DE19900614A1 - Wellenkraftwerk - Google Patents
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Abstract
Der im Patentanspruch angegebenen Erfindung liegt das Problem zugrunde, daß die Haupt-Energie des Wassers, speziell des Meeres-Wassers, bislang nicht zur Energiegewinnung genutzt wird. Die Haupt-Energie des Wassers ist die kinetische Energie der Wasserteilchen, die in Wasser-Wellen auftritt. DOLLAR A Die Wasserteilchen bewegen sich von einem Wellental zum anderen in einer Kreisbewegung praktisch auf der Stelle. DOLLAR A Zur Energiegewinnung wird diese Bewegung über einen Auftriebskörper/Schwimmer auf einen fest mit dem Auftriebskörper verbundenes Gestänge übertragen. Die Gestänge übertragen die vertikale Bewegung auf die Übertragungs-Welle, diese gibt die Energie als Drehbewegung weiter. Die Gestänge sind mit der Übertragungs-Welle mittels einer Ratschen-Vorrichtung verbunden, so daß der Antrieb der Übertragungs-Welle nur in eine Richtung erfolgen kann. Über ein Getriebe wird die Bewegungs-Energie an einen Generator weitergegeben, dieser wandelt die Energie der Drehbewegung in elektrischen Strom um. DOLLAR A Die Erfindung eignet sich zur Stromgewinnung an Küstengebieten.
Description
Es ist bekannt, Elektrizität aus Wasser-Energie zu gewinnen. Hierbei wird entweder die kine
tische Energie des Wassers ausgenützt (Wasser-Kraftwerke unterhalb von Stauseen) oder die
Strömungs-Energie des Meeres genutzt, die durch den Gezeitenwechsel von Ebbe und Flut
entsteht (Gezeiten-Kraftwerke).
Der im Patentanspruch angegebenen Erfindung liegt das Problem zugrunde, daß die Haupt-
Energie des Wassers, speziell des Meeres-Wassers bislang nicht zur Energiegewinnung ge
nutzt wird. Die Haupt-Energie des Wassers ist die kinetische Energie der Wasserteilchen, die
in Wasser-Wellen auftritt.
Dieses Problem wird durch die im Patentanspruch aufgeführten Merkmale folgendermaßen
gelöst:
Die Wasserteilchen in den Wellen bewegen sich kreisförmig. Das bedeutet, daß die Welle
kein Wasser weiter transportiert, vielmehr bewegen sich die Wasserteilchen in geschlossenen
Kreisen. Man kann diese Tatsache gut an einem Korken beobachten, der in unruhigem Was
ser auf und ab tanzt: Er steigt an der Vorderseite der Welle nach oben (Zeichnung 8.1 und 8.2)
und gleitet dann über den Rücken des Wellenkammes nach unten (Zeichnung 8.3 und 8.4).
Die Wasserteilchen vollführen also von einem Wellental zum anderen eine Kreisbewegung
praktisch auf der Stelle.
Zur Energiegewinnung wird diese Bewegung über einen Auftriebskörper/Schwimmer 1 auf
einen fest mit dem Auftriebskörper verbundenes Gestänge/Schwimmer-Arm 2 übertragen.
Die Schwimmer-Arme übertragen die vertikale Bewegung auf die Übertragungs-Welle 4, die
gibt die Energie als Drehbewegung weiter. Die Schwimmer-Arme sind mit der Übertragungs-
Welle mittels einer Ratschen-Vorrichtung 3 verbunden, so daß der Antrieb der Übertragungs-
Welle nur in eine Richtung erfolgen kann. Auf der Übertragungs-Welle sitzt ein großes Zahn
rad 5 mit 500 Zähnen.
(Anmerkung: Im hier aufgeführten Beispiel handelt es sich um ein mittelgroßes Wellenkraft
werk zur Gewinnung von Elektrizität aus der Bewegungsenergie von Wasser-Wellen. Die
Größe und Anzahl der Schwimmer und Schwimmer-Arme sowie die Größe und die Überset
zungsverhältnisse der Zahnräder des Getriebes 8 und des Generators 9 variieren, abhängig
von den örtlichen Gegebenheiten des Standortes des Wellenkraftwerks bzw. der gewünschten
Kapazität der Stromgewinnung.)
Das große Zahnrad überträgt die Bewegungsenergie auf ein kleines Zahnrad 7 mit 25 Zähnen,
das wiederum mit dem Getriebe 8 verbunden ist. Im Getriebe wird die Drehzahl um das 40
fache übersetzt. Auf der hinteren Seite ist das Getriebe mit dem Generator 9 verbunden, dieser
wandelt die Energie der Drehbewegung in elektrischen Strom um.
Die Welle des Generators ist fest mit dem Schwungrad 10 verbunden. Das Schwungrad dient
zur Drehzahlstabilisierung des Generators. Hierzu ist am großen Zahnrad 5 der Übertragungs-
Welle eine Ratsche 6 angebracht, damit im Falle einer negativen Drehzahldifferenz zwischen
Übertragungs-Welle und Getriebe/Generator-Einheit, die Getriebe/Generator-Einheit nicht
durch die Übertragungs-Welle abgebremst wird.
Um einen möglichst gleichmäßigen Antrieb zu gewährleisten, sind Auftriebskör
pern/Schwimmer auf beiden Seiten der Plattform 15 montiert. Außerdem gibt es zwei Arten
von Auftriebskörpern/Schwimmern 1. Die mit A gekennzeichneten Schwimmer sind reine
Auftriebskörper, d. h. sie übertragen die Bewegungsenergie bei der Aufwärtsbewegung der
Wellen. Die mit B gekennzeichneten Schwimmer sind mit Gewichten gefüllte Auftriebskör
per; sie sind so an der Übertragungs-Welle angebracht, daß sie bei der Abwärtsbewegung der
Wellen die Bewegungsenergie übertragen. Somit ist gewährleistet, daß bei jeder Bewegung
der Welle, ob aufwärts oder abwärts, die Übertragungs-Welle angetrieben wird.
Das Wellenkraftwerk ruht auf einer Plattform 1, diese trägt das Getriebe und den Generator
samt Schwungrad. Desweiteren ist an der Plattform die Übertragungs-Welle 4 in den innere
Aufhängungen 23 befestigt. Die äußeren Aufhängungen 20 verbinden die über die Plattform
überstehenden Teile der Übertragungs-Welle mit der oberen Aufhängung 18. Diese ist über
die Aufhängungs-Stützen 19 mit der Plattform verbunden.
Um den, sich durch Ebbe und Flut, verändernden Meeresspiegel auszugleichen wird die Platt
form mit Elektromotoren 12 an den Zahnstangen 14 der vier Plattform-Stützen 13 auf und ab
bewegt. Die Steuerung dieser Bewegung wird durch die automatische Niveau-Regulierung 11
vorgenommen. Die Plattform-Stützen sind an Fundamenten 16 befestigt, die fest im Meeres
boden verankert sind.
Der Generator wird über Solarzellen mit dazugehörigen Pufferbatterien gestartet.
Die Weiterführung der gewonnen Elektrizität geschieht per Kabel, das auf dem Meeresboden
verlegt wird und an die Küste zur sich dort befindlichen Trafostation geführt wird.
Bei Sturmwarnung wird die Plattform ganz nach oben gefahren und die Schwimmer-Arme
samt Schwimmern nach oben oder nach unten geklappt (Zeichnung 4) um den Wassermassen
keine Angriffsmöglichkeit zu geben.
Der optimale Standort des Wellenkraftwerks liegt vor der Brandung in der sogenannten Dü
nung/Swell, möglichst nahe an der Küste (Zeichnung 7). In der Dünung sind die Wellen aus
reichend hoch, ohne daß sich auf den Wellenkronen bereits Wasserschaum bildet, der die
Auftriebskraft vermindert, wie es in der Brandung vorkommt.
Die durchschnittliche und sehr konstante Wellenfrequenz auf dem Meer beträgt 7 Sekunden
pro Welle. D. h., daß pro Minute (60/7) ca. 8,57 Wellen vorkommen.
Die durchschnittliche Wellenhöhe variiert stark, abhängig vom Standort. Am häufigsten sind
Wellenhöhen zwischen 0,8 Meter und 3,0 Meter anzutreffen. Eine glatte Wasseroberfläche
irgendwo auf dem Meer vorzufinden ist nicht möglich selbst auf ruhigem Meer beträgt die
Wellenhöhe ca. 0,8 Meter.
Bei einer Wellenhöhe von einem Meter erzielt das Wellenkraftwerk im hier beschriebenen
Beispiel folgende Drehbewegung/Drehzahl (Zeichnung 6.1):
2 × Schwimmer-Arme á 3,0 m Länge = 19,47 Grad × 2 = | 38,97 Grad |
2 × Schwimmer-Arme á 4,5 m Länge = 12,84 Grad × 2 = | 25,68 Grad |
2 × Schwimmer-Arme á 6,0 m Länge = 9,59 Grad × 2 = | 19,18 Grad |
Gesamt | 83,80 Grad |
83,80 Grad × 8,57 Wellen pro Minute = 718,16 Grad = 1,99 Umdrehungen pro Minute
Bei dem im vorliegenden Beispiel angenommen Übersetzungsverhältnis: großes Zahnrad
(500 Zähne) auf kleines Zahnrad (25 Zähne) auf Getriebe (40fach) ergibt sich eine Überset
zung von 500/25 × 40 = 800fach.
Bei einem Meter Wellenhöhe wird der Generator also mit 1.592 Umdrehungen angetrieben.
Bei einem Meter Wellenhöhe wird der Generator also mit 1.592 Umdrehungen angetrieben.
Bei einer Wellenhöhe von zwei Metern erzielt das Wellenkraftwerk im hier beschriebenen
Beispiel folgende Drehbewegung/Drehzahl (Zeichnung 6.2):
2 × Schwimmer-Arme á 3,0 m Länge = 41,81 Grad × 2 = | 83,62 Grad |
2 × Schwimmer-Arme á 4,5 m Länge = 26,39 Grad × 2 = | 52,78 Grad |
2 × Schwimmer-Arme á 6,0 m Länge = 19,47 Grad × 2 = | 38.94 Grad |
Gesamt | 175,34 Grad |
175,34 Grad × 8,57 Wellen pro Minute = 1.502,66 Grad = 4,17 Umdrehungen pro Minute
Bei dem im vorliegenden Beispiel angenommen Übersetzungsverhältnis: großes Zahnrad
(500 Zähne) auf kleines Zahnrad (25 Zähne) auf Getriebe (40fach) ergibt sich eine Überset
zung von 500 / 25 × 40 = 800fach.
Bei zwei Metern Wellenhöhe wird der Generator also mit 3.336 Umdrehungen angetrieben.
Bei zwei Metern Wellenhöhe wird der Generator also mit 3.336 Umdrehungen angetrieben.
Die Kapazität der Stromgewinnung ist abhängig von der Größe und Art des Generators und
der Anzahl und Größe der Auftriebskörpern/Schwimmer.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen darin, die alternative Energiequelle Wasser
insbesondere in Meereswellen als Stromlieferanten zu nutzen. Das bedeutet, es kann 24 Stun
den pro Tag kostenlos die Energie der Wellen in Strom umgewandelt werden. Es entstehen
keine Energieträger-Kosten, keine Abgase, keine Umweltverschmutzung und keine Gefah
renquellen wie z. B. bei der Kernkraft. Jeder Küstenstreifen kann mit dem Bau der Erfindung
zur Stromgewinnung genutzt werden; ebenso große Binnenseen. Durch den einfachen techni
schen Aufwand entstehen nur geringe Wartungs- und Betriebskosten. Desweiteren ist Anzahl
des benötigten Bedienungspersonals minimal. Mit einer einzigen mittelgroßen Version der
Erfindung kann bereits der Strombedarf einer Kleinstadt abgedeckt werden.
Es zeigen:
Zeichnung 1 die Vorder-Ansicht
Zeichnung 2 die Seiten-Ansicht
Zeichnung 3 die Ansicht von oben
Zeichnung 4 Vorder-Ansicht eingezogen
Zeichnung 5 Funktions-Schema
Zeichnung 6 Auslenkungs-Diagramm der Schwimmer-Arme
Zeichnung 7 Standort
Zeichnung 8 Wellenbewegung
Zeichnung 1 die Vorder-Ansicht
Zeichnung 2 die Seiten-Ansicht
Zeichnung 3 die Ansicht von oben
Zeichnung 4 Vorder-Ansicht eingezogen
Zeichnung 5 Funktions-Schema
Zeichnung 6 Auslenkungs-Diagramm der Schwimmer-Arme
Zeichnung 7 Standort
Zeichnung 8 Wellenbewegung
1
Auftriebskörper (Schwimmer)
2
Gestänge (Schwimmer-Arm)
3
Ratsche am Schwimmer-Arm
4
Übertragungs-Welle
5
großes Zahnrad (500 Zähne)
6
Ratsche am großen Zahnrad
7
kleines Zahnrad (25 Zähne)
8
Getriebe
9
Generator
10
Schwungrad
11
automatische Niveau-Regulierung
12
Elektromotor zum Heben und Senken der Plattform
13
Plattform-Stützen
14
Zahnstange
15
Plattform
16
Fundament
17
Sicherungs-Führung
18
obere Aufhängung
19
Aufhängungs-Stützen
20
äußere Aufhängung der Übertragungs-Welle
21
Abschlußblech
22
Verstrebungen
23
innere Aufhängung der Übertragungs-Welle
Claims (2)
1. Wellenkraftwerk zur Gewinnung von Elektrizität aus der Bewegungs-Energie von Wasser-
Teilchen in Wellen durch Umsetzung von Hub-Energie in geeignete Dreh-Energie zum An
trieb eines Strom-Generators.
2. Das Wellenkraftwerk ist fest am Meeresboden verankert und überträgt die ständig vorhande
ne, vertikale bzw. kreisförmige Hub-Energie der Wasser-Teilchen in Wellen, über Auftriebs
körper (Schwimmer) mit daran montiertem Gestänge in Dreh-Energie. Durch Ratschen-
Vorrichtungen ist nur eine Drehrichtung auf der Übertragungswelle möglich. Die Dreh-
Energie treibt einen Stromgenerator an. Mittels der passenden Getriebeübersetzung kann die
optimale Nenn-Drehzahl des Stromgenerators erreicht werden. Durch ein Schwungrad wir die
Drehzahl des Generators stabilisiert. Mit einer in der Höhe veränderbaren Plattform kann das
Wellenkraftwerk dem sich verändernden Wasserspiegel automatisch angepaßt werden und
bei Sturmwarnung aus dem Gefahrenbereich der Wassermassen gefahren werden.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19900614A DE19900614A1 (de) | 1999-01-11 | 1999-01-11 | Wellenkraftwerk |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19900614A DE19900614A1 (de) | 1999-01-11 | 1999-01-11 | Wellenkraftwerk |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE19900614A1 true DE19900614A1 (de) | 2001-08-02 |
Family
ID=7893883
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19900614A Ceased DE19900614A1 (de) | 1999-01-11 | 1999-01-11 | Wellenkraftwerk |
Country Status (1)
Country | Link |
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-
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