DE202022102230U1

DE202022102230U1 - Anlage zur Gewinnung elektrischer Energie

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Publication number: DE202022102230U1
Application number: DE202022102230.5U
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2022-04-26
Filing date: 2022-04-26
Publication date: 2022-05-12
Anticipated expiration: 2032-04-27

Abstract

Anlage (1) zur Umwandlung der Strömungsenergie eines Fließgewässers (2) in elektrische Energie, welche dazu ausleget ist, in einem Fließgewässer (2) positioniert zu werden, umfassend ein langgestrecktes Befestigungselement (4), welches am Grund (3) des Fließgewässers (2) verankert ist, sowie einen, mit einem Rotor (6) gekoppelten und von diesem angetriebenen Generator (5) zur Erzeugung elektrischer Energie, wobei der Rotor (6) mehrere von einer Zentralwelle (7) radial abstehende, um eine horizontale Rotationsachse (8) drehbare Radialarme (9) umfasst, wobei die Radialarme (9) in einem solchen Abstand zum Fließgewässer (2) angeordnet sind, dass sie beim Rotieren um die Rotationsachse (8) höchstens teilweise in das Fließgewässer (2) eintauchen.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anlage zur Umwandlung der Strömungsenergie eines Fließgewässers in elektrische Energie, welche dazu ausgelegt ist, in einem Fließgewässer positioniert zu werden und das Leben und die Umwelt im Fließgewässer, insbesondere den Fischbestand nicht bzw. kaum zu beeinträchtigen.
Die Nutzung der frei zur Verfügung stehenden Energien wird nicht zuletzt durch den Klimawandel immer wichtiger. Hierzu sind aus dem Stand der Technik beispielsweise Windkraftanlagen (ugs. „Windräder“) bekannt, durch welche Windenergie in elektrische Energie umgewandelt wird. Das Problem bei diesen Anlagen besteht u.a. darin, dass diese in Deutschland nur sehr begrenzt errichtet werden dürfen und hierfür hohe Auflagen erfüllt werden müssen. Zudem ist zu berücksichtigen, dass nicht jeder Standort geeignet ist, um Windräder zu realisieren.
Ferner bekannt sind unterschächtige Wasserräder, die in Fließgewässern eingesetzt ein Entnehmen deren Strömungsenergie ermöglichen.
Nachteilig bei den aus dem Stand der Technik bekannten Wasserkraftwerken bzw. Wasserrädern ist, dass diese Vorrichtungen das Leben und die Umwelt im Fließgewässer stark beeinträchtigen. So wird im Bereich solcher Wasserkraftwerke oft eine erhebliche Beeinträchtigung des Fischbestandes beobachtet. Dies wird zum größten Teil auf die sich im Wasser befindenden Rotoren zurückgeführt, welche die im Wasser lebenden Tiere, insbesondere Fische verletzen oder töten können.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anlage der eingangs genannten Art zur Verfügung zu stellen, welche die Nachteile der Anlagen aus dem Stand der Technik überwindet.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Anlage zur Umwandlung der Strömungsenergie eines Fließgewässers in elektrische Energie gelöst, welche ein langgestrecktes Befestigungselement, welches am Grund des Fließgewässers verankert ist, sowie einen, mit einem Rotor gekoppelten und von diesem angetriebenen Generator zur Erzeugung elektrischer Energie umfasst, wobei der Rotor mehrere von einer Zentralwelle radial abstehende, um eine horizontale Rotationsachse drehbare Radialarme umfasst, wobei die Radialarme in einem solchen Abstand zum Fließgewässer angeordnet sind, dass sie beim Rotieren um die Rotationsachse höchstens teilweise in das Fließgewässer eintauchen.
Einer der Vorteile der erfindungsgemäßen Anlage besteht darin, dass die Radialarme des Rotors beim Rotieren nur teilweise in das Fließgewässer eintauchen und so nur an der Oberfläche des Fließgewässers agieren. Dadurch werden die im Fließgewässer lebenden Tiere weitgehend von Berührungen durch die Radialarme verschont. Durch das genannte Merkmal ist es auch möglich, dass sich der Generator der Anlage außerhalb des Fließgewässers befindet. Dadurch werden die im Wasser lebenden Tiere auch kaum durch Geräuschentwicklung gestört.
Mit Vorteil tauchen die Radialarme beim Rotieren um die Rotationsachse maximal einen Meter, vorzugsweise 40 bis 60 cm in das Fließgewässer ein. Durch diese Eintauchtiefe wird zwar ein optimales Rotieren der Radialarme um die Rotationsachse erreicht. Gleichzeitig wird durch die sehr geringe Eintauchtiefe aber auch eine weitestgehende Schonung der im Wasser lebenden Tiere erreicht.
Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anlage sind die Radialarme insbesondere an ihren freien Enden verbreitert ausgebildet, wobei die Radialarme an ihren freien Enden vorzugsweise blattartige, insbesondere paddelblattartige Elemente aufweisen. Bei dieser Ausführungsform, bei der die Radialarme nur an ihren freien Enden verbeitert sind, wird ein noch effizienteres Rotieren bei gleichzeitiger Schonung der im Fließgewässer lebenden Tiere erreicht. Besonders bevorzugt bei dieser Ausführungsform ist es, wenn nur die paddelblattartigen Elemente beim Rotieren des Rotors in das Fließgewässer eintauchen. Die Breite der paddelblattartigen Elemente ist variabel und kann beispielsweise an die Fließgeschwindigkeit des Fließgewässers angepasst werden.
Mit Vorteil sind die blattartigen Elemente derart an den Radialarmen angeordnet, dass ihre Blattflächen bei einer horizontalen Stellung der Radialarme mit einer horizontalen Ebene einen spitzen Winkel einschließen. Mit anderen Worten sind die blattartigen Elemente leicht verdreht an den Radialarmen angeordnet, sodass ihre Blattflächen beim Rotieren des Rotors leicht schräg durch das Wasser geführt werden.
In der Regel weist der Rotor mindestens zehn Radialarme auf, um einen optimalen Betrieb der erfindungsgemäßen Anlage zu garantieren.
Mit Vorteil sind die Radialarme paarweise angeordnet, wobei die Radialarme eines Paares einen Winkel von 180° bilden. Diese Anordnung der Radialarme hat sich beim Betrieb der Anlage als besonders vorteilhaft erwiesen.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anlage handelt es sich bei dem Befestigungselement um einen Pfosten oder um ein Rohr, welches vorzugsweise aus Stahl oder Holz gefertigt ist. Diese Materialien sind CO₂-neutral und damit besonders umweltfreundlich.
Mit Vorteil weist das Befestigungselement einen freien Aufnahmequerschnitt auf, in welchen vorzugsweise mindestens eine mit dem Generator verbundene elektrische Leitung aufgenommen ist. Damit kann das Befestigungselement gleichzeitig als Aufnahmerohr für elektrische Leitungen zum Abtransport der gewonnenen elektrischen Energie fungieren.
In der Regel weisen die Radialarme eine Länge L von ca. Im bis ca. 3m, vorzugsweise von ca. 1,5 m auf.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsbeispielen der Erfindung in Verbindung mit den Zeichnungen und den Unteransprüchen. Hierbei können die einzelnen Merkmale für sich allein oder in Kombination miteinander verwirklicht sein.
In der Zeichnung zeigt:

1: eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Anlage.

1 zeigt eine Anlage 1 zur Umwandlung der Strömungsenergie eines Fließgewässers 2 in elektrische Energie. Die Anlage 1 weist einen im Gewässergrund 3 verankerten Befestigungspfosten 4 auf. Des Weiteren umfasst die Anlage 1 einen Rotor 5 sowie einen mit dem Rotor gekoppelten Generator 6. Der Rotor 6 treibt den Generator an, sodass dieser die Rotationsenergie des Rotors 6 in elektrische Energie übertragen kann.
Der Rotor 6 umfasst insgesamt zehn von einer Zentralwelle 7 radial abstehende, um eine horizontale Rotationsachse 8 drehbare Radialarme 9 auf. Die Radialarme 9 weisen an ihren freien Enden paddelblattartige Elemente 10 auf, sodass die Radialarme 9 an ihren freien Enden verbreitert ausgebildet sind. Die paddelblattartigen Elemente 10 sind leicht verdreht an den Radialarmen angeordnet, sodass sie beispielsweise mit einer vertikalen Ebene, auf welcher die Radialarme liegen, einen spitzen Winkel einschließen.
Die Radialarme 9 sind in einem solchen Abstand zum Fließgewässer 2 angeordnet, dass jeweils nur die drei unteren Radialarme beim Rotieren des Rotors 6 in das Wasser 2 eintauchen. Dabei tauchen die Radialarme nur so weit in das Wasser 2 ein, dass maximal die blattartigen Elemente 10 unter der Wasseroberfläche verschwinden. In der 1 wird dies anschaulich dargestellt. Lediglich der mittlere der drei in das Wasser 2 eintauchenden Radialarme taucht so weit ein, dass sein blattartiges Element 10 vollständig von Wasser umgeben ist. Dadurch werden insbesondere Fische kaum vom Rotieren des Rotors 6 beeinträchtigt.
Die Radialarme 9 sind paarweise angeordnet, wobei die Radialarme eines Paares einen Winkel von 180° bilden.
Der Pfosten 4 ist hohl ausgebildet. In seinem Inneren befinden sich elektrische Leitungen (hier nicht dargestellt), die den vom Generator 5 erzeugten elektrischen Strom transportieren.
Die Radialarme weisen eine Länge L von ca. 1,5 m auf. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wird der Rotor (6) durch die Fließrichtung des Fließgewässers (2) von rechts nach links im Uhrzeigersinn bewegt (siehe Pfeile).
Um eine möglichst hohe Stromausbeute zu erzielen, werden die erfindungsgemäßen Vorrichtungen i. d. R. gruppenweise bzw. clusterartig im Fließgewässer positioniert.

Claims

Anlage (1) zur Umwandlung der Strömungsenergie eines Fließgewässers (2) in elektrische Energie, welche dazu ausleget ist, in einem Fließgewässer (2) positioniert zu werden, umfassend ein langgestrecktes Befestigungselement (4), welches am Grund (3) des Fließgewässers (2) verankert ist, sowie einen, mit einem Rotor (6) gekoppelten und von diesem angetriebenen Generator (5) zur Erzeugung elektrischer Energie, wobei der Rotor (6) mehrere von einer Zentralwelle (7) radial abstehende, um eine horizontale Rotationsachse (8) drehbare Radialarme (9) umfasst, wobei die Radialarme (9) in einem solchen Abstand zum Fließgewässer (2) angeordnet sind, dass sie beim Rotieren um die Rotationsachse (8) höchstens teilweise in das Fließgewässer (2) eintauchen.
Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Radialarme (9) beim Rotieren um die Rotationsachse (8) maximal 1 m, vorzugsweise 40 bis 60 cm in das Fließgewässer (2) eintauchen.
Anlage nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Radialarme (9) insbesondere an ihren freien Enden verbreitert ausgebildet sind, wobei die Radialarme (9) an ihren freien Enden vorzugsweise blattartige, insbesondere paddelblattartige Elemente (10) aufweisen.
Anlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die blattartigen Elemente (10) derart an den Radialarmen angeordnet sind, dass ihre Blattflächen bei einer horizontalen Stellung der Radialarme mit einer horizontalen Ebene einen spitzen Winkel einschließen.
Anlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (6) mindestens zehn Radialarme (9) aufweist.
Anlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Radialarme (9) paarweise angeordnet sind, wobei die Radialarme (9) eines Paares einen Winkel von 180° bilden.
Anlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Befestigungselement um einen Pfosten (4) oder Rohr handelt, welches vorzugsweise aus Stahl oder Holz gefertigt ist.
Anlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Befestigungselement (4) einen freien Aufnahmequerschnitt aufweist, in welchen vorzugsweise mindestens eine mit dem Generator (5) verbundene elektrische Leitung aufgenommen ist.
Anlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Radialarme eine Länge L von ca. 1 m bis ca. 3 m, vorzugsweise von ca. 1,5 m aufweisen.