DE10241854A1 - Verfahren und Vorrichtungen zur Gewinnung von elektrischer Energie aus Wasserwellen - Google Patents
Verfahren und Vorrichtungen zur Gewinnung von elektrischer Energie aus WasserwellenInfo
- Publication number
- DE10241854A1 DE10241854A1 DE10241854A DE10241854A DE10241854A1 DE 10241854 A1 DE10241854 A1 DE 10241854A1 DE 10241854 A DE10241854 A DE 10241854A DE 10241854 A DE10241854 A DE 10241854A DE 10241854 A1 DE10241854 A1 DE 10241854A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- water
- hulls
- magnets
- waves
- conductors
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03B—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
- F03B13/00—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates
- F03B13/12—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy
- F03B13/14—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy using wave energy
- F03B13/16—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy using wave energy using the relative movement between a wave-operated member, i.e. a "wom" and another member, i.e. a reaction member or "rem"
- F03B13/18—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy using wave energy using the relative movement between a wave-operated member, i.e. a "wom" and another member, i.e. a reaction member or "rem" where the other member, i.e. rem is fixed, at least at one point, with respect to the sea bed or shore
- F03B13/1805—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy using wave energy using the relative movement between a wave-operated member, i.e. a "wom" and another member, i.e. a reaction member or "rem" where the other member, i.e. rem is fixed, at least at one point, with respect to the sea bed or shore and the wom is hinged to the rem
- F03B13/181—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy using wave energy using the relative movement between a wave-operated member, i.e. a "wom" and another member, i.e. a reaction member or "rem" where the other member, i.e. rem is fixed, at least at one point, with respect to the sea bed or shore and the wom is hinged to the rem for limited rotation
- F03B13/182—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy using wave energy using the relative movement between a wave-operated member, i.e. a "wom" and another member, i.e. a reaction member or "rem" where the other member, i.e. rem is fixed, at least at one point, with respect to the sea bed or shore and the wom is hinged to the rem for limited rotation with a to-and-fro movement
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03B—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
- F03B13/00—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates
- F03B13/12—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy
- F03B13/14—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy using wave energy
- F03B13/16—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy using wave energy using the relative movement between a wave-operated member, i.e. a "wom" and another member, i.e. a reaction member or "rem"
- F03B13/20—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy using wave energy using the relative movement between a wave-operated member, i.e. a "wom" and another member, i.e. a reaction member or "rem" wherein both members, i.e. wom and rem are movable relative to the sea bed or shore
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K35/00—Generators with reciprocating, oscillating or vibrating coil system, magnet, armature or other part of the magnetic circuit
- H02K35/02—Generators with reciprocating, oscillating or vibrating coil system, magnet, armature or other part of the magnetic circuit with moving magnets and stationary coil systems
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K35/00—Generators with reciprocating, oscillating or vibrating coil system, magnet, armature or other part of the magnetic circuit
- H02K35/04—Generators with reciprocating, oscillating or vibrating coil system, magnet, armature or other part of the magnetic circuit with moving coil systems and stationary magnets
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
- F05B2210/00—Working fluid
- F05B2210/18—Air and water being simultaneously used as working fluid
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/30—Energy from the sea, e.g. using wave energy or salinity gradient
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Other Liquid Machine Or Engine Such As Wave Power Use (AREA)
Abstract
Magnete und geschlossene Stromkreise bildende Stromleiter-Systeme werden von Wasserwellen azyklisch relativ zueinander bewegt, wodurch in den Stromleiter-Systemen elektrische Ströme induziert werden. DOLLAR A Beispielsweise werden beidseitig geschlossene, aus magnetische Felder nur unwesentlich beeinflussenden Materialien gefertigte Rohre mit Stromkreise bildenden Spulen umgeben, in denen durch im Inneren der Rohre hin und her rutschende magnete Ströme induziert werden. DOLLAR A Derartige Rohre können außer zur Stromerzeugung auch zur gleichzeitigen Schlinger- und Stampf-Dämfpung in oder an Schiffsrümpfen montiert werden.
Description
- Bekannte Verfahren nutzen die kinetische Energie von in Küstennähe heranbrandenden Wassermassen zur Förderung eines Teils dieses Wassers in ein über dem Meeresniveau liegendes Wasserreservoir. Aus diesem kann es über mit Stromgeneratoren gekoppelte Turbinen herabströmen und einen Teil seiner potentiellen Energie in elektrische Energie umsetzen.
- Andere bekannte Verfahren nutzen das Auf und Ab von Meereswellen, um Luft oder in Zylinder-Kolben-Mechanismen eingeschlossene Hydraulikflüssigkeiten durch mit Stromgeneratoren gekoppelte Turbinen hindurch zu treiben.
- Die vorliegende Erfindung vermeidet diese mehrfachen Umwandlungen von einer Energieform in eine andere, indem sie Magnete und Stromleiter mittels der Wellenbewegungen direkt aneinander vorbeibewegt und dadurch elektrische Ströme in den Stromleitern induziert.
- Aufgabe der Erfindung ist es, mit möglichst geringem technischem Aufwand Wasserwellen-Energie in elektrische Energie umzuwandeln und besonders robuste Anlagen dafür zu schaffen, die selbst von außergewöhnlichen Meereserscheinungen nicht total zerstört werden können.
- Diese und weitere sich aus der Beschreibung ergebende Aufgaben löst die Erfindung mit einem Verfahren zur Umsetzung von Wasserwellen-Energie in elektrische Energie, dadurch gekennzeichnet, daß Wellenbewegungen auf Vorrichtungen übertragen werden, mit denen Magnete und Stromleiter azyklisch aneinander vorbeigeführt und elektrische Ströme in den durch Stromverbraucher zu Stromkreisen geschlossenen Stromleitern induziert werden.
- Der Begriff "azyklisch" besagt, daß hier keine Rotationen sondern geradlinige oder kurvenförmige Hin- und Herbewegungen erfolgen.
- Im Folgenden wird die Wirkungsweise derartiger Vorrichtungen anhand schematischer Zeichnungen, die weder die Abmessungen noch technische Details wiedergeben, erläutert.
- In Fig. 1 bedeutet R ein Kunststoffrohr, in dem Magnete M infolge der Schräglage nach rechts unten rutschen. In den außen am Kunststoffrohr R befestigten Spulen S. deren Drahtwindungen mit Stromverbrauchern Kreisläufe bilden, werden Stromstöße induziert. Gleiche Stromrichtungen der in mehreren Spulen S gleichzeitig induzierten Stromstöße werden durch berechnete definierte Abstände zwischen den Magneten M gewährleistet. Dafür sind die Magnete M mit Distanzstücken D verbunden. Als schwimmfähige Hohlkörper ausgebildete Distanzstücke D und im Inneren des Kunststoffrohrs R befindliches Wasser erhöhen die Rutsch-Geschwindigkeit der Magnete M.
- Fig. 2 zeigt dasselbe Kunststoffrohr R etwas später in der durch die nach rechts fortschreitende Wasserwelle W entgegengesetzt gekippten Schräglage, durch die die Magnete M nach links unten rutschen.
- Stromstöße werden auch dann in den Stromkreisen der Spulen S induziert, wenn diese im Inneren der Kunststoffrohre R hin und her rutschen und die Magnete M außen an den Kunststoffrohren R befestigt sind, was durch Vertauschen der Buchstaben M und S in Fig. 1 dargestellt wäre.
- Fig. 3 erläutert die Nutzung von Bewegungen, wie sie Mastspitzen rollender und stampfender Schiffe beschreiben, Ein im Grund verankertes Offshore-Gerüst G trägt mit seinem Oberteil im Kreisbogen angeordnete Magnete M. Die Auf- und Niederbewegungen der Wasserwellen W drehen einen schwimmfähigen Kasten K um eine im Gerüst G gelagerte Achse A hin und her. Ein mit dem Kasten K fest verbundener Pendelmast P führt die an seinem oberen Ende befestigte, einen Eisenkern enthaltende Spule S an den Magneten M vorbei, wodurch Stromstöße in der mit einem Stromverbraucher einen Stromkreis bildenden Drahtwicklung der Spule S induziert werden.
- Das hier beschriebene Prinzip lässt sich auf Windkonverter übertragen, indem die Spitzen der Rotorblätter mit Spulen tragenden kurzen Kreisbögen ausgerüstet werden und der Drehkreis der Rotorblätter von einem Magneten tragenden Kreisring umgeben wird. Damit werden die komplizierten Getriebe der bekannten Windkonverter überflüssig.
- Wenn im Offshore-Gerüst G der Fig. 3 mehrere sich um die Achse A hin und her drehende schwimmfähige Kästen K montiert sind, werden die Windungsenden der an den Pendelmasten P angebrachten Spulen S über Gleichrichter, beispielsweise Graetz-Schaltungen, an eine gemeinsame zum Stromverbraucher V führende Doppelleitung L angeschlossen, wie in Fig. 4 dargestellt.
- Derartige Gleichrichter-Anordnungen werden immer dann zwischen die Spulenausgänge und eine gemeinsame Stromverbraucher-Leitung geschaltet, wenn die in mehreren Spulen induzierten Ströme infolge unregelmäßiger Wellenbewegungen nicht gleichphasig einreguliert werden können.
- Auch wenn viele mit Magneten M und Spulen S versehene Kunststoffrohre R, wie sie in Fig. 1 dargestellt sind, serienweise gebündelt in Offshore-Anlagen den Wellenbewegungen ausgesetzt werden, sorgen die anhand der Fig. 4 erklärten Gleichrichter-Schaltungen für einen über eine gemeinsame Leitung dem Verbraucher zugeführten Gleichstrom, der umso glatter ist, je größer die Anzahl der von den Wellen bewegten Kunststoffrohre R ist.
- Bewegungen rollender und stampfender Schiffe können unmittelbar zur Umsetzung von Wasserwellen-Energie in elektrische Energie ausgenutzt werden. Die Fig. 5 zeigt ein in der Bilge B eines Schiffs mit dem Schiffsrumpf fest verbundenes Kunststoffrohr R, in dem ein Magnet M der Rollbewegung des Schiffs folgend hin und her rutscht. Das Kunststoffrohr R ist mit mehreren, zum Beispiel drei Spulen S umwickelt. Beim Hin- und Herrutschen des Magneten M wird in den Spulen S Strom induziert und gleichzeitig dämpft die Masse des Magneten M - ähnlich wie das Ballast-Wasser in einem Frahm'schen Schlingertank - das Rollen des Schiffs.
- Diese Schlingerdämpfung ist optimal, wenn der Magnet M das linke Ende des Kunststoffrohrs R genau in dem Moment erreicht hat, wenn dieses aus seiner Linksneigung in die waagerechte Lage zurückgekehrt ist und soeben beginnt, sich nach rechts zu neigen. Dieser Augenblick ist in Fig. 5 dargestellt. Dank seiner Gewichtskraft dämpft der Magnet M die beginnende Rechtsneigung des Kunststoffrohrs R, setzt sich aber dennoch mit anfangs zunehmender Geschwindigkeit nach rechts in Bewegung und sollte mit seinem Schwung das rechte Ende des Kunststoffrohrs R erst dann erreichen, wenn dieses nach einer leichten Linsdrehung abermals waagerecht liegt. Dieser an die Roll-Eigenfrequenz angepasste Takt des Magneten M läßt sich folgendermaßen steuern.
- Die in den Spulen S induzierten Ströme erzeugen Magnetfelder, die den von der Schwerkraft bewegten Magneten M bremsen. Nähert sich der Magnet M einer der Spulen S, so wird er von ihrem Magnetfeld abgestoßen; hat er sie passiert, wird er von ihrem Magnetfeld angezogen. Mit diesem Bremseffekt kann der Takt des Magneten M an die Roll-Eigenfrequenz des Schiffs in erster Näherung angepasst werden, indem Spulen S bekannter Induktivitäten in berechneten Abständen an dem Kunststoffrohr R befestigt werden.
- Präzisere Schlingerdämpfungen erreicht man, indem Teilströme oder kurzzeitige Strompulse der in den verschiedenen Spulen S induzierten Ströme auf benachbarte Spulen S umgeleitet werden und dem Magnet M auf seinem Weg zwischen zwei Spulen S eine der momentanen Krängung des Schiffs entsprechende Geschwindigkeit aufgezwungen wird. Krängungs- Sensoren regeln dabei die Computergesteuerten Schaltungen. Die Computer-Programme sind nicht Gegenstand dieser Patentanmeldung.
- Ohne die anhand der Fig. 5 erläuterten Vorrichtung würde die von den Meereswellen auf das Schiff übertragene Energie total in miteinander abwechselnde kinetische und potentielle Energie der rollenden und stampfenden Schiffsmasse umgesetzt werden. Mittels der erläuterten Vorrichtung wird jedoch die Meereswellen-Energie auf Kosten der Roll- Energie großenteils in elektrische Energie umgewandelt. Das ist für die Schiffsbesatzungen insbesondere kleinerer Fracht-Fischereischiffe zweifach vorteilhaft.
- Die Effektivität des mit der Fig. 5 dargelegten Prinzips wird durch den Einbau vieler derartiger Systeme im Schiffsinneren, vorzugsweise im Kielraum, gesteigert. Das Gleiche gilt für Vorrichtungen gemäß Fig. 5, die aus besonders langen, parallel zur Längsachse des Schiffs und nicht nur in dessen Innenraum, sondern auch außenbords montierten Rohren R bestehen und das Stampfen des Schiffs zur Erzeugung von elektrischem Strom ausnutzen.
- Da das Rollen der Schiffe nicht nur vom Seegang verursacht wird, sondern zu einem großen Teil auch vom Wind, setzt die anhand Fig. 5 beschriebene Vorrichtung gleichzeitig auch Windenergie in elektrische Energie um.
- In Fig. 6a und 6b ist ein aus mehreren Rümpfen Ru und einem diese Rümpfe verbindenden Boden Bo bestehender Schwimmkörper dargestellt. Derartige Schwimmkörper sind in der Patentanmeldung 102 13 335.2 für das Umladen von Schiffsladungen auf zwischen die Rümpfe eingefahrene Leichter beschrieben. Die in der Patentanmeldung 102 13 335.2 die Bauweise dieser Mehrrumpf-Schwimmkörper treffend kennzeichnende Bezeichnung "Polymarane" wird auch hier benutzt.
- Polymarane sind wegen ihrer Hochseestabilität als Träger von Anlagen und Vorrichtungen zur Gewinnung von elektrischer Energie aus Wasserwellen und Wind besonders geeignet.
- In Fig. 6a ist ein Polymaran in der Blickrichtung parallel zur Fortpflanzungsrichtung von Meereswellen dargestellt. Fig. 6b zeigt diesen Polymaran in der Sicht von oben. Um die Achsen A schwingen im Wellenrhythmus schwimmfähige Kästen K, in denen viele Kunststoffrohre R gebündelt befestigt sind. Die Kunststoffrohre R sind mit oben, zum Beispiel anhand von Fig. 1 und Fig. 5 beschriebenen Systemen von relativ zueinander beweglichen Magneten und Spulen (oder anderen Stromkreise bildenden Stromleitern) ausgerüstet. Auf den Oberseiten der Kästen K können gegen oder in die Windrichtung drehbare plattenförmige Windfahnen F montiert werden, um die Drehschwingungen der Kästen K vom Wind verstärken zu lassen.
- Der Winkel zwischen der Flächennormalen einer Windfahne F und der Längsachse des zugehörigen Kastens K wird von Windrichtungs- und Windstärke-Sensoren über Computer mit der jeweiligen Drehschwingungs-Phase des Kastens K korreliert.
- Statt der dem Wind Druckwiderstand bietenden plattenförmigen Windfahnen F können auch Rahmen mit Jalousie-artig drehbaren Lamellen auf den schwimmfähigen Kästen K montiert werden.
- Mittels der Windfahnen F wird folgendes Prinzip zum Gewinnen von elektrischer Energie aus strömender Luft genutzt;
- Ebene oder gewölbte Flächen werden vom Wind gegen eine Kraft, hier die Schwerkraft, während eines Zeitintervalls in eine andere Position gedrückt. Durch Verkleinern des Anstellwinkels wird die Fläche von der Kraft in die Ausgangsposition zurückgetrieben. Beträgt der Anstellwinkel während dieses Rückstell-Vorgangs null Grad, kann eine in Windrichtung hinter der Fläche angeordnete identisch konstruierte zweite Fläche fast den vollen Windstrom nutzen, der nur durch Reibungswiderstände an der vorderen Fläche gemindert wurde. Die Hin- und Herbewegungen der Flächen relativ zu einem stationären Träger, beispielsweise zu einem in seichtem Wasser auf Grund gesetzten Polymaran bewegen Spulen und Magnete aneinander vorbei. Die Spulenwindungen werden zum Beispiel mit den Windungen von Elektromagneten verbunden, die anstelle von Permamentmagneten zur Ausrüstung der Kunststoffrohre R in den Polymarananlagen gemäß Fig. 6 gehören. Die Spulenwindungen können aber auch mit anderen Stromverbrauchern zu geschlossenen Stromkreisen verbunden werden.
- Gemäß der Patentanmeldung 102 13 335.2 können Polymarane in Offshore-Gebieten nicht nur auf Grund gesetzt sondern auch verankert werden. Das Verankern ist in solchen Seegebieten zweckmäßig, in denen die Wellenfronten häufig ihre Richtung ändern. Über an den Ecken des Polymarans angreifende und diagonal geführte Ankerseile kann der Polymaran in die jeweils günstigste Richtung gedreht werden. Ein weiterer Vorteil der in der Patentanmeldung 102 13 335.2 beschriebenen Polymarane ist die Variierbarkeit ihrer Eintauchtiefen durch Ballast-Wasser. Je tiefer der Boden Bo der Polymarananlage nach Fig. 6 unterhalb der Wasserlinie W1 liegt, desto länger werden die zwischen die Rümpfe Ru einlaufenden und sich dort weiterentwickelnden Wasserwellen. So kann die Wellenlänge der Länge der Kästen K angepasst und deren Pendeln um die Achsen A maximiert werden.
- Um seetüchtige Anlagen zu bauen, werden zunächst Modelle von Polymaranen gemeinsam mit Modellen erfindungsgemäßer Vorrichtungen ausprobiert, und zwar zweckmäßig in mit Wellenerzeugern ausgestatteten Versuchsbecken.
- Bauelemente für zeitsparendes Zusammensetzen und Umkonstruieren derartiger Modelle sind in der Patentanmeldung 102 29 998.6 beschrieben. Aus Bauelementen zusammensteckbare Modelle sind auch als Bausätze für Studenten, Schüler und Teilnehmer an Jugend-forscht-Wettbewerben geeignet, um ihnen Experimente zu ermöglichen, die zu Verbesserungen der hier beschriebenen Verfahren und Vorrichtungen führen können, insbesondere der hier beschriebenen Verfahren zur Energiegewinnung aus Wind.
- Um mit möglichst wenig Konstruktionsmaterial möglichst große Leistungen pro Wasserflächen-Einheit zu erzielen> werden in den Versuchsbecken u. a. folgende technische Details mit Modellen optimiert:
- Auch diesen Erläuterungen dienen Fig. 6a und 6b.
- 1. 1.1 Hochseestabilität wird bei vorgegebener Höhe der
Rümpfe Ru wesentlich von der Grundfläche des Bodens Bo
bestimmt. Die Annäherung an eine quadratische Grundfläche
mit einer großen Anzahl an Rümpfen Ru erfordert längere
Rümpfe Ru, als in Fig. 6b aus Formatgründen gezeichnet
werden konnte. Auch ist in Fig. 6b der Einfachheit halber
zwischen zwei Rümpfen Ru Jeweils nur eine Achse A mit
einem um diese schwingenden Kasten K dargestellt, obgleich
zwischen Je zwei Rümpfen Ru mehrere Achsen A mit Kästen K
vorgesehen sind, weil die Länge der Kästen K in der
Größenordnung der Wellenlängen liegt und die Längen der
Rümpfe Ru ein Vielfaches der Wellenlängen betragen.
Im Versuchsbecken lässt sich ausprobieren, wie lang die Kanten eines etwa quadratischen Bodens Bo sein müssten, um bei den zu erwartenden Längen und Amplituden der Meereswellen eine ausreichende Hochseestabilität zu gewährleisten. - 2. 1.2 Die Drehschwing-Frequenzen der Kästen K sind für die
elektrische Leistung der Anlage pro Wasserflächen-Einheit
wichtig und hängen von den Längen und Amplituden der
zwischen den Rümpfen Ru auftretenden Wellen ab. Die Wellen
zwischen den Rümpfen Ru unterscheiden sich wesentlich von
den Meereswellen in der unmittelbaren Umgebung des
Polymarans. Die Längen und Amplituden der sich aus den
einlaufenden Meereswellen zwischen zwei Rümpfen Ru
entwickelnden Wellen lassen sich durch die Abmessungen des aus
zwei Rümpfen Ru und dem Boden Bo gebildeten Kanals
modifizieren, so daß ein Optimum der Drehschwing-Frequenzen
eingestellt werden kann. Die günstigsten Abmessungen des
Kanals werden durch Experimente im. Versuchsbecken
ermittelt.
Bei vorgegebener Geometrie der schwimmfähigen Kästen K werden verschiedene Längen, Breiten und Wassertiefen des Kanals ausprobiert. Die Wassertiefe wird mit der Eintauchtiefe des Polymarans variiert. Die Wassertiefe kann aber auch durch steile Stufen am Boden Bo abschnittweise vom Kanaleingang zum Kanalausgang vertieft werden, indem quaderförmige Klötze, die die Kanalbreite ausfüllen und in der Laufrichtung der Wellenfronten flacher werden, auf den Boden Bo gesetzt werden. Die Stufen bewirken, daß Meerwasser durch den Kanal strömt und dadurch die zeitliche Zuleitung von kinetischer Energie in den Kanal vermehrt wird. Ohne diese Stufen bewegen sich nur Wellen durch den Kanal, die das Erscheinungsbild zirkulierender Wassermassen ohne horizontalen Wassertransport sind.
Durch konische Erweiterungen der von je zwei Rümpfen Ru gebildeten Kanaleingänge - Fig. 6b zeigt zugespitzte Rümpfe Ru - auch in senkrechter Richtung, wird die durch den Steilstufen-Effekt in die Kanäle pro Zeiteinheit einströmende Wassermenge noch vergrößert. Die Konizität und auch die Abmessungen der steilen Stufen werden im Versuchsbecken mit den Einström-Geschwindigkeiten verglichen. -
- 1. 2.1 Permanent-Magnete sind wegen geringeren
Materialaufwandes für viele Ausführungsformen der erfindungsgemäßen
Vorrichtungen vorteilhafter als aus Spulen und remanenten
Kernen bestehende Elektromagnete.
Als Massenprodukt erhältliche runde Ferritscheiben lassen sich zu runden Stabmagneten beliebiger Längen zusammensetzen. - 2. 2.2 Durch Wasserwellen oder Wind zu Drehschwingungen
angeregte, mit kernfreien Spulen ausgerüstete Bauteile werden
an mit Magneten besetzten stationären Bauteilen
vorbeigeführt.
Kernfreie Spulen werden wegen ihrer relativ geringen Masse von den anregenden Kräften stärker beschleunigt als Bauteile, die Magnete mit relativ großen Massen tragen.
Fig. 7 veranschaulicht ein Beispiel zu dieser Anordnung. Das zu einem Kreisbogen geformte Kunststoffrohr R ist mit zwei Drahtwicklungen entgegengesetzten Windungssinns Wi1 und Wi2 versehen. Die Permanent-Magnete M sind mit aus Kunststoff gefertigten Distanzstücken D derart an einem kreisförmigen stationären Träger T befestigt, daß sie sich mit gleichnamigen Polen gegenüber stehen und ohne Befestigungen gegenseitig abstoßen würden. Die Wicklungen Wi1 und Wi2 können auch im Inneren des Kunststoffrohrs R angebracht sein, damit sie sich möglichst dicht an den Magneten M vorbeibewegen, wenn sich das Kunststoffrohr R bei seinen Drehschwingungen über die Magneten M, diese umhüllend, hinwegschiebt.
Das aus dem Zwischenraum zweier benachbarter Magnete M ausstrahlende Magnetfeld ist im Wandbereich des Kunststoffrohrs R bezüglich dessen kreisförmigen Querschnitts radial gerichtet, und zwar von Zwischenraum zu Zwischenraum abwechselnd nach außen und nach innen. Die Wicklungen Wi1 und Wi2 sind höchstens so breit wie die Länge der Distanzstücke D und ihr Abstand ist mindestens gleich der Länge der Magnete M. Die in der Mitte des Kunststoffrohrs R austretenden Drahtenden der Wicklungen Wi1 und Wi2 sind miteinander verbunden während die beiden anderen Drahtenden mit einem Stromverbraucher einen geschlossenen Stromkreis bilden.
Das Kunststoffrohr R wird von einem um eine Achse A drehbaren Pendelmast P getragen. Die Achse A und die Magnete M mit ihrem Träger T sind relativ zum Kunststoffrohr R stationär und analog zur Anlage der Fig. 3 montiert. Ist die gesamte Anlage nicht starr mit dem Meeresgrund verbunden, sondern beweglich schwimmend verankert, dann können die Drehschwingungen des Kunststoffrohrs R zu Schwingungen ausarten, die fast vollständige Kreise beschreiben, was im Versuchsbecken simuliert werden kann. - 3. 2.3 Wird das unter 2.2 beschriebene Verfahren auf gerade,
zu Drehschwingungen angeregte Kunststoffrohre, wie sie in
den schwimmfähigen Kästen K nach Fig. 6a und Fig. 6b
beispielsweise montiert werden können, übertragen, dann
werden für Versuchszwecke viele identische
Permanent-Magnete im Inneren eines geraden Kunststoffrohrs äquidistant
befestigt. Eine gemäß 2.2 aus zwei entgegengesetzt
gewundenen Drahtwicklungen bestehende, das Kunststoffrohr
umfassende Spule rutscht im Rhythmus der Drehschwingungen
von einem zum anderen Ende des Kunststoffrohrs. Jedesmal,
wenn die Spule den Zwischenraum zwischen zwei Magneten
und das dort ausgestrahlte Maximum des kreissymmetrischen
radialen Magnetfelds passiert, wird sie durch dessen
Wechselwirkung mit ihrem eigenen selbstinduzierten Magnetfeld
deutlich gebremst.
Mit einer kompletten, unter anderem ein Kunststoffrohr mit Magneten und Spule enthaltenden Versuchsvorrichtung kann durch Experimente im Versuchsbecken rascher als durch Computer-Simulationen bei Vorgabe sämtlicher erforderlicher Parameter die Masse der Spule bestimmt werden, mit der sie sich in gleicher Weise vom einen zum anderen Ende des Kunststoffrohrs bewegt, wie es im Absatz 17 für den Schlingerdämpf-Magneten M präzisiert ist. Diese Masse wird der Spule durch deren Konstruktion und Wahl der Konstruktionsmaterialien verliehen. So wird die der gesamten Vorrichtung von Wasserwellen und Wind zugeführte Energie mit maximalem Wirkungsgrad in elektrische Energie umgesetzt.
Claims (8)
1. Verfahren zum Umsetzen von Wasserwellen-Energie in
elektrische Energie, dadurch gekennzeichnet, daß von
Wasserwellen bewegte Vorrichtungen Magnete und
Stromleiter azyklisch aneinander vorbeiführen und
elektrische Ströme in den durch Stromverbraucher zu
Stromkreisen geschlossenen Stromleitern induzieren.
2. Eine von Wasserwellen bewegbare Vorrichtung nach
Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an einer im
Wasser stationierten Trägeranlage aus nicht
magnetisierbarem Material gefertigte, an beiden Enden
geschlossene Rohre derart beweglich befestigt sind, daß ihre
Längsachsen bei den von Wellen angeregten Bewegungen
beliebig steile Winkel mit der Horizontalebene bilden
können, wodurch im Inneren der Rohre vorgesehene, in
deren Längsrichtung bewegliche Magnete an mit den
Rohren fest verbundenen Stromleitern vorbeirutschen.
3. Eine von Wasserwellen bewegbare Vorrichtung nach
Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß von Wellen
bewegte Stromleiter auf einer Kreisbahn dicht an
Magneten vorbei hin und her bewegt werden, wobei die
Magnete entlang eines zur Kreisbahn konzentrischen
Kreises nebeneinander an einer im Wasser stationierten
Trägeranlage befestigt sind.
4. Im Wasser stationierte Trägeranlage nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, daß aus mehreren Rümpfen
bestehende Schwimmkörper, wie sie im 2. Absatz des 2.
Ausführungsbeispiels der Patentanmeldung 10213335.2
beschrieben sind, zwischen ihren Rümpfen befestigte
Achsen aufweisen, um die schwimmfähige Kästen drehbar
befestigt sind, wobei diese Kästen die im Anspruch 2
genannten Rohre enthalten.
5. Im Wasser stationierte Trägeranlage nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet, daß aus mehreren Rümpfen
bestehende Schwimmkörper, wie sie im 2. Absatz des 2.
Ausführungsbeispiels der Patentanmeldung 102 13 335.2
beschrieben sind, zwischen ihren Rümpfen befestigte
Achsen aufweisen, um welche Stromleiter tragende, mit
schwimmfähigen Kästen und starren, plattenförmigen
Windfahnen ausgestattete Pendelmasten hin und her schwingen,
wodurch sie die Stromleiter an zwischen je zwei Rümpfen
befestigten, mit Magneten besetzten, kreisförmigen
Haltekonstruktionen dicht vorbeiführen.
6. Schwimmkörper nach den Ansprüchen 4 und 5, dadurch
gekennzeichnet, daß die von Je zwei Rümpfen und dem Boden
des Schwimmkörpers gebildeten Kanäle durch auf den Boden
gesetzte steile Stufen in Richtung der durch die Kanäle
laufenden Wellenfronten abrupt zunehmende Wassertiefen
erhalten.
7. Schwimmkörper nach den Ansprüchen 4, 5 und 6, dadurch
gekennzeichnet, daß die Querschnitte der von Je zwei
Rümpfen und dem Boden des Schwimmkörpers gebildeten
Kanäle durch spitze Enden der Rümpfe seewärts erweitert
sind.
8. Von Wasserwellen bewegbare Vorrichtungen nach
Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß aus nicht
magnetisierbarem Material gefertigte, beidseitig geschlossene und
in Längsrichtung bewegliche Magnete enthaltende sowie mit
befestigten Stromleitern versehene Rohre in oder an
Schiffsrümpfen parallel zu deren Längsachsen zur Dämpfung
des Stampfens und quer zu deren Längsachsen zur Schlinger-
Dämpfung montiert werden, um gleichzeitig elektrische
Energie zu gewinnen.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE10241854A DE10241854A1 (de) | 2002-09-09 | 2002-09-09 | Verfahren und Vorrichtungen zur Gewinnung von elektrischer Energie aus Wasserwellen |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE10241854A DE10241854A1 (de) | 2002-09-09 | 2002-09-09 | Verfahren und Vorrichtungen zur Gewinnung von elektrischer Energie aus Wasserwellen |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE10241854A1 true DE10241854A1 (de) | 2003-04-03 |
Family
ID=7714900
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE10241854A Withdrawn DE10241854A1 (de) | 2002-09-09 | 2002-09-09 | Verfahren und Vorrichtungen zur Gewinnung von elektrischer Energie aus Wasserwellen |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE10241854A1 (de) |
Cited By (16)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB2402557A (en) * | 2003-06-02 | 2004-12-08 | Jwo-Hwu Yi | Pivoting lever wave powered generator |
WO2008066553A1 (en) * | 2006-12-01 | 2008-06-05 | Humdinger Wind Energy Llc | Generator utilizing fluid-induced oscillations |
WO2009069168A2 (en) * | 2007-11-30 | 2009-06-04 | Armando Biondi | Oscillating air-filled barrier device with means for recycling sea wave energy |
US7573143B2 (en) | 2006-12-01 | 2009-08-11 | Humdinger Wind Energy, Llc | Generator utilizing fluid-induced oscillations |
FR2928423A1 (fr) * | 2008-03-10 | 2009-09-11 | Duigou Yves Le | Dispositif generant de l'electricite a partir de la houle |
ES2332850A1 (es) * | 2005-10-17 | 2010-02-12 | Iñaki Valle Ros | Unidad de generacion electrica por medio de olas marinas. |
US7772712B2 (en) | 2007-05-30 | 2010-08-10 | Humdinger Wind Energy, Llc | Fluid-induced energy converter with curved parts |
DE102009047232A1 (de) * | 2009-11-27 | 2011-06-22 | Fusiontec Ag | Wellenkrafteinheit zur Umwandlung von Wellenbewegungen in elektrische Energie sowie Wellenkraftwerk mit wenigstens einer solchen Wellenkrafteinheit |
US7986051B2 (en) | 2007-05-30 | 2011-07-26 | Humdinger Wind Enery LLC | Energy converters utilizing fluid-induced oscillations |
CN103180605A (zh) * | 2010-08-04 | 2013-06-26 | 格威夫有限公司 | 通过波浪作用产生能量的系统 |
CN103199667A (zh) * | 2013-03-12 | 2013-07-10 | 张平 | 立体阵列式波能发电装置 |
EP2832987A1 (de) * | 2013-08-02 | 2015-02-04 | King Abdulaziz City for Science & Technology (KACST) | Energieerzeugungsvorrichtung und Energiesammlungsvorrichtung damit |
US9944353B2 (en) | 2012-06-04 | 2018-04-17 | Gwave Llc | System for producing energy through the action of waves |
US9976535B2 (en) | 2005-11-07 | 2018-05-22 | Gwave Llc | System for producing energy through the action of waves |
RU2699439C1 (ru) * | 2018-05-11 | 2019-09-05 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Петербургский государственный университет путей сообщения Императора Александра I" | Поплавковая волновая электростанция |
RU2802901C1 (ru) * | 2022-12-27 | 2023-09-05 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный технологический университет" (ФГБОУ ВО "КубГТУ") | Волновая электростанция с маятниковым электрогенератором |
-
2002
- 2002-09-09 DE DE10241854A patent/DE10241854A1/de not_active Withdrawn
Cited By (22)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB2402557B (en) * | 2003-06-02 | 2005-05-11 | Jwo-Hwu Yi | Apparatus for converting wave energy into electrical energy |
GB2402557A (en) * | 2003-06-02 | 2004-12-08 | Jwo-Hwu Yi | Pivoting lever wave powered generator |
ES2332850A1 (es) * | 2005-10-17 | 2010-02-12 | Iñaki Valle Ros | Unidad de generacion electrica por medio de olas marinas. |
US9976535B2 (en) | 2005-11-07 | 2018-05-22 | Gwave Llc | System for producing energy through the action of waves |
US7821144B2 (en) | 2006-12-01 | 2010-10-26 | Humdinger Wind Energy, Llc | Generator utilizing fluid-induced oscillations |
US7573143B2 (en) | 2006-12-01 | 2009-08-11 | Humdinger Wind Energy, Llc | Generator utilizing fluid-induced oscillations |
WO2008066553A1 (en) * | 2006-12-01 | 2008-06-05 | Humdinger Wind Energy Llc | Generator utilizing fluid-induced oscillations |
US8026619B2 (en) | 2006-12-01 | 2011-09-27 | Humdinger Wind Energy, Llc | Generator utilizing fluid-induced oscillations |
CN101601180B (zh) * | 2006-12-01 | 2011-12-14 | 哈姆丁格风能有限责任公司 | 利用流体引起的振荡的发电机 |
US7772712B2 (en) | 2007-05-30 | 2010-08-10 | Humdinger Wind Energy, Llc | Fluid-induced energy converter with curved parts |
US7986051B2 (en) | 2007-05-30 | 2011-07-26 | Humdinger Wind Enery LLC | Energy converters utilizing fluid-induced oscillations |
WO2009069168A3 (en) * | 2007-11-30 | 2010-03-18 | Armando Biondi | Oscillating air-filled barrier device with means for recycling sea wave energy |
WO2009069168A2 (en) * | 2007-11-30 | 2009-06-04 | Armando Biondi | Oscillating air-filled barrier device with means for recycling sea wave energy |
FR2928423A1 (fr) * | 2008-03-10 | 2009-09-11 | Duigou Yves Le | Dispositif generant de l'electricite a partir de la houle |
DE102009047232A1 (de) * | 2009-11-27 | 2011-06-22 | Fusiontec Ag | Wellenkrafteinheit zur Umwandlung von Wellenbewegungen in elektrische Energie sowie Wellenkraftwerk mit wenigstens einer solchen Wellenkrafteinheit |
CN103180605B (zh) * | 2010-08-04 | 2015-11-25 | 格威夫有限公司 | 通过波浪作用产生能量的系统 |
CN103180605A (zh) * | 2010-08-04 | 2013-06-26 | 格威夫有限公司 | 通过波浪作用产生能量的系统 |
US9944353B2 (en) | 2012-06-04 | 2018-04-17 | Gwave Llc | System for producing energy through the action of waves |
CN103199667A (zh) * | 2013-03-12 | 2013-07-10 | 张平 | 立体阵列式波能发电装置 |
EP2832987A1 (de) * | 2013-08-02 | 2015-02-04 | King Abdulaziz City for Science & Technology (KACST) | Energieerzeugungsvorrichtung und Energiesammlungsvorrichtung damit |
RU2699439C1 (ru) * | 2018-05-11 | 2019-09-05 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Петербургский государственный университет путей сообщения Императора Александра I" | Поплавковая волновая электростанция |
RU2802901C1 (ru) * | 2022-12-27 | 2023-09-05 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный технологический университет" (ФГБОУ ВО "КубГТУ") | Волновая электростанция с маятниковым электрогенератором |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE10241854A1 (de) | Verfahren und Vorrichtungen zur Gewinnung von elektrischer Energie aus Wasserwellen | |
DE60221802T2 (de) | Schwimmende offshore-windkraftanlage | |
DE60020240T2 (de) | Meerwellenenergieumwandler | |
DE60221712T2 (de) | Wellenenergieeinheit und die verwendung einer wellenenergieeinheit zur erzeugung elektrischer energie, verfahren zur erzeugung elektrischer energie und komponentensystem zur herstellung eines lineargenerators für eine wellenenergieeinheit | |
EP1222387B1 (de) | Meeresstrom-kraftwerk | |
DE602004002684T2 (de) | Wellenenergieanordnung | |
DE602004007006T2 (de) | Durch gezeitenströmungen angetriebener energieerzeuger | |
DE102007041128B4 (de) | Schwinggenerator | |
WO2003049257A2 (de) | Einrichtung und verfahren zur erzeugung elektrischer energie | |
DE4338103A1 (de) | Vorrichtung zur Gewinnung von elektrischer Energie mit Hilfe der kinetischen Energie von Wasserwellen | |
WO2011120497A2 (de) | Stromgenerator angetrieben durch wellenenergie und stromerzeugungsverfahren durch wasserwellen | |
WO2014072415A1 (de) | Pumpspeicher-wasserkraftwerk und energieerzeugungs- und speichersystem mit einem solchen kraftwerk | |
EP2369170A1 (de) | Wellenkraftwerk | |
DE4112730A1 (de) | Vorrichtung und verfahren zur erzeugung von elektrischem strom durch wasserkraft | |
EP2420441A2 (de) | Offshore-Anordnung und Verfahren zur Installation einer Offshore-Anordnung | |
DE3743978A1 (de) | Offshore-hafen | |
DE202015003882U1 (de) | Wasserkraftwerk | |
DE3030232A1 (de) | Vorrichtung zur durchfuehrung eines verfahrens zur nutzung der abwaermeenergie von verbrennungskraftmaschinen | |
EP0045353A1 (de) | Vorrichtung zur Erzeugung von elektrischer Energie durch Ausnutzung der Bewegungsenergie des Meereswassers | |
DE4322980C2 (de) | Kraftwerk, vorgefertigte Einheit des Kraftwerks sowie Verfahren zu dessen Herstellung | |
DE102011121744A1 (de) | Lineare, Energie erzeugende Vorrichtung durch die kinetische Energie von tiefen und Oberflächen- Wasserströmungen | |
WO2013017213A1 (de) | Wasserkraftwerk | |
EP2931596A1 (de) | In der offenen see schwimmendes und über abspannmittel mit ankern verbundenes tragwerk für windkraftanlagen, servicestationen oder konverterstationen | |
DE8532791U1 (de) | Wellengenerator | |
DD202325A5 (de) | Vorrichtung zur erzeugung von elektrischer energie durch ausnutzung und steuerung der potentiellen energie des meerwassers |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OAV | Applicant agreed to the publication of the unexamined application as to paragraph 31 lit. 2 z1 | ||
8120 | Willingness to grant licences paragraph 23 | ||
8130 | Withdrawal |