DE102010008103A1 - Flusswasser-Strömungskraftwerk - Google Patents

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Abstract

Bei einem Flusswasser-Strömungskraftwerk (17) mit mindestens einer aufstauungsfrei die Strömungsenergie eines Fließgewässers nutzenden und kinetische Energie des Fließgewässers abgreifenden, rotierenden Vorrichtung, wobei das Flusswasser-Strömungskraftwerk (17) modular aus mehreren Modulelementen (12) aufgebaut ist, soll eine Lösung geschaffen werden, die es ermöglicht, in konstruktiv günstiger Weise ein effektiv arbeitendes Flusswasser-Strömungskraftwerk auszubilden. Dies wird dadurch erreicht, dass die Modulelemente (12) jeweils ein unterseitig offenes Gehäuse oder einen Konstruktionsrahmen (1) umfassen, worin jeweils eine Tragstruktur (9) angeordnet ist, an welcher mindestens eine rotierende Vorrichtung mit Lager (5), ein Generator (7), ein zwischen rotierender Vorrichtung und Generator (7) geschaltetes Getriebe (6) sowie ein Spannungs-Strom-Wandler (8) angeordnet sind.

Description

  • Die Erfindung richtet sich auf ein Flusswasser-Strömungskraftwerk mit mindestens einer aufstauungsfrei die Strömungsenergie eines Fließgewässers nutzenden und kinetische Energie des Fließgewässers abgreifenden, rotierenden Vorrichtung, wobei das Flusswasser-Strömungskraftwerk modular aus mehreren Modulelementen aufgebaut ist.
  • Weiterhin richtet sich die Erfindung auf ein Flusswasser-Strömungskraftwerks-Modulelement.
  • Die Nutzung der Wasserkraft in Form von Schöpfwerken und Wasserrädern ist seit langem bekannt. Im Allgemeinen wird hier ohne eine Aufstauung des Wassers ausschließlich die reine Strömungsenergie des Wassers genutzt. Die Bedeutung dieser Form der Wasserkraftnutzung ist bisher allerdings relativ gering, da durch eine zusätzliche Aufstauung des Flusswassers der Energieertrag gesteigert werden kann und sich die Wasserkraftnutzung auf dieser Basis in der technischen Anwendung durchgesetzt hat.
  • Insbesondere für Fließgewässer, die nicht gestaut werden können, wurde und konnte bislang nur das unterschlächtige Wasserrad in extrem großer Bauform (im Durchmesser bis zu zwölf Meter groß) und mit einer geringen Leistung eingesetzt werden. Dies verlangt relativ hochbauende Einheiten, mit welchen sich Flusswasser-Strömungskraftwerke mit direkter Installation eines solchen Kraftwerkes im Fluss nur schwerlich realisieren lassen.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Lösung zu schaffen, die es ermöglicht, in konstruktiv günstiger Weise ein effektiv arbeitendes Flusswasser-Strömungskraftwerk auszubilden.
  • Bei einem Flusswasser-Strömungskraftwerk der eingangs näher bezeichneten Art wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Modulelemente jeweils ein unterseitig offenes Gehäuse oder einen Konstruktionsrahmen umfassen, worin jeweils eine Tragstruktur angeordnet ist, an welcher mindestens eine rotierende Vorrichtung mit Lager, ein Generator, ein zwischen rotierender Vorrichtung und Generator geschaltetes Getriebe sowie ein Spannungs-Strom-Wandler angeordnet sind.
  • Bei einem Flusswasser-Strömungskraftwerks-Modulelement wird diese Aufgabe gelöst durch eine Flusswasser-Strömungskraftwerks-Modulelement, umfassend ein unterseitig offenes Gehäuse oder einen Konstruktionsrahmen, worin jeweils eine Tragstruktur angeordnet ist, an welcher mindestens eine aufstauungsfrei die Strömungsenergie eines Fließgewässers nutzende und kinetische Energie des Fließgewässers abgreifende, rotierende Vorrichtung mit zugeordnetem Lager, ein Generator, ein zwischen rotierender Vorrichtung und Generator geschaltetes Getriebe sowie ein Spannungs-Strom-Wandler angeordnet sind.
  • Vorteilhafte Weiterbildungen und zweckmäßige Ausgestaltungen des Flusswasser-Strömungskraftwerks sind Gegenstand der Unteransprüche.
  • Mit der Erfindung ist es möglich, ein Flusswasser-Strömungskraftwerk modular aus einzelnen kleineren Einheiten zusammenzubauen, wobei die einzelnen Einheiten jeweils insbesondere Wasserräder kleineren Durchmessers aufweisen, so dass dadurch eine direkte Installation im Fluss ohne große bauliche Maßnahmen möglich ist und je nach Standortmöglichkeit und Strömung des jeweiligen Gewässers das Flusswasser-Strömungskraftwerk in seiner Form und Auslegung variable anpassbar ist.
  • Um die einzelnen Module schwimmfähig in einem Fließgewässer anordnen zu können, sieht die Erfindung in Ausgestaltung vor, dass das Gehäuse oder der Konstruktionsrahmen innenseitig am Gehäuse oder am Konstruktionsrahmen befestigte Schwimm- oder Auftriebskörper aufweist. Dies hat weiterhin den Vorteil, dass die Schwimmkörper nicht über die Außenmaße des Gehäuses oder Konstruktionsrahmens überstehen und somit bei einem Transport zum Einsatzort innerhalb des Gehäuses oder Konstruktionsrahmens geschützt sind, was im Übrigen auch für die anderen im Gehäuse oder Konstruktionsrahmen angeordneten Bauteile und Bauelemente eines Modulelements gilt.
  • Bei der die kinetische Energie des Fließgewässers abgreifenden rotierenden Vorrichtung handelt es sich erfindungsgemäß in vorteilhafter Weise um ein Wasserrad, ein Schaufelrad, eine Axial-Strömungsturbine oder eine Quer-Strömungsturbine.
  • Besonders zweckmäßig ist es, das Gehäuse in einer solchen Größe auszubilden, dass es einen Teilbereich eines Standard-Containers ausbildet, so dass es unter logistischen Gesichtspunkten problemlos von üblichen Containertransportfahrzeugen transportiert werden kann. Die Erfindung zeichnet sich daher weiterhin dadurch aus, dass das Gehäuse oder der Konstruktionsrahmen die Größe eines Teilbereiches eines Standard-Containers aufweist.
  • Um die Position der die kinetische Energie des Fließgewässers abgreifenden, rotierenden Vorrichtung nach Positionierung des Gehäuses oder Modulelementes im Fluss in die gewünschte Relativlage zur Oberfläche des Fließgewässers bringen zu können, sieht die Erfindung weiterhin vor, dass die rotierende Vorrichtung und/oder die Schwimmkörper relativ zum Gehäuse höhenverstellbar in oder an diesem angeordnet sind. Durch diese Höhenverstellbarkeit lässt sich die rotierende Vorrichtung in die gewünschte Relativposition zur Oberfläche des Fließgewässers oder die gewünschte Eintauchtiefe ins Fließgewässer bringen.
  • Hierbei ist es insbesondere bei Wasserrädern notwendig, dieses in eine unterschlächtige oder tiefschlächtige Position bringen zu können. Die Erfindung sieht daher in Weiterbildung weiterhin vor, dass die rotierende Vorrichtung insbesondere als Wasserrad ausgebildet und in eine unterschlächtige oder tiefschlächtige Betriebsposition bringbar in oder an dem Gehäuse oder Konstruktionsrahmen angeordnet ist.
  • Da die Modulelemente es erlauben, ein Flusswasser-Strömungskraftwerk mit Wasserrädern relativ kleinen Durchmessers auszubilden, zeichnet sich die Erfindung weiterhin dadurch aus, dass ein Wasserrad einen Durchmesser von 1–4 Meter, vorzugsweise 1,5–2,5 Meter, aufweist.
  • Schließlich zeichnet sich die Erfindung dadurch aus, dass mehrere Modulelemente einen begehbaren Ponton ausbildend miteinander verbunden sind.
  • Die Erfindung ist nachstehend anhand einer Zeichnung beispielhaft näher erläutert. Diese zeigt in
  • 1 in schematischer Darstellung eine Vorderansicht eines Flusswasser-Strömungskraftwerks-Modulelements;
  • 2 in schematischer Darstellung eine Seitenansicht des Modulelements gemäß 1;
  • 3 in schematischer Darstellung eine Draufsicht auf das Modulelement gemäß 1 und 2;
  • 4 eine schematische Darstellung eines Gehäuses oder Konstruktionsrahmens;
  • 5 in schematischer Seitenansicht ein Gehäuse oder einen Konstruktionsrahmen mit einem Wasserrad;
  • 6 in schematischer Seitenansicht ein Modulelement mit drei koaxial angeordneten Wasserrädern;
  • 7 in schematischer Seitenansicht einen aus fünf Modulelementen zusammengesetzten Schwimm-Ponton;
  • 8 in schematischer Seitenansicht einen aus acht hintereinander angeordneten Reihen ausgebildeter Schwimm-Ponton und
  • 9 in schematischer Perspektivdarstellung einen aus vier Reihen mit jeweils fünf Modulelementen gebildeter Schwimm-Ponton zur Ausbildung eines Flusswasser-Strömungskraftwerks.
  • Die 13 zeigen einen Konstruktionsrahmen 1 in Form und Größe eines Containerrahmens eines üblichen Standardcontainers, der die Basis eines jeden jeweils insgesamt mit 12 bezeichneten Modulelements bildet, aus welchem ein Flusswasser-Strömungskraftwerk 17 modular unter Verwendung mehrerer Modulelemente 12 aufgebaut und aufbaubar ist. Unterseitig und quer zur Strömungsrichtung des Fließgewässers ist das Modulelement 12 unterhalb eines darin angeordneten Wasserrades 13 offen ausgebildet. Auf der in seiner Einsatzposition dem Fließgewässer zugewandten unteren Seite weist das Modulelement 12 zwei senkrecht zur Drehachse 4 des Wasserrades angeordnete Schwimmkörper 2 auf, die in der Betriebsposition in Strömungsrichtung des Fließgewässers angeordnet sind. Das Wasserrad 13 weist mehrere in der Betriebsposition des Modulelementes 12 quer zur Strömungsrichtung des Fließgewässers ausgerichtete Wasserradschaufeln 3 auf, von welchen jeweils die sich in unterer Position befindenden Wasserradschaufel(n) 3 in das Fließgewässer eintauchen, so dass es sich bei dem Wasserrad 13 in seiner Betriebsposition um ein unterschlächtiges Wasserrad handelt. An dem Konstruktionsrahmen 1 sind Lager 5 befestigt und angeordnet, in welchen die Wasserradachse 4 des Wasserrades 13 rotierbar gelagert ist. Die Wasserradachse 4 steht mit einem zugeordneten Getriebe 6 in Wirkverbindung, das die relativ langsame Drehgeschwindigkeit der Wasserradachse 4 in eine deutlich höhere Drehzahl einer Generatorantriebsdrehachse 14 übersetzt. Mit der Generatorantriebsachse 14 wird ein Stromgenerator 7 angetrieben, der einen Spannungs- und Stromausgang aufweist, so dass im Betrieb des Modulelementes 12 aufgrund der durch die Strömung des Fließgewässers bewirkten Rotation des Wasserrades 13 mittels des Generators 7 Strom erzeugt werden kann. Der Stromgenerator 7 steht über eine schematisch dargestellte Leitung 15 mit einem Spannungs-Strom-Wandler 8 in Verbindung. Der Spannungs-Strom-Wandler 8 ist für die Standardeinspeisung in ein angeschlossenes Energienetz ausgelegt und mit einem Übergangsstecker zu einer zentralen Schaltanlage ausgestattet, die bei mehreren in Wirkverbindung zusammengeschlossenen Modulelementen 12 die jeweils erzeugte Energie aufnimmt und in eine Hoch- oder Mittelspannung umformt, die dann wiederum ins Energienetz eingespeist wird oder werden kann. Die dem erfindungsgemäßen Flusswasser-Strömungskraftwerk 17 zugeordnete Schaltanlage ist auch in der Lage, Strom für Energiespeichersysteme oder Elemente zu liefern, die entweder auf der aus mehreren Modulen 12 gebildeten Pontonanlage oder außerhalb einer solchen geladen werden.
  • Der Konstruktionsrahmen 1 ist mit einer Tragkonstruktion 9 ausgestattet, die aus zwei sich oberseitig längs des Konstruktionsrahmens 1 erstreckenden Streben 21 besteht, an welchen eine Haltevorrichtung 10 befestigt ist, die aus mehreren Halteelementen 16 besteht, an welchen die Lager 5 der Wasserradachse 4 mit angeschlossenem Getriebe 6 und angeschlossenem Generator 7 höhenverstellbar gelagert und/oder angeordnet sind. An dem Spannungs-Strom-Wandler 8 ist ein Stromausgang 11 ausgebildet, mit welchem die/der in dem jeweiligen Modulelement 12 erzeugte Spannung/Strom dann über Kabeltrassen zu einer Zentralenergieeinheit, der vorstehend schon erwähnten Schaltanlage, geführt werden kann. Diese Schaltanlage kann auf einem aus mehreren Modulelementen 12 gebildeten Schwimm-Ponton oder in einem weiteren, entsprechend ausgestatteten Modulelement 12 angeordnet sein, sich aber auch außerhalb des Fließgewässers an Land befinden.
  • Bei dem Flusswasser-Strömungskraftwerk 17 mit einem Wasserrad 13 als aufstauungsfrei die Strömungsenergie eines Flussgewässers nutzender und kinetische Energie des Fließgewässers abgreifender rotierender Vorrichtung, bildet sich erfindungsgemäß ein Wasserkraftwerk aus, das aus einem oder mehreren Modulelementen 12 besteht, die zur Ausbildung eines Schwimmverbandes oder Schwimm-Pontons konstruktiv miteinander verbunden werden, so dass die Gesamtheit der Modulelemente 12 dann das Flusswasser-Strömungskraftwerk zumindest im Wesentlichen ausbildet. Die Modulelemente 12 dienen jeweils zur Aufnahme von einem oder mehreren Wasserrädern 13, Wasserturbinen oder anderen mechanisch/elektrischen Energiewandlern, die die Stoßkräfte eines Fließgewässers aufstauungsfrei in der Fläche abgreifen und diese auf einen oder mehrere Generatoren 7 zur Stromerzeugung übertragen. Je nach der zur Verfügung stehenden Wasserfläche können die Modulelemente 12 neben- und/oder hintereinander angeordnet werden. Die einzelnen Modulelemente 12 können durch begehbare Stege miteinander verbunden werden, so dass es dann möglich ist, zu den einzelnen, im Verbund angeordneten Modulelementen 12 zu gelangen, um diese zu warten und zu reparieren. Die Modulelemente 12 arbeiten jeweils autark und unabhängig voneinander, so dass eine Störung oder Reparatur eines Modulelementes 12 den Betrieb des Flusswasser-Strömungskraftwerks 17 insgesamt nicht beeinträchtigt und eine Störung eines Modulelements 12 ein Abschalten der gesamten Anlage, d. h. des gesamten Flusswasser-Strömungskraftwerks 17, nicht erforderlich macht. Jedes Modulelement 12 weist neben dem Konstruktionsrahmen 1 eine Tragkonstruktion 9 auf, an der ein oder mehrere Wasserräder 13, für jedes Ende der Wasserradachse 4 ein Lager 5, ein Getriebe 6, ein Generator 7 und ein Spannungs-Strom-Wandler 8 angeordnet ist. Die Tragkonstruktion 9 ist an dem standardisierten Konstruktionsrahmen 1, der in seinen Maßen den internationalen Standardmaßen eines Standardcontainers oder einem Teilbereich desselben entspricht, befestigt. Der Konstruktionsrahmen 1 ist unterseitig an einer Seite, die in seiner Betriebsposition quer zur Strömung des zugeordneten Fließgewässers ausgebildet ist, unterhalb des Wasserrades 13 offen ausgebildet. An dem Konstruktionsrahmen 1 sind in Fließrichtung des Fließgewässers rechts- und linksseitig des Konstruktionsrahmens 1 Schwimmkörper 2 angebracht, die die allgemeine Eintauchtiefe eines Modulelementes 12 vorgeben. Die jeweils konkrete Eintauchtiefe eines Wasserrades 13 lässt sich mittels der Tragkonstruktion 9 und der daran angeordneten Halteelemente 16 manuell oder mittels nicht dargestellter Motoren einstellen. Das aus den Modulelementen 12 aufgebaute Flusswasser-Strömungskraftwerk 17 kann somit an die jeweilige Wassertiefe an seinem jeweiligen Einsatzort angepasst werden. Zusätzlich können, wie in den 79 dargestellt, seitlich an dem Flusswasser-Strömungskraftwerk 17 noch weitere größere Schwimm- oder Auftriebskörper 18 in Strömungsrichtung angeordnet werden. Dies ermöglicht es, die aus mehreren Modulelementen 12 zusammengesetzte Plattform oder den Schwimmponton 19 gegebenenfalls als Besucherplattform oder begehbar zu nutzende Plattform auszubilden.
  • Insgesamt besteht das Flusswasser-Strömungskraftwerk 17 aus verrottungs- und wasserbeständigen Materialien. Es wird den wasserrechtlichen Bestimmungen entsprechend konstruiert und außerhalb von Fahrrinnen an der dafür bestimmten Stelle positioniert und fest stationiert. Es ist so konstruiert, dass es sich unterschiedlichen Pegelständen der Fließgewässer anpassen kann.
  • Zur mechanisch festen Anbringung der Energiewandler, d. h. der aufstauungsfrei die Strömungsenergie eines Fließgewässers nutzenden und kinetische Energie eines Fließgewässers abgreifenden, rotierenden Vorrichtung, beispielsweise Wasserräder 13, oder Turbinen, insbesondere Axial-Strömungsturbinen oder Quer-Strömungsturbinen, und zur Befestigung eines Generators 7 dient der in seiner Größe an die jeweiligen Gegebenheiten angepasste Konstruktionsrahmen 1, der zum Aufbau eines Modulelementes 12 in den Maßen oder Teilmaßen eines internationalen Standard-Containers ausgebildet ist. Dieser Konstruktionsrahmen 1 besteht aus verrottungs- und wasserbeständigen Materialien in Form von stabilen Rohren, Profilen, oder ähnlichem. Mehrere neben- oder hintereinander gereihte Konstruktionsrahmen 1 können durch Schrauben, Nieten oder Schweißen miteinander verbunden werden, so dass ihre jeweilige Anordnung variabel handhabbar ist. Bei den in den 7, 8 und 9 dargestellten Ausführungsformen sind die Konstruktionsrahmen 1 und damit die Modulelemente 12 jeweils quer zur Strömungsrichtung miteinander verbunden und sind an den äußeren Längsseiten jeweils Schwimm- oder Auftriebskörper 18 ausgebildet, so dass die Modulelemente 12 oder Konstruktionsrahmen 1 in diesen Fällen die Verbindung zwischen gegenüberliegenden Schwimmkörpern 18 quer zur Strömungsrichtung ausbilden. Die Schwimmkörper 18 erstrecken sich längs eines aus einer Vielzahl von Modulen 12 ausgebildeten Flusswasser-Strömungskraftwerks 17 über dessen gesamte Länge.
  • Wie aus den 5 und 6 ersichtlich ist, können in einem Konstruktionsrahmen 1 ein oder mehrere Energiewandler in Form einer rotierenden Vorrichtung in unterschiedlicher Anordnung neben- oder hintereinander eingebaut werden. Die zusammengesetzten Module ergeben ein Flusswasser-Strömungskraftwerk 17, das die oberflächige Wasserströmung nutzt und das in seiner Funktion eigenständig betrieben zur Energieerzeugung genutzt werden kann. Die mechanische Lagerung der Energiewandler oder rotierenden Vorrichtungen im jeweiligen Konstruktionsrahmen 1 ist mittels Verstellmotoren oder hydraulisch oder mechanisch betätigbarer Kurbeln vertikal verstellbar ausgebildet. Durch diese Einstellungsmöglichkeit wird es ermöglicht, die optimale Positionierung der Energiewandler in ihrer Betriebsposition einzustellen, damit sie in der vorgegebenen Position im Fließgewässer auf die vorgesehene Eintauchtiefe der rotierenden Vorrichtung eingestellt werden können. Die 4 zeigt die Vorderansicht eines Flusswasser-Strömungskraftwerkes 17 von der Vorderseite her in Strömungsrichtung des zugeordneten Fließgewässers. Die seitlich angebrachten Schwimmkörper 18 sind fest mit der aus den Modulelementen 12 gebildeten Konstruktion verbunden und sind angeschraubt, angenietet oder angeschweißt. Der Einströmungsbereich des Wassers in das Flusswasser-Strömungskraftwerk 17 ist offen, so dass die kasten- und quaderförmige Anordnung der einzelnen Rohre oder Streben eines jeden Konstruktionsrahmens 1 zumindest im vorderen Eintrittsbereich des Fließgewässers in der Gebrauchsposition des Modulelementes 12 keine unterseitige Querstrebe quer zur Strömungsrichtung des Fließgewässers aufweist.
  • Aus den 8 und 9 ist ersichtlich, dass zwischen den einzelnen Modulelementen 12 begehbare Freiräume 20 ausgebildet sind. Die begehbaren Freiräume werden bodenseitig durch verrottungs- und wasserbeständige, begehbare Planken oder Gitterroste ausgebildet. Diese ermöglichen es, von der Außenseite her die Höhenverstellung der rotierenden Vorrichtung, beispielsweise eines Wasserrades 13, zu erreichen. Auch sind auf dieser Weise die einzelnen Modulelemente 12 für Wartungs- und/oder Reparaturarbeiten zugänglich. Die 9 zeigt ein aus vier Reihen mit jeweils fünf nebeneinander angeordneten Modulelementen 12 aufgebautes Flusswasser-Strömungskraftwerk 17. Zur Ausbildung einer durchgehend begehbaren Nutzfläche auf der Oberseite der Konstruktionsrahmen 1 und der Modulelemente 12 kann diese durchgängig mit Planken oder Blechen belegt oder aus diesen gebildet sein und so ein Schwimmponton 19 mit einer nutzbaren Oberfläche ausgebildet werden.
  • Mit der erfindungsgemäßen Ausgestaltung eines Flusswasser-Strömungskraftwerkes 17 lässt sich die kinetische Energie der oberflächlichen Strömung eines Fließgewässers gewinnen und lassen sich Kraftwerke im Bereich von 300–1000 kW-Leistung erstellen. Insbesondere ist vorgesehen, dass Wasserräder 13 oder Schaufelräder oder ähnliche Turbinen Verwendung finden, die lediglich unterschlächtig oder tiefschlächtig in das Fließgewässer eintauchen und somit nicht vollständig unter der Wasseroberfläche angeordnet sind. Vorgesehen ist der Einsatz eines erfindungsgemäßen Flusswasser-Strömungskraftwerkes 17 bei Fließgeschwindigkeiten > 2 m/sec bis zum Bereich von ca. 0,8 m/sec. Natürlich ist es möglich, das erfindungsgemäße Flusswasser-Strömungskraftwerk 17 auch bei den in deutschen Flüssen üblichen Strömungsgeschwindigkeiten von über 1 m/sec einzusetzen.
  • Während Wasserräder heutzutage im Allgemeinen in Einzelanwendung ihren Einsatz finden, geht die Erfindung des Flusswasser-Strömungskraftwerkes von dem Aspekt aus, dass mehrere Wasserräder 13 in der Fläche zusammengefasst werden, dadurch einen hohen Wirkungsgrad erreichen und sich damit effektiv zur Stromerzeugung nutzen lassen. Das erfindungsgemäße Flusswasser-Strömungskraftwerk 17 oder Oberflächen-Wasserkraftwerk ist in seinem Aufbau einfach, flexibel und kostengünstig gestaltet. Aufgrund der Möglichkeit, die Wasserräder 13 neben- und hintereinander einsetzen zu können, kann das Flusswasser-Strömungskraftwerk 17 oder Oberflächen-Wasserkraftwerk an die unterschiedlichen, sich an der jeweiligen Einbauposition ergebenden Gegebenheiten eines Fließgewässers angepasst werden. Auch unterschiedliche Pegelstände von Fließgewässern beeinträchtigen die Leistung des Flusswasser-Strömungskraftwerkes 17 nicht. Es umfasst mehrere Auftriebs- oder Schwimmkörper 2 und/oder 18, die konstruktiv mit zumindest einem Modulelement 12 oder einem Konstruktionsrahmen 1 verbunden sind und bei dem Zusammenbau und Zusammenwirken mehrerer Modulelemente 12 den gewünschten Auftrieb bereitstellen. Insbesondere die Wasserräder 13 oder ähnliche Schaufelräder sind langlebig, wartungsarm und in der Reparatur kostengünstig. Das für die Errichtung eines Flusswasser-Strömungskraftwerkes 17 notwendige Investitionsvolumen und die daraus erzeugbare Leistung in kW stehen in einem sehr günstigen Verhältnis zueinander, so dass die Investitionskosten sich schnell amortisieren.
  • Das erfindungsgemäße Flusswasser-Strömungskraftwerk 17 oder Oberflächen-Wasserkraftwerk wandelt die in einem Fließgewässer vorhandene, oberflächennahe Strömung und damit kinetische Energie mittels Wasserräder oder ähnlicher rotierender Vorrichtungen, die als Widerstandsläufer eingesetzt werden, in elektrische Energie um. In modularer Bauweise werden mehrere, jeweils mindestens eine rotierbare Vorrichtung oder ein Wasserrad 13 enthaltende Modulelemente 12 neben- und/oder hintereinander angeordnet. Über Getriebe 6 und Generatoren 7 wird die erzeugte elektrische Energie in eine geeignete Stromeinspeisung umgeformt. Die jeweils eingebaute rotierende Vorrichtung oder das jeweils eingebaute Wasserrad 13 oder ähnliches baut relativ klein und weist einen Durchmesser von 1–4 m, vorzugsweise 1,5–2,5 m auf. Sie werden je nach Standortmöglichkeiten und Strömung des jeweiligen Fließgewässers in ihrer Form und Auslegung variabel angepasst. Die Wasserräder 13 oder rotierenden Vorrichtungen werden von Schwimmkörpern 2, 18 eingefasst. Die einzelnen Konstruktionsrahmen 1, die zur Aufnahme von Schwimmkörpern 2 dienen, werden zu einer mehrere Modulelemente 12 und Konstruktionsrahmen 1 umfassende Gesamtkonstruktion zusammengefasst. Die Anordnung der rotierenden Vorrichtung oder Wasserräder innerhalb des Konstruktionsrahmens 1 oder aber die Gesamtkonstruktion insgesamt ist höhenverstellbar und die einzelnen Module 12 sind so angeordnet, dass sie einzeln gewartet oder repariert werden können, ohne dass die Anlage komplett abgeschaltet werden müsste. Das erfindungsgemäße Flusswasser-Strömungskraftwerk 17 kann in jeder Art von Fließgewässer, das eine Mindestgeschwindigkeit von 2 m/sec, vorzugsweise 0,8 m/sec aufweist, zum Einsatz kommen. Sie bietet eine zuverlässige, kostengünstige und robuste Möglichkeit zur Energiegewinnung mit einem hohen Wirkungsgrad. Wenn die Modulelemente 12 zu einem Flusswasser-Strömungskraftwerk 17 mit einer begehbaren Oberfläche zusammengefasst oder aufgebaut werden, lässt sich ein solcher Schwimmponton dann auch als Schiffsanleger einsetzen.
  • Die als Energiewandler zum Einsatz kommenden rotierenden Vorrichtungen tauchen vorzugsweise nur mit einem Teil ihres jeweils rotierenden Körpers in das Fließgewässer ein und sind in ihrer Betriebsposition nicht vollständig vom Fließgewässer bedeckt.

Claims (9)

  1. Flusswasser-Strömungskraftwerk (17) mit mindestens einer aufstauungsfrei die Strömungsenergie eines Fließgewässers nutzenden und kinetische Energie des Fließgewässers abgreifenden, rotierenden Vorrichtung, wobei das Flusswasser-Strömungskraftwerk (17) modular aus mehreren Modulelementen (12) aufgebaut ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Modulelemente (12) jeweils ein unterseitig offenes Gehäuse oder einen Konstruktionsrahmen (1) umfassen, worin jeweils eine Tragstruktur (9) angeordnet ist, an welcher mindestens eine rotierende Vorrichtung mit Lager (5), ein Generator (7), ein zwischen rotierender Vorrichtung und Generator (7) geschaltetes Getriebe (6) sowie ein Spannungs-Strom-Wandler (8) angeordnet sind.
  2. Flusswasser-Strömungskraftwerk (17) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse oder der Konstruktionsrahmen (1) innenseitig am Gehäuse oder Konstruktionsrahmen (1) befestigte Schwimm- oder Auftriebskörper (2) aufweist.
  3. Flusswasser-Strömungskraftwerk (17) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die die kinetische Energie des Fließgewässers abgreifende rotierende Vorrichtung ein Wasserrad (13), ein Schaufelrad, eine Axial-Strömungsturbine oder eine Quer-Strömungsturbine ist.
  4. Flusswasser-Strömungskraftwerk (17) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse oder der Konstruktionsrahmen (1) die Größe eines Teilbereiches eines Standard-Containers aufweist.
  5. Flusswasser-Strömungskraftwerk (17) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die rotierende Vorrichtung und/oder die Schwimmkörper (12, 18) relativ zum Gehäuse höhenverstellbar in oder an diesem angeordnet sind.
  6. Flusswasser-Strömungskraftwerk (17) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die rotierende Vorrichtung insbesondere als Wasserrad (13) ausgebildet und in eine unterschlächtige oder tiefschlächtige Betriebsposition bringbar im oder an dem Gehäuse oder dem Konstruktionsrahmen (1) angeordnet ist.
  7. Flusswasser-Strömungskraftwerk (17) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine rotierende Vorrichtung oder ein Wasserrad (13) einen Durchmesser von 1–4 m, vorzugsweise 1,5–2,5 m, aufweist.
  8. Flusswasser-Strömungskraftwerk (17) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Modulelemente (12) einen begehbaren Ponton ausbildend miteinander verbunden sind.
  9. Flusswasser-Strömungskraftwerks-Modulelement (12) umfassend ein unterseitig offenes Gehäuse oder einen Konstruktionsrahmen (1) worin jeweils eine Tragstruktur (9) angeordnet ist, an welcher mindestens eine aufstauungsfrei die Strömungsenergie eines Fließgewässers nutzende und kinetische Energie des Fließgewässers abgreifende, rotierende Vorrichtung mit zugeordnetem Lager (5), ein Generator (7), ein zwischen rotierender Vorrichtung und Generator (7) geschaltetes Getriebe sowie ein Spannungs-Strom-Wandler (8) angeordnet sind.
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