DE3128919A1 - Anlage zur energieerzeugung mit wasserkraft - Google Patents

Description

• Bezeichnung: Anlage zur Energieerzeugung
• mit Wasserkraft Beschreibung Die Erfindung betrifft eine Anlage zur Energieerzeugung mittels von einem höheren Niveau zu einem niederen Niveau abströmenden Wassers, insbesondere ein Gezeiten-Kraftwerk, bestehend aus einem oberhalb des niederen Niveaus zur Verfügung stehendes Wasser aufnehmenden Speicher mit einer vom Boden des Behälters ausgehenden absperrbaren, eine Turbine oder dergleichen beaufschlagenden Druckleitung.
• Die Gewinnung von Energie unter Ausnutzung der Tide ist vielfach versucht worden, bislang jedoch der Tidenabhängi gkeit wegen problematisch. Als nachteilig erweist sich des weiteren der überwiegend kleine Tidenhub. Die an sich erstrebenswerte Ausnutzung dieser praktisch unerschöpflichen Energiequelle stagniert deshalb.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anlage der eingangs umrissenen Art so auszugestalten, daß sich damit unabhängig von der Tide Energie gewinnen läßt, nach Möglichkeit auch mehr Energie, und sich damit die Voraussetzung für die Realisierung dieser Energieerzeugung bildende Wirtschaftlichkeit einstellt.
• Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einer solchen entsprechend denlkennzeichnenden Teil des Hauptanspruches ausgestalteten Anlage gelöst.Weitergehende Ausgestaltungen der Anlage ergeben sich aus den Unteransprüchen.
• Die Wirkungsweise einer solchen Anlage ergibt sich aus der Zeichnungsbeschreibung.
• Mit einer solchermaßen ausgestalteten Anlage wird von der Flut herrührende potentielle Energie gespeichert, die dann unabhSngiÖ von der Tide abrufbar ist. Mit einer Mehrzahl solcher einer Turbine zugeordneter Speicher laßt sich der Zeitraum zwischen zwei Tiden überbrücken. Ein nachgeordnetes Ablaufbecken stellt die Betriebsbereitschaft der Anlage auch während der Flut sicher. Ist ein vorgelagertes Rückhaltebecken vorgesenen, läßt sich der Zeitraum zwischen zwei Tiden auch mit nur einem Speicher überbrücken. Aufgrund der möglichen großen Unterschiede zwischen den Durchmessern von Arbeitskolben und Schwimmer, lassen sich vergleichsweise hohe Wasserdrucke vor der Turbine erzielen.
• Das Volumen der speicherbaren potentiellen Energie läßt sich noch dadurch erhöhen, daß, wie in Ausgestaltung der Anlage vorgesehen ist, auf den Schwimmer Ballastwasser aufgegeben wird.
• Grundsätzlich ist auch die Anwendung einer solchen Anlage als Flußkraftwerk möglich.
• In der Zeichnung ist die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen weitergehend erläutert. Es zeigen Figuren 1 bis 3 die Grundform der neuen Anlegt in verschiedenen Arseitsstellungen Figur 4 eine abgewandelte Ausführungsform der Anlage Figur 5 eine Ausgestaltung der Anlage nach Figur 4, Figur 6 eine Ausgestaltung der Anlage nach Figur 5, Figur 7 eine abgewandelte, als Flußkraftwerk geeignete Ausgestaltung der Anlage.
• Die Anlage in den Figuren 1 bis 3 besteht aus einem an einer Küste mit hinreichender Tide, und zwar vorzugsweise im offenen Meer installierten Speicher, der aus zwei durchgängigen konzentrischen zylinderiscnen Behälter 11, 12 besteht, von denen der untere (11) einen wesentlich kleineren Durchmesser aufweist als der obere Behälter 12. Jedem Behälter 11, 12 ist ein Kolben 13, 14 zugeordnet. Die Kolben 13, 14 sind durch eine rohrförmige, durchlässige (161) Kolbenstange 16 verbunden, wobei die Kolben 13, 14 einander in der Weise zugeordnet sind, daß sich der untere Kolben 13 ebenfalls in der oberen Endlage befindet, wenn sich der obere Kolben 14 in der oberen Endlage befindet.
• (Fi;-2) Der über Kopf mit Sntlüftungen 121 versehene obere Behälter 12 weist im unteren Bereich, und zwar etwa im Ebbe-Niveau, eine verschließbare Öffnung 122 auf.
• Der untere Behälter 11 ist im Bodenbereich mit einer verschließbaren Öffnung 111 versehen.
• Vom Bodenbereich des unteren Behälters 11 geht im übrigen eine bei 112 an den unteren Behälter 11 angeschlossene, mit einem Absperrorgan 171 versehene Druckleitung 17 aus, die eine Turbine 18 beaufschlagt.
• Die Turbine 18 ist mit einem Abfluß 181 versehen.
• Mit F ist in den Figuren 1 bis 3 der Wasserstand bei Flut bezeichnet und mit E der Wasserstand bei Ebbe.
• Mit G ist der Meeresgrund bezeichnet, auf dem der Speicher ruht.
• Figur 1 zeigt einen entleerten Speicher bei Ebbe. In dieser Position wird das Absperrorgan 171 in der die Turbine 18 beaufschlagenden Druckleitung 17 geschlossen, die Öffnungen 111 und 122 im Speicher hingegen bleiben geöffnet. Bei auflaufender Flut werden die Kolben 13, 14 durch das in den oberen Behälter durch die Öffnung 122 eintretende Wasser unter gleichzeitigem Nachlaufen von Wasser durch die Öffnung 111 in den unteren Behälter 11 in die Ladestellung gemäß Figur 2 überführt. Sodann wird die Öffnung 111 im unteren Bereich des Speichers geschlossen. Auch das Schließen des der Turbine 18 vorgelagerten Absperrorgans 171 in der Druckleitung 17 kann bis zu diesem Zeitpunkt zurückgestellt werden.
• Bei ablaufender Flut und nach wie vor durchg.;>n.giger Öffnung 122 strömt das im oberen Bereich 12 des Speichers unterhalb des Kolbens 14 befindliche Wasser entsprechend dem Außenwasserstand wieder ab, wobei der Speicher in Arbeitsbereitsbhaft übergeht (Figur 3). Danach wird auch die Öffnung 122 im oberen Behälter 12 wieder geschlossen, damit bei erneut auflaufender Flut kein Wasser in den Speicher zurückströmt. Hierbei steht dann auf der unterhalb des dem unteren Speicherbereich 11 zugeordneten Kolbens 13 befindlichen Wassersäule der aus den Kolben 13 und 14 sowie der Kolbenstange 16 resultierende Druck, der es ermöglicht, den Speicher unabhängig von der Tide lediglich durch Öffnung des Absperrorgans 171 in der Druckleitung 17 anzuzapfen.
• Bei einer hinreichenden Anzahl von einer Turbine zugeordneten, beliebig abrufbare Speichern läßt sich damit dann auch der Zeitraum zwischen zwei aufeinander folgenden Tiden überbrücken. Beim Abströmen des unterhalb des unteren Kolbens 13 befindlichen Wassers zur Turbine 18 geht der Speicher wieder in die in Figur 1 dargestellte Stellung über.
• Bei der Ausgestaltung des Speichers nach Figur 4 sind in dem dem unteren Behälter 11' zugeordneten Kolben 131 anstelle der Öffnungen 111 im Behälter 11 nach den figuren 1 bis 3 verschließbare Ausgleichsöffnungen 131 vorgesehen, die beim Laden des Speichers geöffnet sind.
• In weiterer Ausgestaltung ist der dem oberen Behälter 121 zugeordnete Kolben 14 nach Figur 4 als mit einer Dichtung 141 versehene Schwimmer-Arbeitskolben-Kombinatination ausgebildet, der mit verschließbaren Öffnunen 142 versehen ist. Hierbei muß dann allerdings im oberen Behälter 12 im Bereich der Flutlinie F ein Zulauf 123 vorgesehen sein. Diese Ausgestaltung ermöglicht eine zusätzliche Aufladung des Speichers während der Entladung des Speichers, sei es durch aus der Turbine 18 austretendes Wasser, das durch eine Rückleitung 181 in den oberen Speicherbelter 141 zurückgeführt wird (124), sei es durch von bereits wieder aufgelaufener Flut herrührendes, durch die Zuflußöffnung 123 zuströmendes Wasser.Daraus resultiert primer ein größerer Druck vor der Turbine 18 aber auch ein größerer Arbeitshub (H + h), der sich durch Öffnen der Durchlässe 142 nochmals geringfügig vergrößern läßt. Zur regulären Aufladung des Speichers muß das Oberwasser abgelassen werden, was durch Öffnen der Abflüsse 142 im oberen Kolben 14t ermöglicht wird.
• Nach Figur 5 ist die die Kolben 13' ' und 14' ' verbindende Kolbenstange 16' ' als den oberen Kolben 14' ' durchdringendes Rohr 16' ' ausgebildet, das einen dem Durchmesser des unteren Kolbens 13st entsprechenden Außendurchmesser aufweist. Die dabei über dem Arbeitskolben 132t stehende Wassersäule wirkt wiederum im Sinne einer Druckerhöhung.
• Nach Figur 6 ist die Durchlaufsperre für das Oberwasser im oberen Kolben 14tv ein die Fortsetzung des Durchlaufs 141t bildendes, selbstätig nach oben teleskopierendes (Pfeil A in Figur 6) Rohr 142, das einerseits das Ablaufen von auf den Kolben 14' ' ' aufgegebenem Balastwasser verhindert und andererseits das Überströmen von unterhalb des oberen Kolbens 14' ' ' befindlichen wasser bei fortgeschrittener Absenkung des Systems in den Behälterbereich oberhalb des oberen Koloens 14' ' ' ermöglicht.
• TVird die Anlage als Flußkraftwerk eingesetzt, wird die im unteren Bereich des oberen Behälters vorzusehende verschließbare Öffnung zweckmäßigerweise an der tiefsten Stelle des Behälters angeordnet (Fig.7).
• Leerseite

Claims (11)

1. Ansprüche Anlage zur Energieerzeugung mittels von einem höheren Niveau zu einem niederen Niveau abströmenden Wassers, insbesondere ein Gezeiten-Kraftwerk, bestehend aus einem oberhalb des niederen Niveaus zur Verfügung stehendes Wasser aufnehmenden Speicher mit einer vom Boden des Behälters ausgehenden absperrbaren, eine Turbine oder dergleichen beauS-schlagenden Druckleitung, dadurch gekennzeichnet, daß der Speicher aus konzontrisoh übereinander angeordneten, durchgängigen Behältern oesteht, von denen der untere einen wesentlich geringeren Durcilmesser aufweist als der obere Behälter mit in beiden Behalten angeordneten Kolben, die miteinander über eine Kolbenstange verbunden sind und von denen der obere als Schwimmer ausgebildet ist, wobei der obere Behalter im unteren Bereich mindestens eine verschließbare Öffnung und der unterhalb des Kolbens liegende Teilbereich des unteren Behälter mindestens eine verschließbare Ausgleichsöffnung aufweist.
2. 2. Anlage nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch in der Behälterwandung liegende Ausgleichsöffnungen für den unteren Behälter.
3. 3. Anlage nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch im unteren Kolben befindliche Ausgleichsöffnungen für den unteren Behälter.
4. 4. Anlage nach den Ansprüchen 1 bis 3, gekennzeichnet durch mindestens eine Flutzulauföffnung im oberen Bereich des oberen Behälters.
5. 5. Anlage nach den Ansprüchen 1 bis 4, gekennzeichnet durch eine von der Turbine ausgehende, über Kopf des Speichers, in den Speicher mündende Rücklaufleitung und verschließbare Ausgleichsöffnungen im oberen Kolben.
6. 6. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenstange ein perforiertes Rohr ist.
7. 7. Anlage nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß de die in dem oberen und in dem unteren Bereich vorgesehenen Kolben verbindende Kolbenstange ein sich durch den cberen Kolben erstreckendes, über Kopf offenes Rohr mit einem dem Durchmesser des dem unteren Speicherbereich zugeordneten Kolben entsprechenden Durchmesser ist.
8. 8. Anlage nach den Ansprüchen 1 bis 7, gekennzeichnet durch eine aufschwimmende Turbine.
9. 9. Anlage nach den Ansprüchen 1 bis 8, gekennzeichnet durch ein dem Speicher bzw. der Turbine nachgeordnetes Ablaufbecken.
10. 10. Anlage nach den Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß dem Speicher ein Rückhaltebecken -orgelagert ist.
11. 11. Anwendung einer Anlage nach den Ansprüchen 1 bis 7 als Flußkraftwerk.