DE2843675A1 - Vorrichtung zur stromerzeugung mittels von hydrostatischen druckes in einem gewaesser - Google Patents

Vorrichtung zur stromerzeugung mittels von hydrostatischen druckes in einem gewaesser

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Description

  • Vorrichtung zur Stromerzeugung mittels des hydrostatischen Druckes in einem Gewässer Es sind bereits sogenannte Pumpspeicherwerke bekannt, bei denen der Höhenunterschied zwischen zwei stehenden Gewässern dazu ausgenutzt wird, am Tage Strom zu erzeugen und in der Nacht mit Hilfe des dann überschüssigen Nachtstromes das Wasser wieder in den höher gelegenen Behälter zurückzupumpen, so daß man zu Zeiten erhöhten Strombedarfes auch zusätzlichen Strom wieder erzeugen kann. Dazu sind jedoch zwei in unterschiedlichen Höhen befindliche Wasserreservoire und eine entsprechende Pumpen- und Turbinenanlage notwendig.
  • Demgegenüber bezweckt die vorliegende Erfindung die Schaffung einer entsprechenden Vorrichtung, bei der der hydrostatische Druck innerhalb eines Gewässers zur Stromerzeugung ausgenutzt werden kann. Demgemäß soll diese Vorrichtung praktisch in jedem beliebigen stehenden Gewässer ausreichender Größe anwendbar sein.
  • Die erfindungsgemäße Lösung besteht darin, daß unter der Wasseroberfläche ein Behälter vorgesehen ist, daß der Behälter wenigstens einen über zumindest eine Turbine führenden Einlaß und wenigstens einen eine Pumpe aufweisenden Auslaß aufweist und daß zur Betätigung der Pumpe zumindest ein Windrad od.dgl.
  • und/oder Nachtstrom od.dgl. überschüssige Energie vorgesehen ist. Ist der Unterwasserbehälter leer und läßt man ihn nun über seinen Einlaß vollaufen, wird die dort vorgesehene Turbine angetrieben und kann Strom erzeugen. Dabei können je nach Tiefe und Größe des Behälters erhebliche Strommengen erzeugt werden. Da im Bereich von solchen Gewässern häufig ein relativ starker Wind weht, kann dessen Energie nun ausgenutzt werden, um den Behälter wieder zu entleeren, was entweder nach dem völligen Vollaufen uder auch während des Volllaufens geschehen kann. In vorteilhafter und einfacher Weise läßt sich auf diese Weise Windenergie speichern, da während des Windes entsprechende Behälter leergepumpt werden können, die dann jederzeit zur Stromerzeugung wieder vollaufen können. -Bei Windstille kann wahrend der Nacht ähnlich wie bei einem Pumpspeicherwerk auch Nacht strom zur Entleerung der Behälter eingesetzt werden.
  • Ausgestaltungen der Erfindung von zum Teil erheblicher Bedeutung sind Gegenstand der Ansprüche 2 bis 11.
  • Nachstehend ist die Erfindung mit ihren ihr als wesentlich zugehörenden Einzelheiten anhand der Zeichnung noch näher beschrieben. Die einzige Figur zeigt in schematischer Darstellung eine teilweise im Schnitt gehaltene Seitenansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
  • Eineim ganzen mit 1 bezeichnete Vorrichtung dient zur Stromerzeugung mittels des hydrostatischen Druckes in einem Gewässer 2. Dazu ist unter der Wasseroberfläche 3 ein Behälter 4 vorgesehen, der einen über eine Turbine 5 führenden Sinlaß 6 und einen eine Pumpe 7 aufweisenden Auslaß 8 besitzt, wobei zur Betätigung der Pumpe 7 im Ausführungsbeispiel ein Windrad 9 vorgesehen ist. Die Tiefe der Anordnung des Behälters 4 unter der Wasseroberfläche 3 richtet sich nach der Anordnung und der Saughöhe der Pumpe 7. Im Ausführungsbeispiel ist die Pumpe 7 unmittelbar von dem Windrad 9 angetrieben, so daß relativ wenig Verluste entstehen. Dabei ist ausserdem noch ein Elektroanschluß 10 angedeutet, über welchen einem entsprechenden Antriebsmotor für die Pumpe 7 auch Nachtstrom zugeführt werden kann. Es handelt sich dabei also praktisch um eine Saugpumpe zum Entleeren des Unterwasserbehälters 4.
  • Eine abgewandelte Möglichkeit besteht darin, daß in der den Auslaß 8 des Behälters 4 bildenden, von diesem Behälter 4 über die Wasseroberfläche 3 führenden Leitung eine Schneckenpumpe angeordnet ist, deren Eintritt möglichst weit unter dem Wasserspiegel 3, vorzugsweise im Behälter angeordnet ist. Demgemäß läßt sich bei der Pumpe dann auch eine gewisse Druckhöhe erzielen, wodurch der Behälter 4 entsprechend tiefer unter der Wasseroberfläche 3 angeordnet werden kann.
  • Eine weitere Ausführungsform ist in der Zeichnung angedeutet, in dem nämlich eine Druckpumpe 7a möglichst im Inneren des Behälters 4 an die Auslaßleitung 8 angeschlossen sein kann, wobei das oder die Windräder 9 zweckmäßigerweise Generatoren antreiben, welche elektrisch mit dieser Pumpe 7a verbunden sind.
  • Die sich dabei ergebenden Wirkungsgradverluste sollen durch den größeren hydrostatischen Druck und demgemäß die größere Stromausbeute im Bereich der Turbine 5 übertroffen werden.
  • Man erkennt, daß der Behältereinlaß 6 vor der stromerzeugenden Turbine 5 verschließbar-ist und daß der Behälter 4 eine über die Wasseroberfläche 3 führende Luftzuleitung 11 aufweist. Der Verschluß 12 an dem Einlaß 6 ist dabei als schwenkbare Klappe angedeutet, die sich gerade in Verschlußposition befindet, bei welcher gemäß den Pfeilen Pf 1 und Pf 2 der Behälter leergepumpt wird, wobei gemäß dem Pfeil Pf 3 in der Luftzuleitung 11 Luft nachströmt. Für die Stromerzeugung wird dieser Verschluß 12 in seine gestrichelt dargestellte Position geöffnet. Es ist jedoch auch möglich, während des Abpumpens, welches bevorzugt durch Windkraft erfolgt, gleichzeitig wieder Wasser nachströmen zu laseen, wobei eventuell sogar der Luftzutritt verschlossen sein kann.
  • In der Zeichnung ist noch angedeutet, daß der Behälter 4 mittels wenigstens einer Ankervorrichtung in der vorgesehenen Höhe unterhalb des Wasserspiegels 3, vorzugsweise am Boden 13 des Gewässers 2 festgelegt ist. Beispielsweise kann der Behälter von ihn umschlingenden Bändern 14 und/oder an ihm angrei fenden Ketten 15 od.dgl. gehalten sein. Gegebenenfalls ist Jedoch ein unter Wasser erbauter oder eingegrabener Hohlraum als Behälter möglich.
  • Für eine möglichst lange Betätigung der Turbine 5 ist es vorteilhaft, wenn die seitliche Ausdehnung des Behälters ein Mehrfaches seiner Höhe beträgt, weil dann einerseits eine große Wassermenge von dem Behälter 1 aufgenommen werden kann, ohne daß dadurch die Saug- bzw. Druckhöhe der Pumpe wesentlich geändert wird.
  • Eine weitere Möglichkeit, die insbesondere bei größeren Tiefen vorteilhaft sein kann, besteht darin, daß mehrere Behälter miteinander verbunden vorgesehen sind und die Verbindungsöffnungen vorzugsweise verschließbar sind wobei diese Behälter neben- und/oder übereinander angeordnet sein können.
  • Wie man in der Zeichnung erkennt, ist der Eintritt 16 in die Luftzufühuungsleitung 11 mittels einer Haube 17 abgedeckt.
  • Die Verankerungen des Behälters 4 unter der Wasseroberfläche 3 können lösbar sein und der Behälter weist im Ausfühuungsbei spiel Ösen 18 od.dgl. Halterungen für ein Hebezeug auf. Dadurch ist es möglich, einen Behälter 1 von Zeit zu Zeit aus dem Wasser zu heben und eine Inspektion oder Wartungsarbeiten an der Wasseroberfläche oder auch am Ufer durchzuführen0 Insgesamt ergibt sich die Möglichkeit, die vor allem bei grösseren Gewässern häufig auftretenden Windkräfte nicht nur während ihres Auftretens auszunutzen, sondern durch das Leerpumpen des Behälters 1 gewissermaßen über den Umweg des hydrostatischen Druckes des Wassers zu speichern. Dabei kann die gesamte Vorrichtung 1 relativ einfach ausgebildet sein, so daß insgesamt eine zusätzliche Möglichkeit der Stromerzeugung geschaffen ist, bei der keine Abgase und keine Abwärme od.dgl. Umweltbelastung anfallen.
  • Alle in der Beschreibung, den Ansprüchen und der Zeichnung dargestellten Merkmale und Ifonstruktionsdetails können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination miteinander wesentliche Bedeutung haben.

Claims (6)

  1. A n s p r u c h e 1. Vorrichtung zur Stromerzeugung mittels des hydrostatischen Druckes in einem Gewässer od.dgl0, d a d u r c h g ek e n n z e i c h n e t, daß unter der Wasseroberfläche (3) ein Behälter (4) od.dgl. vorgesehen ist, daß der Behälter (4) wenigstens einen über zumindest eine Turbine (5) führenden Einlaß (6) und wenigstens einen eine Pumpe (7) aufweisenden Auslaß (8) aufweist und daß zur Betätigung der Pumpe (7) zumindest ein Windrad (9) od.dgl. und/oder Nachtstrom od.dgl. überschüssige Energie vorgesehen ist.
  2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das bzw. die Windräder (9) die Pumpe (7) unmittelbar antreiben.
  3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Saugpumpe zum Entleeren des Unterwasserbehälters (4) vorgesehen ist.
  4. 4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in der den Auslaß (8) des Behälters (4) bildenden, von diesem Behälter (4) über die Wasseroberfläche (3) führenden Leitung eine Schneckenpumpe angeordnet ist, deren Eintritt vzw. unter dem Wasserspiegel (3), insbesondere im Behälter (4) angeordnet ist.
  5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Druckpumpe (7a) insbesondere im Inneren des Behälters (4) an die Auslaßleitung (8) angeschlossen ist und daß das oder die Windräder (9) Generatoren antreiben, welche elektrisch mit der Pumpe (7a) verbunden sind.
  6. 6. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl eine Saugpumpe (7) als auch eine Druckpumpe (7a) für einen gleichzeitigen oder wahlweisen Antrieb vorgesehen sind.
    7. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Behältereinlaß (6) vor der stromerzeugenden Turbine (5) verschließbar ist und daß der Behälter (4) eine über die Wasseroberfläche (3) führende Luftzuleitung (11) aufweist.
    8. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter (4) mittels wenigstens einer Ankervorrichtung in der vorgesehenen Höhe unter halb des Wasserspiegels (3), vzw. am Boden (13) des Gewässers (2) festgelegt ist.
    9. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die seitliche Ausdehnung des Behälters (4) ein Mehrfaches seiner Höhe beträgt.
    10. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Behälter (4) miteinander verbunden vorgesehen sind und die Verbindungsöffnungen vzw. verschließbar sind.
    llo Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Eintritt (16) in die Luftzuführungsleitung (11) mittels einer Haube (17) od.dgl.
    abgedeckt ist.
    12. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verankerung des Behälters (4) unter der Wasseroberfläche lösbar ist und der Behälter (4) vzw. Ösen (18) od.dgl. Halterungen für ein Hebezeug aufweist.
    Beschreibung
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