DE102014012487A1

DE102014012487A1 - Wellenenergiekonvektor mit 4 Generatorbojen in dreieckiger Rahmenkammer

Info

Publication number: DE102014012487A1
Application number: DE102014012487.8A
Authority: DE
Inventors: Andreas Gimsa
Original assignee: Enerlyt Technik GmbH
Current assignee: Enerlyt Technik GmbH
Priority date: 2014-08-27
Filing date: 2014-08-27
Publication date: 2016-03-03

Abstract

Die Erfindung beschreibt einen sturm- und gezeitentauglichen Wellenenergiekonverter, der bei hoher Leistungsdichte einen einfachen und robusten Aufbau besitzt, der mit 4 Generatorbojen in einer dreieckigen Rahmenkammer eine hohe Generatordrehzahl erzeugt und der für ein breites Band von Wellenlängen und Amplituden geeignet ist.

Description

Es sind die verschiedensten Anordnungen von Wellenenergiekonvertern bekannt.
Ein wesentliches Problem ist die mangelnde Sturmtauglichkeit vieler Systeme. Es wurden schon diverse Konstruktionen, die auf der Wasseroberfläche schwimmen, vom Sturm zerschlagen oder betriebsunfähig gemacht.
Das Patent DE 10 2010 020 219 zeigt ein System, das aus dem Wellenhub eine Drehbewegung mit hoher Generatordrehzahl erzeugt. Die Veröffentlichung DE 2010 050 188 zeigt ein ähnliches System, das gezeitentauglich ist. Der Aufbau des Systems ist ähnlich dem der Patentschrift DE 10 2010 020 219 . Die Generatorboje stützt sich mit ihren Gelenken jedoch nicht von einem Unterwasserschwimmkörper ab. Bei beiden Erfindungen ist ohne weitere Maßnahmen keine ausreichende Sturmtauglichkeit gegeben. Sofern die äußeren Schwimmkörper dieser Erfindungen gegenüber den Generatorbojen durch die Wellenbewegung in Schwingung geraten, ist die durch die Generatorbojen umwandelbare Energie reduziert. Diese müssen also äußerst träge und stabil sein. Außerdem muss bei der Auslegung derartiger Systeme dem Umstand Rechnung getragen werden, dass die Generatorbojen nicht beliebig groß sein dürfen, da sie sonst bei einer bestimmten Wellenlänge nicht mehr definiert auf den Wellenberg aufschwimmen können. Wenn trotzdem die Leistung vergrößert werden soll, bleibt nur die Möglichkeit, mehrere Generatorbojen einzusetzen. Hier wiederum besteht ein erheblicher Aufwand, da jede Boje eine eigene Errichtung eines äußeren Schwimmkörpers erfordert. Die vorliegende Erfindung beseitigt die geschilderten Schwierigkeiten.
Es wird ein System vorgestellt, das mehrere Generatorbojen in einem trägen, in der Draufsicht dreieckigen, schwimmbaren und sehr stabilen Ponton 1 vereint (1 und 2). Der Pontonkörper wird durch drei rechteckige Wände, die ein gleichseitiges Pontondreieck bilden, begrenzt und ist unten wie oben offen. Hier kann das Wasser hindurchtreten und sich die Welle aufbauen. Durch die dreieckige Grundstruktur des Pontons 1 können bis zu vier sechseckige oder runde Generatorbojen 2, die jeweils an drei Seiten Linearführungen 3 besitzen, in einem Pontonkörper angeordnet werden. In den offenen oberen und unteren Bereichen des Pontons sind Stabilisierungsstreben 4 mit Anschlagpuffern 6 für die Hubbegrenzung der Generatorbojen angeordnet. Der Ponton ist zum Meeresboden abgespannt und bewegt sich im Wesentlichen nur mit dem Tidenhub.
Die Funktionsweise ist einfach (siehe 1 und 2). Die vier Generatorbojen 2 schwimmen mit der Welle auf, während der Ponton 1 eine weitgehend unveränderliche Position in der Mitte zwischen Wellenberg und Wellental einnimmt. Zwischen den beweglichen Generatorbojen 2 und dem befestigten sowie trägen Ponton 1 erfolgt die Energieumwandlung. Hierbei wird die oszillierende Bojenbewegung, bspw. wie im Patent DE 10 2010 020 219 beschrieben, mittels Zugseil zwischen Boje und Ponton (als unbeweglichem Schwimmkörper) oder auch über einen Zahnriemen zwischen Boje und Ponton zuerst in eine Drehbewegung und anschließend in elektrische Energie umgewandelt.
Die erfindungsgemäße äußerst stabile Anordnung mehrerer Bojen 2 auf engstem Raum in einem hochbelastbaren Ponton 1 gewährleistet bei hohen Anlagenwirkungsgrad die Sturmtauglichkeit und ein intensives „Abgrasen” der in diesem Wellenbereich enthaltenen Energie.
In einer weiteren erfindungsgemäßen Ausbildung besitzt der Ponton 1 des Wellenenergiekonverters in den rechteckigen Begrenzungswänden Versteifungssicken 7, an denen die Befestigung von neun Linearführungen 3 der vier Generatorbojen 2 erfolgt. Auf diese Weise können die Linearführungen 3 des Pontons 1 von außen montiert werden und der Pontonkörper wird wesentlich stabiler.
Da der Ponton 1 als träge Masse nicht der Wellenbewegung folgen, jedoch mit dem Tidenhub aufschwimmen soll, können sowohl in den äußeren Ecken des Pontons als auch innerhalb der Versteifungssicken Schwimmkörper 5.1 und 5.2 angeordnet werden. Ein oberer Teilbereich des Pontons befindet sich oberhalb der Wasseroberfläche, kann jedoch auch überspült werden.
Um die Wartung und Instandsetzung der Getriebeteile und des Generators des Wellenenergiekonverter zu ermöglichen, können an den Oberseiten der Bojen 2 Revisionsöffnungen 9 eingebaut werden. Diese lassen sich vorteilhaft als wasserdichte verschließbare Bullaugen ausführen.
Eine weitere erfindungsgemäße Ausbildung des Wellenenergiekonverters ist dadurch gekennzeichnet, dass an der Unterseite des Pontons 1 versteifte horizontale Platten 10 angeordnet sind, die durch ihren hohen Strömungswiderstand, die Vertikalbewegung des Pontons 1 hemmen. Hierbei ist zu beachten, dass sie entsprechend ihrer Größe so tief angeordnet werden müssen, dass sie den Wellenaufbau innerhalb des Pontons 1 nicht behindern.
Bezugszeichenliste

1: Ponton aus 3 rechteckigen Wänden
2: Generatorboje
3: Linearführung
4: Stabilisierungsstreben
5: Schwimmkörper
5.1: Schwimmkörper in der Rahmenspitze
5.2: Schwimmkörper in der Versteifungssicke
6: Anschlagpuffer für die Generatorboje
7: Versteifungssicke Rahmenwand
8: Ankerkette
9: Revisionsöffnung
10: Horizontale Platte als Strömungswiderstand

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102010020219 [0003, 0003, 0005]
DE 2010050188 [0003]

Claims

Wellenenergiekonverter, dadurch gekennzeichnet, dass sein Pontonkörper durch drei rechteckige Wände, die ein gleichseitiges Pontondreieck bilden, begrenzt ist und in ihm bis zu 4 sechseckige oder runde Generatorbojen, die jeweils an 3 Seiten Linearführungen besitzen, angeordnet werden.
Wellenenergiekonverter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in den offenen oberen und unteren Bereichen des Pontons Stabilisierungsstreben mit Anschlagpuffern für die Hubbegrenzung der Generatorbojen angeordnet sind.
Wellenenergiekonverter nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass in die rechteckigen Begrenzungswände des Pontons Versteifungssicken eingearbeitet sind, an denen die Befestigung von neun Linearführungen der vier Generatorbojen erfolgt.
Wellenenergiekonverter nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass in den äußeren Ecken des Pontons oder innerhalb der Versteifungssicken Schwimmkörper angeordnet werden.
Wellenenergiekonverter nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Bojen an ihren Oberseiten Revisionsöffnungen in Form von Bullaugen besitzen.
Wellenenergiekonverter nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass an der Unterseite des Pontons versteifte horizontale Platten angeordnet sind, die durch ihren Strömungswiderstand, die Vertikalbewegung des Pontons hemmen.