DE4125691A1 - Tidal generator adaptable to available topography - uses generator with propeller tethered to concrete base on sea-bed and always in direction of water flow - Google Patents

Tidal generator adaptable to available topography - uses generator with propeller tethered to concrete base on sea-bed and always in direction of water flow

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Abstract

A tidal generator is conceived as being one of a batch of units similar to the windmills on a "wind farm". The AC generator has a propeller (turbine) mounted on its shaft and the unit is tethered to a concrete base on the sea bed such that it cannot deviate from the main tidal flow direction, though it is otherwise semi-buoyant. Each individual unit conveys electric energy over a cable to a central control point where there are transformers and/or rectifiers. At the control point, the electricity can either feed into the grid or produce d.c. for the electrolytic production of hydrogen as a form of energy storage.

Description

In der beigefügten Abbildung Seite 8 ist ein Element des Strömungskraftwerkes beispielhaft folgendermaßen dar­ gestellt:
Der Rotor ist mit (1) bezeichnet und trägt den als Pro­ peller wirkenden Leitflächenkranz (2), der bei der darge­ stellten Anströmungsrichtung Pfeil (9) den Rotor (1) gemäß Pfeil (8) in Umdrehung versetzt. Der Rotor (1) trägt etwa bei (3) einen Auftriebskörper und setzt sich in den nur an­ gedeuteten Generator-Rotor (4) fort, der in dem punktiert gezeichneten Stator (6) rotieren kann und bei (5) in be­ kannten Lagern so gelagert ist, daß die von der Strömung hervorgerufenen Kräfte über die zentrale Befestigung (7) auf die Verankerung übertragen werden. Die Verankerung besteht aus dem elastischen, aber nicht um seine Längs­ achse drehbaren Verbindungsteil (10), das fest mit dem im Gewässergrund (11) angebrachten Betonanker (12) verbun­ den ist.In the attached figure on page 8, an element of the flow power plant is shown as an example:
The rotor is designated ( 1 ) and carries the per-peller guide ring ( 2 ), which in the flow direction shown Darge arrow ( 9 ) rotates the rotor ( 1 ) according to arrow ( 8 ) in rotation. The rotor ( 1 ) carries approximately at ( 3 ) a buoyancy body and continues in the only indicated generator rotor ( 4 ), which can rotate in the dotted stator ( 6 ) and at ( 5 ) in known bearings is mounted that the forces caused by the flow are transmitted to the anchor via the central fastening ( 7 ). The anchoring consists of the elastic, but not about its longitudinal axis rotatable connecting part ( 10 ), which is firmly connected to the concrete anchor ( 12 ) attached in the body of water ( 11 ).

Der Rotor kann jede andere zweckmäßige Form haben, also auch ein relativ zum Durchmesser langer Kunststoff-Schlauch sein, der größtenteils mit Wasser und nur teilweise wegen des Auftriebs mit Luft gefüllt ist, wenn außer der Ener­ gieerzeugung ein erhöhter Strömungswiderstand zwecks Energievernichtung erforderlich sein sollte.The rotor can have any other convenient shape, that is also a plastic hose that is long relative to the diameter be mostly water and only partly because the buoyancy is filled with air when except the ener gie generation an increased flow resistance in order Energy destruction should be required.

Es wird erfindungsgemäß auch die Möglichkeit eingeschlos­ sen, den Generator in den Grundanker zu integrieren, wobei sodann Auftriebskörper mit Leitflächen und Verbindungs­ teil eine Einheit bilden, die das hydrodynamisch erzeugte Drehmoment auf den Generator-Rotor überträgt. According to the invention, the possibility is also included sen to integrate the generator into the base anchor, whereby then buoyancy body with guide surfaces and connection form part of a unit that the hydrodynamically generated Transmits torque to the generator rotor.  

Stand der TechnikState of the art

Die Nutzung der kinetischen Energie strömender Gewässer erfolgt allgemein in der Weise, daß man natürlich oder künstlich bis zu einer gewissen Höhe aufgestautes Wass­ er mittels Schaufelrädern oder Turbinen, die mit elek­ trischen Generatoren gekoppelt sind, mit der Erzeugung elektrischer Energie Arbeit leisten läßt.The use of the kinetic energy of flowing water is generally done in such a way that one of course or water artificially dammed up to a certain height by means of paddle wheels or turbines, which are connected to elec trical generators are coupled with the generation electrical energy.

Die zu diesem Zwecke erforderlichen Kraftwerksbauten sind den jeweiligen topographischen und hydraulischen Gegebenheiten des zu nutzenden Gewässers stets indivi­ duell anzupassen, sind aufwendig in der Ausführung und lassen sich nachträglich kaum ändern, wenn andere Gege­ benheiten dies erforderlich machen.The power plant buildings required for this purpose are the respective topographical and hydraulic The conditions of the water to be used are always individual duel, are complex to implement and can hardly be changed afterwards if other areas make this necessary.

So erscheint zum Beispiel die Nutzung der weitgehend konstanten West-Ost-Strömung in der Straße von GIBRAL­ TAR, mit ihrer enormen Förderung von etwa 80 000 Kubik­ metern pro Sekunde, unmöglich mit konventionellen Mit­ teln realisierbar.For example, the use of the appears largely constant west-east flow in the street of GIBRAL TAR, with its enormous output of around 80,000 cubic meters meters per second, impossible with conventional Mit feasible.

Demgegenüber war es jedoch vorübergehend gelungen, in der recht engen Meeresbucht von SAINT MALO (Frankreich) ein funktionierendes Kraftwerk zu errichten, das den dortigen erheblichen Tiden-Hub ausnutzt. Bei Flut wur­ de das Wasser durch große Schleusen in einen Speicher geleitet, um es umgekehrt bei einsetzendem Ebbestrom über Niederdruck-Turbinen mit elektrischen Generatoren Arbeit leisten zu lassen.In contrast, however, it had temporarily succeeded in the rather narrow bay of SAINT MALO (France) to build a functioning power plant that exploits significant tidal range there. At high tide de the water through large locks into a reservoir directed to it the other way around when ebb flow begins via low pressure turbines with electrical generators To have work done.

Die gewaltigen Tidenströmungen der Erde, die viermal täg­ lich ihre Richtung ändernd, in Watten-Gebieten und Flußdeltas auftreten, lassen sich mit den bekannt gewordenen Mitteln in nennenswerter Weise überhaupt noch nicht zur Erzeugung elektrischer Energie nutzen, weil die nutzbaren Strömungen zu weit vom Ufer entfernt liegen und weil nautische Verhältnisse, wie auch ständig sich ändernde Sedimentation und Erosion an Ufern und Gewässergrund die Anlage konventioneller Kraftwerksbauten ausschließen.The mighty tidal currents of the earth, four times a day Lich changing direction, in wadden areas and river deltas can occur with those who have become known Not worth mentioning funds at all Use electrical energy generation because the usable Currents are too far from the bank and because nautical conditions, as well as constantly changing  Sedimentation and erosion on the banks and the bottom of the water Exclude the installation of conventional power plants.

Durch die Patentanmeldung P 38 19 194.6 ist ein Mittel be­ kannt geworden, mit welchem jedem beliebigen und schwier­ igen Gewässerstrom durch bojenartige, an individuellen Ankern befestigte Widerstandskörper, kinetische Ström­ ungsenergie entzogen werden kann.Through the patent application P 38 19 194.6 is a means became known with which any and difficult water flow through buoy-like, individual Anchor fixed resistance bodies, kinetic flow energy can be extracted.

Diese Energievernichtung kann praktisch an jeder gewünsch­ ten Stelle des strömenden Wasserkörpers, durch die hydro­ dynamischen Eigenschaften des Widerstandskörpers bedingt, so portioniert werden, daß die Übertragung der Gegen­ kräfte auf jedweden Gewässergrund unproblematisch ist.This energy destruction can be practically desired on everyone th place of the flowing body of water through which hydro dynamic properties of the resistance body, be portioned so that the transfer of the counter forces on any water bed is unproblematic.

Die in großer Zahl in einer Strömung angeordneten bojen­ artigen Widerstandskörper leiten - analog den Verhält­ nissen bei einem durchströmten Schilffeld - individuell die Gegenkraft ihres Strömungswiderstandes über die Ver­ ankerung in den Grund ab, wobei einzeln ein sehr geringer Aufstau des Wassers erfolgt, der sich insgesamt addiert und zur Abnahme der Strömungsgeschwindigkeit führt. Die Folge ist die Reduktion der pro Zeiteinheit transportier­ ten Wassermenge, so daß , ganz im Sinne des Kostenschutzes, bei Flut an den Seedeichen der Wattengebiete geringere Höchstwasserstände nur auftreten können.The buoys arranged in large numbers in a current conduct like resistance body - analogous to the ratio nissen in a reed field with flow - individually the counterforce of their flow resistance over the ver anchoring in the ground, whereby individually a very small one Water is accumulated, which adds up overall and leads to a decrease in flow velocity. The The result is a reduction in the amount of time transported amount of water, so that, in the spirit of cost protection, lower at flood on the dikes of the wadden areas Maximum water levels can only occur.

Es ist naheliegend, nicht nur kinetische Energie durch eine derartige Anordnung zu vernichten, sondern sie im Gegenteil auch mit bekannten Mitteln zu nutzen, was Gegen­ stand vorliegender Erfindung ist.It is obvious not just through kinetic energy to destroy such an arrangement, but in On the contrary, to use what is known was present invention.

Claims (15)

1. Strömungskraftwerk für offene Gewässer, dadurch gekenn­ zeichnet, daß es aus einer beliebig veränderbaren Zahl von Elementen besteht, die in der Strömung an veränderbaren Standorten mit bekannten Kombinationen aus Propeller und Generator elektrische Energie erzeugen, welche über Kabel einer Zentrale zugeleitet wird.1. flow power plant for open waters, characterized in that it consists of an arbitrarily variable number of elements that generate electrical energy in the flow at changeable locations with known combinations of propeller and generator, which is fed via cable to a central office. 2. Strömungskraftwerk gemäß Anspruch 1 dadurch gekennzeich­ net, daß die von jedem Element, je nach dessen Position im Strömungsfeld, unterschiedlich nach Spannung und Frequenz erzeugte elektrische Energie in der Zentrale in zwecksmäßige Energieformen umgewandelt wird, um vorzugsweise der galvanischen Erzeugung von Wasserstoff zu dienen, wie auch beispielsweise der Einspeisung in das öffentliche Netz.2. flow power plant according to claim 1 characterized net, that the of each element, depending on its position in the Flow field, different according to voltage and frequency generated electrical energy in the central in purpose Forms of energy is converted to preferably to serve the galvanic generation of hydrogen, such as also, for example, feeding into the public grid. 3. Strömungskraftwerk gemäß den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Elemente als bojenartige Körper mit Eigenauftrieb ausgebildet sind, die mit bekannten Verankerungsmitteln so an einem Grundanker aus Beton befestigt sind, daß sie sich frei nach den aus Auftrieb und Strömungswiderstand resultierenden Kräften in die Strömung stellen können.3. flow power plant according to claims 1 and 2, characterized featured, that the elements as buoy-like bodies with self-buoyancy are formed with known anchoring means are attached to a concrete base anchor so that they depending on the buoyancy and flow resistance resulting forces in the flow. 4. Strömungskraftwerk gemäß den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Element durch damit fest verbundene Leitflächen und die auf diese wirkende Strömung mit dem Generator- Rotor in Rotation versetzt wird.4. flow power plant according to claims 1 to 3, characterized featured, that the element by means of guide surfaces firmly connected to it and the flow acting on this with the generator Rotor is set in rotation. 5. Strömungskraftwerk gemäß Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß dar Stator des Generators von der Verankerung am Grund in Ruhestellung gehalten wird, so daß die Ableit­ ung der elektrischen Energie ohne Schleifkontakte erfol­ gen kann. 5. flow power plant according to claims 1 to 4, characterized featured, that the stator of the generator from the anchorage on Reason is held at rest so that the discharge Electrical energy without sliding contacts can.   6. Strömungskraftwerk gemäß Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die drehbare Lagerung zwischen Rotor und Stator des Generators alle Kräfte überträgt, die zwischen Element und Grundanker auftreten.6. flow power plant according to claims 1 to 5, characterized featured, that the rotatable bearing between the rotor and stator of Generator transmits all forces between element and Basic anchors occur. 7. Strömungskraftwerk gemäß Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die drehbare Lagerung zwischen Rotor und Stator vor­ zugsweise eine sich selbst mit Wasser schmierende ist.7. flow power plant according to claims 1 to 6, characterized featured, that the rotatable bearing between the rotor and stator before preferably one that lubricates itself with water. 8. Strömungskraftwerk gemäß Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Element über seine Kabelverbindung zur Zentrale nach Leistungsabgabe und Funktion laufend unter Kontrolle gehalten werden kann.8. flow power plant according to claims 1 to 7, characterized featured, that each element via its cable connection to the control center under control after the performance and function can be held. 9. Strömungskraftwerk gemäß Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Element so eingerichtet ist, daß es zum Zwecke der Wartung oder Reparatur an den Verbindungsstellen zwischen Rotor und Stator einerseits, sowie Verankerung und Grundanker andererseits, trennbar eingerichtet ist.9. flow power plant according to claims 1 to 8, characterized featured, that each element is set up to be for the purpose maintenance or repair at the connection points between rotor and stator on the one hand, and anchoring and base anchor, on the other hand, is separable. 10. Strömungskraftwerk gemäß Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Verankerung zwischen Element und Grundanker aus elastischen Kunststoffen und Verbindungs­ elementen so hergestellt ist, daß es sich frei in die Strömung stellen kann, jedoch eine Drehung um die Längs­ achse unmöglich ist.10. flow power plant according to claims 1 to 9, characterized characterized in that the anchorage between element and Base anchor made of elastic plastics and connection elements is made so that it is free in the Can set current, but a rotation around the longitudinal axis is impossible. 11. Strömungskraftwerk gemäß Ansprüchen 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß durch Länge und Elastizität der Verbindung zwischen Element und Grundanker seine Arbeitsposition in der Strömung bestimmbar ist. 11. Current power plant according to claims 1 to 10, characterized featured, that by length and elasticity of the connection between Element and base anchor its working position in the Flow is determinable.   12. Strömungskraftwerk gemäß Ansprüchen 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitflächen, welche durch die Anströmung das Dreh­ moment erzeugen, vornehmlich an der der Verankerung abge­ wandten Seite, aber auch über seine gesamte Länge ange­ ordnet sind.12. Current power plant according to claims 1 to 11, characterized featured, that the baffles, which the rotation by the flow Generate moment, primarily at the anchorage side, but also along its entire length are arranged. 13. Strömungskraftwerk gemäß Ansprüchen 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitflächen des Elementes zum Schutz gegen Be­ schädigungen und dergleichen von einem zylindrischen Mantel umgeben sind.13. Current power plant according to claims 1 to 12, characterized featured, that the guide surfaces of the element to protect against Be Damage and the like from a cylindrical Coat are surrounded. 14. Strömungskraftwerk gemäß den Ansprüchen 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Rumpf des Elementes vornehmlich aus einem elastischen Kunststoff-Schlauch besteht, der zwecks gleichzeitiger Verminderung der Strömungsgeschwin­ digkeit des Gewässers mittels Durchmesser und Länge ei­ nen erhöhten Strömungswiderstand aufweist.14. Current power plant according to claims 1 to 13, characterized characterized in that the fuselage of the element primarily consists of an elastic plastic tube that for the purpose of simultaneously reducing the flow rate water quality by means of diameter and length NEN has increased flow resistance. 15. Strömungskraftwerk gemäß den Ansprüchen 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Rumpf des Elementes, einschließlich seiner Leitflächen, vorzugsweise aus recycleten Thermoplasten hergestellt ist.15. Current power plant according to claims 1 to 13, characterized featured, that the hull of the element, including its Guide surfaces, preferably made from recycled thermoplastics is made.
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