DE202008011923U1

DE202008011923U1 - Stromerzeuger für Wasserläufe mit Wasserstandsanpassung

Info

Publication number: DE202008011923U1
Application number: DE202008011923U
Authority: DE
Original assignee: REINHART MATHIAS
Current assignee: REINHART MATHIAS
Priority date: 2008-09-06
Filing date: 2008-09-06
Publication date: 2008-11-13
Anticipated expiration: 2018-09-07

Abstract

Stromerzeuger für Wasserläufe mit Wasserstandsanpassung, dadurch gekennzeichnet, dass ein Stromerzeuger, bestehend aus Auftriebskörper, Wasserrad oder Turbine und Generator, über einen Tragarm mit einer Trägerkonstruktion, die am Ufer eines Wasserlaufs aufgebaut ist, verbunden ist, um elektrischen Strom zu erzeugen.

Description

Üblicherweise ist es für die Nutzung von Wasserläufen zur Erzeugung von elektrischem Strom erforderlich, Staustufen oder andere großräumige Bauten zu errichten, um Schwankungen im Wasserstand auszugleichen.
Andere Ansätze, wie z. B. Turbinen, die zur Nutzung der Gezeitenströmung in Küstennähe verwendet werden sollen und auf dem Grund montiert werden, sind aufgrund von Schwebstoffen und Geröll, welche vom Wasserlauf mitgetragen werden, in Wasserläufen nur mit erheblichem Aufwand nutzbar.
Dem Gebrauchsmuster liegt der Gedanke zugrunde lokal, an der Wasseroberfläche von Wasserläufen, durch den Einsatz von Wasserrädern oder Turbinen elektrischen Strom zu erzeugen. Die Wasserräder beziehungsweise Turbinen werden am Ufer verankert und sind mit einem Generator gekoppelt, welcher die durch das Wasserrad erzeugte Rotationsenergie in elektrischen Strom umwandelt.
Mit der Erfindung wird erreicht, dass die potentielle Energie des Wasserlaufes mit verhältnismäßig einfachen Mitteln und auch bei schwankendem Wasserstand genutzt werden kann.
Das Problem des schwankenden Wasserstandes wird dadurch gelöst, dass das Wasserrad oder die Turbine und der Generator schwimmend an einem Auftriebskörper montiert sind. Auf diese Weise wird gewährleistet, dass immer die vollen Flügellängen der Flügel des Wasserrades beziehungsweise der Turbine im Eingriff sind. Das System aus Auftriebskörper, Wasserrad (bzw. Turbine) und Generator ist mit Hilfe einer Trägerkonstruktion am Ufer des Wasserlaufes fixiert.
Ein Vorteil der Ausführung mit Wasserrad ist, dass eine selbstverstärkende Wirkung erzielt werden kann, wenn der Tragarm gegen die Strömungsrichtung ausgerichtet ist. Bei schnellerer Strömung kann der Widerstand im Generator höher eingestellt werden. Dadurch taucht der Auftriebskörper mit Wasserrad tiefer in das Wasser ein, so dass die Flügel tiefer im Eingriff sind und mehr elektrischer Strom erzeugt werden kann. Ist die Strömungsgeschwindigkeit geringer, tauchen Wasserrad und Auftriebskörper weniger tief ein.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der 1 und 2 erläutert. Es zeigen:
1 Den Stromerzeuger in der Seitenansicht
2 Den Stromerzeuger in der Draufsicht.
In den Figuren ist der Stromerzeuger mit Uferverankerungskonstruktion 5, Verbindungsachse 6 und Tragarm 4 dargestellt. Durch das vorbeiströmende Wasser wird das gemeinsam mit dem Generator 3 auf dem Auftriebskörper 1 montierte Wasserrad 2 in Rotation versetzt. Die Rotationsenergie wird in elektrischen Strom umgewandelt und durch eine Kabelleitung zu einer Umspannvorrichtung geleitet.

Claims

Stromerzeuger für Wasserläufe mit Wasserstandsanpassung, dadurch gekennzeichnet, dass ein Stromerzeuger, bestehend aus Auftriebskörper, Wasserrad oder Turbine und Generator, über einen Tragarm mit einer Trägerkonstruktion, die am Ufer eines Wasserlaufs aufgebaut ist, verbunden ist, um elektrischen Strom zu erzeugen.
Stromerzeuger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerkonstruktion am Ufer ortsfest fixiert ist. Die Stabilität des gesamten Stromerzeugers wird vorzugsweise mit Hilfe von Abspannungen, bewerkstelligt durch Stahlseile oder durch Seile aus einem anderen Material, gewährleistet.
Stromerzeuger nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Länge der Verbindungsachse, die den Tragarm und die Trägerkonstruktion, welche am Ufer fixiert ist, verbindet, individuell an die jeweilige Situation, welche durch Wasserhöhe, Grad des Böschungsgefälles und andere Faktoren beeinflusst wird, angepasst werden kann.
Stromerzeuger nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass der Tragarm, welcher die Positionierung des Wasserrades gewährleistet, beweglich auf der Verbindungsachse gelagert ist. Die Lagerung wird vorzugsweise mit Hilfe von Wälzlagern konstruiert.
Stromerzeuger nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass das Wasserrad, welches durch die Wasserströmung in Rotation versetzt wird, mit Hilfe eines Systems aus Wellen und Lager, vorzugsweise Wälzlagern, am Tragarm montiert ist.
Stromerzeuger nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass der Generator, welcher die Rotationsenergie in elektrischen Strom umwandelt, mit Hilfe von gelagerten Wellen mit dem Wasserrad verbunden ist und am Tragarm montiert ist.
Stromerzeuger nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Wasserrad und Generator ein Getriebe geschaltet wird, um Drehzahl, Drehrichtung und Drehmoment zu ändern.
Stromerzeuger nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Übertragung der Rotationsenergie zwischen Wasserrad und Generator durch das Zwischenschalten einer schaltbaren Kupplung unterbrochen werden kann. Das Schalten der Kupplung erfolgt vorzugsweise fremdbetätigt.
Stromerzeuger nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass am unteren Ende des Tragarms ein Auftriebskörper montiert ist. Der Auftriebskörper gewährleistet einen konstanten Abstand zwischen der Achse des Wasserrades und der Wasseroberfläche.
Stromerzeuger nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass der Auftriebskörper beweglich mit dem Tragarm verbunden ist, um konstanten Auftrieb und eine gleich bleibende Ausrichtung des Auftriebskörpers im Wasserlauf zu ermöglichen. Der Auftriebskörper ist vorzugsweise stromlinienförmig konstruiert. Die Außenhülle des Auftriebskörpers besteht vorzugsweise aus korrosionsbeständigem Metall oder einem Verbundwerkstoff auf Kunststoffbasis oder einer Kombination. Der Auftriebskörper ist vorzugsweise mit Kunststoffschaum ausgeschäumt.
Stromerzeuger nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass am Auftriebskörper eine geeignete Konstruktion zum Schutz vor Niedrigwasser montiert ist, um ein Aufsetzen des Wasserrades auf den Grund des Wasserlaufes zu verhindern.
Stromerzeuger nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass der Tragarm, als Alternative zur Uferbefestigung, mit Auftriebskörper, Wasserrad und Generator, an Pfeilern im Wasserlauf befestigt ist. Die Verbindung wird mit Hilfe einer Achse beweglich gestaltet, um die durch die Wasserstandsschwankungen auftretende Auf- und Abbewegung des Tragarms zu ermöglichen.
Stromerzeuger nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Positionierung des Wasserrads im Wasserlauf nur mit Hilfe von Abspannungen, vorzugsweise in Form von Stahlseilen, realisiert wird. In dieser Ausführung wird vorzugsweise auf den Tragarm verzichtet und der Auftriebskörper mit Wasserrad und Generator wird durch geeignete Abspannungen im Wasserlauf fixiert. Eine weitere Ausführungsmöglichkeit wäre ein Ponton oder ein Schiff, an dem der Stromerzeuger mit Tragarm, Auftriebskörper, Wasserrad und Generator montiert ist. Auch in dieser Ausführung kann auf den Tragarm verzichtet werden.
Stromerzeuger nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass das Wasserrad durch eine geeignete Abschirmvorrichtung vor Treibholz geschützt wird. Die Abschirmvorrichtung dient auch dem Schutz vor Verletzungen von Menschen und Wasserlebewesen. Die Abschirmvorrichtung ist so konstruiert, dass sie das Strömungsverhalten des Wassers nur sehr gering beeinflusst, vorzugsweise durch stromlinienförmig gestaltete Gitterstäbe, die einen ausreichenden Abstand zum Wasserrad selbst haben, realisiert. Die Gitterstäbe sind so angeordnet, dass sich Treibholz oder andere Fremdkörper nicht darin verfangen können und durch die Strömung des Wassers abtransportiert werden können. Dies wird vorzugsweise durch einen geeigneten spitzen Winkel realisiert.
Stromerzeuger nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass der Generator, die stromführenden Bauteile sowie die korrosionsanfälligen Bauteile, hauptsächlich die Wälzlager, durch geeignete Maßnahmen vor Spritzwasser geschützt werden. Dies wird durch geeignete Dichtungen und Gehäuse realisiert.
Stromerzeuger nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass der Generator nicht über der Wasseroberfläche montiert sein muss, sondern auch in Form eines Tauchgenerators realisiert werden kann.
Stromerzeuger nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Stromerzeuger oder am Stromerzeuger selbst Wasserumlenkelemente angebracht sind, um das Strömungsverhalten des Wassers positiv für die Funktion des Wasserrades zu beeinflussen.
Stromerzeuger nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass anstelle eines Wasserrades eine Turbine genutzt wird. Vorzugsweise wird hier eine Propellerturbine, besser jedoch eine Kaplanturbine eingesetzt. Die Turbine ist am Tragarm oder am Auftriebskörper montiert und besteht vorzugsweise aus einem Rotor und einem Gehäuse, welches die Wasserströmung auf den Rotor leitet. Die Drehachse des Rotors steht in Flussrichtung des Wassers. Die Turbine ist teilweise, vorzugsweise vollständig unter der Wasseroberfläche positioniert.
Stromerzeuger nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Turbine durch ein System aus Wellen, Lager und Getriebe mit dem Generator, in dieser Ausführung vorzugsweise ein Tauchgenerator, verbunden ist. Vorzugsweise wird durch die Turbine jedoch eine Hydraulikflüssigkeit in einem Hydrauliksystem in Bewegung versetzt, welche dann über einen Hydraulikmotor den Generator antreibt.
Stromerzeuger nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Übertragung der Rotationsenergie zwischen Turbine und Generator durch das Zwischenschalten einer schaltbaren Kupplung unterbrochen werden kann. Das Schalten der Kupplung erfolgt vorzugsweise fremdbetätigt
Stromerzeuger nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass eine Turbine mit mehreren Rotoren versehen ist.
Stromerzeuger nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass der Generator nicht am Tragarm oder Auftriebskörper montiert sein muss. Der Generator kann auch am Ufer montiert sein und mit Hilfe eines Systems aus Wellen, Lager, Kupplungen und Getrieben mit dem Wasserrad oder der Turbine verbunden sein. Vorzugsweise wird in diesem Fall jedoch eine Hydraulikflüssigkeit in einem Hydrauliksystem in Bewegung versetzt, welche dann über einen Hydraulikmotor den Generator antreibt.
Stromerzeuger nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass der Stromerzeuger aus mehreren Wasserrädern, Turbinen oder Kombinationen, welche an einem oder mehreren Tragarmen montiert sind, besteht.
Stromerzeuger nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass der Stromerzeuger durch mehrere Tragarme welche parallel an einer Achse montiert sind, realisiert wird. Alternativ können mehrere Tragarme hintereinander oder parallel und in Reihe verwendet werden. Jeder Tragarm hat einen eigenen Auftriebskörper, vorzugsweise nutzen aber hier mehrere Tragarme einen Auftriebskörper.
Stromerzeuger nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass beim Einsatz mehrerer Wasserräder bzw. Turbinen auch mehrere Generatoren eingesetzt werden. Vorzugsweise wird hier jedoch nur ein Generator, welcher von allen Wasserrädern oder Turbinen gespeist wird, eingesetzt.
Stromerzeuger nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass der Stromerzeuger nicht nur in Wasserläufen, sondern auch in anderen Flüssigkeiten (z. B. Fäkalien), eingesetzt werden kann.