DE2550652C3 - Vorrichtung zur Erzeugung elektrischer Energie - Google Patents

Vorrichtung zur Erzeugung elektrischer Energie

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DE2550652C3
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James Cropston Sherlock
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    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03B—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
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    • F03B13/14—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy using wave energy
    • F03B13/16—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy using wave energy using the relative movement between a wave-operated member, i.e. a "wom" and another member, i.e. a reaction member or "rem"
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    • F03B13/1845—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy using wave energy using the relative movement between a wave-operated member, i.e. a "wom" and another member, i.e. a reaction member or "rem" where the other member, i.e. rem is fixed, at least at one point, with respect to the sea bed or shore and the wom slides relative to the rem
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Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erzeugung elektrischer Energie nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Bekannte Erzeugungsvorrichtungen dieser Gattung nach DE-PS 1 08 451 und DE-OS 19 61 382 dienen zur Erzeugung elektrischer Energie an im offenen Wasser schwimmenden, am Meeresboden festgemachten Bojen oder ähnlichen schwimmenden Einrichtungen. Dabei wird jeweils ein Teil einer Induktionsvorrichtung, d. h., entweder die Induktionsspule oder ein mehrpoliger Permanentmagnet mit der Verankerung verbunden, während der jeweils andere Teil der Induktionsvorrichtung mit der schwimmenden Einrichtung verbunden ist und die Wellenbewegung mitmacht. Dadurch wird ein Strom mit der Frequenz dieser Wellenbewegung erzeugt. Eine derartige Vorrichtung ist demnach beispielsweise zur Aufladung einer an Bord der schwimmenden Einrichtung befindlichen Batterie oder für ähnliche Versorgungszwecke wohl geeignet; sollen jedoch größere Energiemengen, z. B. zum Einspeisen in das öffentliche Versorgungsnetz, auf diese Weise gewonnen werden, so ist wegen der geringen Frequenz des erzeugten elektrischen Stroms die Anwendung großer Massen magnetischen Materials nötig.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung dieser Gattung zu schaffen, mit der die Umwandlung der in der Wellenbewegung flüssiger Medien enthaltenen mechanischen Energie in elektrische Energie in großem Maßstab bei geringem Aufwand ermöglicht ist.
Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst. Auf diese Weise wird eine Energieerzeugungseinrichtung geschaffen, bei der die Frequenz der erzeugten elektrischen Energie nicht mehr, wie bei den bekannten Vorrichtungen, durch die Wellenfrequenz bestimmt wird, sondern durch die Polteilung des Generators für die Synchronisiersignale und die momentane Vertikalgeschwindigkeit der Wellenbewegung. Damit ist die Arbeitsfrequenz der Erzeugungsvorrichtung in bestimmtem Ausmaß frei wählbar und kann in einen für den verwendeten Lineargenerator vorteilhaften Be-
Durch eine Weiterbildung nach Anspruch 2 und 3 ist eine Erhöhung der Leistungsabgabe der erfindungsgemäßen Erzeugungsvorrichtung möglich.
Eine vorteilhafte Weiterbildung nach Anspruch 4 ergibt eine einfache Einspeismöglichkek der durch die Vorrichtung erzeugten elektrischen Energie in bestehende Energieversorgungseinrichtungen, während eine Weiterbildung nach Anspruch 5 eine besonders stabile Energieerzeugung ermöglicht.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung beschrieben, in welcher die einzige Figur schematisch eine mit Wellenbewegung arbeitende Energieerzeugungsvorrichtung zeigt.
Die dargestellte Energieerzeugungsvorrichtung ist zur Gewinnung elektrischer Energie aus der Wellenbewegung des Meeres geeignet. Sie besteht aus einer Anzahl von einzelnen Generatorstationen, von denen Generatorstationen 1 und 2 darges.vMt sind. Diese sind gleichartig aufgebaut, und es wird deshalb nur die Generatorstation 1 näher beschrieben. Die durch Wellenbewegung betriebene Generatorstation 1 besteht aus einem Anker 3 und einer zugehörigen Reaktionsschiene 4 aus Aluminium. Der Anker 3 besteht aus 5 standardisierten, in Reihe geschalteten linearen Induktionsblöcken, die für den Betrieb bei 440 V ausgelegt sind. Der Anker 3 ist im dargestellten Fall fest am Land verankert, wobei beispielsweise eine Befestigung an einer Mole vorgesehen ist. Die Reaktionsschiene 4 ist mit einem Schwimmer 5 verbunden, der auf der Wasseroberfläche 6 schwimmt. Mit der Wellenbewegung der Wasserfläche hebt sich auch der Schwimmer 5 und damit die Reaktionsschiene 4 in vertikaler Richtung.
Jeder einzelne Block der Ankereinheit 3 wird, um ein Arbeiten in an sich bekannter Weise als Generator zu ermöglichen, mit einem gesteuerten Stromrichter 7 verbunden. Die Steuerung des gesteuerten Stromrichters erfolgt über die Leitung 8 durch einen Generator 9 für Synchronisationssignale. Die Frequenz der Synchronisationssignale am Ausgang des Generators 9 hängt von der augenblicklichen Geschwindigkeit ab, mit der die Reaktionsschiene 4 angehoben oder abgesenkt wird. Der Synchronisationssignalgenerator 9 kann aus einem fotoelektrischen oder elektromagnetischen Sensor bestehen, der eine Reihe von in regelmäßigem Abstand angebrachten Markierungen an der Oberfläche der Reaktionsschiene 4 abtastet und so eine Impiilsrcihe liefert, deren Frequenz durch die Geschwindigkeit
bestimmt ist, mit der die Markierungen am Sensor vorbeitreten.
Der gesteuerte Stromrichter 7 und die entsprechenden Einrichtungen der weiteren Generatorstationen sind an ihrer Ausgangsseite so parallel miteinander verbunden, daß elektrische Gleichspannungsenergie an einen Leistungsstromrichter 10 abgegeben wird. An dessen Ausgangsklemmen kann elektrische Wechselspannungsene: gie abgenommen werden.
Die Menge der erzeugten Energie kann auf folgende Weise abgeschätzt werden:
Ist h die augenblickliche Amplitude der Wellenbewegung zur Zeit t,
Hdie Spitzenamplitude der Welle bis zum Wellenscheitel gemessen und Tdie Periode der Welle, so gilt
Ii = H ■ sin -=-
Wird beispielsweise
tienommen. dann ist
H = 1.5 m und T= 5-
h = 1.5 sin
2.7/
oh df
χ ccs ~ _ = Γ.
Die maximale Geschwindigkeit betraut dabei
.. 1.5x2.7
Eine typische Polteilung bei einem Linearmotor beträgt 10 cm. Die Frequenz der Synchronisiersignale bei einer Geschwindigkeit von 2 m/s ist dann
wobei V die augenblickliche Vertikalgeschwindigkeit ist.
200
2 χ 10
= 10 Hz.
Bei der Verwendung eines standardmäßigen Linearmotors für 440 V und 50 Hz, wie beschrieben, erzeugt jeder der verwendeten Linearmotorblöcke eine Gleichspannung von 80 V, und die aus den 5 in Serie geschalteten Blöcken bestehende Ankereinheit ergibt eine Gleichspannung von 40 V, die an der gemeinsamen Gleichspannungsverbindung zum I. ,stungsstromrich-Cr iv/ SriiiCgCn
Um eine kontinuierliche Leistungsabgabe an den Leistungsstromrichter 10 zu erhalten, werden wenigstens 6 einzelne Generatorstationen 1, 2 parallel zueinander angeordnet. Naturgemäß liegt jeweils eine andere Wellenlänge der Meeresbewegung vor, jedoch kann eine vorherrschende Wellenlänge in den meisten Fällen angegeben werden. Die besten Ergebnisse werden erzieh, wenn die einzelnen Ger.eratorstationen
im Acstand von - angeordnet werden, wobei '/. die erwähnte vorherrschende Wellenlänge ist.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:
1. Vorrichtung zur Erzeugung elektrischer Energie, bestehend aus zwei gegeneinander beweglichen linearen Generator-Komponenten, von denen die eine mit einem Schwimmer verbunden und die andere in bezug zur ersten fest angeordnet ist, wodurch eine Wellenbewegung in einem flüssigen Medium, der der Schwimmer ausgesetzt ist, die Vorrichtung elektrische Energie erzeugen läßt, dadurch gekennzeichnet, daß der Anker (3) der nach Art einer Asynchronmaschine aufgebauten Generator-Komponenten mit einem Gleichstromkreis über einen gesteuerten Stromrichter (7) verbunden ist, der mittels eines Generators (9) für Synchronisiersignale getaktet wird, deren Frequenz von der momentanen Relativgeschwindigkeit zwischen dem Anker (3) und der aus elektrisch leitfähigem Viaterial bestehenden Reaktionsschiene \4f äuiiäfigu
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Anker (3) mit je einem gesteuerten Stromrichter (7) einer gemeinsamen Reaktionsschiene (4) zugeordnet sind.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Generatoreinheiten (1, 2) mit den dazugehörigen Stromrichtern (7) parallel geschaltet sind.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gel ^nnzeichnet, daß die Gleichstromseite des gesteuerten Stromrichters (7) mit der Gleichsiromseite eines Leistungsstromrichters (10) verbunden sind, dessen Wechseiitromausgang an Versorgungseinrichtungen angeschlossen ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens sechs einzelne Generatorstationen (1, 2) parallel verbunden sind und gegeneinander Abstände der Größenordnung ~ aufweisen, wobei λ die voraussichtlich vorherrschende Wellenlänge der Wellenbewegung in dem flüssigen Medium ist.
DE2550652A 1975-07-26 1975-11-11 Vorrichtung zur Erzeugung elektrischer Energie Expired DE2550652C3 (de)

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DE2550652A1 DE2550652A1 (de) 1977-01-27
DE2550652B2 DE2550652B2 (de) 1979-02-22
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