DE4129180A1

DE4129180A1 - Wasserwellenkraftanlage

Info

Publication number: DE4129180A1
Application number: DE4129180A
Authority: DE
Inventors: Lajos Mihalji
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1991-09-03
Filing date: 1991-09-03
Publication date: 1993-03-04
Anticipated expiration: 2011-09-04
Also published as: DE4129180C2

Description

Die Erfindung betrifft eine Wasserwellenkraftanlage zur Erzeugung von Energie unter Ausnutzung der Wellenbewegung des Wassers.

Die Nutzung von Wasserkraft zur Erzeugung von Energie, insbesondere zur Erzeugung von elektrischer Energie, ist schon lange bekannt. In der Regel wird die überwiegend potentielle Energie eines in bestimmter Höhe liegenden, sich durch Zuflüsse ständig erneuernden Wasservolumens in bezug auf einen tiefergelegenen Ort zur Stromerzeugung ausgenutzt. Hierbei bedient man sich örtlich vorhandener oder künstlich geschaffener Stauanlagen. Gewöhnlich werden durch die Trieb kraft des Wassers Turbinen zur Stromerzeugung angetrieben. Ferner ist es bekannt, an Küsten mit starkem Tidehub die Wasserkraft der Gezeiten mit Hilfe eines Gezeitenkraftwerks auszunutzen.

Bei den vorgenannten Arten der Energiegewinnung sind in der Regel bauliche Maßnahmen zur Wasserstauung oder zur Wasser rückhaltung notwendig. In jedem Falle wird die potentielle Energie eines in bestimmter Höhe liegenden Wasservolumens in bezug auf einen tiefergelegenen Ort zur Energiegewinnung ausgenutzt.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung zu schaffen, mit der aus Wasserkraft Energie erzeugt werden kann, wobei bauliche Maßnahmen zum Rückhalten und Stauen von Wasser vermieden werden.

Die Aufgabe wird durch eine Wasserwellenkraftanlage zur Erzeugung von Energie unter Ausnutzung der Wellenbewegung des Wassers gelöst.

Die erfindungsgemäße Wasserwellenkraftanlage besteht aus:

- einem Grundkörper und mindestens einem mit dem Grund körper durch ein Drehgelenk verbundenen Antriebselement, wobei mindestens der Grundkörper oder das Antriebs element auf der Wasseroberfläche schwimmt und wobei der Grundkörper und das Antriebselement bezüglich des Gelenkpunktes unterschiedliche Drehmomente erzeugen,
- einer durch eine Relativbewegung zwischen dem Antriebs element und dem Grundkörper, welche durch Wellenbewegung angeregt wird, angetriebenen Energieumwandlereinheit, welche zwischen dem Antriebselement und den Grundkörper angeordnet ist,
- und einer Energiespeichereinheit, die mit der Energie umwandlereinheit verbunden ist.

Durch die erfindungsgemäße Wasserwellenkraftanlage ist es möglich, insbesondere an Meeresküsten mit starker Brandung kontinuierlich Energie aus der meist immer vorhandenen Wellenbewegung zu gewinnen. Es ist jedoch auch möglich, die erfindungsgemäße Wasserwellenkraftanlage zur Energiegewinnung auf Bohrinseln, Förderplattformen oder sogar auf größeren Schiffen zur Energiegewinnung zu nutzen. Gerade auf Bohr inseln und Förderplattformen besteht ein außerordentlich hoher Energiebedarf, welcher nicht immer problemlos und umweltbewußt gedeckt werden kann.

Wird die Wasserwellenkraftanlage an Meeresküsten installiert, Ist es von Vorteil, wenn der Grundkörper der Anlage auf dem Wassergrund verankert ist.

Es ist jedoch auch denkbar, die Antriebselemente auf dem Wassergrund zu verankern und die durch die Wellenbewegung angeregte Bewegung des Grundkörpers energetisch umzusetzen.

Vorzugsweise besitzt der Grundkörper der Wasserwellenkraft anlage die Gestalt eines langen Auslegers, so daß an diesem eine Vielzahl von Antriebselementen angelenkt werden können.

In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Antriebselemen te als Schwimmer ausgebildet, welche über Tragarme am Grundkörper angelenkt sind.

Die Energiespeichereinheit kann z. B. ein mechanischer Ener giespeicher sein.

Besonders vorteilhaft ist dieser Energiespeicher als Spiral feder ausgebildet, welche über ein Klinkengesperre durch die Auf- und Ab-Bewegung der Tragarme aufgezogen wird.

Die so in Form von Federkraft gespeicherte Energie kann über eine Abtriebswelle, welche mit der Spiralfeder verbunden ist, wieder in kinetische Energie umgewandelt werden.

Die vorzugsweise langsam drehende Abtriebswelle kann über ein stark übersetzendes Getriebe mit einem oder mehreren Genera toren verbunden sein.

Hierbei bietet es sich an, die Abtriebswelle mit einer Feststellbremse zu versehen, welche dann nach Erreichen einer bestimmten Federvorspannung gelöst wird, so daß ein Generator angetrieben wird.

Vorzugsweise wird die Drehzahl der Antriebswelle über ein Wandlergetriebe konstant gehalten, um Spannungsschwankungen in dem durch den Generator gespeisten Netz zu vermeiden.

Um zu kontrollieren, wann die entsprechende Federvorspannung zum Anfahren der Abtriebswelle erreicht ist, kann das Klinkengesperre mit einer Druckmeßeinrichtung zur Feststel lung der anliegenden Federkraft versehen sein.

Vorzugsweise besitzen die an den Tragarmen befestigten Schwimmer die Gestalt von Hohlkörpern.

Um der unterschiedlichen Wellenbewegung und der unterschied lichen Wasserströmung Rechnung zu tragen, können die Schwim mer an ihrer Verbindung zu den Tragarmen mit Hartgummipuffern versehen sein.

Vorzugsweise besitzen die Schwimmer eine Sandfüllung, welche sich je nach der benötigten Gewichtskraft variieren läßt.

Insbesondere bei Wartungsarbeiten an der Wasserwellenkraft anlage ist es aus sicherheitstechnischen Gründen vorteilhaft, wenn die Spiralfedern und die Klingengesperre mit einer Schutzabdeckung versehen sind.

Grundsätzlich ist auch jede andere Form der Energieumsetzung und Energiespeicherung bei einer solchen Wasserwellenkraft anlage denkbar. Es ist z.B. auch möglich, über die Auf- und Ab-Bewegung der Tragarme einen Piezzoquarz zu betätigen, welcher ein kapazitives elektrisches Bauteil, wie z.B. einen Kondensator, auflädt, der dann seine elektrische Energie an einen geeigneten Speicher abgibt.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnungen beispielsweise veranschaulicht und nachfolgend im einzelnen erläutert.

Es zeigen die:

Fig. 1 die Vorderansicht einer erfindungsgemäßen Was serwellenkraftanlage,

Fig. 2 eine Draufsicht einer erfindungsgemäßen Wasser wellenkraftanlage,

Fig. 3 eine vergrößerte Teilansicht der Energieumwand ler und Speichereinheit einer erfindungsgemäßen Wasserwellenkraftanlage,

Fig. 4 einen vergrößerten Ausschnitt der Draufsicht auf die Energieumwandler und Speichereinheit.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Wasser wellenkraftanlage ist in Fig. 1 veranschaulicht. Die Wasser wellenkraftanlage 1 besteht aus einem Grundkörper 2, welcher, wie es aus der Draufsicht in Fig. 2 zu ersehen ist, als langer Ausleger ausgebildet ist. Der Grundkörper 2 ist über lange Befestigungsstangen 3 in Fundamenten 4 auf dem Meeresgrund verwindungsfrei verankert. Beiderseits des Grund körpers 2 sind Tragarme 5 angelenkt, welche über Schrauben befestigte Schwimmer 6 aufnehmen. Die Schwimmer 6 werden durch Wellenbewegungen zu einer kontinuierlichen Auf- und Ab-Bewegung angeregt. Eine auf dem Tragarm 5 befestigte Druckklinke, welche in ihrer Bewegung nach oben durch einen ortsfesten Anschlag 8 begrenzt ist, ermöglicht die freie Aufwärtsbewegung des Tragarms 5. Der Tragarm 5 wird über den Schwimmer 6 durch eine Welle emporgehoben und senkt sich durch seine und die Gewichtskraft des Schwimmers wieder ab. Dabei greift die Druckklinke in die Zähne eines Zahnrades 9, welches sich daraufhin in Richtung des Pfeiles 10 dreht und dabei die Spiralfeder 11 aufzieht. Die entgegengesetzte Bewegung des Zahnrades wird durch die Sperrklinke 12, welche auf dem Grundkörper befestigt ist, verhindert. So wird durch kontinuierliche Auf- und Abwärts-Bewegung der Schwimmer und Tragarme die Spiralfeder 11 vollends aufgezogen. An der Sperrklinke 12 ist eine Druckmeßeinrichtung 14 angebracht, an welcher man ablesen kann, wie groß die erreichte Federvor spannung ist. Die Schwimmer 6 sind hohl und sind mit Sand 15 gefüllt. Die Schwimmer können aus jedem geeigneten Material mehrteilig oder ganzstückig hergestellt werden und sind mit Schrauben 16 an den Tragarmen 5 befestigt. Da natürliche Wellenbewegungen meist sehr unregelmäßig sind und die Schwimmer 6 von allen Seiten angeströmt werden können, ist es ratsam, den Schwimmern 6 relativ zu den Tragarmen 5 geringfügig Bewegungsspielraum einzuräumen. Aus diesem Grunde sind zwischen den Schwimmern 6 und den Tragarmen 5 Hartgummi puffer 17 vorgesehen.

Wie aus Fig. 2 ersichtlich wird, sind die Spiralfedern 11 direkt mit Abtriebswellen 18 verbunden. Die Längsachse der Abtriebswelle 18 verläuft durch den Gelenkpunkt der Tragarme 5. Die Abtriebswelle ist mit einer Feststellbremse (nicht gezeigt) versehen. Ist die entsprechende Federvorspannung der Spiralfedern 11 erreicht, so wird die Feststellbremse gelöst, und die Welle fängt an sich langsam zu drehen. Hierbei ist eine möglichst niedrige Drehzahl mit einem hohen Drehmoment erwünscht. Während nun die Welle sich konstant mit einer geringen Drehzahl dreht, können die Spiralfedern weiterhin durch Wellenbewegung aufgezogen werden. Die Spiralfedern 11 sollten so bemessen sein, daß bei äußerst geringem oder nicht vorhandenem Wellengang die Abtriebswelle 18 mindestens 12 Stunden weiterlaufen kann. Die Abtriebswelle 18 braucht bei besonders langen Auslegern nicht aus einem Stück gefertigt zu sein. Es können mehrere Teile über Flanschverbindungen miteinander verbunden werden. Die Abtriebswelle kann als verbindungssteifes, dickwandiges hohles Rohr ausgebildet sein.

Fig. 3 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt des Federmechanis mus aus Fig. 1. Das Zahnrad 9 ist in seinem Innenbereich ausgedreht und nimmt die Spiralfeder 11 auf. Die Spiralfeder 11 ist an ihrem äußeren Umfang mit dem Zahnrad 9 fest verbunden und an ihrem inneren Umfang nahe des Gelenkpunktes 19 fest mit der Abtriebswelle 18 verbunden.

Aus Fig. 4 läßt sich die genaue Anordnung von Tragarm 5, Abtriebswelle 18, Grundkörper 2 und Zahnrad 9 zueinander entnehmen.

Bezugszeichenliste

1 Wasserwellenkraftanlage
2 Grundkörper
3 Befestigungsstangen
4 Fundamente
5 Tragarme
6 Schwimmer
7 Druckklinke
8 Anschlag
9 Zahnrad
10 Pfeil für die Bewegungsrichtung des Zahnrades
11 Spiralfeder
12 Sperrklinke
13 Klingengesperre
14 Druckmeßeinrichtung
15 Sand
16 Schrauben
17 Hartgummipuffer
18 Abtriebswelle
19 Gelenkpunkt
20 Kugellager

Claims

1. Wasserwellenkraftanlage zur Erzeugung von Energie unter Ausnutzung der Wellenbewegung des Wassers, bestehend aus:

- einem Grundkörper (2) und mindestens einem mit dem Grundkörper (2) durch ein Drehgelenk verbundenen Antriebselement, wobei mindestens der Grundkörper (2) oder das Antriebselement auf der Wasseroberfläche schwimmt und wobei der Grundkörper und das Antriebs element bezüglich des Gelenkpunktes (19) unterschied liche Drehmomente erzeugen,
- einer durch eine Relativbewegung zwischen dem Antriebs element und dem Grundkörper (2), welche durch Wellen bewegung angeregt wird, angetriebenen Energieumwand lereinheit, welche zwischen dem Antriebselement und dem Grundkörper (2) angeordnet ist,
- und einer Energiespeichereinheit, die mit der Energie umwandlereinheit verbunden ist.

2. Wasserwellenkraftanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Grundkörper (2) auf dem Wassergrund verankert ist.

3. Wasserwellenkraftanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Antriebselement bzw. die Antriebselemente auf dem Wassergrund verankert sind.

4. Wasserwellenkraftanlage nach Anspruch 1 oder 2, da durch gekennzeichnet, daß der Grundkörper (2) die Gestalt eines langen Auslegers besitzt.

5. Wasserwellenkraftanlage nach einem der Ansprüche 1, 2 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebselemente Schwimmer (6) sind, welche über Tragarme (5) am Grundkörper (2) angelenkt sind.

6. Wasserwellenkraftanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Energiespeicher einheit ein mechanischer Energiespeicher ist.

7. Wasserwellenkraftanlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der mechanische Ener giespeicher eine Spiralfeder (11) ist.

8. Wasserwellenkraftanlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Spiralfeder (11) über ein Klinkengesperre (13) aufgezogen wird.

9. Wasserwellenkraftanlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Energiespeicher einheit mit mindestens einer Abtriebswelle (18) verbunden ist.

10. Wasserwellenkraftanlage nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtriebswelle (18) über ein stark übersetzendes Getriebe mit mindestens einem Generator verbunden ist.

11. Wasserwellenkraftanlage nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtriebswelle (18) vor dem Getriebe mit einer Feststellbremse versehen ist.

12. Wasserwellenkraftanlage nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehzahl der Abtriebswelle (18) über ein Wandler getriebe konstant gehalten wird.

13. Wasserwellenkraftanlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Klinkengesperre (13) mit einer Druckmeßeinrichtung (14) zur Feststellung der anliegenden Federkraft versehen ist.

14. Wasserwellenkraftanlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwimmer (6) die Gestalt von Hohlkörpern besitzen.

15. Wasserwellenkraftanlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwimmer (6) an ihren Verbindungen zu den Tragarmen (5) mit Hartgummi puffern (17) versehen sind.

16. Wasserwellenkraftanlage nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwimmer (6) teilweise mit Sand (15) gefüllt sind.

17. Wasserwellenkraftanlage nach Anspruch 7 oder 8, da durch gekennzeichnet, daß das Klinkengesperre (13) und/oder die Spiralfeder (11) mit einer Schutzabdeckung versehen ist.