 7 in water ( 22 ), especially in a river or a sea, whereby both the buoyancy body ( 28 ) as well as the turbine unit ( 12 ) under the water surface ( 26 ) are located. Verwendung eines Strömungskraftwerks nach einem der Ansprüche 1 bis 7 in der Atmosphäre, wobei der Auftriebskörper ein Ballon ist und die Turbineneinheit in der Luft in der Schwebe hält.Use of a flow power plant after a the claims 1 to 7 in the atmosphere, wherein the buoyant body a balloon is in the air and the turbine unit in the air holds.
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