DE102013016112B3

DE102013016112B3 - Mobiles Wasserkraftwerk für Flüsse und Ströme

Info

Publication number: DE102013016112B3
Application number: DE102013016112.6A
Authority: DE
Inventors: Patentinhaber gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2013-09-26
Filing date: 2013-09-26
Publication date: 2014-12-24
Anticipated expiration: 2033-09-27

Abstract

Das beschriebene Wasserkraftwerk für Flüsse und Ströme kann als erstes und einziges Kraftwerk die gewaltigen immer fließenden Wassermassen von Flüssen und Strömen nutzen, ohne den Verlauf des Wassers in irgendeiner Form verändern zu müssen und es kann betriebsbereit montiert in einen Fluss unter die Wasseroberfläche versenkt werden, wo es sich, aufgrund der besonders konstruierten Unterseite oder mittels spezieller, elektrisch verstellbarer Füße, selbsttätig ortsfest eingräbt und fixiert. Es besitzt spezielle Schaufelräder bzw. Turbinen mit drehbar gelagerten Schaufeln, welche auf einem offenen Rahmen montiert, in der Arbeitsstellung vom fließenden Wasser an den Rahmen gepresst werden, während sie beim Zurücklaufen vom Rahmen wegschwenken können, und so in der unteren Hälfte kaum Widerstand erzeugen. Am Rande von Flüssen platziert, stört das Kraftwerk weder die Schifffahrt noch verunstaltet es die Landschaft, denn es ist unsichtbar. Es kann in großer Stückzahl in geeigneten Flüssen versenkt werden und es sind keine Stromtrassen erforderlich, denn der elektrische Strom kann dort erzeugt werden, wo er gebraucht wird. Es ist im Gegensatz zu Wind-u. Solarkraftwerken von der Witterung völlig unabhängig und läuft konstant mit fast gleichmäßiger Geschwindigkeit. Es kann z. B. nachts durch entkoppeln der Schaufelräder vom Generator ganz leicht gestoppt werden um Netzüberlastungen zu vermeiden. So könnte allein der Rhein mit seinen enormen Wassermassen und mit dieser Erfindung ganz Westdeutschland mit Strom versorgen. Dieses Wasserkraftwerk kann weltweit eingesetzt werden ohne die Natur zu beeinflussen. Es kann uneingeschränkt von den Stromkonzernen übernommen werden.

Description

Stand der Technik
Es sind Wasserkraftwerke bekannt und seit langem im Betrieb, die sowohl mit Hilfe von natürlichen Gefällen aus Flüssen und Seen, als auch mit Hilfe von künstlich hergestellten Gefällen mittels Stauwehren und Stauseen betrieben werden. Auch Gezeitenkraftwerke sind bereits im Einsatz.
Nachteile:
Wasserkraftwerke die ein Gefälle benötigen, arbeiten effizient und absolut umweltfreundlich, es gibt jedoch in den meisten Ländern viel zu wenig Möglichkeiten, diese Kraftwerke zu betreiben um einen nennenswerten Anteil am gesamten Strombedarf erreichen zu können, da einfach zu wenig Gefällstrecken vorhanden sind oder angelegt werden können.
Gezeitenkraftwerke erfordern extrem hohe Errichtungskosten und sind technisch sehr aufwändig.
Die Druckschriften DE 10 2008 022 821 A1 und WO 03/02 9646 A1 zeigen Strömungskraftwerke mit Verkleidungen zur Strömungsführung des Fließwassers zum Rotor und zur Abschirmung der unteren Hälfte der Schaufelräder von der Strömung.
In der Druckschrift DE 600 10 268 T2 wird ein Strömungskraftwerk beschrieben, welches Verankerungselemente zur ortsfesten Fixierung der Anlage auf dem Flussbett aufweist.
Aufgabe der Erfindung
Ein Wasserkraftwerk zu entwickeln, welches die gewaltigen Wassermassen und Kräfte permanent fließender großer Flüsse und Ströme nutzen kann und allein durch die natürliche, nahezu gleichmäßige Strömung angetrieben wird, ohne dass der Lauf des Wassers verändert werden muss. Ein Wasserkraftwerk, das betriebsbereit montiert, in einen Fluss versenkt werden kann und das sich selbständig eingräbt und ortsfest fixiert, ohne dass der Untergrund des Flusses bearbeitet werden muss. Ein Wasserkraftwerk welches am Rande von Flüssen und Strömen bis unter die Wasseroberfläche versenkt werden und in Betrieb gehen kann ohne dass die Schifffahrt gestört wird und ohne dass es sichtbar ist. Ein Wasserkraftwerk das bei geeigneten Flüssen in relativ geringen Abständen, vielfach platziert werden kann, sodass sich der Stromertrag schnell summiert und dort erzeugt werden kann, wo er gebraucht wird.
Beschreibung der Erfindung
Wasserkraftwerk bestehend aus einem- oder mehreren Generatoren, an deren Drehachsen ein- oder mehrere Schaufelräder bzw. Turbinen angeordnet sind, welche die Generatoren aufgrund des fließenden Wassers antreiben. Die so entstehende Einheit besitzt eine stabile Verkleidung, welche eine entgegen der Flussrichtung stehende Bugspitze aufweist und so an der unteren Hälfte des Kraftwerks den angeschwemmten Sand und das Geröll um das Kraftwerk herum leitet. Außerdem reduziert diese Bugspitze die Schubkraft des Flusses, die auf den Körper des Kraftwerks einwirkt. Das Wasserkraftwerk in dieser Ausführung wird im Winkel von 90° zur Flussrichtung aufgestellt.
Die Schaufelräder bzw. Turbinen sind dabei zum Schutz vor Geröll in der unteren Hälfte, mindestens jedoch bis zur Höhe ihrer Drehachsen verkleidet, sodass z. B. bei einem Schaufelrat mit sechs Schaufeln immer mindestens zwei Schaufeln in den Flussbereich der Strömung gelangen. S. u.
Die Verkleidung des Kraftwerks ist außerdem an der dem Flussbett zugewandten Seite so ausgebildet, dass dieses großflächig aufliegt.
Um die Schubkraft und die Fließgeschwindigkeit des Wassers vor den Schaufeln zu erhöhen, wird die Verkleidung vor den Schaufeln trichterförmig ausgebildet.
Damit sich das Kraftwerk selbsttätig durch die Schubkraft des Flusses eingräbt, befindet sich an der entgegen gesetzten Seite der Bugspitze, im rechten Winkel zum Unterboden, eine Zahnwand, die beim Versenken des Kraftwerks als erstes auf dem Flussbett auftrifft und sich durch das Eigengewicht der Anlage und durch die Schubkraft des Flusses, in das Flussbett eingräbt und so das Kraftwerk ortsfest fixiert. S.
Eine zweite Variante zur selbsttätigen ortsfesten Fixierung stellt die Ausführung mit z. B. drei oder mehr elektrisch in der Höhe einstellbaren Füssen dar, die je nach Schubkraft des Flusses und der Beschaffenheit des Flussbettes entsprechend schräg gestellt sind. S.
Eine dritte Variante zur Versenkung eines fertig montierten und sich selbst ortsfest fixierenden Wasserkraftwerks stellt die senkrecht in der Strömung eines Flusses stehende Konstruktion dar. Bei dieser Ausführung befindet sich der Generator unten und das Schaufelrat, welches wieder halbseitig abgedeckt ist an dessen Oberseite, sodass es vom weitgehend sauberen Wasser angetrieben wird.
Zur selbsttätigen ortsfesten Fixierung ist hier in der Verlängerung der Drehachse ein Erdbohrer angekoppelt, welcher beim Versenken des Kraftwerks vom Schaufelrat angetrieben wird, und sich so weit in den Untergrund des Flusses bohrt, bis die Bodenplatte des Kraftwerks das Flussbett erreicht hat. Der Bohrer wird danach abgekoppelt und das Kraftwerk ist fixiert.
Damit die Schaufeln der Schaufelräder, wenn sie sich in der unteren verkleideten Hälfte des Schaufelrades befinden und durch das stehende Wasser bewegen müssen, keine Bremswirkung erfahren, sind sie folgendermaßen konstruiert: Die Schaufeln liegen auf einem Rahmen an dem sie oben oder seitlich drehbar gelagert sind. In der Vorwärtsbewegung werden sie von der Strömung an den Rahmen gepresst, sodass sie den vollen Schub des fließenden Wassers auf den Generator übertragen können. In der unteren oder seitlich verkleideten Hälfte des Schaufelrades, wenn sie sich entgegen der Strömung bewegen, können sie aufgrund der drehbaren Lagerung vom Rahmen abheben und so ohne nennenswerten Widerstand durch das in der Verkleidung stehende Wasser gleiten. Erreichen sie wieder die obere Hälfte, so werden sie erneut an den Rahmen gepresst und beginnen wieder zu arbeiten.
Zusammenfassung der Erfindung
Das beschriebene Wasserkraftwerk für Flüsse und Ströme kann die gewaltigen, immer fließenden Wassermassen von Flüssen und Strömen nutzen, ohne ein Gefälle und ohne den Verlauf des Wassers in irgendeiner Form verändern zu müssen und es kann betriebsbereit montiert in einen Fluss unter die Wasseroberfläche versenkt werden, wo es sich aufgrund der besonders konstruierten Unterseite oder mittels spezieller, elektrisch verstellbarer Füße selbsttätig ortsfest eingräbt und fixiert.
Es besitzt spezielle Schaufelräder mit drehbar gelagerten Schaufeln, welche auf einem offenen Rahmen montiert, in der Arbeitsstellung vom fließenden Wasser an den Rahmen gepresst werden, während sie beim Zurücklaufen aufgrund ihrer drehbaren Lagerung vom Rahmen wegschwenken und so in der unteren Hälfte des Schaufelrades kaum Widerstand erzeugen und weil die Verkleidung der Schaufelräder so gestaltet ist, dass sich dort nur stehendes Wasser befindet.
An der oberen Hälfte des Schaufelrades wieder angekommen, werden die Schaufeln von der Strömung wieder an den Rahmen gepresst und können wieder arbeiten.
Am Rande von Flüssen platziert stört das Kraftwerk weder die Schifffahrt noch verunstaltet es die Landschaft, denn es arbeitet unter Wasser. Aufgrund seiner speziellen Verkleidung verursacht es keine Verwirbelungen und deshalb auch keine ökologischen Schäden. Die Verkleidung ist so gestaltet, dass sie die Schaufelräder vor dem angeschwemmten Geröll und dem Unrat schützt. Es kann deshalb in großer Stückzahl in geeigneten Flüssen versenkt werden und es sind keine großen Überlandleitungen erforderlich, denn der elektrische Strom kann dort erzeugt werden wo er gebraucht wird.
Es ist im Gegensatz zu Windkraft und Solarstrom von der Witterung völlig unabhängig und läuft konstant mit fast gleichmäßiger Geschwindigkeit. Es kann bei Netzüberlastung durch Entkoppeln des Antriebs von den Generatoren leicht gestoppt werden. Dieses Kraftwerk kann weltweit eingesetzt werden, ohne die Natur zu beeinflussen und es kann uneingeschränkt von den Stromkonzernen zum Einsatz gebracht werden.

Claims

Mobiles Wasserkraftwerk für Flüsse und Ströme zum Erzeugen von elektrischem Strom, dadurch gekennzeichnet, dass es aus einer kompakten Einheit besteht, welche auch in flachen Gewässern aufgestellt werden kann, weil die Schaufelräder, die Generatoren und die Getriebeeinheiten auf einer gemeinsamen Achse angeordnet sind und dadurch eine flache Bauweise möglich ist ( u. ) und dass das Kraftwerk eine Verkleidung besitzt, welche die Schaufelräder vor dem angeschwemmten Geröll und Unrat schützt und außerdem die untere Hälfte der Schaufelräder von der Strömung abschirmt, sodass die drehbar gelagerten Schaufeln im unteren Teil der Schaufelräder durch stehendes Wasser, mit geringerem Drehwiderstand gleiten können und dadurch einen besseren Wirkungsgrad erzielen, bevor sie im oberen Teil allein durch die Strömung und ohne Federkraft wieder in Arbeitsstellung gehen ( ) und dass die Verkleidung ähnlich dem Bug eines Schiffes gestaltet ist, sodass die Strömung des Wassers am Kraftwerk ohne Verwirbelungen vorbeiziehen kann und auch die Schaufelräder mit annähernd gleicher Umfangsgeschwindigkeit wie die Fließgeschwindigkeit des Wassers betrieben werden können, sodass auch durch die Schaufeln keine Wirbel und keine Strudel und keinerlei ökologische Störungen entstehen und die Kraftwerke in kurzen Abständen aufgestellt werden können ( ) und dass sich das Kraftwerk aufgrund seiner besonderen Verkleidung durch elektrisch verstellbare, schräg gestellte Füße oder durch eine Zahnwand an der Unterseite der der Bugspitze entgegengesetzten Seite, durch die Strömungskraft des Flusses selbständig in den Grund des Flusses eingräbt und sich selbständig ortsfest fixiert und den Sand und das Geröll, welches vom Fluss angeschwemmt wird, an den Schaufelrädern strömungsgünstig vorbeilenkt. ( u. ) und dass die Verkleidung vor den Schaufeln trichterförmig ausgebildet ist, sodass sich die Wassergeschwindigkeit und damit die Drehzahl der Schaufelräder erhöht bzw. die Schubkraft erhöht wird.
Mobiles Wasserkraftwerk für Flüsse und Ströme zum Erzeugen von elektrischem Strom nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Schaufeln der Schaufelräder aus einem Rahmen und aus an diesem Rahmen drehbar gelagerten Schaufeln bestehen, welche bei Bewegung in Fließrichtung von der Wasserkraft an den Schaufelrahmen gepresst werden und so die volle Schubkraft auf den Rotor des Generators übertragen, während sie bei Drehung entgegen der Fließrichtung in der unteren Hälfte des Schaufelrades, vom Rahmen wegschwenken können und dadurch ohne nennenswerte Bremswirkung durch das im unteren bzw. seitlichen Teil des Schaufelradkastens befindliche ruhende Wasser hindurchgleiten können und beim erneuten Erreichen der Strömung allein von der Wasserkraft und ohne zusätzliche Rückholfeder wieder an die Rahmen gepresst werden, um wieder in Arbeitsstellung gehen zu können. ( ).