DE19815211A1

DE19815211A1 - Wellenkraftwerk-Vorrichtung

Info

Publication number: DE19815211A1
Application number: DE19815211A
Authority: DE
Inventors: Karl Merk
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1998-04-04
Filing date: 1998-04-04
Publication date: 1999-10-14
Also published as: WO1999051877A1

Abstract

Bei einer Vorrichtung zum Umwandeln von insbesondere in Wasserwellen vorhandener mechanischer Energie in elektrische Energie, mit einer Einrichtung zum Wandeln der Energie der Wellen in eine Rotationsbewegung und einer Dynamoeinrichtung zum Wandeln von Rotationsenergie in elektrische Energie, wird eine Ausnutzbarkeit der kinetischen Energie von Oberflächenwellen dadurch erreicht, daß die Einrichtung zum Wandeln der Energie der Wellen in Rotationsenergie eine horizontal reziprozierbar gelagerte Schwimmkörpereinrichtung enthält, die auf der Wasseroberfläche schwimmt und mit einer helikalschraubförmig ausgebildeten Dorneinrichtung zusammenwirkt, deren eines Ende die Dynamoeinrichtung treibt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Umwandeln von insbesondere in Wasserwellen vorhandener mechanischer Energie in elektrische Energie, mit einer Einrichtung zum Wandeln der Energie der Wellen in eine Rotationsbewegung und einer Dynamoeinrichtung mit einem Rotor und einem Stator zur Wandeln von Rotationsenergie in elektrische Energie.

Vorrichtungen zum Wandeln kinetischer Wasserenergie in elektrischen Strom sind insbesondere als Wasserkraftwerke oder als Gezeitenkraftwerke bekannt. Dabei wird eine durch Aufstauen bzw. durch die Gravitationswirkung des Mondes erzeugte potentielle Wasserenergie durch Einleiten des Wassers in geneigt angeordnete Einlaufschächte an deren Enden Turbinen vorgesehen sind, zuerst in kinetische Energie und anschließend in elektrische Energie gewandelt. Diesen Vorrichtungen ist gemeinsam, daß sie die kinetische Energie der Oberflächenwellen eines Gewässers nicht ausnutzen.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zu schaffen, mittels derer die in Oberflächenwellen einer Flüssigkeit mit hoher Viskosität, insbesondere Wasser, vorhandene mechanische Energie in elektrische Energie wandelbar ist.

Für eine Vorrichtung der eingangs genannten Art wird diese Aufgabe dadurch erreicht, daß die Einrichtung zum Wandeln der Energie der Wellen in Rotationsenergie eine horizontal reziprozierbar gelagerte Schwimmkörpereinrichtung enthält, die auf der Wasseroberfläche schwimmt und mit einer helikal-schraubförmig ausgebildeten Dorneinrichtung zusammenwirkt, deren eines Ende die Dynamoeinrichtung treibt.

Bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der Unteransprüche.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird durch das Vorsehen einer horizontal reziprozierbar gelagerten Schwimmkörpereinrichtung, die auf der Wasseroberfläche schwimmt und mit einer helikal-schraubförmig ausgebildeten Dorneinrichtung zusammenwirkt, deren eines Ende die Dynamoeinrichtung treibt, erreicht, daß die mechanische Energie der Oberflächenwellen des Wassers bzw. einer Flüssigkeit, auf der die Schwimmkörpereinrichtung schwimmt, in eine lineare Auf- und Abbewegung der Schwimmkörpereinrichtung wandelbar ist, wobei diese lineare Bewegung im Zusammenwirken mit einer helikal schraubenförmig ausgebildeten Dorneinrichtung, die in der Schwimmkörpereinrichtung gelagert ist, in eine bidirektionale, zyklisch hin- und herschwingende Rotationsenergie wandelbar ist, die mittels einer Dynamoeinrichtung in einen elektrischen Wechselstrom wandelbar ist.

Zum Wandeln der linearen Auf- und Abbewegung der Schwimmkörpereinrichtung in eine Rotationsbewegung der Dorneinrichtung ist die Schwimmkörpereinrichtung vorzugsweise mit mindestens einem Langloch versehen, das so bemessen ist, daß die Dorneinrichtung reziprozierbar darin geführt ist. Dadurch wird auf einfache und robuste Weise bewirkt, daß die Dorneinrichtung bei einer Bewegung der Schwimmkörpereinrichtung in vertikaler Richtung in Rotation versetzt ist. Eine Rotation der Schwimmkörpereinrichtung um die eigene Achse ist insbesondere bei solchen Ausführungsformen, bei denen die Schwimmkörpereinrichtung eine große benetzte Fläche aufweist, aufgrund von Adhäsionskräften und Reibkräften innerhalb des Wassers weitestgehend verhindert. Gemäß bevorzugter Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind jedoch Einrichtungen vorgesehen, die verhindern, daß die Schwimmkörpereinrichtung drehbar ist. Diese Einrichtungen können insbesondere Stangen sein, die durch Aussparungen in der Schwimmkörpereinrichtung geführt sind und deren jeweils eines Ende direkt oder indirekt im Meeresboden verankert ist.

Die Dynamoeinrichtung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist vorzugsweise wasserfrei, zum einen, um sie vor Korrosion zu schützen und zum anderen, um Adhäsionskräfte und Kohäsionskräfte zwischen dem Rotor und dem Stator der Dynamoeinrichtung zu vermeiden, die den Wirkungsgrad der Dynamoeinrichtung herabsetzen würden. Zu diesem Zweck ist gemäß bevorzugter Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung zwischen dem einen Ende der Dorneinrichtung und dem Rotor der Dynamoeinrichtung eine Dichtungseinrichtung vorgesehen, die verhindert, daß Wasser in die Dynamoeinrichtung eindringt. Die Dynamoeinrichtung und die Dichtungseinrichtung sind dabei vorzugsweise in einem im Meeresboden verankerten Gehäuse untergebracht, an dem auch, bei entsprechender Ausführung der erfindungsgemäßen Vorrichtung, die einen Enden der Stangen befestigt sein können, die eine Rotation der Schwimmkörpereinrichtung verhindern.

Die Schwimmkörpereinrichtung ist gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung als flacher Zylinder ausgebildet. Der Zylinder kann dabei aus einer mit Luft gefüllten Hülle, d. h. als Hohlkörper ausgebildet sein, oder er kann homogen aus einem leichten Kunststoffmaterial gebildet sein. Bei der Wahl der Materialien aus denen die Schwimmkörpereinrichtung hergestellt ist, ist in erster Linie darauf zu achten, daß sie leicht, verwindungssteif, robust und korrosionssicher sind.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind Einrichtungen zum Gleichrichten der von der Dynamoeinrichtung gelieferten Wechselspannung vorgesehen. Dadurch wird erreicht, daß die von der Dynamoeinrichtung gelieferte Wechselspannung, deren Frequenz durch die Wellenlänge der Wasserwellen bestimmt ist, mittels elektronischer Einrichtungen weiter wandelbar ist. Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist demgemäß vorzugsweise zusätzliche Einrichtungen zum Wandeln der von den Gleichrichtereinrichtungen gelieferten Wechselspannung in eine Wechselspannung mit einer Frequenz von 50 Hertz auf. Auf diese Weise ist die von der erfindungsgemäßen Vorrichtung gelieferte elektrische Energie in eine Form gewandelt, die leicht transformierbar und somit über große Entfernungen übertragbar ist.

Die erfindungsgemäße Wellenkraftwerk-Vorrichtung wird im folgenden anhand einer bevorzugten Ausführungsform erläutert, die in den Figuren der Zeichnung dargestellt ist. Darin zeigen:

Fig. 1 eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungs gemäßen Vorrichtung in einer Querschnittsansicht;

Fig. 2 die Schwimmkörpereinrichtung der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung in einer Ansicht von oben;

Fig. 3 die in Fig. 2 dargestellte Schwimmkörpereinrichtung in einer Querschnittsansicht entlang den Linien A-A' der Fig. 2;

Fig. 4 eine vergrößerte Darstellung der Dorneinrichtung der Vorrichtung aus Fig. 1, in einer Seitenansicht.

Bei der in den Fig. 1 bis 4 dargestellten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Wellenkraftwerk- Vorrichtung ist eine als flacher Zylinder ausgebildete Schwimmkörpereinrichtung mit in axialer Richtung verlaufenden Aussparungen 12, 12', 12'' und 12''' versehen, durch die Stangen 11, 11' geführt sind, deren jeweils eines Ende an einem am Meeresboden verankerten Gehäuse 17 befestigt ist, wobei die Stangen 11, 11' eine Rotation der Schwimmkörpereinrichtung 10 verhindern. Die Schwimmkörpereinrichtung 10, die aus einer luftgefüllten metallischen Hülle 21 gebildet ist, weist eine axiale Führung 13, 13' auf, in der die Dorneinrichtung 15 gelagert ist, wobei die Führung 13, 13' zwei Langlöcher 14, 14' enthält, die so bemessen sind, daß die helikal schraubenförmig ausgebildete Dorneinrichtung 15 darin reziprozierbar geführt ist derart, daß bei einer Bewegung der Schwimmkörpereinrichtung 10 in eine vertikale Richtung die Dorneinrichtung 15 in Rotation versetzt ist.

Das eine Ende 115 der Dorneinrichtung 10 ist über eine Dichtungseinrichtung 16 mit einem nicht dargestellten Rotor der Dynamoeinrichtung 19 verbunden. Die Dynamoeinrichtung 19 ist insgesamt abgedichtet in dem Gehäuse 17 angeordnet, das über eine Ankereinrichtung 18 im Meeresboden 180 verankert ist.

Bei Betrieb der erfindungsgemäßen Wellenkraftwerk- Vorrichtung wird durch eine Auf- und Abbewegung der Oberflächenwellen des Wassers 100 eine lineare Auf- und Abbewegung des Schwimmkörpers 10 verursacht. Aufgrund der helikal-schraubförmigen Ausbildung des Dorns 115, der durch die axiale Führung 13, 13' mit den Langlöchern 14, 14' der Schwimmkörpereinrichtung 10 geführt ist, wird die lineare Auf- und Abbewegung der Schwimmkörpereinrichtung 10 in Rotationsenergie gewandelt, die von der Dynamoeinrichtung 19 in elektrische Energie wandelbar ist. Die so erzeugte elektrische Energie wird mittels nicht dargestellter Gleichrichtereinrichtungen in eine Gleichspannung gewandelt, die dann mittels nicht dargestellter elektronischer Einrichtungen in eine Wechselspannung mit einer Frequenz von 50 Hertz gewandelt ist. Die so vorliegende elektrische Wechselspannung wird mittels einer elektrischen Leitung 20, die im Meeresboden 118 verlegt ist, zu einer nicht dargestellten Versorgereinheit geleitet.

Claims

1. Vorrichtung zum Umwandeln von insbesondere in Wasserwellen vorhandener mechanischer Energie in elektrische Energie, mit einer Einrichtung zum Wandeln der Energie der Wellen in eine Rotationsbewegung und einer Dynamoeinrichtung mit einem Rotor und einem Stator zum Wandeln von Rotationsenergie in elektrische Energie, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Wandeln der Energie der Wellen in Rotationsenergie eine horizontal reziprozierbar gelagerte Schwimmkörpereinrichtung enthält, die auf der Wasseroberfläche schwimmt und mit einer helikal-schraubenförmig ausgebildeten Dorneinrichtung zusammenwirkt, deren eines Ende die Dynamoeinrichtung treibt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwimmkörpereinrichtung mindestens ein Landloch enthält, das so bemessen ist, daß die Dorneinrichtung reziprozierbar darin geführt ist und bei einer Bewegung der Schwimmkörpereinrichtung in vertikaler Richtung in Rotation versetzt ist.

3. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Einrichtungen vorgesehen sind, die verhindern, daß die Schwimmkörpereinrichtung drehbar ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen Stangen sind, die durch Aussparungen in der Schwimmkörpereinrichtung geführt sind und deren jeweils eines Ende direkt oder indirekt im Meeresboden verankert ist.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Stator der Dynamoeinrichtung direkt oder indirekt im Meeresboden verankert ist.

6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem einen Ende der Dorneinrichtung und dem Rotor der Dynamoeinrichtung eine Dichtungseinrichtung vorgesehen ist, die verhindert, daß Wasser in die Dynamoeinrichtung eindringt.

7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Dynamoeinrichtung und die Dichtungseinrichtung in einem im Meeresboden verankerten Gehäuse untergebracht sind, an dem auch die einen Enden der Stangen befestigt sind.

8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwimmkörpereinrichtung als flacher Zylinder ausgebildet ist.

9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwimmkörpereinrichtung aus einer mit Luft gefüllten Hülle oder homogen aus einem leichten Kunststoffmaterial gebildet ist.

10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Einrichtungen zum Gleichrichten der von der Dynamoeinrichtung gelieferten Wechselspannung vorgesehen sind.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß Einrichtungen zum Wandeln der von den Gleichrichtereinrichtungen gelieferten Gleichspannung in eine Wechselspannung mit einer Frequenz von 50 Hertz vorgesehen sind.