DE102021006455A1 - Offshore flow power plant for generating electricity - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Offshore- Strömungskraftanlage zur Stromgewinnung mit einem zu konventionellen Dreiblattrotoren- Windkraftanlagen alternativen Funktionsprinzip unter Verwendung von Segeln, die sowohl für geringe Wassertiefen als auch für größere Tiefen geeignet ist, für die herkömmliche Fundamentierungen nicht mehr in Frage kommen und die mit einem hohen Wirkungsgrad Windströmungen in elektrischen Strom umwandeln, wobei das erfindungsgemäße Funktionsprinzip auch für Gezeitenkraftwerke und Laufkraftwerke anwendbar ist.The invention relates to an offshore flow power plant for power generation with an alternative to conventional Dreiblattrotoren- wind power plants functional principle using sails, which is suitable for both shallow water depths and for greater depths, for which conventional foundations are no longer an option and with a high Efficiency convert wind currents into electricity, the functional principle of the invention is applicable for tidal power plants and run-of-river power plants.

Description

Stand der TechnikState of the art

Die Gewinnung von Windenergie im Küstenvorfeld der Meere erfolgt in Offshore-Windparks (OWP), wobei überwiegend Dreiblattrotoren zur Anwendung kommen, deren Masten durch verschiedene Gründungsvarianten, beispielsweise Schwerkraftgründung, im Meeresboden gegründet sind. Dabei stehen die Anlagen in einer Wassertiefe bis 40 Metern auf mindestens 800 Tonnen schweren Fundamenten. Allein die Gondel in 90 Metern Höhe wiegt, je nach Hersteller, zwischen 300 und 400 Tonnen (Quelle: Windenergieagentur WAB).Wind energy is generated in the coastal areas of the seas in offshore wind farms (OWP), whereby mainly three-blade rotors are used, the masts of which are founded in the seabed by various foundation variants, for example gravity foundations. The systems stand at a water depth of up to 40 meters on foundations weighing at least 800 tons. The nacelle alone at a height of 90 meters weighs between 300 and 400 tons, depending on the manufacturer (source: Wind Energy Agency WAB).

Sind aufgrund großer Wassertiefen Gründungen nicht mehr möglich, können schwimmende Windkraftanlagen zum Einsatz kommen.If foundations are no longer possible due to great water depths, floating wind turbines can be used.

So testet der Energiekonzern RWE zusammen mit drei anderen Unternehmen vor der Küste Norwegens eine schwimmende Windkraftanlage. Die Turbine stehe auf dem weltweit ersten vollständig industriell gefertigten, schwimmenden Fundament.The energy group RWE is testing a floating wind turbine off the coast of Norway together with three other companies. The turbine stands on the world's first completely industrially manufactured floating foundation.

Das schwimmende Fundament verfügt laut RWE über ein Kielelement. Am Meeresboden befestigt wird es mit drei Ankerketten. Der Prototyp mit einer 3,6 Megawatt-Windturbine befindet sich rund 16 Kilometer vor der norwegischen Küste. Die Wassertiefe beträgt dort etwa 200 Meter. Der Strom wird über ein Kabel ans Festland geleitet (Quelle: ZEIT.de, 01.12.2021).According to RWE, the floating foundation has a keel element. It is attached to the seabed with three anchor chains. The prototype with a 3.6 megawatt wind turbine is located around 16 kilometers off the Norwegian coast. The water depth there is about 200 meters. The electricity is routed to the mainland via a cable (source: ZEIT.de, December 1, 2021).

Alle Varianten von Offshore- Windkraftanlagen erfordern einen hohen Kostenaufwand für Herstellung der Komponenten, Logistik von Transport und Montage sowie der laufenden Wartung und Instandhaltung.All variants of offshore wind turbines require high costs for the manufacture of the components, the logistics of transport and assembly, and ongoing maintenance and repairs.

Aufgabe der Erfindungobject of the invention

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer Offshore- Strömungskraftanlage zur Stromgewinnung mit einem zu konventionellen Offshore- Windkraftanlagen und Strömungskraftanlagen alternativen Funktionsprinzip unter Verwendung von Segeln, das eine Reihe von Vorteilen aufweisen soll. So sollen die Komponenten wesentlich leichter als bei konventionellen Offshore- Windkraftanlagen sein und die Anlagen sollen komplett industriell vorgefertigt und als Ganzes auf dem Wasserweg zum vorgesehenen Standort verbracht und dort verankert werden.The object of the invention is to create an offshore flow power plant for generating electricity with an alternative operating principle to conventional offshore wind power plants and flow power plants using sails, which should have a number of advantages. The components should be significantly lighter than in conventional offshore wind turbines and the systems should be completely industrially prefabricated and transported as a whole to the intended location by water and anchored there.

Die Anlagen sollen sowohl für geringe Wassertiefen als auch für größere Tiefen geeignet sein, für die herkömmliche Fundamentierungen nicht mehr in Frage kommen.The systems should be suitable both for shallow water depths and for greater depths, for which conventional foundations are no longer an option.

Es ist vorzusehen, für die erfindungsgemäßen Strömungskraftanlagen auch die Infrastruktur bereits bestehender Offshore- Windparks zu nutzen.Provision should also be made to use the infrastructure of existing offshore wind farms for the flow power plants according to the invention.

Die Offshore- Strömungskraftwerke sollen die Windströmungen optimal mit einem hohen Wirkungsgrad nutzen, wobei die gleichen aerodynamischen Bedingungen wie bei Dreiblattrotoren anzustreben sind.The offshore flow power plants should use the wind currents optimally with a high level of efficiency, with the same aerodynamic conditions as with three-blade rotors being aimed for.

Des weiteren sollen technische Mittel und Funktionsalgorithmen vorgesehen werden, welche die Offshore- Strömungskraftwerke bestmöglich gegen Starkwind und hohen Wellengang schützen.Furthermore, technical means and functional algorithms are to be provided which protect the offshore current power plants as best as possible against strong winds and high waves.

Weitere Vorteile des erfindungsgemäßen Funktionsprinzips sollen darin bestehen, dass alle wesentlichen Komponenten des Offshore- Strömungskraftwerks aus Materialien bestehen, die leicht, mechanisch hoch belastbar, langlebig und korrosionsbeständig sind, wobei die Verwendung von Faserverbundwerkstoffen angestrebt wird. Die im Vergleich zu konventionellen Dreiblattrotoren deutlich niedrigere Bauhöhe des Offshore-Strömungskraftwerks sollen Reparaturen und vorbeugende Instandhaltung der Komponenten erleichtern.Further advantages of the functional principle according to the invention should consist in the fact that all the essential components of the offshore flow power plant are made of materials that are light, mechanically highly resilient, durable and corrosion-resistant, with the use of fiber composite materials being sought. Compared to conventional three-blade rotors, the significantly lower construction height of the offshore current power plant should facilitate repairs and preventive maintenance of the components.

Das erfindungsgemäße Funktionsprinzip soll weiterhin für die Umwandlung von Wasserströmungen in elektrischen Strom sowohl im Meer (Gezeiten) als auch als Laufkraftwerk in Flussläufen modifizierbar sein.The functional principle according to the invention should also be modifiable for the conversion of water currents into electricity both in the sea (tides) and as a run-of-river power station in river courses.

Das Funktionsprinzip und der Aufbau der Offshore- Strömungskraftanlage zur Stromgewinnung werden mit den erfindungsgemäßen Merkmalen des 1. Patentanspruchs beschrieben. Vorteilhafte Weiterungen und Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.The functional principle and the structure of the offshore flow power plant for generating electricity are described with the features of the first patent claim according to the invention. Advantageous extensions and refinements are the subject matter of the dependent claims.

Es zeigen:

  • 1 die Vorderansicht und einen Ausschnitt der Seitenansicht der Offshore-Strömungskraftanlage zur Stromgewinnung, die deren prinzipiellen Aufbau und das Funktionsprinzip erkennen lassen.
  • 2 die Seitenansicht einer kompletten Offshore- Strömungskraftanlage zur Stromgewinnung zur Verdeutlichung der Funktionalität entsprechend 1.
  • 3 den prinzipiellen Aufbau und das Funktionsprinzip der Positionierung der erfindungsgemäßen Offshore- Strömungskraftanlage zur Stromgewinnung auf der Wasseroberfläche 21 mit zwei identischen, auf einem Ponton befestigten Anlagen.
  • 4 die Draufsicht auf den auf der Wasseroberfläche 21 liegenden mittels tonnenförmigen Schwimmkörpers 15 fixierten Ponton 11 mit den darauf befestigten Strömungskraftanlage 24.
  • 5 das Prinzip einer Meeresströmungskraftanlage oder Laufkraftwerksanlagen in Flüssen.
  • 6 das Prinzip einer Meeresströmungskraftanlage, bei der sich die Richtung des Tidenhubs im Vergleich zu 5 umkehrt.
  • 7 eine pontongebundene Strömungskraftanlage
  • 8 die Draufsicht auf die Strömungskraftanlagen bei unterschiedlichen Richtungen der Wasserströmungen 23
Show it:
  • 1 the front view and a section of the side view of the offshore flow power plant for electricity generation, which reveal the basic structure and the functional principle.
  • 2 the side view of a complete offshore current power plant for electricity generation to clarify the functionality accordingly 1 .
  • 3 the basic structure and the functional principle of the positioning of the offshore flow power plant according to the invention for generating electricity on the water surface 21 with two identical systems attached to a pontoon.
  • 4 the top view of the pontoon 11 lying on the water surface 21 fixed by means of a barrel-shaped floating body 15 with the flow power plant 24 attached thereto.
  • 5 the principle of an ocean current power plant or run-of-river power plants in rivers.
  • 6 the principle of an ocean current power plant, in which the direction of the tidal range changes compared to 5 vice versa
  • 7 a pontoon-bound flow power plant
  • 8th the top view of the flow power plants with different directions of the water currents 23

In 1 ist anhand der Vorderansicht und einem Ausschnitt der Seitenansicht der Offshore- Strömungskraftanlage zur Stromgewinnung deren prinzipiellen Aufbau und das Funktionsprinzip zu erkennen. Dies besteht darin, dass über jeweils zwei sich gegenüber liegenden, rotationssymmetrisch über Tragkonstruktionen 10 mit Stromgeneratoren 12 verbundenen Antriebsrädern 1 je ein endloses Tragseil 4 in der Nut 2 jedes Antriebsrads 1 geführt wird, die mit den an beiden Tragseilen 4 mindestens im Abstand von 1/3 des Umfangs des Antriebsrads 1 befindlichen Querholmen 5 fest verbunden sind, An jedem Querholm 5 ist ein rechteckiges Segel 6 mit vier Durchführungen 7 im Bereich der Ecken des Segels 6 mittels bevorzugt aus nicht rostendem Stahl bestehenden Ringen 8, welche die oberen beiden Durchführungen 7 und den Querholm 5 umschließen, um 380° beweglich mit dem Querholm 5 verbunden. An jeder Durchführung 7 im unterem Bereich des Segels 6 ist ein Spannseile mit Ösen 9 befestigt, dass das Segel 6 mit dem nachfolgendem Querholm 5 um 360° beweglich verbindet, so dass bei auftretender Windströmung 13 alle Segel 6 im oberem Abschnitt des Tragseils 4 gespannt und die entstehende Kräfte über die Querholme 5 auf die Tragseile 4 übertragen werden, die wiederum alle Antriebsräder 1 und mit diesen die Stromgeneratoren 12 synchron in Rotation versetzen. Zugleich sind die Segel 6 in den unteren Abschnitten der Tragseile 4 infolge der gegenläufigen Windströmung 13 entspannt, so dass keine Kräfte der Bewegungsrichtung der Tragseile 4 entgegen wirken können, wodurch in den Stromgeneratoren 12 die Rotationskräfte mit einem hohen Wirkungsgrad in elektrischen Strom umgewandelt werden.In 1 can be seen from the front view and a section of the side view of the offshore flow power plant for power generation, the basic structure and the principle of operation. This consists in the fact that an endless support cable 4 is guided in the groove 2 of each drive wheel 1 via two opposing drive wheels 1, which are rotationally symmetrical via supporting structures 10 and connected to power generators 12, and which is connected to the two support cables 4 at a distance of at least 1/ 3 of the circumference of the drive wheel 1 are firmly connected. On each transverse bar 5 is a rectangular sail 6 with four passages 7 in the area of the corners of the sail 6 by means of rings 8, preferably made of stainless steel, which connect the upper two passages 7 and enclose the transverse beam 5, connected to the transverse beam 5 so that it can move through 380°. A tensioning cable with eyelets 9 is attached to each passage 7 in the lower area of the sail 6, which connects the sail 6 to the following crossbeam 5 so that it can move through 360°, so that when the wind flow 13 occurs, all the sails 6 in the upper section of the support rope 4 are tensioned and the resulting forces are transmitted via the transverse beams 5 to the support cables 4, which in turn rotate all drive wheels 1 and with them the current generators 12 synchronously. At the same time, the sails 6 are relaxed in the lower sections of the support ropes 4 due to the opposing wind flow 13, so that no forces can counteract the direction of movement of the support ropes 4, whereby the rotational forces in the power generators 12 are converted into electricity with a high level of efficiency.

An der Peripherie der Antriebsräder 1 sind mindestens drei Aussparungen 3 im gleichem Abstand zueinander zur Aufnahme der Querholme 5 angeordnet, die der sichern Fixierung der Tragseile 4 währen ihres Umlaufs auf den Antriebsrädern 1 sowie deren Synchronisierung dienen und die eine bei seitlich auf die Segel 6 auftreffenden starken Windströmung 13 entstehende Drift der Tragseile 4 kompensieren und diese sicher in die Führungsnuten 2 der Antriebsräder 1 leiten.At least three recesses 3 are arranged on the periphery of the drive wheels 1 at the same distance from one another to accommodate the transverse beams 5, which serve to securely fix the support cables 4 during their circulation on the drive wheels 1 and to synchronize them and one when they hit the sails 6 from the side Strong wind flow 13 resulting drift of the support ropes 4 compensate and guide them safely into the guide grooves 2 of the drive wheels 1.

In 2 wird zur Verdeutlichung der Funktionalität entsprechend 1 die Seitenansicht einer kompletten Offshore- Strömungskraftanlage zur Stromgewinnung gezeigt, wobei die Windströmung 13 die Segel 6 im oberem Bereich der Tragseile 4 spannt und im unterem Bereich der Tragseile 4, die dort der Richtung der Windströmung 13 entgegen laufen, entspannt.In 2 is used to clarify the functionality accordingly 1 the side view of a complete offshore flow power plant for generating electricity is shown, with the wind flow 13 tensioning the sails 6 in the upper area of the supporting ropes 4 and relaxing them in the lower area of the supporting ropes 4, which run counter to the direction of the wind flow 13 there.

In 3 wird der prinzipielle Aufbau und das Funktionsprinzip der Positionierung der erfindungsgemäßen Offshore- Strömungskraftanlage zur Stromgewinnung auf der Wasseroberfläche 21 dargestellt, bei dem zwei identische Anlagen mit ihren Tragkonstruktionen 10 fest mit einem Ponton 11 verbunden sind, in dessen Mitte sich eine kreisförmige Öffnung 19 zur Aufnahme eines an Halteseilen mit Verankerung 16 am Meeresgrund 22 befestigten tonnenförmigen Schwimmkörpers 15 befindet. Zwischen dem tonnenförmigen Schwimmkörper 15 und der kreisförmigen Öffnung 19 des Pontons 11 entsteht aufgrund des geringeren Durchmessers des tonnenförmigen Schwimmkörpers 15 ein Spalt, der die rotationssymmetrische Bewegung um 360° des beweglichen Pontons 11 gegenüber des am Meeresgrund 22 mittels der Halteseile mit Verankerung 16 fixierten tonnenförmigen Schwimmkörpers 15 ermöglicht. Durch elektromotorisch betriebenen Schiffsschrauben 18 wird der Ponton 11 automatisch in eine solche Position gebracht, dass die Segel 6 der Strömungskraftanlage 24 immer optimal zur Windströmung 13 ausgerichtet sind. Nach Erreichen der optimalen Position stellt sich ein Gleichgewicht zwischen den beiden rotationssymmetrisch auf dem Ponton 11 fixierten Strömungskraftanlagen 24 ein, dass keiner Korrektur durch Betätigung der Schiffsschrauben 18 mehr bedarf, so lange die Windströmung 13 ihre Richtung beibehält.In 3 the basic structure and the functional principle of the positioning of the offshore flow power plant according to the invention for generating electricity on the water surface 21 are shown, in which two identical plants with their supporting structures 10 are firmly connected to a pontoon 11, in the middle of which there is a circular opening 19 for receiving a is attached to tethers with anchorage 16 on the seabed 22 barrel-shaped floating body 15. Due to the smaller diameter of the barrel-shaped floating body 15, a gap is created between the barrel-shaped floating body 15 and the circular opening 19 of the pontoon 11, which allows the rotationally symmetrical movement through 360° of the movable pontoon 11 relative to the barrel-shaped floating body fixed to the seabed 22 by means of the tethers with anchorage 16 15 allows. The pontoon 11 is automatically brought into a position such that the sails 6 of the flow power plant 24 are always optimally aligned with the wind flow 13 by means of ship screws 18 operated by an electric motor. After the optimum position has been reached, a balance is established between the two flow power plants 24 fixed rotationally symmetrically on the pontoon 11, so that correction by actuating the ship's propellers 18 is no longer required, as long as the wind flow 13 maintains its direction.

In 4 wird zur Verdeutlichung der Funktionalität entsprechend 3 die Draufsicht auf den auf der Wasseroberfläche 21 liegenden mittels tonnenförmigen Schwimmkörpers 15 fixierten Ponton 11 mit den darauf befestigten Strömungskraftanlage 24 dargestellt, wobei ersichtlich ist, dass der Ponton 11 und damit auch die Segel 6 in einem optimalen Winkel a 26 zum Wind stehen.In 4 is used to clarify the functionality accordingly 3 the plan view of the pontoon 11 fixed on the water surface 21 by means of a barrel-shaped floating body 15 with the flow power plant 24 attached thereto is shown, whereby it can be seen that the pontoon 11 and thus also the sails 6 are at an optimal angle a 26 to the wind.

Die windbedingte Kraft F1 versucht, den Ponton 11 um den tonnenförmigen Schwimmkörper 15 zu drehen, wobei dies von der identischen Kraft F2 rotationssymmetrisch kompensiert wird. Der Ponton 11 bleibt somit lagestabil und kann nur mittels der elektromotorisch betriebenen Schiffsschrauben 18 in eine andere Position bei sich ändernder Richtung der Windströmung 13 gebracht werden.The wind-induced force F1 attempts to rotate the pontoon 11 about the barrel-shaped floating body 15, this being compensated rotationally symmetrically by the identical force F2. The pontoon 11 thus remains in a stable position and can only be brought into a different position when the direction of the wind flow 13 changes by means of the ship's propellers 18 operated by an electric motor.

Bei Starkwinden, die das Leistungsvermögen der Strömungskraftanlage 24 überschreiten, wird der Ponton 11 mittels der elektromotorisch betriebenen Schiffsschrauben 18 in eine Position gebracht, bei der die Windströmung 13 in einem Winkel a 26 von 90° auf die Längsseite der Strömungskraftanlage 25 auftrifft und die Segel 11 somit deaktiviert sind, wobei zugleich die Rotation der Antriebsräder 1 mittels der Stromgeneratoren 12 elektrisch gestoppt wird.In the event of strong winds that exceed the capacity of the hydrodynamic power plant 24, the pontoon 11 is brought into a position by means of the ship's propellers 18, which are operated by an electric motor, in which the wind flow 13 hits the longitudinal side of the hydrodynamic power plant 25 at an angle a 26 of 90° and the sails 11 are thus deactivated, at the same time the rotation of the drive wheels 1 is electrically stopped by means of the power generators 12.

In 5 wird das Funktionsprinzip der erfindungsgemäßen Strömungskraftanlage 24 dargestellt, das sich ideal zur Erzeugung von Strom aus der Energie strömenden Wassers eignet, beispielsweise als Meeresströmungskraftanlage oder Laufkraftwerksanlagen in Flüssen, wobei die Strömungskraftanlage vollständig unter der Wasseroberfläche 21 liegen, die Tragkonstruktionen 10 der Antriebsräder 1 fest im Grund verankert sind und die Längsachsen 25 der Strömungskraftanlage 24 in einem solchen Winkel a 26 zur Richtung der Wasserströmung 23 positioniert sind, dass diese die höchst mögliche Kraft auf die Segel übertragen kann und die Segel 6 jeweils entsprechend der Richtung der Wasserströmung 23 im oberen Bereich des Tragseils 4 gespannt und im unterem Bereich des Tragseils entspannt sind und bei Richtungswechsel der Wasserströmung 23 die Segel 6 im oberem Bereich der des Tragseils 4 entspannt und im unterem Bereich des Tragseils 4 gespannt sind.In 5 the functional principle of the current power plant 24 according to the invention is shown, which is ideally suited for generating electricity from the energy of flowing water, for example as an ocean current power plant or run-of-river power plants in rivers, with the current power plant lying completely below the water surface 21, the supporting structures 10 of the drive wheels 1 firmly in the ground are anchored and the longitudinal axes 25 of the flow power plant 24 are positioned at such an angle a 26 to the direction of the water flow 23 that it can transmit the highest possible force to the sails and the sails 6 each corresponding to the direction of the water flow 23 in the upper area of the suspension cable 4 are stretched and relaxed in the lower area of the supporting cable and when the water flow 23 changes direction, the sails 6 are relaxed in the upper area of the supporting cable 4 and tensioned in the lower area of the supporting cable 4 .

In 6 wird das Prinzip einer Meeresströmungskraftanlage dargestellt, bei der sich die Richtung des Tidenhubs im Vergleich zu 5 umkehrt, wobei die Segel 6 in den oberen Abschnitten der Tragseile 4 infolge der gegenläufigen Windströmung 13 entspannt sind und keine Kräfte der Bewegungsrichtung der Tragseile 4 entgegen setzen können, während in den unteren Abschnitten der Tragseile 4 die Segel gespannt sind.In 6 the principle of an ocean current power plant is presented, in which the direction of the tidal range changes compared to 5 vice versa, with the sails 6 being relaxed in the upper sections of the support ropes 4 as a result of the opposing wind flow 13 and no forces being able to oppose the direction of movement of the support ropes 4, while in the lower sections of the support ropes 4 the sails are taut.

In 7 wird eine Bauform einer Strömungskraftanlage dargestellt, bei der die Tragkonstruktionen 10 sowohl der Meeresströmungsanlage 24 als auch Strömungskraftanlagen in Flüssen fest mit einem quaderförmigen Hohlkörper 26 verbunden sind, der so beschaffen ist, dass er mit Wasser gefüllt der Schwerkraftgründung der erfindungsgemäßen Strömungskraftanlage dient, wobei zu Wartungszwecken mittels Druckluft das Wasser aus dem quaderförmigen Hohlkörper 27 heraus gepresst werden kann und so die Strömungskraftanlage vollständig über die Wasseroberfläche 21, beispielsweise zu Reparaturarbeiten, aufgetrieben wird.In 7 a design of a flow power plant is shown, in which the supporting structures 10 of both the sea flow system 24 and flow power plants in rivers are firmly connected to a cuboid hollow body 26, which is designed such that it is filled with water for the gravity foundation of the flow power plant according to the invention, for maintenance purposes the water can be pressed out of the cuboid hollow body 27 by means of compressed air and the hydrodynamic power plant is thus completely raised above the water surface 21, for example for repair work.

In 8 ist die Draufsicht auf die Strömungskraftanlagen bei unterschiedlichen Richtungen der Wasserströmungen 23 dargestellt, wobei die Längsachse 25 der Strömungskraftanlage 24 in einem solchen Winkel a 26 zur Richtung der Wasserströmung 23 positioniert ist, dass diese die höchst mögliche Kraft auf die Segel übertragen kann und die Segel 6 jeweils entsprechend der Richtung der Wasserströmung 23 im oberen Bereich des Tragseils 4 gespannt und im unterem Bereich des Tragseils entspannt sind und bei Richtungswechsel der Wasserströmung 23 die Segel 6 im oberem Bereich der des Tragseils 4 entspannt und im unterem Bereich des Tragseils 4 gespannt sind.In 8th the plan view of the hydrodynamic power plant is shown with different directions of the water currents 23, with the longitudinal axis 25 of the hydrodynamic power plant 24 being positioned at such an angle a 26 to the direction of the water flow 23 that it can transmit the highest possible force to the sails and the sails 6 corresponding to the direction of the water flow 23 in the upper area of the supporting cable 4 and relaxed in the lower area of the supporting cable and when the water flow 23 changes direction the sails 6 are relaxed in the upper area of the supporting cable 4 and tensioned in the lower area of the supporting cable 4.

BezugszeichenlisteReference List

11
Antriebsraddrive wheel
22
Führungsnutguide groove
33
Aussparungrecess
44
Tragseilcarrying rope
55
Querholmcross bar
66
Segelsail
77
Durchführungexecution
88th
Ringring
99
Spannseil mit ÖsenTension rope with eyelets
1010
Tragkonstruktionsupporting structure
1111
Pontonpontoon
1212
Stromgeneratorpower generator
1313
Windströmungwind flow
1414
Meerwasserseawater
1515
tonnenförmiger Schimmkörperbarrel-shaped floating body
1616
Halteseil mit VerankerungLanyard with anchor
1717
MeeresbodenSeabed
1818
Schiffsschraubepropeller
1919
kreisförmige Öffnungcircular opening
2020
Spaltgap
2121
Wasseroberflächewater surface
2222
Meeresgrundseabed
2323
Wasserströmungwater flow
2424
Strömungskraftanlageflow power plant
2525
Längsachselongitudinal axis
2626
Winkelangle
2727
quaderförmige Hohlkörpercuboid hollow bodies
2828
Kraft F1Force F1
2929
Kraft F2Force F2

Claims (7)

Offshore- Strömungskraftanlage zur Stromgewinnung dadurch gekennzeichnet, dass über jeweils zwei sich gegenüber liegenden, rotationssymmetrisch über Tragkonstruktionen (10) mit Stromgeneratoren (12) verbundenen Antriebsrädern (1) je ein endloses Tragseil (4) in der Nut (2) jedes Antriebsrads (1) geführt wird, die mit den an beiden Tragseilen (4) mindestens im Abstand von 1/3 des Umfangs des Antriebsrads (1) befindlichen Querholmen (5) fest verbunden sind, wobei an jedem Querholm (5) ein rechteckiges Segel (6) mit vier Durchführungen (7) im Bereich der Ecken des Segels (6) mittels Ringen (8), welche die oberen beiden Durchführungen (7) und den Querholm (5) umschließen, das Segel (6) beweglich mit dem Querholm (5) verbinden, während an jeder Durchführung (7) im unterem Bereich des Segels (6) ein Spannseil mit Ösen (9) das Segel (6) mit dem nachfolgendem Querholm (5) beweglich befestigt ist, so dass bei auftretender Windströmung (13) alle Segel (6) im oberem Abschnitt des Tragseils (4) gespannt werden und die entstehende Kraft über die Querholme (5) auf die Tragseile (4) übertragen, die wiederum alle Antriebsräder (1) und mit diesen die Stromgeneratoren (12) synchron in Rotation versetzen, wobei die Segel (6) in den unteren Abschnitten der Tragseile (4) infolge der gegenläufigen Windströmung (13) entspannt sind und keine Kräfte der Bewegungsrichtung der Tragseile (4) entgegen setzen können, wodurch in den Stromgeneratoren (12) die Rotationskräfte mit einem hohen Wirkungsgrad in elektrischen Strom umgewandelt werden.Offshore flow power plant for generating electricity, characterized in that over in each case two opposite driving wheels (1) connected rotationally symmetrically via supporting structures (10) to current generators (12) one endless supporting cable (4) each is guided in the groove (2) of each driving wheel (1), which is connected to the two supporting cables ( 4) crossbars (5) located at least 1/3 of the circumference of the drive wheel (1) are firmly connected, with each crossbar (5) having a rectangular sail (6) with four passages (7) in the area of the corners of the sail (6) by means of rings (8), which enclose the two upper passages (7) and the transverse bar (5), the sail (6) movably connects to the transverse bar (5), while at each passage (7) in the lower area of the Sail (6) has a tensioning cable with eyelets (9), the sail (6) is movably attached to the subsequent crossbeam (5), so that when there is a wind flow (13) all the sails (6) in the upper section of the carrying cable (4) are tensioned and the resulting force is transmitted via the transverse beams (5) to the suspension cables (4), which in turn synchronously rotate all drive wheels (1) and with them the power generators (12), with the sails (6) in the lower sections of the suspension cables (4) are relaxed as a result of the opposing wind flow (13) and no forces can oppose the direction of movement of the suspension cables (4), whereby the rotational forces are converted into electricity with high efficiency in the power generators (12). Offshore- Strömungskraftanlage zur Stromgewinnung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass an der Peripherie der Antriebsräder (1) mindestens drei Aussparungen (3) im gleichem Abstand zueinander zur Aufnahme der Querholme (5) angeordnet sind, die der sichern Fixierung der Tragseile (4) währen ihres Umlaufs auf den Antriebsrädern (1) sowie deren Synchronisierung dienen und die eine bei seitlich auf die Segel (6) auftreffender starken Windströmung (13) entstehenden Drift der Tragseile (4) kompensieren und diese sicher in die Führungsnuten (2) der Antriebsräder (1) leiten.Offshore flow power plant for power generation claim 1 characterized in that at least three recesses (3) are arranged at the same distance from one another on the periphery of the drive wheels (1) to accommodate the transverse beams (5), which ensure the secure fixing of the carrying cables (4) while they are circulating on the drive wheels (1). serve as well as their synchronization and compensate for a drift of the supporting cables (4) occurring when the sails (6) are hitting a strong wind current (13) on the side and guide them safely into the guide grooves (2) of the drive wheels (1). Offshore- Strömungskraftanlage zur Stromgewinnung nach Anspruch 1 und 2 dadurch gekennzeichnet, dass diese mit ihren Tragkonstruktionen (10) fest mit einem Ponton (11) verbunden sind, in dessen Mitte sich eine kreisförmige Öffnung (19) zur Aufnahme eines an Halteseilen mit Verankerung (16) am Meeresgrund (22) befestigten tonnenförmigen Schwimmkörpers (15) befindet und zwischen dem tonnenförmigen Schwimmkörper (15) und der kreisförmigen Öffnung (19) des Pontons (11) ein Spalt entsteht, der die rotationssymmetrische Bewegung um 360° des beweglichen Pontons (11) gegenüber des am Meeresgrund (22) mittels der Halteseile mit Verankerung (16) fixierten tonnenförmigen Schwimmkörpers (15) ermöglicht und mittels elektromotorisch betriebener Schiffsschrauben (18) der Ponton (11) automatisch in eine solche Position gebracht wird, dass die Segel (6) der Strömungskraftanlage (24) immer optimal zur Windströmung (13) ausgerichtet sind, wobei sich nach Erreichen der optimalen Position ein Gleichgewicht zwischen den beiden rotationssymmetrisch auf dem Ponton (11) fixierten Strömungskraftanlagen (24) einstellt, dass keiner Korrektur durch Betätigung der Schiffsschrauben (18) mehr bedarf, so lange die Windströmung ihre Richtung beibehält.Offshore flow power plant for power generation claim 1 and 2 characterized in that these are firmly connected with their support structures (10) to a pontoon (11), in the center of which there is a circular opening (19) for receiving a barrel-shaped floating body ( 15) and between the barrel-shaped floating body (15) and the circular opening (19) of the pontoon (11) a gap is created which allows the rotationally symmetrical movement of the movable pontoon (11) by 360° in relation to that on the seabed (22) by means of the tethers barrel-shaped floating body (15) fixed with anchoring (16) and by means of ship's propellers (18) operated by an electric motor, the pontoon (11) is automatically brought into such a position that the sails (6) of the hydrodynamic power plant (24) are always optimally aligned with the wind flow (13 ) are aligned, whereby after the optimum position has been reached, a balance is established between the two flow power plants (24) fixed rotationally symmetrically on the pontoon (11) so that correction by actuating the ship's propellers (18) is no longer required, as long as the wind flow maintains its direction . Offshore- Strömungskraftanlage zur Stromgewinnung nach Anspruch 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, dass diese bei Starkwinden, die über die Leistungsfähigkeit der Anlage hinaus gehen, mittels der elektromotorisch betriebener Schiffsschrauben (18) der Ponton (11) automatisch in eine solche Position gebracht und gehalten wird, dass die Flächen der Segel (6) der Strömungskraftanlage (24) in Richtung zur Windströmung (13) stehen, die Luft an diesen vorbei strömt und so keine Kräfte auf die Tragseile (4) übertragen werden können, wobei zugleich die Rotation der Antriebsräder (1) elektrisch durch die Stromgeneratoren (12) blockiert wird.Offshore flow power plant for power generation claim 1 until 3 characterized in that in strong winds that exceed the capacity of the system, the pontoon (11) is automatically brought into and held in such a position by means of the ship's propellers (18) operated by an electric motor, that the surfaces of the sails (6) of the hydrodynamic system (24) are in the direction of the wind flow (13), the air flows past it and so no forces can be transmitted to the support cables (4), while at the same time the rotation of the drive wheels (1) is electrically blocked by the power generators (12). . Offshore- Strömungskraftanlage zur Stromgewinnung nach Anspruch 1 und 2 dadurch gekennzeichnet, dass sich das Funktionsprinzip der erfindungsgemäßen Strömungskraftanlage (24) ideal zur Erzeugung von Strom aus der Energie strömenden Wassers eignet, beispielsweise als Meeresströmungskraftanlage oder Laufkraftwerksanlagen in Flüssen, wobei die Meeresströmungskraftanlage (24) vollständig unter der Wasseroberfläche (21) liegt, die Tragkonstruktionen (10) der Antriebsräder (1) fest im Meeresgrund (22) verankert sind und die Längsachse (25) der Strömungskraftanlage (24) in einem solchen Winkel a (26) zur Richtung der Wasserströmung (23) positioniert ist, dass diese die höchst mögliche Kraft auf die Segel übertragen kann und die Segel (6) jeweils entsprechend der Richtung der Wasserströmung (23) im oberen Bereich des Tragseils (4) gespannt und im unterem Bereich des Tragseils entspannt sind und bei Richtungswechsel der Wasserströmung (23) die Segel (6) im oberem Bereich der des Tragseils (4) entspannt und im unterem Bereich des Tragseils (4) gespannt sind.Offshore flow power plant for power generation claim 1 and 2 characterized in that the functional principle of the current power plant (24) according to the invention is ideally suited for generating electricity from the energy of flowing water, for example as a sea current power plant or run-of-river power plant systems in rivers, with the sea current power plant (24) lying completely below the water surface (21), the supporting structures (10) the drive wheels (1) are firmly anchored in the seabed (22) and the longitudinal axis (25) of the flow power plant (24) is positioned at such an angle a (26) to the direction of the water flow (23) that this is the highest possible force can be transmitted to the sails and the sails (6) are tensioned in the upper area of the support cable (4) and relaxed in the lower area of the support cable in accordance with the direction of the water flow (23) and when the direction of the water flow (23) changes, the sails (6 ) are relaxed in the upper area of the support cable (4) and tensioned in the lower area of the support cable (4). Offshore- Strömungskraftanlage zur Stromgewinnung nach Anspruch 5 dadurch gekennzeichnet, dass die Tragkonstruktionen (10) sowohl der Meeresströmungsanlage (24) als auch Strömungskraftanlagen in Flüssen fest mit einem quaderförmigen Hohlkörper (26) verbunden sind, der so beschaffen ist, dass er mit Wasser gefüllt der Schwerkraftgründung der erfindungsgemäßen Strömungskraftanlage dient, wobei zu Wartungszwecken mittels Druckluft das Wasser aus dem quaderförmigen Hohlkörper (26) heraus gepresst werden kann und so die Strömungskraftanlage vollständig über die Wasseroberfläche (21) aufgetrieben wird.Offshore flow power plant for power generation claim 5 characterized in that the supporting structures (10) of both the sea current system (24) and current power systems in rivers are firmly connected to a cuboid hollow body (26) which is designed such that it is filled with water for the gravity foundation of the current power system according to the invention, whereby to maintenance The water can be pressed out of the cuboid hollow body (26) by means of compressed air, so that the hydrodynamic power plant can be pushed completely above the water surface (21). Offshore- Strömungskraftanlage zur Stromgewinnung nach Anspruch 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet, dass die Segel (6) sowohl konventionell aus an den Kanten verstärkten biegeschlaffen Material als auch aus festem, für optimale strömungstechnische Eigenschaften geformten Material, beispielsweise Faserverbundwerkstoffen, bestehen kann, die leicht, mechanisch hoch belastbar und korrosionsbeständig sind, wobei Materialien mit diesen Eigenschaften auch für die Tragseile (4), die Spannseile mit Ösen (9), die Querholme (5) und die Antriebsräder (1) bevorzugt Verwendung finden.Offshore flow power plant for power generation claim 1 until 4 characterized in that the sails (6) can consist of both conventional, pliable material reinforced at the edges and solid material shaped for optimum flow properties, for example fiber composite materials, which are light, mechanically highly resilient and corrosion-resistant, with materials with these Properties also for the support ropes (4), the tensioning ropes with eyelets (9), the crossbars (5) and the drive wheels (1) are preferably used.
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