DE202008018088U1

DE202008018088U1 - Wellenkraftwerk zur Umwandlung von in der Wellenbewegung von Wasser enthaltener Energie

Info

Publication number: DE202008018088U1
Application number: DE202008018088U
Authority: DE
Original assignee: Robert Schlager
Current assignee: KARL-HEINZ WELSER, MARTINA EVA ROY, GERD ABLEI, DE
Priority date: 2008-10-02
Filing date: 2008-10-02
Publication date: 2011-08-08
Anticipated expiration: 2018-10-03

Abstract

Wellenkraftwerk umfassend wenigstens zwei beabstandet zueinander angeordnete Schwimmkörper (30), zwischen denen wenigstens ein Stabelement (6) angeordnet ist, das über wenigstens eine Gelenkverbindung (12) verdrehbar an einem jeweiligen Schwimmkörper (30) befestigt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwimmkörper (30) Schiffsrümpfe sind, und dass das Stabelement (6) im Bereich der Gelenkverbindung (12) mit einer Energieumwandlungseinheit (4) zusammenwirkt, welche die aus der relativen Verdrehung des Stabelements (6) gegenüber dem jeweiligen Schwimmkörper (30) resultierende Bewegungsenergie aufnimmt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Wellenkraftwerk zur Umwandlung von in der Wellenbewegung von Wasser enthaltener Energie gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
Bei der Wellenbewegung von Wasser handelt es sich um Auslenkungen der Oberfläche eines Gewässers, welche durch Wind, durch ein Zusammentreffen von Strömungen mit unterschiedlicher Temperatur oder durch die Gravitation von Mond und Sonne in Form von Gezeitenweisen hervorgerufen werden.
Aus dem Stand der Technik sind Vorrichtungen bekannt, welche die in der Wellenbewegung von Wasser enthaltene Energie in elektrische Energie umwandeln. So wird beispielsweise für die Versorgung von Leuchtbojen mit elektrischer Energie eine Technik verwendet, die auch als Technik der oszillierenden Wassersäule bekannt ist. Die Leuchtboje umfasst hierzu einen Schwimmkörper, in dem ein vertikal ausgerichtetes Hohlprofil vorgesehen ist, dessen untere Öffnung unterhalb der Wasseroberfläche und dessen obere Öffnung oberhalb der Wasseroberfläche angeordnet sind. Die untere Öffnung mündet dabei in eine Wasserschicht, die nicht mehr von den Wellen bewegt wird. innerhalb des Hohlprofils ist eine Wassersäule eingeschlossen, die der Bojen- bzw. Wellenbewegung nicht folgen kann und somit gegenüber der Bojen- bzw. Wellenbewegung oszilliert. Zur Erzeugung von elektrischer Energie ist im Bereich der oberen Öffnung des Hohlprofils eine Luftturbine angeordnet, die durch eine alternierende Luftströmung angetrieben wird, welche aus der Auf- und Abbewegung der Wassersäule innerhalb des Hohlprofils resultiert. Obwohl sich diese Art der Umwandlung von Wellenenergie in elektrische Energie bei Leuchtbojen als sehr zuverlässig erwiesen hat, ist die Leistungsfähigkeit einer derartigen Vorrichtung mit einer oszillierenden Wassersäule beschränkt.
Eine weitere Vorrichtung zur Umwandlung von Wellenenergie in elektrische Energie ist aus der WO 2003/058055 A1 bekannt. Die beschriebene Wellenenergieeinheit umfasst hierbei einen auf der Wasseroberfläche schwimmenden Auftriebskörper, der über ein Zugmittel mit einem am Grund des Gewässers angeordneten Rotor eines Lineargenerators verbunden ist. Der Lineargenerator umfasst hierbei einen Stator, in dem der Rotor geführt ist, und eine Rückstellfeder, die das Zugmittel unter Spannung hält und den Rotor des Lineargenerators nach einer Auslenkung in vertikaler Richtung wieder in die Ausgangsposition zurückführt. In Folge der Anordnung des Generators im Wasser ist bei einem solchen System eine aufwendige Abdichtung der elektrischen Bauelemente des Lineargenerators erforderlich, wobei sich durch die Anordnung des Lineargenerators am Grund des Gewässers zudem das Problem ergibt, dass das Zugmittel des Lineargenerators mit hohen Zugkräften beansprucht wird, wenn der Wasserstand ansteigt.
Demgemäß ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine leistungsfähige Vorrichtung bereit zu stellen, die eine gegenüber einem sich verändernden Wasserstand unempfindliche Konstruktion aufweist und in zuverlässiger Weise die in der Wellenbewegung von Wasser enthaltene Energie in eine andere Energieform umwandelt.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die Merkmale von Anspruch 1 gelöst.
Weitere Merkmale der Erfindung sind in den Unteransprüchen enthalten.
Das erfindungsgemäße Wellenkraftwerk, welches zur Umwandlung von der in der Wellenbewegung von Wasser enthaltenen Energie in eine andere Energieform dient, umfasst wenigstens zwei Schwimmkörper, die in einem Abstand zueinander angeordnet sind. Die wenigstens zwei Schwimmkörper sind hierbei relativ zueinander bewegbar und schwimmen auf der Wasseroberfläche auf, so dass sie der Wellenbewegung des Wassers folgen können. Gemäß der Erfindung sind zwischen den Schwimmkörpern jeweils ein Stabelement und wenigstens eine Energieumwandlungseinheit vorgesehen, die verdrehbar an einem jeweiligen Schwimmkörper befestigt sind. Für die verdrehbare Befestigung sind das Stabelement bzw. die wenigstens eine Energieumwandlungseinheit über jeweils eine Gelenkverbindung und eine weitere Gelenkverbindung mit demjenigen Schwimmkörper verbunden, der dem jeweiligen Ende des Stabelementes bzw. der Energieumwandlungseinheit zugeordnet ist. Die dem Stabelement zugeordnete Gelenkverbindung und die der Energieumwandlungseinheit zugeordnete weitere Gelenkverbindung weisen hierbei am jeweiligen Schwimmkörper einen vertikalen Abstand zueinander auf. Bei der Energieumwandlungseinheit handelt es sich um eine Vorrichtung, welche die kinetische Energie, die vorzugsweise zu einer Veränderung der Länge der Energieumwandlungseinheit führt, in eine andere Energieform umwandelt.
Das Stabelement dient gemäß der Erfindung dazu, einen Abstand zwischen den an den Enden der Stabelemente vorgesehenen Gelenkverbindungen, und somit zwischen den Schwimmkörpern selbst, herzustellen. Nachdem der Abstand zwischen den an den Enden des Stabelementes vorgesehenen Drehachsen der Gelenkverbindungen nicht veränderbar ist, verdrehen sich die Schwimmkörper bei einer Wellenbewegung dementsprechend um die Anschlussstellen des Stabelementes am jeweiligen Schwimmkörper. Der durch die Länge des Stabelements bestimmte Abstand zwischen den Drehachsen, die das Stabelement mit den jeweiligen Schwimmkörper verbinden, weist hierbei vorzugsweise eine Größe auf, so dass sich die Schwimmkörper bei einer relativen Verdrehung zueinander nicht berühren können. Alternativ hierzu ist es jedoch auch denkbar, dass das Stabelement eine kürzere Länge aufweist, so dass die Schwimmkörper sich bei einer relativen Verdrehung zueinander gegenseitig in ihrer Verdrehung blockieren, wodurch der maximalen Drehwinkel der Schwimmkörper begrenzt wird.
Infolge des vertikalen Abstands zwischen der dem Stabelement zugeordneten Drehachse der Gelenkverbindung und der der Energieumwandlungseinheit zugeordneten weiteren Drehachse der weiteren Gelenkverbindung an einem jeweiligen Schwimmkörper bewegen sich bei einer relativen Verdrehung der Schwimmkörper die weiteren Gelenkverbindungen, welche der Energieumwandlungseinheit zugeordnet sind, aufeinander zu oder voneinander weg. Hierdurch wirkt eine Druck- oder Zugkraft auf die Energieumwandlungseinheit ein, welche die Energieumwandlungseinheit beispielsweise durch eine Veränderung ihrer Länge in eine andere Energieform umwandelt.
Nachdem die in der Wellenbewegung von Wasser enthaltene Energie auf offener See eines Ozeans praktisch unbegrenzt vorhanden ist, kann das erfindungsgemäße Wellenkraftwerk somit nahezu ununterbrochen umweltfreundliche und kostengünstige Energie zur Verfügung stellen. Das Wellenkraftwerk ist dabei auf jedem Gewässer mit Wellenbewegung einsetzbar, wobei durch die Schwimmfähigkeit des Wellenkraftwerkes dessen Transport auf dem Seeweg auf einfache Weise in die ganze Welt realisierbar ist.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung sind das Stabelement und die Energieumwandlungseinheit auf gegenüberliegenden Seiten oberhalb und unterhalb der Schwimmkörper und somit oberhalb und unterhalb der Wasseroberfläche angeordnet. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass der Abstand zwischen der dem Stabelement zugeordneten Gelenkverbindung und der der Energieumwandlungseinheit zugeordneten weiteren Gelenkverbindung an einem jeweiligen Schwimmkörper eine ausreichende Größe aufweist, um bei einer relativen Verdrehung der Schwimmkörper günstige Hebelverhältnisse für das Zusammendrücken bzw. das Auseinanderziehen der Energieumwandlungseinheit herzustellen.
Gemäß der Erfindung kann es vorgesehen sein, dass die Schwimmkörper jeweils ein stabförmiges Verbindungselement aufweisen, das sich vom Auftriebskörper des Schwimmkörpers in Richtung des Stabelements erstreckt. Das Stabelement ist hierbei über die Gelenkverbindung drehbar an demjenigen Ende des Verbindungselements befestigt, welches dem Auftriebskörper des Schwimmkörpers abgewandt ist. Durch das Anordnen des stabförmigen Verbindungselements am Auftriebskörper des Schwimmkörpers kann somit der Abstand zwischen der Drehachse des Stabelements und der weiteren Drehachse der Energieumwandlungseinheit am jeweiligen Schwimmkörper vergrößert werden, ohne dass hierzu eine Veränderung der Geometrie des Auftriebskörpers erforderlich ist.
Zur drehbaren Befestigung des Stabelements und der Energieumwandlungseinheit am Schwimmkörper ist es nach einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform vorgesehen, dass die Gelenkverbindung und die weitere Gelenkverbindung als Kugelgelenk oder Kardangelenk ausgeführt sind. Die Kugelgelenke oder Kardangelenke, die am Schwimmkörper angeordnet sind, ermöglichen hierbei eine freie Verdrehbarkeit des Stabelements und der Energieumwandlungseinheit um wenigstens eine Drehachse bzw. wenigstens eine weitere Drehachse gegenüber dem Schwimmkörper.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann die Energieumwandlungseinheit ein Zylindersystem umfassen, welches die Druck- und Zugkräfte, die aus der relativen Verdrehung der Schwimmkörper resultieren, in eine andere Energieform, wie beispielsweise eine hydraulische oder pneumatische Druckenergie, umwandelt. Vorzugsweise ist das Zylindersystem als ein doppelwirkender Zylinder, insbesondere ein doppelwirkender Hydraulikzylinder ausgeführt, der bei jeder Verdrehung der Schwimmkörper einen pneumatischen oder hydraulischen Druck erzeugt und über einen geschlossenen Leitungskreislauf mit einem pneumatisch oder hydraulisch angetriebenen Generator zur Erzeugung von elektrischer Energie verbunden ist. Der doppelwirkende Zylinder umfasst hierzu einen zylinderförmigen Hohlkörper, in dem ein Kolben mit zwei gegenüberliegenden Kolbenflächen geführt ist. Der Kolben unterteilt hierbei den Hohlraum des Hohlkörpers in eine erste und zweite Druckkammer, in denen abwechselnd ein Druckmedium mit einem Druck beaufschlagbar ist.
Zur Speicherung der pneumatischen oder hydraulischen Druckenergie kann es gemäß der Erfindung vorgesehen sein, dass im Leitungskreislauf ein Druckspeicher eingebunden ist, der zum Ausgleich von Druckunterschieden beim Antrieb des pneumatisch oder hydraulisch angetriebenen Generators dient. Dem Generator ist hierbei vorzugsweise eine Turbine zugeordnet, welche die pneumatische oder hydraulische Druckenergie zum Antrieb des Generators in eine Rotationsbewegung umwandelt. Vorzugsweise sind sowohl der Generator als auch der Druckspeicher auf oder in einem der Schwimmkörper angeordnet.
Nach einer alternativen Ausführungsform der Erfindung kann die Energieumwandlungseinheit auch als ein Lineargenerator ausgeführt sein, der bei einer relativen Verdrehung der Schwimmkörper die Abstandsänderung zwischen den an den Enden der Energieumwandlungseinheit angeordneten weiteren Drehachsen bzw. den weiteren Gelenkverbindungen direkt in elektrische Energie umwandelt. Die Energieumwandlungseinheit umfasst hierzu einen Stator und einen Rotor, die relativ zueinander in einer geradlinigen Richtung bewegbar sind. So kann beispielsweise der Stator als ein Hohlzylinder gestaltet sein, in dem der Rotor geführt ist. Der hohlzylinderförmige Stator und der darin geführte Rotor sind hierbei über jeweils eine der weiteren Gelenkverbindungen mit einem der an die Energieumwandlungseinheit angrenzenden Schwimmkörper verbunden.
Das Stabelement, welches die wenigstens zwei Schwimmkörper in einem Abstand zueinander verbindet, kann gemäß der Erfindung ein Hohlprofil umfassen, welches bei einem geringen Gewicht ein hohes Widerstandsmoment aufweist. Gemäß der Erfindung können in dem Hohlprofil technische Installationseinrichtungen des Wellenkraftwerks aufgenommen sein, wobei das Hohlprofil hierzu vorzugsweise abgedichtet ist. Bei den technischen Installationseinrichtungen kann es sich beispielsweise um einen Druckspeicher zur Speicherung von pneumatischer oder hydraulischer Druckenergie oder um Leitungen handeln, welche die umgewandelte Energie von der Energieumwandlungseinheit fortführen.
Nachdem die Größe der Schwimmkörper und die Leistungsfähigkeit der Energieumwandlungseinheiten vorzugsweise an die vorwiegend vorherrschenden Wellenbedingungen in einem Gebiet auf dem Gewässer angepasst sind, ist es gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass das Wellenkraftwerk am Grund des Gewässers verankert ist. Hierdurch wird verhindert, dass das Wellenkraftwerk, das wie eine künstliche Insel auf dem Gewässer schwimmt, von einer Strömung oder von Wind an das Ufer des Gewässers bewegt wird. Die Verankerung am Grund des Gewässers erfolgt hierbei insbesondere über einen Anker und ein daran befestigtes Zugmittel, wobei die Länge des Zugmittels bei einer Änderung des Wasserstandes oder der Wellenhöhe veränderbar ist. Hierzu kann es beispielsweise vorgesehen sein, dass das erfindungsgemäße Wellenkraftwerk eine Windeneinrichtung umfasst, über die die Länge des Zugmittels einstellbar ist.
Zur Bereitstellung einer großen Energiemenge kann es gemäß der Erfindung vorgesehen sein, dass eine Vielzahl von erfindungsgemäßen Schwimmkörpern schachbrettartig auf einer Wasseroberfläche eines Gewässers angeordnet ist, wobei die Schwimmkörper jeweils über Stabelemente und Energieumwandlungseinheiten miteinander verbunden sind.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform werden bei der schachbrettartigen Anordnung von Schwimmkörpern gleichartige Bauelemente verwendet, so dass das erfindungsgemäße Wellenkraftwerk auf Grundlage eines Baukastensystems aus Schwimmkörpern, Energieumwandlungseinheiten und Stabelementen in wirtschaftlicher Weise herstellbar ist.
Nach einem weiteren der Erfindung zugrundeliegenden Gedanken umfasst das Wellenkraftwerkt in einer alternativen Ausführungsform wenigstens zwei Schwimmkörper, die beabstandet zueinander angeordnet und lediglich über wenigstens ein eigensteifes Stabelement miteinander verbunden sind. Das wenigstens eine zwischen den Schwimmkörpern vorgesehene Stabelement ist hierbei über eine Gelenkverbindung verdrehbar an den Schwimmkörpern befestigt und wirkt im Bereich der Gelenkverbindung mit einer Energieumwandlungseinheit zusammen, welche die Bewegungsenergie aufnimmt bzw. umwandelt, die aus der relativen Verdrehung des Stabelements gegenüber dem jeweiligen Schwimmkörper resultiert.
Da die Schwimmkörper lediglich schwimmfähig sein müssen, kann es sich bei diesen beispielsweise um Boots- oder Schiffsrümpfe, insbesondere aus dem Betrieb genommene Boots- oder Schiffsrümpfe, handeln, die über wenigstens ein verdrehbar befestigtes Stabelement beabstandet zueinander angeordnet sind.
Durch die erfindungsgemäße Verbindung von wenigstens zwei Schwimmkörpern über wenigstens ein verdrehbar an den Schwimmkörpern befestigtes Stabelement ergibt sich eine einfache Konstruktion, welche die Bewegungsenergie, die aus der Rollbewegung oder der relativen Bewegung der Schwimmkörper zueinander in vertikaler Richtung resultiert, über eine Energieumwandlungseinheit in eine andere Energieform umwandelt.
Nach einer vorteilhaften Ausführungsform erstreckt sich das Stabelement mit wenigstens einem dem Ende des Stabelements zugeordneten Abschnitt über die Gelenkverbindung hinweg. Der wenigstens eine sich über die Gelenkverbindung hinaus erstreckende Endabschnitt des Stabelements stellt hierbei eine Art Hebel dar, dessen freies Ende auf die Energieumwandlungseinheit einwirkt, wenn sich das Stabelement um die am jeweiligen Schwimmkörper angeordnete Gelenkverbindung verdreht.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung umfasst die Energieumwandlungseinheit wenigstens einen Kettentrieb mit einer Gliederkette, in die ein zahnförmiges Element formschlüssig eingreift, das an dem freien Ende des sich über die Gelenkverbindung hinweg erstreckenden Endabschnitt des Stabelements angeordnet ist. Dem Kettentrieb ist hierbei vorzugsweise ein Generator zugeordnet, der über das Abtriebsrad des Kettentriebs angetrieben wird. Zwischen dem Abtriebsrad und dem Generator kann dabei eine richtungsgeschaltete Kupplung angeordnet sein, die das Abtriebsrad nur in eine Drehrichtung mit dem Generator wirkungsmäßig verbindet, wodurch der Generator nur in eine Drehrichtung angetrieben wird.
Zur Steigerung der Effektivität des erfindungsgemäßen Wellenkraftwerkes kann eine Vielzahl von Schwimmkörpern vorgesehen sein, die über eine Vielzahl von Stabelementen miteinander verbunden sind. Die Stabelemente sind dabei über Gelenkverbindungen verdrehbar an den Schwimmkörpern befestigt und halten die Schwimmkörper auf Distanz. Jedem Schwimmkörper können dabei mehrere Stabelemente zugeordnet sein, die im Bereich der Gelenkverbindungen mit Energieumwandlungseinheiten zusammenwirken.
Die Erfindung wird nachfolgend mit Bezug auf die Zeichnungen anhand von bevorzugten Ausführungsformen beschrieben.
In den Zeichnungen zeigen:
1 eine schematische Darstellung eines Wellenkraftwerkes in einer Seitenansicht bestehend aus einer Anzahl von nebeneinander angeordneten Schwimmkörpern, die über Energieumwandlungseinheiten und Stabelemente miteinander verbunden sind;
2 eine schematische Darstellung eines Wellenkraftwerkes in einer Draufsicht umfassend mehrere schachbrettartig angeordnete Schwimmkörper; sowie
3 eine vereinfachte schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Wellenkraftwerkes in einer Seitenansicht bestehend aus einer Anzahl von nebeneinander angeordneten Schiffsrümpfen, die über vierdrehbar an den Schiffsrümpfen befestigte Stabelemente miteinander verbunden sind.
In 1 ist ein Wellenkraftwerk 1 dargestellt, das mehrere nebeneinander angeordnete Schwimmkörper 2 umfasst, die auf der Wasseroberfläche 8 eines Gewässers aufschwimmen. Zwischen den Schwimmkörpern 2 sind Energieumwandlungseinheiten 4 und Stabelemente 6 angeordnet, welche die Schwimmkörper 2 kettenförmig miteinander verbinden. Die Stabelemente 6 sind hierbei unterhalb der Wasseroberfläche 8 und die Energieumwandlungseinheiten 4 oberhalb der Wasseroberfläche 8 angeordnet. Von der Unterseite der Schwimmkörper 2 erstreckt sich jeweils ein Verbindungselement 10 in Richtung des jeweils zugeordneten Stabelementes 6, wobei zur Verbindung des Stabelementes 6 mit dem jeweilig zugeordneten Verbindungselement 10 eines Schwimmkörpers 2 eine Gelenkverbindung 12 vorgesehen ist, die am Ende des Verbindungselementes 10 angeordnet ist. Die Gelenkverbindung 12 umfasst hierbei wenigstens eine Drehachse 1 6, um die der Schwimmkörper 2 und die an der Gelenkverbindung 12 angeschlossenen Stabelemente 6 relativ zueinander verdrehbar sind.
Die oberhalb der Wasseroberfläche 8 angeordneten Energieumwandlungseinheiten 4 sind in ihrer Länge veränderbar und an den Enden über eine weitere Gelenkverbindung 14 mit einem dem jeweiligen Ende zugeordneten Schwimmkörper 2 verbunden. Die Energieumwandlungseinheiten 4 sind somit relativ gegenüber den jeweilig zugeordneten Schwimmkörpern 2 verdrehbar. Die Drehachse 16 der zur Verbindung eines Schwimmkörpers 2 mit den jeweiligen Stabelementen 6 vorgesehenen Gelenkverbindung 12 weist hierbei einen vertikalen Abstand zu der weiteren Drehachse 18 der weiteren Gelenkverbindung 14 auf, die oberhalb der Schwimmkörper 2 angeordnet ist und den Schwimmkörper 2 mit der jeweilig zugeordneten Energieumwandlungseinheit 4 verbindet.
Durch das Aufschwimmen des Wellenkraftwerks 1 auf der Wasseroberfläche 8 folgen die Schwimmkörper 2 der Wasseroberfläche 8 und befinden sich somit auf unterschiedlichen Höhenniveaus, wobei sich die einzelnen Schwimmkörper 2 relativ zueinander um die Drehachsen 16 der jeweiligen Gelenkverbindungen 12 verdrehen. Da der Abstand der Drehachsen 16 der Gelenkverbindungen 12 zwischen zwei benachbarten Schwimmkörpern 2 durch die Stabelemente 6 bestimmt wird, bewegen sich die weiteren Gelenkverbindungen 14 einer jeweiligen Energieumwandlungseinheit 4, die zwischen zwei benachbarten Schwimmkörpern 2 angeordnet ist, aufeinander zu oder voneinander weg. Hierdurch wirkt über die weiteren Gelenkverbindungen 14 eine Druckkraft oder eine Zugkraft auf die Energieumwandlungseinheit 4 ein, so dass diese sich in ihrer Länge verändert.
Bei den Energieumwandlungseinheiten 4 handelt es sich dementsprechend um längenveränderliche Vorrichtungen, welche die kinetische Energie, die durch die Abstandsveränderung zwischen den weiteren Drehachsen 18 der weiteren Gelenkverbindungen 14 entsteht, in eine andere Energieform umwandeln. Nach der Darstellung in 1 sind die Energieumwandlungseinheiten 4 als doppelwirkende Hydraulikzylinder ausgeführt. Der Hydraulikzylinder weist hierbei einen hohlzylinderförmigen Grundkörper 20 auf, in welchem ein zwei Kolbenflächen umfassender Kolben 26 in axialer Richtung bewegbar ist. Der Kolben 26 ist über eine Kolbenstange 28 mit einer zugeordneten weiteren Gelenkverbindung 14 eines Schwimmkörpers 2 verbunden und unterteilt den Hohlraum des Grundkörpers 20 in eine erste und eine zweite Druckkammer 22, 24. Die Druckkammern 22, 24 sind jeweils über in 1 nicht weiter dargestellte Ein- und Auslassventile mit Niederdruck- und Hochdruckleitungen verbunden, die vorzugsweise zu einer Turbine führen, die einen Generator zur Erzeugung von elektrischer Energie antreibt. In den Druckkammern 22, 24 wird als Druckmedium vorzugsweise ein Hydrauliköl verwendet. Alternativ hierzu ist es jedoch auch möglich, dass Luft oder Wasser als Druckmedium verwendet wird, wobei bei einer Verwendung von Seewasser dieses erst durch spezielle Filtereinrichtungen gereinigt wird.
Bei einer relativen Verdrehung von zwei benachbarten Schwimmkörpern 2 in einem unterschiedlichen Drehwinkel oder in eine entgegengesetzte Drehrichtung bewegt sich der Kolben 26 innerhalb des hohlzylinderförmigen Grundkörpers 20 und verdichtet dabei das in einem der Druckkammern 22, 24 vorhandene Druckmedium. Der auf diese Weise erzeugte hydraulische Druck dient zum Antrieb des hydraulisch angetriebenen Stromgenerators, wobei der hydraulisch angetriebene Stromgenerator zum Schutz vor Witterungseinflüssen vorzugsweise in einem der Schwimmkörper 2 integriert ist. Der in den Figuren nicht dargestellte Stromgenerator kann hierbei an ein Unterseestromkabel angeschlossen sein, das die erzeugte elektrische Energie in Richtung Festland leitet.
Als Alternative zu einer Verwendung der in 1 gezeigten Hydraulikzylinder kann es nach einer ebenfalls nicht dargestellten Ausführungsform vorgesehen sein, dass die einzelnen Energieumwandlungseinheiten 4 jeweils einen Lineargenerator aufweisen. Die Lineargeneratoren umfassen hierbei einen Stator und einen Rotor, die durch die relative Bewegung von zwei benachbarten Schwimmkörpern 2 in einer geradlinigen Bewegung relativ zueinander bewegt werden.
Nachdem die Schwimmkörper 2 durch die kontinuierliche Wellenbewegung der Wasseroberfläche 8 auf offener See fortwährend ihr Höhenniveau verändern und sich somit dementsprechend relativ zueinander verdrehen, wandeln die zwischen den Schwimmkörpern 2 angeordneten Energieumwandlungseinheiten 4 die in der Wellenbewegung enthaltene Energie kontinuierlich in einer andrere Energieform, wie beispielsweise hydraulischen Druck oder elektrische Energie, um.
2 zeigt eine Draufsicht auf einen Abschnitt eines Wellenkraftwerkes 1 bestehend aus einer Anzahl von schachbrettartig angeordneten Schwimmkörpern 2, die mit einem Abstand zueinander über Stabelemente 6 und Energieumwandlungseinheiten 4 relativ zueinander verdrehbar verbunden sind. Die Schwimmkörper 2 des Wellenkraftwerkes 1 bilden hierbei eine Art künstliche Insel, die auf eine in den 1 und 2 nicht dargestellte Weise am Grund des Gewässers verankert ist.
Wie zuvor schon bei der Darstellung eines Wellenkraftwerks 1 in 1 erläutert, sind die Stabelemente 6 unterhalb und die Energieumwandlungseinheiten 4 oberhalb der rechteckförmigen Schwimmkörper 2 angeordnet. Die Gelenkverbindungen 12, welche die Schwimmkörper 2 mit den Stabelementen 6 verbinden, sind dabei zentrisch unterhalb des jeweiligen Schwimmkörpers 2 angeordnet.
Mit Ausnahme der am Rand des Wellenkraftwerks 1 angeordneten Schwimmkörper 2 sind an jedem der Schwimmkörper 2 acht Energieumwandlungseinheiten 4 gelenkig angeschlossen, wobei pro Seite der Schwimmkörper 2 jeweils zwei Energieumwandlungseinheiten 4 vorgesehen sind. Für die Anregung der Energieumwandlungseinheiten 4 und die Umwandlung von Wellenenergie in eine andere Energieform ist somit die Richtung der Wellenbewegung unerheblich.
3 zeigt eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Wellenkraftwerkes 1 in einer schematischen Seitenansicht. Das dargestellte Wellenkraftwerk 1 umfasst mehrere Schwimmkörper, die beabstandet nebeneinander angeordnet sind. Bei den Schwimmkörpern handelt es sich um Schiffsrümpfe 30, welche jeweils wenigstens eine Energieumwandlungseinheit 4 aufnehmen. Zum Antrieb eines in 3 nicht dargestellten Generators umfassen die Energieumwandlungseinheiten 4 mehrere hintereinander angeordnete Kettentriebe 32. Die einzelnen Kettentriebe 32 weisen jeweils eine Gliederkette 38 auf, die ein im Schiffsrumpf 30 ortsfest angeordnetes unteres Kettenrad 40 und ein oberes Kettenrad 42, welches ortsfest oberhalb des unteren Kettenrades 40 angeordnet ist, umschließt. Das untere Kettenrad 40 ist dabei auf einer Antriebswelle 44 angeordnet, die in Wirkverbindung mit einem im Schiffsrumpf 30 vorgesehenen Generator zur Erzeugung von elektrischer Energie steht. Aus darstellungstechnischen Gründen sind die Lagerung des unteren Kettenrades 40 und des oberen Kettenrades 42 sowie der Generator nicht weiter in 3 dargestellt.
Zwischen den Schiffsrümpfen 30 sind Stabelemente 6 vorgesehen, die über jeweils eine Gelenkverbindung 12 verdrehbar an den Schiffsrümpfen 30 befestigt sind. Die Gelenkverbindungen 12 befinden sich dabei oberhalb der Wasseroberfläche 8 auf den Schiffsrümpfen 30, so dass auch die Stabelemente 6 dementsprechend oberhalb der Wasseroberfläche 8 angeordnet sind. Die Stabelemente 6 erstrecken sich mit einem Endabschnitt 34 über die Gelenkverbindung 12 hinweg, wobei an dem freien Ende des Endabschnitts 34 ein zahnförmiges Element 36 vorgesehen ist, das in die Gliederkette 38 des Kettentriebes 32 der Energieumwandlungseinheit 4 eingreift. Jedem Stabelement 6 bzw. jedem Endabschnitt 34 ist dabei auf den Schwimmkörpern 30 jeweils ein Kettentrieb 32 zugeordnet. Die einzelnen Kettentriebe 32 und Gelenkverbindungen 12 der Stabelemente 6 sind in Längsrichtung des jeweiligen Schiffsrumpfes 30 in hintereinander liegenden Ebenen angeordnet, wobei die Stabelemente 6 der hinteren Ebenen in 3 mit gestrichelten Linien dargestellt sind. Als Bezugsachse der auf einem Schiffsrumpf 30 vorgesehenen Kettentriebe 32 dient hierbei die Achse der Antriebswelle 44 des Generators.
Die unteren Kettenräder 40 der Kettentriebe 32 einer Energieumwandlungseinheit 4 sind jeweils über eine richtungsgeschaltete Kupplung 46, d. h. eine Freilaufkupplung wirkungsmäßig mit der Antriebswelle 44 des Generator gekoppelt, so dass die Welle 44 durch die einzelnen hintereinander auf einem Schiffsrumpf 30 angeordneten Kettentriebe 32 nur in eine Rotationsrichtung angetrieben wird. Die richtungsgeschalteten Kupplungen 46 an den untern Kettenrädern 40 verhindern hierbei, dass die Stabelemente 6 sich in ihrer Verdrehung gegenseitig über die Antriebswelle 44 des Generators blockieren.
Wie in 3 dargestellt, verändert sich bei einer Wellenbewegung der Wasseroberfläche 8 die Position der Schiffsrümpfe 30 in vertikaler Richtung, wodurch sich die zwischen den Schiffsrümpfen 30 angeordneten Stabelemente 6 relativ gegenüber diesen verdrehen. Durch die Verdrehung der Stabelemente 6 und das Eingreifen des am freien Ende des Stabelementes 6 angeordneten zahnförmigen Elementes 36 in eine jeweilige Gliederkette 38 eines jeweiligen Kettentriebes 32 wird das untere und obere Kettenrad 40, 42 entsprechend der Auslenkung des Endabschnitts 34 des Stabelementes 6 in eine Drehbewegung versetzt. Durch richtungsgeschalteten Kupplungen 46 werden hierbei nur gleichsinnig gerichtete Drehbewegungen von den unteren Kettenrädern 40 auf die Antriebswelle 44 übertragen.
Bezugszeichenliste

1: Wellenkraftwerk
2: Schwimmkörper
4: Energieumwandlungseinheit
6: Stabelement
8: Wasseroberfläche
10: Verbindungselement
12: Gelenkverbindung
14: weitere Gelenkverbindung
16: Drehachse
18: weitere Drehachse
20: Grundkörper
22: Druckkammer
24: Druckkamer
26: Kolben
28: Kolbenstange
30: Schiffsrumpf
32: Kettentrieb
34: Endabschnitt
36: zahnförmiges Element
38: Gliederkette
40: unteres Kettenrad
42: oberes Kettenrad
44: Antriebswelle
46: richtungsgeschaltete Kupplung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

WO 2003/058055 A1 [0004]

Claims

Wellenkraftwerk umfassend wenigstens zwei beabstandet zueinander angeordnete Schwimmkörper (30), zwischen denen wenigstens ein Stabelement (6) angeordnet ist, das über wenigstens eine Gelenkverbindung (12) verdrehbar an einem jeweiligen Schwimmkörper (30) befestigt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwimmkörper (30) Schiffsrümpfe sind, und dass das Stabelement (6) im Bereich der Gelenkverbindung (12) mit einer Energieumwandlungseinheit (4) zusammenwirkt, welche die aus der relativen Verdrehung des Stabelements (6) gegenüber dem jeweiligen Schwimmkörper (30) resultierende Bewegungsenergie aufnimmt.
Wellenkraftwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich das Stabelement (6) mit einem dem Ende des Stabelementes (6) zugeordneten Endabschnitt (34) über die Gelenkverbindung (12) hinweg erstreckt.
Wellenkraftwerk nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Energieumwandlungseinheit (4) wenigstens einen Kettentrieb (32) mit einer umlaufenden Gliederkette (38) umfasst und an wenigstens einem freien Ende des Endabschnitts (34) des Stabelements (6) ein zahnförmiges Element (36) angeordnet ist, das in die Gliederkette (38) des Kettentriebes (32) formschlüssig eingreift.
Wellenkraftwerk nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass dem Kettentrieb (32) ein Generator zugeordnet ist.
Wellenkraftwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vielzahl von Schwimmkörpern (30) vorgesehen ist, die über eine Vielzahl von verdrehbar an den Schwimmkörpern (30) befestigten Stabelementen (6) beabstandet miteinander verbunden sind.