DE2648318C2

DE2648318C2 - Wasserkraftwerk

Info

Publication number: DE2648318C2
Application number: DE2648318A
Authority: DE
Inventors: Jean 7550 Rastatt Gillois
Original assignee: Goeppner Ulrich W Dipl Ing 6750 Kaiserslautern
Current assignee: GILLOIS, JEAN, 7550 RASTATT, DE
Priority date: 1976-10-26
Filing date: 1976-10-26
Publication date: 1983-02-10
Also published as: DE2648318A1; FR2369440B1; FR2369440A1

Description

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Die Erfindung betrifft ein Wasserkraftwerk zur Nm/barriiachung der im Meer enthaltenen Energien aus Gezeitenströmung und Wellenbewegung, das als schwimmfähige und verankerbare Insel im Meer ausgebildet und auf seiner Oberseite mit einem Wassersammelbecken ausgestattet ist, das mit Wellenfängern zur Füllung des Beckens in Verbindung steht

Es wurden schon vielfach Versuche in Richtung der Ausnützung dieser Energien unternommen. So wurde schon vorgeschlagen, eine schwimmfähige Einheit mit durch die Wellenbewegung anzutreibenden Schaufelrädern unterhalb der Wasseroberfläche auszustatten und diese mit elektrischen Strom erzeugenden Generatoren auf der Einheit zu verbinden (DE-PS 7 27 553).

Eine andere bekannte Anlage sieht einen Kraftwerkskörper als ortsfestes Bauwerk vor, in welchem Turbinenlaufräder angeordnet sind, die über zwei Triebwasserführungsrohre mit dem umgebenden Wasser verbunden sind. Diese Triebwasserrohre sind gleichachsig angeordnet und wirken wechselweise als Triebwasserzulauf oder als Saugrohr (DE-PS 8 43 980). Ein weiterer Vorschlag geht wiederum von einer schwimmfähigen aber verankerten Einheit aus, die ein Auffangbecken für die Oberkante dieses Beckens übersteigende Weilen aufweist Das Auffangbecken ist anderseits mit einem im Bodenbereich liegenden Auslauf versehen, der zu einem unterschlächtigen Wasserrad führt (DE-OS 23 24 994).

Des weiteren ist eine Anordnung bekannt, bei der die mechanische Kraft des Wellenschlages ausgenutzt werden soll. Hier werden über eine entsprechende Mechanik Kolben in einem Luftdrucksystem abwechselnd bewegt. Die komprimierte Luft soll in nicht näher bezeichneter Weise in andere Energieformen umgewandelt werden (US-PS 16 04 632}.

Ein letzter bekanntgewordener Vorschlag geht dahin, in einem Schwimmkörper um senkrechte Achsen umlaufende Turbinen vorzusehen, die in einem nach unten offenen und mit dem umgebenden Wasser verbundenen Tunnel angeordnet sind. Durch den Wellengang sollen diese Turbinen in Bewegung gesetzt werden. Das im Tunnel hochsteigende Wasser wird seitlich durch Klappen ir, der Außenwand des Schwimmkörpers wieder abgeführt (US-PS 38 70 893). Selbst dann, wenn unterstellt werden könnte, daß alle vorgeschlagenen Anordnungen wirklich funktionsfähig sind, mangelt es ihnen offensichtlich an der nötigen Wirtschaftlichkeit, die eine Verwirklichung dieser Vorschläge erst ermöglichen würde.

Lediglich ein praktisch arbeitendes Gezeitenkraftwerk in der Rance-Mündung in der Bretagne ist bekannt, bei dem de Mündungstrichter der Rance, also ein sehr großes Becken, während der Flut gefüllt und beim höchsten Wasserstand geschlossen wird. Bei Tiefstand der Ebbe wird das Wasser über Turbinen mit ncdigeschaltetem Generator abgelassen und damit der unterschiedliche Wasserstand in nutzbare Energie umgesetzt Mit einer solchen Anordnung ist jedoch Energiegewinnung nur einmal zwischen den Gezeiten in Form der Ausnutzung von Lagenenergie möglich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Wasserkraftwerk zu schaffen, des eine hohe Ausbeute der zur Verfügung stehenden Energien und damit eine für die Praxis wirklich interessante Wirtschaftlichkeit ermöglicht. Das bedeutet, daß die Anordnung so getroffen werden müßte, daß ein möglichst vergleichmäßigtcr Gewinn aus den zur Verfügung stehenden Energien gezogen und in elektrischen Strom umgewandelt werden könnte.

Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe, ausgehend von dem eingangs beschriebenen Wasserkraftwerk

dergestalt, daß an seiner Unterseite in Strömungsrichtung ausrichtbare Turbinen für elektrische Generatoren angeordnet sind, die mit dem Sammelbecken über an- und abschlieBbare Leitungen in Verbindung stehen.

Damit kann zum einen erreicht werden, daß die Energieaufnahme und -umwandlung vergleichmäßigt und damit die Wirtschaftlichkeit erhöht wird. Außerdem werden die beiden wesenlichen im Meer zur Verfugung stehenden Energiearten ausgenützt, nämlich die Energie der Gezeitenströmung und die Energie der Wellenbewegung.

Die Turbinen sind vorzugsweise in Triebwasserführungsrohren angeordnet

Die Plattform kann vorteilhafterweise in Strömungsrichtung ausrichtbar sein.

Gegebenenfalls können auch die an der Unterseite der Plattform vorgesehenen Turbinen mit ihren Triebwasserführungsrohren in Strömungsrichtung ausrichtbar sein. Sie sind also sowohl bei steigender als auch bei fallender Flut in Betrieb. Außerdem erfolgt eine Beaufschlagung durch das vom Sammelbecken auf der Oberseite zusätzlich zufließende, aus der Wellenbewegung herrührende Wasser.

Die Triebwasserführungsrohre können als Venturirohre ausgebildet sein.

Vorzugsweise ist die Plattform, je nach Gestaltung ihrer Umrißform, an ihrem Umfang mit in Abständen angeordneten kleineren schwimmfähigen Nebenplattformen verbunden. Diese verbessern zunächst die Lagenstabilität der gesamten Anlage. Durch entsprechende Anordnung können diese Nebenplattformen aber auch einen Strömungsvorauffang für die Einmündungen der Triebwasserführungsrohre bilden. Als Strömungsvorauffang können auch entsprechende Einbuchtungen in der Plattform selbst vorgesehen sein.

In an sich bekannter Weise sind Turbinen als Verstellturbinen ausgebildet. Ebenso kann die Höhenlage der Triebwasserführungsrohre oder der Turbinen verstellbar sein. Damit ist eine Anpassung an die Höhenlage der Gezeitenströmung möglich, insbesondere auch in Abhängigkeit von der Füllung des Behälters auf der Oberseite der Plattform und damit der Eintauchtiefe derselben.

Die Wellenfänger zur Füllung des Sammelbeckens auf der Oberseite der Plattform verengen sich vorzugsweise konisch von ihrer Einmündung bis zu einer Rückstauklappe in der Sammelbeckenwandung. Durch die Konizität der Wellenfänger wird bis zur Rückstauklappe steigender Druck bewirkt, so daB eine Füllung des Behälters auch dann noch erfolgt, wenn in diesem der Wasserspiegel höher steht als der durch die Rückstauklappe definierte Wassereinlauf.

Die Einmündungen der Wellenfänger können von Auffangblechen umgeben sein, um eine bessere Ausnutzung der Wellenenergie zu erreichen, die sich ja nicht nur in horizontaler Wellenbewegung unter dem Einfluß des Windes, sondern auch in vertikaler Wellenbewegung zwischen aufeinanderfolgenden Wellenkämmen und Wellentälern ausdrückt.

Die Auffangbleche der Wellenfänger können sich entweder um die ganze Plattform erstrecken oder sie können, bevorzugt verschwenkbar, in der jeweiligen Hauptanlaufrichtung der Wellen liegen.

Eine Ausführungsform des Erfindiingsgegenstandes ist nachfolgend anhand der F i g. 1 bis 3 der Zeichnung beschrieben-

Fig, 1 zeigt einen Schnitt durch eine Plattform nach der Erfindung, in

Fig.2 ist eine Teilunteransicht derselben wiedergegeben,

F i g. 3 zeigt eine Teilseilenansicht
Die Plattform besteht im wesentlichen aus einem Schwimmkörper 1, der wie bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel rechteckig oder angenähert rechteckig ausgebildet sein kann, der aber auch Kreis- oder Ellipsenform, gegebenenfalls mit Einbuchtungen, aufweisen kann. An der Unterseite 2 des Schwimmkörpers 1 sind z. B. Turbinen 3 angeordnet, denen Triebwasserführungsrohre 4 vor- und nachgeschaltet sind. Bei der dargestellten Ausführungsform sind derartige Turbinen und Triebwasserführungsrohre in einer Mehrzahl parallel zueinander angeordnet Bei einer kreisförmigen Plattform können diese Turbinen 3 auch eine kreisförmige Anordnung aufweisen. Sind die Turbinen 3 und Triebwasserführungsrohre 4 an der Unterseite der Plattform fest angeordnet, besteht die Möglichkeit, die gesamte Plattform, die durch nicht dargestellte Verankerungsmittel an dem ihr zugewiesenen Ort im Meer gehalten wird, in die richtige Lage zur jeweils herrschenden Gezeitenströmung zu verbringen. Es ist aber auch möglich, die Turbinen 3 mit ihren Triebwasserführungsrohren 4 in Gruppen oder einzeln um eine senkrechte Achse schwenkbar auszubilden, so daß sie entsprechend den jeweiligen Strömungsverhältnissen

JO ohne Lageänderung der Insel ausgerichtet werden können. Schließlich ist es auch möglich, die Turbinen 3 als Verstellturbinen auszubilden, so daß sie bei gegensinniger Strömung immer gleichsinnig umlaufen.

Die Turbinen 3 sind in an sich üblicher und bekannter Weise mit Generatoren 5 zur Erzeugung elektrischen Stromes verbunden, die im Schwimmkörper 1 angeordnet sind.

Auf der Oberseite des Schwimmkörpers 1 ist ein Sammelbecken 6 vorgesehen, das ringsum mit nsbeneinander angeordneten Wellenfängern 7 in Verbindung steht. Diese Wellenfänger 7 haben eine EinmündungsöffiTi-ng 8 an der Unterseite des entsprechend überkragenden Schwimmkörpers 1, die sich konisch verjüngend in Rohre 9 fortsetzen, die schließlich in durch Rückstauklappen 10 verschlossene Öffnungen 11 in der Seitenwandung des Sammelbeckens enden. Das Normalniveau des Wasserstandes ist bei 12 angedeutet Bei ausreichender Wellenhöhe steigt das Wasser in

den Rohren 9 unter Druckerhöhung nach oben und

strömt unter öffnung der Rückstauklappen 10 in das Sammelbecken 6. Das dort gesammelte Wasser kann über Leitungen 13 den Turbinen 3 zugeleitet werden und unterstützt so die durch die Triebwasserführungsrohre den Turbinen zugeführte Strömung. Die Leitungen 13 können durch Schieber 14 geöffnet und geschlossen werden.

Wird die Plattform mit Nebenpliitformen 15 ausgestattet, z. B. in den Eckbereichen des Schwimmkörpers 1, kann damit die Lagestabilität der Insel verbessert werden. Bei der dargestellten Anordnung verbessern die Nebenplattformen zugleich den Vorauffang für die Einmündungen der Triebwasserführungsrohre, der als Einbuchtung 16 des Schwimmkörpers 1 an dessen Unterseite ausgebildet ist.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Wasserkraftwerk zur Nutzbarmachung der im Meer enthaltenen Energien aus Gezeitenströmung und Wellenbewegung, das als schwimmfähige und verankerbare Insel im Meer ausgebildet und auf seiner Oberseite mit einem Wassersammelbecken ausgestattet ist, das mit Wellenfängern zur Füllung des Beckens in Verbindung steht, dadurch gekennzeichnet, daß an seiner Unterseite in Strömungsrichtung ausrichtbare Turbinen (3) für elektrische Generatoren (5) angeordnet sind, die mit dem Sammelbecken (6) über an- und abschließbare Leitungen (13) in Verbindung stehen.

2. Wasserkraftwerk nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die Turbinen (3) in Triebwasserführungsrohren (4) angeordnet sind

3. Wasserkraftwerk nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Plattform in Strömungsrichtung ausrichtbar ist

4. Wasserkraftwerk nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die an der Unterseite der Plattform vorgesehenen Turbinen (3) gegebenenfalls mit ihren Triebwasserführungsrohren (4) in Strömungsrichtung ausrichtbar sind.

5. Wasserkraftwerk nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Triebwasserführungsrohre (4) als Venturirohre ausgebildet sind.

6. Wasserkraftwerk nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Plattform an ihrem Umfang mit in Absländen angeordneten kleineren schwimmfäh^en Nebenplattformen (15) verbunden ist.

7. Wasserkraftwerk nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß al' Strömungsvorauffang für die Turbinen (3) entsprechende Einbuchtungen in der Plattform selbst vorgesehen sind.

8. Wasserkraftwerk nach Anspruch I bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Turbinen (3) als Verstellturbinen ausgebildet sind. *o

9. Wasserkraftwerk nach Anspruch I bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhenlage der Triebwasserführungsrohre (4) oder der Turbinen (3J verstellbar ist.

10. Wasserkraftwerk nach Anspruch 1 bis 9. « dadurch gekennzeichnet, daß die Wellenfänger (7) sich von ihrer Einmündung (8) bis zu einer Rückstauklappe (10) in der Sammelbeckenwandung konisch verengen.

11. Wasserkraftwerk nach Anspruch I bis 10, so dadurch gekennzeichnet, daß die Einmündungen der Wellenfänger (7) mit Auffangblechen umgeben sind.

12. Wasserkraftwerk nach Anspruch! bis II, dadurch gekennzeichnet, daß die Auffangbleche der Wellenfänger (7) sich um die ganze Plattform erstrecken.

13. Wasserkraftwerk nach Anspruch 1 bis II, dadurch gekennzeichnet, daß die Auffangbleche der Wellenfänger (7), gegebenenfalls verschwenkbar, in der jeweiligen Hauptanlaufrichtung der Wellen liegen.