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Eine ideale Energiequelle muss unerschöpflich,
umweltverträglich,
vielerorts verfügbar
und kostengünstig
sein. Wasser zählt
zu den umweltfreundlichen, ständig
erneuerbaren Engerieiessourcen (J. Giesecke und E. Mosonyi – Wasserkraftanlagen).
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Die Erfindung Meerwasserkraftanlage
verwendet das Meerwasser „unendlich
dasselbe" in dem sie
es zu einer einfachen Bewegung vom „Meer aufs Land, vom Land
ans Meer" zu fließen zwingt,
als eine unendliche Form der Sonnenenergie, die sich mit anderen
Mitteln in Strom verwandelt.
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Die Erfindung Meerwasserkraftanlage
nutzt, um Energie zu erzeugen „die
potenzielle Energie eines Speichervolumens", in diesem Fall das Meer oder der Ozean
nach dem Prinzip der Energieumwandlung in einer geschlossenen Leitung – Meerwasserzuleitung – Festland – Ableitung – Meer.
Die Erfindung betrifft die Konstruktion auf dem Meeresboden eines
Entnahmebauwerks [Fig. 1] mit einem Entnahmeturm [Fig. 2]
und einer Stahlrohrleitung [Fig. 3] und auf dem Festland
mit der Fortführung
der Stahlrohrleitung [Fig. 3], einem Wasserschloss [Fig. 4],
einem Krafthaus [Fig. 5] mit Turbine [Fig. 6]
und einer Abflussrohrleitung [Fig. 3] im Meer.
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Die Erfindung erlaubt die Anwendung
von Pelton- oder Francis-Turbinen, die bei einer entsprechenden
Fallhöhe
und angemessenem Durchfluss Leistungen von 350 bis 400 MW erzeugen
können.
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20 – 25 Krafthäuser mit je zwei bis drei eingebauten,
vertikalen Peltonturbinen,errichtet entlang der Nordsee- und Südseeküsten Deutschlands
können
den ganzen elektrischen Energiebedart der Bundesrepublik Deutschland
sichern.
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Natürlich muss für das Errichten
eines solchen elektrischen Systems eine Vereinbarung zwischen Politik,
Industrie und Gewerkschaft vorausgehen.
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Medium Meerwasser – 35 kg
Salz bei 1000 kg Meerwsser. Alle zehn Meter Tiefe nimmt der Druck um
1 bar (100 KPa) zu.
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Die Sichtverhältnisse unter Wasser sind relativ
ungünstig.
Schon in 35 bis 40 Meter Tiefe nimmt das Wasser eine blaugraue Färbung an.
Sichtweiten von 6 bis 12 Meter sind im Wasser als optimal zu bezeichnen.
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Die Akkustik im Wasser ist gut und
bietet wertvolle Hilfe für
Sprechfunkanlagen bei der Verständigung
und Orientierung in diversen Tiefen.
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Nachdem Helmholtz'schen Gesetz wird durch Reibung von
zwei unterschiedlich dichten Medien an deren Grenzschicht eine wellenförmige Ausgleichsbewegung
geschaffen, die nach einer gewissen Anfangsphase sinusfärmigen Charakter
hat. Die Wasserteilchen beschreiben dabei an Ort und Stelle kreisförmige Bahnen
(Orbitalbahnen), die in Folge der Reibung zur Tiefe hin immer einen
geringeren Durchmesser haben.
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Die Wellenbewegung erlischt nach
unten und wird schon bei einer Wassertiefe, die etwa der halben
Wellenlänge
entspricht, nahezu unmerklich (aus Physische Gographie, Teubner-Verlag
1989, D. Kelletat, S. 59 und Gierloff-Emden-1980, Seite 574). Wellen
mit kleineren und mittleren Höhen < 1 bis 2 m und 2–4 m sind
relativ die häufigsten
Wellenhöhen der
verschiedenen Meere und Ozeane. Wellen mit extremen Größenordnungen über 4 m
oder gar über 6
m gehören
zu den Seltenheiten – nach
Bigelow-H. B. und Edmondson W. T.
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Die Erfindung Meerwasserkraftanlage
wird gebaut im Küstengebiet
/ Ufer / Schorre / Schilfregionen (Terminologie im Küstengebiet
nach Valentin 1952 – Seite
84) auf dem Meeresboden, 25 – 30
m – nach
Wunsch mehr oder weniger Tiefe – unter
der Meerwasseroberfläche.
In dieser Tiefe geht nämlich die
Wellenenergie durch Reibung so weit verloren, dass geomorphologisch
kaum noch Aktivitäten
auf dem küstennahen
Unterwasserhang entfaltet werden. Oder man wählt eine Tiefe die der halben
Wellenlänge
an jedem Küstenabschnitt
entspricht. Auf dem Meerboden werden ein Entnahmebauwerk [Fig. 1]
mit einem Entnahmeturm [Fig. 2] fixiert. Entnahmebauwerk
[Fig. 1] und Entnahmetrum [Fig. 2] sind massive
Stahlbetonkonstruktionen.
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Das System Entnahmebauwerk [Fig. 1]
mit Entnahmeturm [Fig. 2] hat die Rolle, einen vorprogrammierten
Meereswasserdurchfluss hydraulisch günstig in einer geschlossenen
Stahlrohrleitung [Fig. 3] (Druckstollen) zu leiten und
auf die geforderte Stahlrohrgeschwindigkeit zu beschleunigen.
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Entnahmebauwerk [Fig. 1]
und Entnahmeturm [Fig. 2] sind freistehende überflutete
vertikale Konstruktionen im Meer.
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Das Entnahmebauwerk [Fig. 1]
ist eine massive Stehlbetonkonstruktion geformt aus einem Hohlzylinder
[Fig. 8] und mindestens zwei runden oder viereckigen Befestigungsflanschen
[Fig. 7].
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Entnahmebauwerk [Fig. 1]
und Hohlzylinder [Fig. 8] sowie Befestigungsflansche [Fig. 7]
bilden eine einzige Stahlbetonkonstruktion.
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Das Entnahmebauwerk [Fig. 1]
mit Hohlzylinder [Fig. 8] kann ausgebildet werden als Träger des ersten
Stahlrohres der Stahlrohrleitung [Fig. 3].
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Die Befestigungsflansche [Fig. 7]
sind mit mindestens vier Perforationen versehen. Jede Perforation
enthält
eine Aluminiumbuchse [Fig. 9] (Buchse aus seewassergeeignetem
Aluminium – Werkstoff ALMg
3,5 Mn). Durch die Löcher
der Befestigungsflansche [Fig. 7] mit Aluminiumbuchsen
[Fig. 9] werden eine Art massive Einschlagboden-Stahlrohrhülse [Fig. 10]
oder Stahlpalisaden Fig. 11] eingeschoben. Die Einschlagboden-Stahlrohrhülse [Fig. 10]
und die Stahlpalisaden [Fig. 11) werden verzinkt und mit
einem seewasserwiderstandsfähigem
Kunststoff versehen oder sie erhalten eine Keramikschutzisolation. Verzinken,
Kunststoff- und Keramikisolation dienen zum Schutz vor Korrossion
der Stahlhülse
[Fig. 10] und Stahlpalisaden [Fig. 11], befestigen
durch ihr tiefes Eindringen in den Meeresboden an dem ausgewählten Platz
das Entnahmebauwerk [Fig. 1].
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Die Einschlagbodenhülsen [Fig. 10]
kann man – nachdem
sie das Entnahmebauwerk [ Fig. 1] am Meeresboden fixiert
haben – mit
Beton oder Stahlbeton füllen.
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Die Einschlagbodenhülsen [Fig. 10]
können in
dem Teil, der in den Meeresboden eindringt, mit einer einfachen
Vorrichtung versehen werden. Im inneren der Einschlagbodenhülse – ein Rohr
[Fig. 10] – werden
zwei Metallhülsen
[Fig. 14] mit anschraubbaren, zylinderförmigen Stiften [Fig. 12]
versehen. Die Rohrwände
der Einschlagbodenhülse
[Fig. 10] werden im Voraus durchlöchert. die Löcher werden
mit einem Kunststoff- oder Aluminiumstöpsel [Fig. 13] Blockiert.
Nachdem die Einschlagbodenhülsen
aus Stahlrohr [Fig. 10] das Entnahmebauwerk [Fig. 1]
am Meeresboden befestigt haben, wird in den Körper der leeren Einschlagbodenhülse aus
Stahlrohr [Fig. 10] Beton gegossen. Erreicht die Betonmasse
die inneren Metallhülsen
[Fig. 14] mit den angeschraubten, zylinderfönnigen Stiften
[Fig. 12], so drückt
sie die innere Metallhülse
[Fig. 14] an die Wand der Einschlagbodenhülsen aus
Stahlrohr [ Fig. 10]. Die zylinderförmigen Stifte [Fig. 12]
stossen die Aluminium- oder Kunststoffstöpsel [Fig. 13] heraus
und dringen wie Krallen in den Meeresboden ein und bieten der gesamten
Konstruktion mehr Stabilität.
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Die ganze Konstruktion des Entnahmebauwerkes
[Fig. 1] mit Entnahmeturm [Fig. 2] mit Befestigungsflanschen
[Fig. 7] wurde so konzipiert, dass das Meerwasser die Konstruktion
durchfluten kann.
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Natürlich kann man zum Befestigen
des Entnahmebauwerkes [Fig. 1] die Methoden anwenden, die
man einsetzt zur Konstruktion und Befestigung von Bohrinseln, Plattformen
mit Bohrturm, Stahltürmen,
Hubinseln mit absenkbaren Beinen, Stahlbetontürme zur Beförderung des Erdöl- und Erdgasvorkommens.
Im Laufe der Zeit sind diese Konstruktionen immer größer geworden
und die Wassertiefe, in denen sie arbeiten, erreichen hunderte von
Metern Tiefe und bald werden sie tausende von Metern tiefer dringen,
um nach dem letzten Tropfen Erdöl
zu fördern.
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Eine andere Möglichkeit: Der Entnahmeturm [Fig. 2] – konzipiert
in Form eines Zylinders – ist
inkrustiert im Entnahmebauwerk Fig. 1], enthält an der Talflanke
eine Entnahmekonstruktion [Fig. 15] als Kreisrohrkrümmer und
Richtungsänderung
der Strömung
zur Stahlrohrleitung [Fig. 3]. Die Stahlrohrleitung [Fig. 3]
wird dem Relief des Meeresgrundes angepasst und geradlinig oder
leicht geneigt zum Festland und weiter zur Turbine [Fig. 6]
geführt.
Der Hohlzylinder [Fig. 8] inkrustiert in das Entnahmebauwerk
[ Fig. 1] und das Stahlrohr [Fig. 3] befestigt
im Entnahmebauwerk [Fig. 1], enthaften im Eingangsbereich eine
trichterförmige
Erweiterung. An dem Entnahmebauwerk [Fig. 1] mit inkrustiertem
Stahlzylinder [Fig. 8] oder dem Entnahmebauwerk [Fig. 1]
mit befestigtem Stahlrohr [Fig. 3] (als Variante) wird
im Eintrittsbereich der Meereswassermasse ein Rechen [Fig. 16]
mit Querprofilen zum Schutz der Meerestiere montiert und eventuell
als Absperrungen ein Kegelschieber [Fig. 17]. Der Kegelschieber
[Fig. 17] kann auch auf dem Festland installiert werden – gleich nach
dem Übergang
der Stahlrohrleitung [Fig. 3] vom Meer auf das Festland.
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Der Kegelschieber [Fig. 17]
kann durch Fernbedienung gesteuert werden. Der Rechen [Fig. 16] kann
durch Fernbedienung gereinigt werden. Das Entnahmebauwerk [Fig. 1]
mit Hohlzylinder [Fig. 8] oder seine Variante mit Stahlrohr
[Fig. 3] mit Rechen [Fig. 16] und Kegelschieber
[Fig. 17] kann man im Werk im Voraus produzieren und auf
dem Meeresboden mit Hilfe eines Meereskranes an dem gewünschten
fixieren.
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Das Meereswasser dringt in die im
Entnahmebauwerk [Fig. 1] befestigten Stahlrohre [ Fig. 3] oder
in den Hohlzylinder [Fig. 8] ein und wird weitergeleitet
an das Stahlrohrleitungssystem [Fig. 3].
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Stahlrohrteile [Fig. 3]
können
miteinander verbunden werden durch Flansche [Fig. 18] oder durch
Muffen [Fig. 19]. Die so nach Bedarf verbundenen Stahlrohre
[Fig. 3] bilden zusammen zwischen dem Entnahmebauwerk [Fig. 1]
und Krafthaus [Fig. 5] eine aufgeschlossene Stahlrohrleitung
[Fig. 3] oder nach Wunsch eine geschlossene Stahlrohrleitung. Belüftungsmöglichkeiten
durch ein klein dimensioniertes Betonrohr [ Fig. 20], das
eine direkte Verbindung zwischen dem Entnahmebauwerk [Fig. 1]
und eine auf dem Festland errichtete Kompressoranlage [Fig. 21].
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Oder durch eine Bojenstation [Fig. 34]
die durch Ankerseile und Anker am Meeresboden fixiert wird und durch
einen Schlauch die Luft von der Meeresoberfläche zum Entnahmebauwerk [Fig. 1]
transportiert. Bei Wasserkraftanlagen kommen wegen der guten Montagemöglichkeiten
und der hohen Zuverlässigkeit
meistens Stahlrohrleitungen zur Ausführung. Verwendet werden hochfeste
Feinkornstähle und
thermisch vergütete,
schweißbare
Stähle.
Die Feinkomstähle
sind gut schweißbar,
herbzäh
und sprödebruchsicher.
Durch die Feinkornqualität
ist eine ausreichende Alterungsbeständigkeit, auch bei tieferen
Temperaturen gewährleistet – aus J.
Giesecke und E. Mosonyi – Wasserkraftanlagen,
Seite 171. In ihrer ersten Phase folgen die Stahlrohre [Fig. 3] vom Meer
aufs Land, geradlinig oder leicht geneigt auf dem Meeresboden entlang
einer Trasse zum Festland.
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Der Abstand zwischen dem Entnahmebauwerk
[Fig. 1] und Festland muss Minimum 40-50 m sein, kann sich aber auch kilometerweit
ausdehnen – wie
auf den gezeitenbeeinflussten deutschen Küsten.
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Durchschnittliche Nutrungsdauer von
Anlagenteilen bei Wasserkraftanlagen:
- – Krafthaus
im Tiefbau – 80–100 Jahre
- – Maschinenausrüstung – Turbinen,
Kegelschieber, Schutz usw. 30 – 60
Jahre
- – Elektrische
Ausrüstung – Generatoren,
Transformatoren, Hochspannungsausrüstung usw. 30 – 50 Jahre
Aus „Leitlinien
zur Durchführung
von Kosten-Vergleichsrechnungen – 5. Auflage München 1994.
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Sehr wichtig ist es, die Metallteile
von Korrosion zu schützen.
Jedes Mittel zum Korrosionsschutz ist geeignet, sei es die aktiven
Korrosionsschutzmaßnahmen
oder die die passiven Korrosionsschutzmaßnahmen müssen angewendet werden, um
Stillstandszeiten infolge der Auswechslung diverser korrodierter
Metallteile der Wasserkraftanlage zu vermeiden. Eine Möglichkeit
wäre die
Stahlrohre [Fig. 3] vor dem Seewasser zu isolieren, denn
nur eine totale Isolierung ist ein totaler Schutz.
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Jedes Stahlrohr [Fig. 3]
wird umhüllt
durch einen Mantel [Fig. 22] aus Aluminium – seewassergeeignetes
Aluminium – Knetlegierung – ALMg 3,5
Mn. oder einem Mantel aus Beton [Fig. 22]. Die Stahlrohre
[Fig. 3] sind der Länge
nach im Außenteil
mit mehreren Metallringen mit Kugellager oder Rollen [Fig. 23]
versehen. Der Mantel [Fig. 22] aus Aluminium oder Beton
wird mit Hilfe der Metallringe [Fig. 23] über die
Stahlrohre [Fig. 3] gezogen. Der Mantel [Fig. 22]
erhält
im Außenteil
der Länge
nach mehrere Behälter
[ Fig. 24] aus Aluminium oder Beton. Zwischen dem Stahlrohr
[Fig. 3] und Mantel [Fig. 22] entsteht ein leerer
Raum.
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Der Behälter [Fig. 24] kommuniziert
mit dem Innenraum zwischen dem Stahlrohr [Fig. 3] und Mantel
[Fig. 22]. Stahlrohr [Fig. 3], Mantel [Fig. 22]
und Behälter
[Fig. 17] werden im Werk vorgefertigt. Man nimmt an, die
Länge eines
Stahlrohres wäre
ca. 6–8 m.
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Stahlrohr [Fig. 3], Mantel
[Fig. 22], Ringe [Fig. 23], Behälter [Fig. 24]
bilden eine kompakte Einheit.
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Der Raum zwischen dem Stahlrohr [Fig. 3] und
Mantel [Fig. 22] wird mit Öl gefüllt. Die Rolle dieser Vorrichtung – billig
und effizient – ist
die Außenseite
aus Metall der Stahlrohrleitung [Fig. 3] vor Korrosion
zu schützen.
Außerdem übernimmt
die fluide Masse des Öls
alle Normalkräfte
in Rohrrichtung, Hauptspannungen, Ringspannungen, Radialspannungen,
Temperaturbelastungen sowie den schwankenden Innendruck der bei
Druckstößen auftritt,
treibt ein Teil der Ölmasse
in den Behälter
[Fig. 24]. Bei Senkung gewisser Spannungswerte zieht sich
da Öl aus
dem Behälter
[Fig. 24] wieder in den Raum zwischen Stahlrohr [Fig. 3]
und Mantel [Fig. 22] zurück.
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Bei der Befestigung der Stahlrohrleitung
[Fig. 3] a, Meeresboden müssen die spezifischen morphologischen
Probleme des Küstenabschnittes
wo die Stahlrohrleitung [Fig. 3] gelegt wird, analysiert
werden und entsprechend handeln. Denn in der Wassertiefe wo das
Entnahmebauwerk [Fig. 1] mit der Stahlrohrleitung [Fig. 3]
verbunden wird, ist die Wellenbewegung nahezu unmerklich oder sogar
erloschen. Je näher
man an das Festland herankommt, sinkt die Wassertiefe sodass Wellen
und Brandung eine sehr aktive Wirkung auf dem festlandnahen Meeresboden ausüben. Dazu
kommen in gewissen Regionen die unter Minus herrschenden Temperaturen
im Winter.
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Um die Stabilität der Stahlrohrieitung am Meeresboden
zu sichern muss die Trasse zwischen dem Entnahmebauwerk [Fig. 1]
und Festland in zwei Abschnitte eingeteilt werden.
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- a) Der erste Teil zwischen dem Entnahmebauwerk
[Fig. 1] und einer relativ ruhigen Tiefe und
- b) wo Tidenhub und Brandung negative Auswirkungen auf die Stabilität der Stahlrohrleitung
[Fig. 3] haben könnte.
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Der zweite Teil beginnt von dieser
schwingenden Linie wo Tidenhub, Brandung aktiv werden und Minustemperaturen
eintreten und Festland. Die Stahlrohrleitung [Fig. 3] kann
in mehreren Arten am Meeresboden befestigt werden z. B.
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- 1. Die Stahlrohrleitung [Fig. 3] wird
zwischen dem Entnahmebauwerk [Fig. 1] und Festland im Meeresboden
eingeerdet geradlinig oder leicht geneigt.
- 2. Die Stahlrohrleitung [Fig. 3] wird zwischen dem Entnahmebauwerk
[Fig. 1] und Festland auf Stahl oder Stahlbetonpfeiler
[Fig. 25 und Fig. 26] gelegt und zusammen eingeerdet.
- 3. Die Stahlrohrleitung [Fig. 3] wird zwischen dem Entnahmebauwerk
[Fig. 1] zum Festland, auf dem ersten Teil der Strecke
mit Stahl- oder Stahlbetonpfeiler [Fig. 25] und [Fig. 26]
auf dem Meeresboden fixiert um auf dem zweiten Teil der Strecke zum
Festlang eingeerdet.
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Nachdem die Stahlrohrleitung [Fig. 3]
das Meerwasser auf das Festland gebracht hat, beginnt für das Element
Wasser die zweite Phase „vom
Land auf das Meer".
Entsprechend der Topographie des Geländes, das meist flach ist und
den genauen Bodenuntersuchungen.
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Als Voraussetzung für eine standgerechte und
risikolose, auf dem Festland weiterführende Stahlrohrieitung [Fig. 3],
kann die aus dem Meer überführte Stahlrohrleitung
[Fig. 3] einfach auf die Erdoberfläche mit Hilfe der Stahl- oder
Stahlbetonpfeiler [Fig. 25 und Fig. 26] befestigt
werden, oder eingeerdet in Graben mit parallelen Wänden oder
gelegt in die durch Tunnelbohrmaschine im Vollschnittverfahren realisierten
Kreisprofile in horizontalen Stollen und dann in vertikale oder
geneigte Schächte.
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Am effizientesten wäre bei einer
Meenrwasserkraftanlage das horizontale weiterführen auf dem Festland der Stahlrohrleitung
[Fig. 3] auf einer Strecke von 8–10 km und dann die Stahlrohrleitung
[Fig. 3] mit einer 4–5
km langen, geneigten als Schacht konzipierten Stahlrohrleitung [Fig.
3] zu verbinden. Am Übergang
von der horizontalen Stahlrohrleitung [Fig. 3] zur geneigten
Stahlrohrleitung [Fig. 3] wird ein Wasserschluss [Fig. 27]
eingeschaltet. Das Wasser der Stahlrohrleitung [Fig. 3]
wird vor dem Krafthaus [Fig. 5] übertragen in Verteilungsrohtieitungen
entsprechend der montierten Turbinenanzahl. Geeignet wären vertikale
PELTON-Turbinen. In den Verteilungsrohrleitungen werden vor dem
Turbinen-Verschluss Organe angeordnet. Da der Fließquerschnitt nur
vollständig
zu öffnen
oder zu schließen
ist, eignet sich am besten der Kugelschieber (ist auch billiger als
die Drosselklappe, die eventuell auch eingesetzt werden könnte).
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Wenn es sich um große Wasserkraftanlagen handelt
mit einer vorprogrammierten Energieleistung von je 350–400 MW
pro Peltonturbine, werden die Verteilungsrohre getrennt und die
Verschlüsse
auch getrennt in separate Abteilungen vor dem Turbinenraum montiert.
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Eine zweite Möglichkeit wäre die Stahlrohrleitung [Fig. 3]
mit dem geführten
Meereswasser eines am Festland errichteten Einlaufbauwerkes mit Einlaufbecken
zu übertragen.
Indem das Einlaufbecken die Aufgabe hat, das in der Rohrleitung
herangeführte
Wasser mit einem geeigneten Übergang gleichmäßig verteilt
in die zum Krafthaus führende Rohrleitung
zu leiten. Gleichzeitig fällt
diesem Ausgleichsbecken die Dämpfung
von Durchflussschwankungen bei kurzfristigem Lastwechsel der Turbine
zu. Bei größer dimensionierten
Einlaufbecken können diese
sogar die Rolle eines Tagesspeichers übernehmen. Ebenso stellt die
Verhinderung eines unkontrollierten Lufteintrags durch eine ausreichende
Einlaufüberdeckungshöhe eine
wichtige Aufgabe dar. Des Weiteren muss für die Ableitung von überflüssigem Wasser
ein selbständig
regelndes Entlastungsbauwerk vorgesehen werden, wo in der Regel
ein Streichwehr oder ein Heber mit anschließendem Tosbecken zur Energievernichtung
und einem Entlastungskanal angeordnet werden. Am Ende des Einlaufbeckens
wird vor dem eigentlichen Übergangsbereich
stets ein Feinrechen zum Schutz der Druckrohrleitung sowie der Maschinensätze vor
Treibgut sowie gleichzeitig zur Unfallverfiütung eingebaut. Des Weiteren
befindet sich dort ein Verschlussorgan, meist in Form eines Schutzes.
Darüber
hinaus ein Geschiebespülkanal
zum Abzug, der sich im Einlaufbecken in Folge der Strömungsberuhigung
absetzenden Sedimente vorgesehen werden (aus Wasserkraftanlagen – J. Giesecke
und E. Mosonyi, Seite 158).
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Das Krafthaus [Fig. 5] der
Meerwasserkraftanlage ist eine unter der Erde ausgeführte Bauarbeit in
dem theoretisch und praktisch alle Turbinentypen angeordnet werden
können.
Natürlich
kann das Krafthaus [Fig. 5] auch auf Erde gebaut werden.
Das Krafthaus [Fig. 5] kann konzipiert werden als ein mehretagiges
Gebäude
in dem Turbinen [Fig. 6], Welle [Fig. 28], Generator
[Fig. 33], Kran [Fig. 29] gruppiert in dem tiefsten
Raum des Gebäudes
installiert werden.
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Nach der Position der Turbine [Fig. 6]
richtet sich die Anordnung und Höhenlage
von Einlaufschacht bzw. Einlaufspirale zur Wasserführung sowie der
Unterwasserschacht bzw. Saugrohr zur Wasserableitung sowie Verschluss
und Regelorgane und dann in separaten Etagen des gleichen Gebäudes durch
Kabelschacht und Kabeltrasse verbunden die elektrotechnischen Ausrüstungen
und durch höher installierte
Regelung-Leichtlauftechnik
mit Femwirkungseinrichtung mit Befehlsautomatik, Rückmeldebild,
Zähler,
Messung- und Gefahnneldung.
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Transformatoren [Fig. 30]
und Hochspannungsschachtanlagen [Fig. 31] können auch
im Freien aufgestellt werden. Als Variante: Die Mechanik zusammengesetzt
aus Absperrorgane, Turbine, Saugrohr, Auslaufbauwerk, als eine Einheit
konzipiert und in einer Stahlbetonkonstruktion [Fig. 32]
(eine Art Stahlbetonbunker) durch Kabeltrasse und Kabelschacht-/Stollen
oder Schächte
verbunden mit im Werk, im Voraus gebauten, elektrische Ausrüstungskammer
und im Werk im Voraus gebaute Regel- und Leittechnik und Rückmeldebild,
Zähler,
Messung, Gefahrenkammern. Transformatoren und Hochspannungsschaltanlagen-Kammern.
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Die Errichtung dieser separaten Kammern verteilt
auf der Erdoberfläche
oder separat errichtet im inneren der Erde als eine „Art Satelliten" des Stahlbetonkonstruktion
[Fig. 32] schaffen andere „Spannungsermittlung" in Folge reduzierten äußeren Lasten
und natürlich
andere Spannungsverteilung im Untergrund wie bei suplimentären Bauwerkslasten des „Stockwerkes".
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In beiden Fällen muss eine genaue Erfassung
der statischen, dynamischen sowie hydraulischen Belastung des Baues
und der Maschinen eine überwiegende
Rolle einnehmen. Nachdem die Stahlrohrleitung [Fig. 3]
das Meerwasser im Krafthaus [Fig. 5] durch Absperr- und
die anderen notwendigen Maschinen: Turbinen [Fig. 6], Generatoren
[Fig. 23] sowie hydraulische und elektrische Anlagen durchquert
und die elektrischen Geräte
die Energie des Wassers in Strom umgewandelt hat, die Transformatoren
[Fig. 30] und Schaltanlagen [Fig. 31] auf die notwendige
Netrspannung gebracht wurde, kann der erzeugte Strom dem Verbraucher übertragen
werden.
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Sehr wichtig bei Anwendung des Meerwassers
zum Stromerzeugers ist oftmals eine Zwischendecke bzw. wand zum
Schutz vor aus der Decke bzw. Wände
austretenden Sickenwasser sowie sich bildenden Schwitzwasser notwendig.
Zur Unterbindung von Schwitzwasser wird die erwärmte Abluft bevorzugt durch
diese Zwischenräume
geführt,
während für das Sickerwasser
entsprechende Sammelrinnen und -systeme mit Meßeinrichtungen zur Beobachtung
vorgesehen werden müssen.
Dabei kann das Wasser unter Umständen
durch gelöste
Mineralien und Schadstoffe etc. äußerst aggressiv
sein und spezielle Abdichtungsmaterialien notwendig machen (J. Giesecke,
E. Mosonyi – Wasserkraftanlagen,
Seite 410).
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Sehr wichtig für das optimale Funktionieren der
Meerwasserkraftanlage ist eine gute Klimatisierung des Ganzen durch
Belüftung,
Beheizung oder Kühlung
und die Erhaltung eine konstanten Raumtemperatur und Luftfeuchtigkeit.
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Weil das Krafthaus [Fig. 5]
in die Erde eingebaut werden kann, ist seine Einbindung in die Landschaft
und die Lärmemission
schon im Voraus gelöst.
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Entsprechend der Betriebsweise der
Turbinen (Gleichdruckturbinen und Überdruckturbinen) werden Saugrohr
bzw. Saugschlauch angepasst. Saugrohr bzw. Saugschlauch sind Teil
der Turbinen.
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Die effizienteste Turbine für die Meerwasserkraftanlage
ist die Peltonturbine mit vertikaler Wellenausrichtung in Anlagen
mit großer
Fallhöhe
und hohem Durchfluss; mit einer Leistung von 300 – 400 MW
je Peitonturbine. Nach dem Verlassen der Schaufelbecher fällt das
Wasser frei in das Unterwasser. Bei Peltonturbinen [Fig. 6]
ist es von Bedeutung, um Kavitationsschaden zu vermeiden, eine optimale
Tieflagerung und eine korrekte Belüftung der Turbinen gewährleistet
wird.
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Das Laufrad der Turbinen darf nicht
im Unterwasser waten, es muss ein Abstand zwischen dem Laufrad und
Unterwasserstand erhalten bleiben. Durch die Übernahme des aus dem Schaufelbecher des
Laufrads gefallenen Meerwassers ins Unterwasser beginnt der Abfluss
zum Meer. Durch Stahlrohrleitungen, durch Betonstollen, Stahlbetonstollen – geradlinig
oder geneigt – nach
Bedarf kann auch eine Schwallkammer eingebaut werden und beim Eintritt des
Meennrassers ins Meer Absperrorgane.
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In Ländern, wo das Trinkwasser für Mensch, Tier
und Bewässerung
nötig ist,
kann ein Teil des Meerwassers, das ins Meer zurückfließt, entsalzt werden und als
Trinkwasser sowie in Bewässerungsanlagen
seine lebenswichtige Rolle weiterführen.
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- 1.
- Entnahmebauwerk
- 2.
- Entnahmeturm
- 3.
- Stahlrohrleitung
- 4.
- Wasserschloss – ohne Zeichnung
- 5.
- Krafthaus – ohne Zeichnung
- 6.
- Turbine – ohne Zeichnung
- 7.
- Befestigungsflansche
- 8.
- Hohlzylinder
- 9.
- Aluminiumbüchse – ohne Zeichnung
- 10.
- Einschlagbodenhülsen auf
Hohlrohr mit Beton (oder)
- 11.
- Stahlpalisaden
- 12.
- Stifte
- 13.
- Stöpsel
- 14.
- Innere
Metallhülse
- 15.
- Entnahmekonstruktion – ohne Zeichnung
- 16.
- Rechen – ohne Zeichnung
- 17.
- Kegelschieber – ohne Zeichnung
- 18.
- Flansche – ohne Zeichnung
- 19.
- Muffen – ohne Zeichnung
- 20.
- Betonrohr-Belüftung-ohne
Zeichnung
- 21.
- Kompressoranlage
Festland – ohne
Zeichnung
- 22.
- Mantel-Aluminium-Beton
- 23.
- Metallringe
mit Kugellager oder Rollen
- 24.
- Behälter
- 25.
- Stahlbeton-Boden
- 26.
- Stahlbeton-Boden
- 27.
- Wasserschloss – ohne Zeichnung
- 28.
- Welle – ohne Zeichnung
- 29.
- Kran – ohne Zeichnung
- 30.
- Transoformatoren – ohne Zeichnung
- 31.
- Hochspannungsschaltanlagen – ohne Zeichnung
- 32.
- Stahlbetonkonstruktion
als Variante – ohne Zeichnung
- 33.
- Generator – ohne Zeichnung
- 34.
- Bodenstation – ohne Zeichnung