DE202019102171U1 - Hydroelectric power plant - Google Patents

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Abstract

Laufwasserkraftanlage zur Entnahme von Nutzenergie aus einem zur Wasserkraftnutzung ausgebauten Wasserlauf, dadurch gekennzeichnet, dass
a. ein Wasserlauf durch ein Wehr (20) auf eine Oberwasserebene (9) in einem Oberwasser-Seitenkanal (1) und durch eine Stauhaltung (21) auf eine Unterwasserebene (16a) in einem Unterwasserkanal (16) angestaut wird;
b. längs zwischen dem Oberwasser-Seitenkanal (1) und dem Unterwasserkanal (16) ein Kammersystem aus beliebig vielen gleichgroßen Kammern (2-8) hintereinander in einer Reihe angeordnet ist;
c. die Kammern (2-8) durch vertikalbewegliche Schwimmkörper (10) in Ballastwasserteile (A) und Druckwasserteile (B) unterteilt sind;
d. die Schwimmkörper (10) durch computergestütztes, zeitgerechtes Öffnen und Schließen der Stellorgane (17 und 18) zwischen dem Oberwasser-Seitenkanal (1) und den Kammern (2-8) sowie dem Stellorgan (19) zwischen den Druckwasserteilen (B) der Kammern (2-8) und dem Unterwasserkanal (16) in einem Rhythmus wechselseitig vertikal absenkbar beziehungsweise anhebbar sind;
e. die Schwimmkörper (10) von Größe und Gewicht so konzipiert sind, dass sie beim Öffnen des Stellorgans (17) zwischen dem Oberwasser-Seitenkanal (1) und den Druckwasserteilen (B) in Aufwärtsbewegung gehen, und dass die bei dieser Hubbewegung der Schwimmkörper (10) aus den Ballastwasserteilen (A) in den Oberwasser-Seitenkanal (1) zurückgedrängten Wassermengen identisch sind mit den Wassermengen, die bei den Abwärtsbewegungen der Schwimmkörper (10) aus den Druckwasserteilen (B) der benachbarten Kammern beim Öffnen des Stellorgans (19) in den Unterwasserkanal (16) fließen;
f. die Zuflusswassermenge (Q) nur durch das Kammersystem in den Unterwasserkanal (16) gelangt, nachdem ihre Energie in den Ballastwasserteilen (A) oder den Druckwasserteilen (B) durch Absenken oder Anheben der Schwimmkörper (10) genutzt wurde;
g. die Schwimmkörper (10) über Verbindungsgestänge mit Generatoren (13) verbunden sind, welche sowohl bei Anheben als auch bei Absenken der Schwimmkörper (10) Gleichstrom erzeugen, der in den nachgeordneten Wechselrichtern (14) in verbrauchsgerechten Wechselstrom umgewandelt und dem Stromnetz zugeführt wird.

Figure DE202019102171U1_0000
Run-of-river power plant for the removal of useful energy from a watercourse developed watercourse, characterized in that
a. a watercourse through a weir (20) to an upper water level (9) in an upstream side channel (1) and through a stowage position (21) to an underwater level (16a) in an underwater channel (16) is accumulated;
b. longitudinally between the upper-water side channel (1) and the underwater channel (16) a chamber system of any number of equal-sized chambers (2-8) is arranged behind one another in a row;
c. the chambers (2-8) are divided by vertically movable floats (10) into ballast water parts (A) and pressurized water parts (B);
d. the floats (10) by computer-aided, timely opening and closing of the actuators (17 and 18) between the upper water side channel (1) and the chambers (2-8) and the actuator (19) between the pressurized water parts (B) of the chambers ( 2-8) and the underwater channel (16) in a rhythm mutually vertically lowerable or can be raised;
e. the floats (10) of size and weight are designed so that they go up when opening the actuator (17) between the upper water side channel (1) and the pressurized water parts (B), and that in this lifting movement of the floating body (10 ) from the ballast water parts (A) in the upstream side channel (1) pushed back amounts of water are identical to the amounts of water in the downward movements of the floating body (10) from the pressurized water parts (B) of the adjacent chambers when opening the actuator (19) in the Underwater channel (16) flow;
f. the inflow water quantity (Q) passes into the underwater channel (16) only through the chamber system after having used its energy in the ballast water parts (A) or the pressurized water parts (B) by lowering or lifting the floats (10);
G. the floats (10) are connected by connecting rods with generators (13) which generate both when lifting and when lowering the floating body (10) direct current, which is converted into the downstream inverters (14) in consumption-adapted alternating current and the power grid.
Figure DE202019102171U1_0000

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Laufwasserkraftanlage zur Entnahme von Nutzenergie aus einem zur Wasserkraftnutzung ausgebauten Wasserlauf.The present invention relates to a run-of-river power plant for the removal of useful energy from a watercourse developed for the use of hydroelectric power.

Die Weiterentwicklung von Laufwasserkraftanlagen zur Energiegewinnung gilt gegenwärtig als abgeschlossen.The further development of run-of-river power plants is currently considered completed.

Die Stauhöhe ist bei Laufwasserkraftanlagen im Verhältnis zur Staulänge (Stauhaltung) sehr gering. Bei der Energieerzeugung ist bei den Laufwasserkraftanlagen heutiger Bauart aber neben der Zuflusswassermenge nur die Stauhöhe von Bedeutung.The water level in run-of-river power plants is very low in relation to the storm length (retention). In the power generation of run-of-river power plants of today's design, however, apart from the inflow water quantity, only the damming height is of importance.

Aus topografischen, geologischen und sonstigen Gründen ist eine Erhöhung der Stauziele in den Wasserläufen kaum möglich. Gegenwärtig geht man davon aus, dass circa 4% des Energiebedarfs in Laufwasserkraftanlagen erzeugt werden und aus den vorgenannten und wirtschaftlichen Gründen die Wasserkraftnutzung aus Laufwasserkraftanlagen nach heutigem Stand der Technik als abgeschlossen anzusehen ist.For topographical, geological and other reasons, it is hardly possible to increase the congestion targets in the watercourses. At present, it is assumed that approximately 4% of the energy demand is generated in run-of-river power plants and for the above-mentioned and economic reasons, the use of hydropower from run-of-river power plants according to the current state of the art is considered complete.

Es ist daher von Bedeutung, den Wirkungsgrad der Laufwasserkraftanlagen zu erhöhen oder andere Wasserkraftanlagen zu verwirklichen.It is therefore important to increase the efficiency of run-of-river power plants or to realize other hydropower plants.

In der DE 31 08 034 A1 wird gezeigt, wie Nutzenergie aus Gezeitenschwankungen der Meeresoberfläche gewonnen werden kann. Dabei werden mit Kolben verbundene Schwimmkörper vertikal bewegt, wobei die Kolben mit Strömungsmittel gefüllte Zylinder beaufschlagen und so über ein Leitungssystem eine Turbine betrieben wird.In the DE 31 08 034 A1 It shows how useful energy can be obtained from tidal fluctuations of the sea surface. In this case, floating bodies connected to pistons are moved vertically, whereby the pistons are supplied with fluid-filled cylinders and thus a turbine is operated via a line system.

Ein derartiges Kraftwerk ist sehr aufwendig, da für den funktionsfähigen Betrieb eine Vielzahl von Schwimmkörpern erforderlich wäre, zumal bezweifelt werden muss, dass der mögliche Schwimmkörperhub im Zyklus Ebbe - Flut ausreicht, um kontinuierlich Elektroenergie zu erzeugen.Such a power plant is very expensive, since a large number of floats would be required for the functioning operation, especially since it must be doubted that the possible floating body stroke in the low-tide cycle is sufficient to produce continuous electrical energy.

Die DE 100 11 197 C zeigt eine Laufwasserkraftanlage, die zur Erzeugung der elektrischen Energie zwischen den mechanischen Hubbewegungen der Schwimmkörper und dem Stromgenerator einen externen Hydraulikkreislauf vorsieht, der eine oder mehrere Turbinen betreibt, die wiederum den oder die Generatoren antreiben und somit die elektrische Energie erzeugen. Bei einer Laufwasserkraftanlage gemäß der DE 100 11 197 C kommt es zu erheblichen Reibungsverlusten, was die Energieausbeute erheblich vermindert.The DE 100 11 197 C shows a run-of-river power plant, which provides an external hydraulic circuit for generating the electric energy between the mechanical strokes of the floats and the power generator, which operates one or more turbines, which in turn drive the generator or generators and thus generate the electrical energy. In a run-of-river power plant according to the DE 100 11 197 C There are significant friction losses, which significantly reduces the energy yield.

Somit ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Laufwasserkraftanlage mit verbesserter Energiebilanz bereitzustellen.Thus, it is the object of the present invention to provide a run-of-river power plant with improved energy balance.

Die Aufgabe wird durch eine Laufwasserkraftanlage zur Entnahme von Nutzenergie gemäß Anspruch 1 gelöst.The object is achieved by a run-of-river power plant for the removal of useful energy according to claim 1.

Bevorzugte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Laufwasserkraftanlage sind in den abhängigen Ansprüchen gezeigt.Preferred embodiments of the hydropower plant according to the invention are shown in the dependent claims.

Die Erfindung betrifft eine Laufwasserkraftanlage zur Entnahme von Nutzenergie gemäß Anspruch 1.The invention relates to a run-of-river power plant for taking off useful energy according to claim 1.

Mit der erfindungsgemäßen Laufwasserkraftanlage ist eine erhebliche Steigerung der Energiebilanz möglich und eine Umstellung vorhandener Laufwasserkraftanlagen auf die neue Technik beziehungsweise die Erstellung neuer Anlagen gerechtfertigt. Mit der erfindungsgemäßen Laufwasserkraftanlage ist es möglich, das Arbeitsvermögen eines Wasserlaufs auf der Gesamtlänge der Ausbaustrecke gleichzeitig zu nutzen und dadurch eine größere Energiebilanz zu erreichen.With the run-of-river power plant according to the invention, a considerable increase in the energy balance is possible and a conversion of existing run-of-river power plants to the new technology or the creation of new plants is justified. With the run-of-river power plant according to the invention, it is possible to simultaneously utilize the working capacity of a watercourse over the entire length of the upgraded line, thereby achieving a greater energy balance.

Ein zur Wasserkraftnutzung vorgesehener Wasserlauf wird durch ein Wehr (20) und eine Stauhaltung (21) in eine Oberwasserebene (9) und eine Unterwasserebene (16a) aufgestaut. Zwischen Oberwasserebene (9) und Unterwasserebene (16a) wird auf gesamter Stauhaltungslänge ein Kammersystem eingebaut, dessen Kammern (2-8) durch Schwimmkörper (10) in Ballastwasserteile (A) und Druckwasserteile (B) unterteilt sind.A watercourse intended for water use is through a weir ( 20 ) and a stowage attitude ( 21 ) into an upper water level ( 9 ) and an underwater level ( 16a ) dammed up. Between upper level ( 9 ) and underwater level ( 16a ), a chamber system is installed on the entire stowage length, the chambers of which ( 2 - 8th ) by floats ( 10 ) in ballast water parts ( A ) and pressurized water parts ( B ) are divided.

Schützen, Ventile und/oder dergleichen (17, 18 und 19), bevorzugt Schützen und/oder Ventile zwischen den Kammern und der Oberwasserbeziehungsweise Unterwasserebene, werden computergestützt von einer Steuerzentrale (22) so geöffnet oder geschlossen, dass diese Schwimmkörper (10) rhythmisch wechselseitig Hubarbeit verrichten.Shooters, valves and / or the like ( 17 . 18 and 19 ), preferably contactors and / or valves between the chambers and the upper and lower water or submarine level, are computer-aided by a control center ( 22 ) opened or closed so that these floats ( 10 ) perform rhythmic reciprocating work.

Mit den Schwimmkörpern (10) über Verbindungsgestänge (12) verbundene Gleichstromgeneratoren (13) erzeugen bei den vertikalen Hubbewegungen (Heben und Absenken) Gleichstrom, der in den nachgeordneten Wechselrichtern (14) in verbrauchsgerechten Wechselstrom umgewandelt wird.With the floats ( 10 ) via connecting rods ( 12 ) connected DC generators ( 13 ) generate in the vertical lifting movements (lifting and lowering) direct current, which in the downstream inverters ( 14 ) is converted into consumption-friendly alternating current.

Der Einbau ist in allen zur Wasserkraftnutzung vorgesehenen Wasserläufen möglich.Installation is possible in all water courses intended for hydropower use.

In der erfindungsgemäßen Laufwasserkraftanlage fließt die Zuflusswassermenge Q auf dem Weg vom Oberwasser zum Unterwasser durch ein in der Stauhaltung eingebautes Kammersystem.In the run-of-river power plant according to the invention, the inflow water quantity flows Q on the way from the upper water to the underwater through a chamber system built into the reservoir.

Ein Vorteil der erfindungsgemäßen Laufwasserkraftanlage ist, dass die elektrische Energie an jedem Schwimmkörper direkt verbrauchergerecht erzeugt wird. Externe Hydraulikkreisläufe, wie im Stand der Technik gelehrt, entfallen. An advantage of the run-of-river power plant according to the invention is that the electrical energy is generated at each float directly in accordance with consumer requirements. External hydraulic circuits, as taught in the prior art omitted.

Gemäß der vorliegenden Erfindung werden die Nachteile des Standes der Technik dadurch überwunden, dass die Schwimmkörper (10) über Verbindungsgestänge mit Generatoren (13) verbunden sind, welche sowohl beim Anheben als auch beim Absenken der Schwimmkörper (10) Gleichstrom erzeugen, der in den nachgeordneten Wechselrichtern (14) in verbrauchsgerechten Wechselstrom umgewandelt und dem Stromnetz zugeführt wird.According to the present invention, the disadvantages of the prior art are overcome by the fact that the floats ( 10 ) via connecting rods with generators ( 13 ), which both during lifting and when lowering the floats ( 10 ) Generate direct current, which in the downstream inverters ( 14 ) is converted into consumption-compatible alternating current and supplied to the power grid.

Mit der erfindungsgemäßen Laufwasserkraftanlage ist es auch möglich, an Stellen, an welchen heute die Ausnutzung der Wasserkraft unwirtschaftlich erscheint, durch Einsatz der erfindungsgemäßen Laufwasserkraftanlage Wirtschaftlichkeit zu erreichen und so die vorhandenen natürlichen Wasserkraftressourcen weiter auszunutzen.With the run-of-river power plant according to the invention, it is also possible, in places where today the utilization of hydropower appears uneconomic, to achieve economy by using the run-of-river power plant according to the invention and thus to further utilize the available natural hydroelectric resources.

Die Möglichkeit der Umrüstung vorhandener Laufwasserkraftanlagen ist ebenfalls gegeben.The possibility of retrofitting existing run-of-river power plants is also given.

Der Wasserlauf wird, wie bei den herkömmlichen Laufwasserkraftanlagen, durch ein Wehr auf eine Stauhöhe und eine Staulänge (Stauhaltung) angestaut. Diese Stauhaltung vor dem Wehr ist die Oberwasserebene der erfindungsgemäßen Laufwasserkraftanlage. Der Bereich hinter dem Wehr ist die Unterwasserebene der erfindungsgemäßen Wasserkraftanlage. Der Unterschied zwischen Oberwasserhöhe und Unterwasserhöhe ist die Stauhöhe. Die in der Stauhaltung (Oberwasserebene) gespeicherte Zuflusswassermenge gelangt über ein Kammersystem in die Unterwasserseite.The watercourse, as in the conventional run-of-river power plants, is dammed by a weir to a damming height and a damming length (retention). This stowage position in front of the weir is the upper water level of the run-of-river power plant according to the invention. The area behind the weir is the underwater level of the hydroelectric power plant according to the invention. The difference between the headwater height and the underwater level is the damming height. The amount of inflow stored in the reservoir (upper water level) reaches the underwater side via a chamber system.

An geeigneter Stelle wird das Kammersystem angelegt, bei dem gleich große, aneinandergereihte Kammern mit der Oberwasserebene und der Unterwasserebene der Stauhaltung durch Stellorgane verbunden sind.At an appropriate point, the chamber system is created, are connected to the same size, juxtaposed chambers with the upper water level and the lower water level of the congestion by actuators.

Die Stellorgane sollen ähnlich wie Jalousien konzipiert sein, wobei sie über die gesamte Wandlänge reichen und in der Höhe die gesamte Hubbewegung der Schwimmkörper abdecken.The actuators should be designed similar to blinds, where they extend over the entire wall length and cover in height the entire lifting movement of the floating body.

Die Lamellen der Stellorgane sind über Stellvorrichtungen miteinander verbunden und können über kurze Stellbewegungen um 90° gedreht werden. Dieses bewirkt ein schnelles Öffnen oder Schließen der Schützen.The slats of the actuators are connected to each other via adjusting devices and can be rotated by short positioning movements by 90 °. This causes a fast opening or closing the shooter.

Die mit Wasser gefüllten Kammern werden durch Dichtungen an den Schwimmkörpern in Ballastwasserteile und Druckwasserteile unterteilt.The water-filled chambers are divided by seals on the floats in ballast water and pressurized water parts.

Stellorgane zwischen Oberwasserseite und Kammern sowie zwischen Kammern und Unterwasserseite werden von einem zentralen, computergestützten Steuerstand im rhythmischen Wechsel so zeitgerecht geöffnet oder geschlossen, dass die Schwimmkörper in diesem Rhythmus ständig wechselseitig vertikal angehoben oder abgesenkt werden, wobei 50% abgesenkt und 50% angehoben sind.Actuators between the upper water side and chambers and between chambers and underwater side are so timely opened or closed by a central, computer-assisted control station in rhythmic change that the floating bodies are constantly raised or lowered vertically in this rhythm, with 50% lowered and 50% raised.

Über eine computergestützte Steuerzentrale werden sämtliche Vorgänge, wie Öffnen und Schließen der Stellorgane, sowie auch der Wasserzulauf und Wasserablauf so geregelt, dass sich in einem Zyklus immer 50% der Schwimmkörper in Aufwärtsbewegung befinden und die bewegten Wassermassen der Ballastwasserteile der Kammern identisch sind mit den bewegten Wassermassen der Druckwasserteile der Kammern.Through a computerized control center all operations, such as opening and closing of the actuators, as well as the water inlet and outlet are regulated so that in a cycle always 50% of the floats are in upward motion and the moving water masses of the ballast water parts of the chambers are identical to the moving Water masses of the pressurized water parts of the chambers.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform ist mit jedem Schwimmkörper (10) nur ein Generator (13) verbunden, der in einem nachfolgenden Wechselrichter (14) den anfallenden Gleichstrom in Wechselstrom umwandelt.According to an advantageous embodiment, with each float ( 10 ) only one generator ( 13 ) connected in a subsequent inverter ( 14 ) Converts the resulting direct current into alternating current.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist jeder Schwimmkörper (10) mit zwei oder mehr Generatoren (13) verbunden, welche in den nachgeordneten Wechselrichtern (14) den anfallenden Gleichstrom in Wechselstrom umwandeln.According to a further advantageous embodiment, each float ( 10 ) with two or more generators ( 13 ), which in the downstream inverters ( 14 ) convert the resulting direct current into alternating current.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform sind zwischen dem Oberwasser-Seitenkanal (1) und den Ballastwasserteilen (A) der Kammern (2-8) nur Einlass- beziehungsweise Auslassöffnungen ohne Verschlusseinrichtungen vorgesehen.According to a further advantageous embodiment, between the upstream side channel ( 1 ) and the ballast water parts ( A ) of the chambers ( 2 - 8th ) only inlet or outlet openings without closure devices provided.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform wird auf die Dichtungen (11) zwischen den Schwimmkörpern (10) und den Scheidewänden (15 und 15a) verzichtet.According to a further advantageous embodiment, the seals ( 11 ) between the floats ( 10 ) and the partitions ( 15 and 15a ) waived.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform wird die Zuflusswassermenge (Q) anteilmäßig auf zwei oder mehrere parallel nebeneinander arbeitende Kammerreihen verteilt.According to a further advantageous embodiment, the inflow water quantity ( Q ) Distributed proportionally to two or more parallel adjacent rows of chambers.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform sind in der Stauhaltung (21) und an geeigneten Stellen im Unterwasserkanal (16) Stellorgane eingebaut, die computergestützt den Wasserstand durch Öffnen und Schließen im Unterwasserkanal (16) regulieren.According to a further advantageous embodiment, in the congestion attitude ( 21 ) and at appropriate places in the underwater channel ( 16 ) Actuators installed computer-aided the water level by opening and closing in the underwater channel ( 16 ) regulate.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Zeichnungen näher erläutert. In der Zeichnung zeigen

  • 1 einen schematischen Grundriss des Endteils der erfindungsgemäßen Laufwasserkraftanlage,
  • 2 einen schematischen Querschnitt durch eine Kammer nach erfolgter Aufwärtsbewegung mit noch geöffneten Schützen (17 und 18) sowie noch geschlossenem Schützen (19),
  • 3 einen schematischen Querschnitt durch eine Kammer (3) nach erfolgter Absenkbewegung mit noch geöffneten Stellorganen (18 und 19) sowie geschlossenem Stellorgan (17),
  • 4 einen schematischen Längsschnitt durch das Endteil der erfindungsgemäßen Laufwasserkraftanlage mit den Kammern 2, 4, 6 und 8 in Endstellung der Absenkbewegung und vor Beginn der Aufwärtsbewegung sowie den Kammern 3, 5 und 7 in Endstellung der Aufwärtsbewegung und vor Beginn der Absenkbewegung,
  • 5 einen schematischen Längsschnitt durch das Endteil der erfindungsgemäßen Laufwasserkraftanlage nach erfolgtem Taktwechsel,
  • 6a zeigt die Fortbewegung der Wassermassen auf dem Weg von der Oberwasserebene durch das Kammersystem zur Unterwasserebene mit Beginn des 1. Taktes.
  • 6b zeigt die Fortbewegung der Wassermassen nach Beendigung des 1. Taktes und vor Beginn des 2. Taktes.
  • 6c zeigt die Fortbewegung der Wassermassen nach Beendigung des 2. Taktes und vor Beginn des 3. Taktes.
  • 6d zeigt die Fortbewegung der Wassermassen nach Beendigung des 3. Taktes und vor Beginn des 4. Taktes.
The invention is explained below with reference to drawings. In the drawing show
  • 1 a schematic plan view of the end portion of the run-of-river power plant according to the invention,
  • 2 a schematic cross section through a chamber after upward movement with still open contactors ( 17 and 18 ) and still closed shooter ( 19 )
  • 3 a schematic cross section through a chamber ( 3 ) after lowering movement with still open actuators ( 18 and 19 ) and closed actuator ( 17 )
  • 4 a schematic longitudinal section through the end part of the invention Laufwasserkraftanlage with the chambers 2 . 4 . 6 and 8th in the end position of the lowering movement and before the start of the upward movement and the chambers 3 . 5 and 7 in the end position of the upward movement and before the beginning of the lowering movement,
  • 5 a schematic longitudinal section through the end part of the invention running water power plant after a clock change,
  • 6a shows the movement of the water masses on the way from the upper water level through the chamber system to the underwater level at the beginning of the first cycle.
  • 6b shows the movement of the water masses after completion of the first bar and before the beginning of the second bar.
  • 6c shows the movement of the water masses after completion of the 2nd bar and before the beginning of the 3rd bar.
  • 6d shows the movement of the water masses after the end of the 3rd bar and before the beginning of the 4th bar.

Die Zeichnungen in 1 bis 6 zeigen, wie die Wassermassen der gesamten Stauhaltung auf dem Weg vom Oberwasser- zum Unterwasserkanal nur durch das Kammersystem zum Abfluss kommen soll.The drawings in 1 to 6 show how the water masses of the entire stowage on the way from the upper water to the underwater channel should come to drain only through the chamber system.

Durch zeitgerechtes Öffnen und Schließen der Schützen werden die Schwimmkörper in den Kammern abwechselnd in Hub- bzw. Absenkbewegungen versetzt.By timely opening and closing of the shooters, the floats in the chambers are alternately offset in lifting and lowering movements.

Angekoppelte Generatoren und Wechselrichter wandeln diese mechanische Energie in verbrauchsgerechte elektrische Energie um. Mit dieser erfindungsgemäßen Methode wird theoretisch die gesamte kinetische Energie der in der Stauhaltung vorhandenen Wassermassen genutzt, während bei herkömmlichen Laufwasserkraftanlagen nur die Durchflusswassermenge und die Fallhöhe bei der Energieberechnung in Ansatz gebracht wird.Coupled generators and inverters convert this mechanical energy into consumption-friendly electrical energy. With this method according to the invention, in theory, the total kinetic energy of the water masses present in the dammed-up area is utilized, whereas in conventional run-of-river power plants only the throughflow water quantity and the drop height are used in the energy calculation.

Diese zigfache Steigerung der Energiebilanz bei der erfindungsgemäßen Laufwasserkraftanlage rechtfertigt den höheren baulichen Aufwand bei der Erstellung der Anlage.This umpteen times increase in the energy balance in the case of the run-of-river power plant according to the invention justifies the higher structural complexity in the construction of the plant.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Oberwasser-SeitenkanalHeadwater-side channel
22
Kammerchamber
33
Kammerchamber
44
Kammerchamber
55
Kammerchamber
66
Kammerchamber
77
Kammerchamber
88th
Kammerchamber
99
OberwasserebeneHeadwater level
1010
Schwimmkörperfloat
1111
Dichtungpoetry
1212
Verbindungsgestängelinkage
1313
Generatorgenerator
1414
Wechselrichterinverter
1515
Scheidewand zwischen Oberwasser-Seitenkanal 1 und Kammern 2-8Partitions between upstream side channel 1 and chambers 2 -8th
15a15a
Scheidewand zwischen Kammern 2-8 und Unterwasserkanal 16Partitions between chambers 2 - 8th and underwater canal 16
1616
UnterwasserkanalTailrace
16a16a
UnterwasserebeneUnderwater level
1717
Stellorgane zwischen Oberwasser-Seitenkanal 1 und Druckwasserteil B der Kammern 2-8Actuators between upstream side channel 1 and pressurized water part B of the chambers 2 -8th
1818
Stellorgane zwischen Oberwasser-Seitenkanal 1 und Ballastwasserteil A der Kammern 2-8Actuators between upstream side channel 1 and ballast water part A of the chambers 2 -8th
1919
Stellorgane zwischen Druckwasserteil B der Kammern 2-8 des Unterwasserkanals 16Actuators between pressure water part B of the chambers 2 - 8th of the underwater canal 16
2020
Wehr zum Anstauen des Oberwasser-Seitenkanals 1Weir for damming the upstream side channel 1
2121
Stauhaltung für den Unterwasserkanal 16Stowage for the underwater canal 16
2222
Computergestützte SteuerzentraleComputerized Control Center
AA
Ballastwasserteil der Kammern 2-8Ballast water part of the chambers 2 -8th
BB
Druckwasserteil der Kammern 2-8Pressure water part of the chambers 2 -8th
QQ
ZuflusswassermengeInflow amount of water
II
Höhenzoneheight zone
IIII
Höhenzoneheight zone
III III
Höhenzoneheight zone
IVIV
Höhenzoneheight zone
VV
Höhenzoneheight zone
VIVI
Höhenzoneheight zone

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 3108034 A1 [0006]DE 3108034 A1 [0006]
  • DE 10011197 C [0008]DE 10011197 C [0008]

Claims (7)

Laufwasserkraftanlage zur Entnahme von Nutzenergie aus einem zur Wasserkraftnutzung ausgebauten Wasserlauf, dadurch gekennzeichnet, dass a. ein Wasserlauf durch ein Wehr (20) auf eine Oberwasserebene (9) in einem Oberwasser-Seitenkanal (1) und durch eine Stauhaltung (21) auf eine Unterwasserebene (16a) in einem Unterwasserkanal (16) angestaut wird; b. längs zwischen dem Oberwasser-Seitenkanal (1) und dem Unterwasserkanal (16) ein Kammersystem aus beliebig vielen gleichgroßen Kammern (2-8) hintereinander in einer Reihe angeordnet ist; c. die Kammern (2-8) durch vertikalbewegliche Schwimmkörper (10) in Ballastwasserteile (A) und Druckwasserteile (B) unterteilt sind; d. die Schwimmkörper (10) durch computergestütztes, zeitgerechtes Öffnen und Schließen der Stellorgane (17 und 18) zwischen dem Oberwasser-Seitenkanal (1) und den Kammern (2-8) sowie dem Stellorgan (19) zwischen den Druckwasserteilen (B) der Kammern (2-8) und dem Unterwasserkanal (16) in einem Rhythmus wechselseitig vertikal absenkbar beziehungsweise anhebbar sind; e. die Schwimmkörper (10) von Größe und Gewicht so konzipiert sind, dass sie beim Öffnen des Stellorgans (17) zwischen dem Oberwasser-Seitenkanal (1) und den Druckwasserteilen (B) in Aufwärtsbewegung gehen, und dass die bei dieser Hubbewegung der Schwimmkörper (10) aus den Ballastwasserteilen (A) in den Oberwasser-Seitenkanal (1) zurückgedrängten Wassermengen identisch sind mit den Wassermengen, die bei den Abwärtsbewegungen der Schwimmkörper (10) aus den Druckwasserteilen (B) der benachbarten Kammern beim Öffnen des Stellorgans (19) in den Unterwasserkanal (16) fließen; f. die Zuflusswassermenge (Q) nur durch das Kammersystem in den Unterwasserkanal (16) gelangt, nachdem ihre Energie in den Ballastwasserteilen (A) oder den Druckwasserteilen (B) durch Absenken oder Anheben der Schwimmkörper (10) genutzt wurde; g. die Schwimmkörper (10) über Verbindungsgestänge mit Generatoren (13) verbunden sind, welche sowohl bei Anheben als auch bei Absenken der Schwimmkörper (10) Gleichstrom erzeugen, der in den nachgeordneten Wechselrichtern (14) in verbrauchsgerechten Wechselstrom umgewandelt und dem Stromnetz zugeführt wird.Run-of-river power plant for the removal of useful energy from a watercourse developed for the use of water power, characterized in that a. a watercourse through a weir (20) to an upper water level (9) in an upstream side channel (1) and through a stowage position (21) to an underwater level (16a) in an underwater channel (16) is accumulated; b. longitudinally between the upper-water side channel (1) and the underwater channel (16) a chamber system of any number of equal-sized chambers (2-8) is arranged behind one another in a row; c. the chambers (2-8) are divided by vertically movable floats (10) into ballast water parts (A) and pressurized water parts (B); d. the floats (10) by computer-aided, timely opening and closing of the actuators (17 and 18) between the upper water side channel (1) and the chambers (2-8) and the actuator (19) between the pressurized water parts (B) of the chambers ( 2-8) and the underwater channel (16) in a rhythm mutually vertically lowerable or can be raised; e. the floats (10) of size and weight are designed so that they go up when opening the actuator (17) between the upper water side channel (1) and the pressurized water parts (B), and that in this lifting movement of the floating body (10 ) from the ballast water parts (A) in the upstream side channel (1) pushed back amounts of water are identical to the amounts of water in the downward movements of the floating body (10) from the pressurized water parts (B) of the adjacent chambers when opening the actuator (19) in the Underwater channel (16) flow; f. the inflow water quantity (Q) passes into the underwater channel (16) only through the chamber system after having used its energy in the ballast water parts (A) or the pressurized water parts (B) by lowering or lifting the floats (10); G. the floats (10) are connected by connecting rods with generators (13) which generate both when lifting and when lowering the floating body (10) direct current, which is converted into the downstream inverters (14) in consumption-adapted alternating current and the power grid. Laufwasserkraftanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mit jedem Schwimmkörper (10) nur ein Generator (13) verbunden ist, der in einem nachfolgenden Wechselrichter (14) den anfallenden Gleichstrom in Wechselstrom umwandelt.Running water power plant after Claim 1 , characterized in that with each float (10) only one generator (13) is connected, which converts the resulting direct current into alternating current in a subsequent inverter (14). Laufwasserkraftanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Schwimmkörper (10) mit zwei oder mehr Generatoren (13) verbunden ist, welche in den nachgeordneten Wechselrichtern (14) den anfallenden Gleichstrom in Wechselstrom umwandeln.Running water power plant after Claim 1 , characterized in that each floating body (10) is connected to two or more generators (13), which convert the resulting direct current into alternating current in the downstream inverters (14). Laufwasserkraftanlage nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Oberwasser-Seitenkanal (1) und den Ballastwasserteilen (A) der Kammern (2-8) nur Einlass- beziehungsweise Auslassöffnungen ohne Verschlusseinrichtungen vorgesehen sind.Run-of-river power plant according to one of the Claims 1 - 3 , characterized in that between the upper-water side channel (1) and the ballast water parts (A) of the chambers (2-8) only inlet or outlet openings are provided without closure devices. Laufwasserkraftanlage nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, dass auf die Dichtungen (11) zwischen den Schwimmkörpern (10) und den Scheidewänden (15 und 15a) verzichtet wird.Run-of-river power plant according to one of the Claims 1 - 4 , characterized in that the seals (11) between the floats (10) and the partitions (15 and 15a) is dispensed with. Laufwasserkraftanlage nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuflusswassermenge (Q) anteilmäßig auf zwei oder mehrere parallel nebeneinander arbeitende Kammerreihen verteilt wird.Run-of-river power plant according to one of the Claims 1 - 5 , characterized in that the inflow water quantity (Q) is distributed proportionally to two or more chamber rows operating in parallel next to one another. Laufwasserkraftanlage nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, dass in der Stauhaltung (21) und an geeigneten Stellen im Unterwasserkanal (16) Stellorgane eingebaut sind, die computergestützt den Wasserstand durch Öffnen und Schließen im Unterwasserkanal (16) regulieren.Run-of-river power plant according to one of the Claims 1 - 6 , characterized in that in the stowage position (21) and at suitable locations in the underwater channel (16) actuators are installed, the computer-aided regulate the water level by opening and closing in the underwater channel (16).
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN110528474A (en) * 2019-09-06 2019-12-03 赵群群 A kind of automation hydroelectric generation sluice gate

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DE3108034A1 (en) 1981-03-03 1982-09-16 Wilfried 2800 Bremen Riedemann Device for obtaining energy from the tides
DE10011197A1 (en) 2000-03-08 2001-09-20 Walter Banz Running water power installation derives energy from running water course and involves water course accumulated by weir on upper water plane in upper water side channel

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