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Wave-powered electrical generation plant - has floats used to drive reciprocating piston air compressors

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DE4134692A1
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piston
floats
air
generation
reciprocating
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DE19914134692
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Fritz Ehlke
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Fritz Ehlke
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    • F03MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING WEIGHT AND MISCELLANEOUS MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER; OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03BMACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
    • F03B13/00Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates
    • F03B13/12Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy
    • F03B13/14Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy using wave energy
    • F03B13/16Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy using wave energy using the relative movement between a wave-operated member, i.e. a "wom" and another member, i.e. a reaction member or "rem"
    • F03B13/18Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy using wave energy using the relative movement between a wave-operated member, i.e. a "wom" and another member, i.e. a reaction member or "rem" where the other member, i.e. rem is fixed, at least at one point, with respect to the sea bed or shore
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    • F03B13/1815Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy using wave energy using the relative movement between a wave-operated member, i.e. a "wom" and another member, i.e. a reaction member or "rem" where the other member, i.e. rem is fixed, at least at one point, with respect to the sea bed or shore and the wom is hinged to the rem for limited rotation with an up-and-down movement
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GASES [GHG] EMISSION, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/30Energy from sea
    • Y02E10/38Wave energy or tidal swell, e.g. Pelamis-type

Abstract

The generation plant has a frame (2) extending between or among pontoons (1), supporting reciprocating piston air compressors (3) controlled via floats (8) which move up and down with the sea level. Pref. the cylindrical reciprocating floats can run along vertical guide rails (10) via attached rollers (9), each coupled directly to a piston rod (5) of a respective air compressor, the guide rails (10) being joined together at their bottom ends, for improved stability. The top of the frame may have solar panels for additional energy generation. ADVANTAGE - Prevents environmental pollution.

Description

Das Anwendungsgebiet der Erfindung ist die Erzeugung von Elektroenergie aus der Energie der Meereswellen. The field of application of the invention is the generation of electric energy from the energy of the sea waves.

Eine Recherche in den Patentklassen EO2B 9/08 und FO3B 13/14 ergab, daß Wellenkraftanlagen bekannt sind, bei welchen die Wellenkraft direkt in horizontal oder vertikal angeordneten Wasserturbinen genutzt werden sollen. A search of the patent classes EO2B 9/08 and 13/14 FO3B revealed that wave power plants are known in which the wave power to be used directly in horizontally or vertically arranged water turbines. Es werden auch durch Schwimmer betätigte Pumpwerke beschrieben, bei welchen Wasser auf eine höhere Ebene gepumpt wird, welches anschließend zum Antrieb von Wasserturbinen mit Generatoren genutzt werden soll. actuated by float pumping stations will be described, in which water is pumped to a higher level, which should then be used to drive water turbines generators.

Es wurde auch vorgeschlagen, eine durch die Wellenbewegung erzeugte Hin- und Herpendelung von Schwimmern über Gestänge und eine Achse in eine Drehbewegung zu verwandeln und damit Maschinen anzutreiben. It has also been proposed to transform a generated by the wave motion reciprocating Herpendelung of floats over linkage and an axis in a rotary movement and thus to drive machines.

Die beschriebenen Wege zur Erzeugung von Elektroenergie haben sich nicht durchgesetzt. The ways of producing electric energy described have not prevailed.

Zur Erzeugung von Elektroenergie sind in der Hauptsache Kraftwerke auf der Basis von Steinkohle, Braunkohle, Gas, Erdöl, Wasserkraft und Atomenergie im Einsatz. For generating electric power are mainly power plants based on coal, lignite, gas, oil, hydro and nuclear energy in use.

Wasserkraft steht für Kraftwerke in sehr beschränktem Umfang zur Verfügung. Hydropower represents power plants in very limited available. Kohlekraftwerke verursachen durch die starke Rauch- und Abgasentwicklung eine große Umweltverschmutzung, wobei auch die Gewinnung der Kohle, besonders der Rohbraunkohle, Umweltschäden verursacht. Coal plants cause a large environmental pollution by the strong smoke and exhaust fumes, which also causes the extraction of coal, especially the raw lignite, environmental damage. Auch Ölkraftwerke erzeugen schädliche Abgase. Even oil-fired power plants produce harmful emissions. Die Atomkraftwerke haben den Nachteil, daß auftretende Havarien eine Strahlenverseuchung der Umwelt hervorrufen können. The nuclear power plants have the disadvantage that occurring accidents can cause radiation contamination of the environment.

Als alternative Energieerzeugungsanlagen sind Windkraftanlagen, Gezeitenkraftwerke, Solarstromanlagen und auch Sonnenenergie-Kraftanlagen bekannt, bei welchen die Sonnenenergie über Spiegel auf Dampferzeuger gerichtet wird. As an alternative energy generation systems wind turbines, tidal power, solar power systems and solar energy power plants are known in which solar energy is directed via mirrors to the steam generator. Diese Lösungen können aber nur einen geringen Teil der benötigten Elektroenergie decken. but these solutions can only cover a small part of the required electricity.

Der Zweck, der durch die Erfindung erreicht werden soll, besteht darin, auf ökologischer und ökonomischer Basis Elektroenergie auch aus der Energie der Meereswellen zu erzeugen. The purpose of that is to be achieved by the invention is to produce on an ecological and economic basis electric energy also from the energy of sea waves. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch ein System von Schwimmern gelöst, die von den Meereswellen abwechselnd gehoben und gesenkt werden und über Verbindungs- und Kolbenstangen Kolben-Luftverdichter betreiben. According to the invention the object is achieved by a system of floats which are alternately lifted and lowered from the sea waves and operate piston air compressor via connecting and piston rods. Die so erzeugte Druckluft wird in Kesseln gespeichert und dann zum Antrieb von Stromerzeugungsanlagen genutzt. The compressed air thus generated is stored in tanks and then used to drive electricity generating plants.

Damit der erzeugte Luftdruck bei unterschiedlicher Wellenhöhe etwa gleich bleibt, sind die Zylinderböden in den Luftverdichtern oben und unten hydraulisch oder mechanisch in ihrer Entfernung zum Kolben möglichst automatisch, vom erzeugten Luftdruck abhängig, verstellbar angeordnet. Thus, the air pressure generated at different wave height is approximately equal, the cylinder bottoms in the air compressors up and down hydraulically or mechanically automatically in their distance from the piston as possible, the generated air pressure dependent, arranged adjustable.

Zur Erhöhung der Leistung bei Bedarf kann auch der Betrieb einer Brennkraftturbine mit der vorhandenen Druckluft auf Ölbasis zum Antrieb von Generatoren vorgesehen werden. To increase the power, if required, the operation of the combustion turbine with the compressed air existing oil-based to drive generators may be provided.

An den Tagen mit geringer Wellenbewegung ist häufig mit Sonnenschein zu rechnen. On days with low wave motion is often to be expected with sunshine. Deshalb soll die obere Plattform des Meereswellen-Kraftwerkes mit Solarzellen zur Stromerzeugung ausgelegt werden. Therefore, the upper platform of the sea-wave power plant is to be designed with solar cells to generate electricity.

Das Meereswellen-Kraftwerk wird zweckmäßig in Ufernähe in mäßiger Wassertiefe so verankert, daß es durch Antriebsaggregate, die in den Endschwimmkörpern untergebracht werden, immer günstig in den Wind bzw. gegen die Wellen gedreht werden kann. The ocean wave power plant is suitably anchored near the shore at a moderate depth of water so that it can always be conveniently rotated by drive units which are housed in the Endschwimmkörpern, in the wind and the waves. Der erzeugte Strom wird durch ein Kabel an eine Übernahmestation geleitet, die sich an Land befindet. The generated electricity is passed through a cable to a transfer station, which is located on land. Zur Durchführung von Versuchen kann zunächst ein ausgedientes Schiff mit einer entsprechenden Anlage ausgerüstet werden. To conduct the experiments a disused ship with a corresponding system can initially be equipped.

Die Erfindung soll nachstehend an zwei Ausführungsbeispielen erläutert werden. The invention will be explained below using two embodiments.

In den zugehörigen Zeichnungen der Variante 1 zeigen: In the accompanying drawings show the variant 1:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch das Meereswellen-Kraftwerk mit senkrecht stehenden Schwimmern, Fig. 1 shows a longitudinal section through the ocean wave power station with vertical floats,

Fig. 2 einen Querschnitt durch das Kraftwerk, Fig. 2 shows a cross section through the power plant,

Fig. 3 eine Draufsicht auf die Schwimmeranordnung. Fig. 3 is a plan view of the float assembly.

In den Zeichnungen der Variante 2 zeigen: In the drawings, the variant 2 show:

Fig. 4 einen Längsschnitt durch das Meereswellen-Kraftwerk mit waagerecht liegenden Schwimmern, Fig. 4 shows a longitudinal section through the ocean wave power plant with horizontally lying floats,

Fig. 5 einen Querschnitt durch das Kraftwerk, Fig. 5 is a cross-sectional view of the power plant,

Fig. 6 eine Draufsicht auf die Schwimmeranordnung. Fig. 6 is a plan view of the float assembly.

Erläuterung der Variante 1, Fig. 1 bis 3 Explanation of variant 1, Fig. 1 to 3

In dem Meereswellen-Kraftwerk ist über Schwimmkörpern 1 in angemessener Höhe über dem Wasser ein Maschinenraum 2 angeordnet, in dem Kolben-Luftverdichter 3 aufgestellt sind. In the sea-wave power plant, a machine room 2 is connected via floating bodies 1 in an appropriate level above the water disposed are placed in the flask air compressor. 3 Die Kolben 4 der Luftverdichter 3 sind über Kolbenstangen 5 und Verbindungsstangen 6 mit den durch die Wellen auf- und abbewegten Schwimmern 8 verbunden. The piston 4 of the air compressor 3 are connected via piston rods 5 and connecting rods 6 with the ascending through the waves and floats abbewegten. 8 Die Schwimmer bestehen aus zylindrischen oder rechteckigen Hohlkörpern, die mittels Rollen 9 und Führungsschienen 10 in ihrer senkrechten Bewegungsrichtung geführt werden. The floats consist of cylindrical or rectangular hollow bodies, which are guided by means of rollers 9 and the guide rails 10 in its vertical direction of movement. Zur Stabilisierung der Führungsschienen 10 werden diese an den unteren Enden durch Gestänge 11 miteinander verbunden. To stabilize the guide rails 10, these are connected together at the lower ends of linkage. 11 Die Verdichter 3 sind doppelt wirkend, dh, daß bei der Aufwärts- und bei der Abwärtsbewegung der Kolben 4 Druckluft erzeugt wird. The compressor 3 are double-acting, that is, in the upward and in the downward movement of the piston 4, compressed air is generated.

Damit bei unterschiedlicher Wellenbewegung und damit bei unterschiedlichem Hub die Kolben 4 Druckluft mit gleichem Druck fördern können sind die Zylinderböden 12 oben und unten im Abstand zum Kolben 4 hydraulisch oder mechanisch, möglichst automatisch, vom erzeugten Luftdruck abhängig, verstellbar angeordnet. Thus, the piston 4 can promote compressed air with the same pressure at different wave movement and thus with different stroke, the cylinder bases 12 are arranged up and down at a distance to the piston 4 hydraulically or mechanically, preferably automatically, depending on the generated air pressure adjustable. Die Größe der Schwimmer 8 und die Höhe des unter dem Maschinenraum 2 befindlichen Schwimmerraumes richtet sich nach dem vorgesehenen Standort und der dort zu erwartenden Wellenhöhe. The size of the float 8 and the height of the float chamber located below the machine room 2 is based on the intended location and the expected wave height there.

In dem Beispiel "Variante 1" sind 24 Schwimmer 8 und Verdichter 3 zu einer Sektion zusammengefaßt. In the example, "Variant 1" 24 float 8 and the compressor 3 are combined to form a section. Das komplette Meereswellen-Kraftwerk kann aus beliebig vielen Sektionen bestehen, die jeweils durch Schwimmkörper 1 getrennt sind. The entire ocean wave power plant can consist of any number of sections, each separated by floats. 1 In den Schwimmkörpern 1 ist Platz für die Unterbringung von Druckluftbehältern und Stromerzeugungs-Aggregaten. In the floats 1 is room for accommodation of compressed air tanks and power generation units. Auf dem oberen Deck über dem Maschinenraum 2 ist die Installierung von Solarzellen zur ergänzenden Erzeugung von Elektroenergie vorgesehen. On the upper deck above the engine room 2, the installation of solar cells for generating supplementary electric power is provided.

Erläuterung der Variante 2, Fig. 4 bis 6 Explanation of variant 2, Fig. 4 to 6

Im Gegensatz zur Variante 1 sind die Schwimmer 15 liegend angeordnet. In contrast to variant 1, the float 15 are disposed lying. Sie sind mit Schwenkarmen 16 an einer Achse 17 gelagert, die an den Schwimmkörpern 1 befestigt ist. They are mounted with pivot arms 16 to a shaft 17 which is attached to the floating bodies. 1 Zwischen den Schwenkarmen 16 ist in der Nähe der Schwimmer 15 eine gelenkig gelagerte Querstange 18 angeordnet, die in der Mitte die Verbindungsstange 6 zur Kolbenstange 5 trägt. Between the pivot arms 16 a hinged crossbar 18 is disposed in the vicinity of the float 15, which carries in the center of the connecting rod 6 to the piston rod. 5

Die Kolbenstangen 5 sind mit den Kolben 4 der Verdichter 3 verbunden, die im Maschinenraum 2 stehen. The piston rods 5 are connected with the pistons 4 of the compressor 3, which are provided in the machine room. 2 Zur Erhöhung der Stabilität der Lagerung der Achsen 17 ist in der Mitte zwischen den Schwimmerlagern eine zusätzliche Aufhängung der Achse 17 in einem am Maschinenraum 2 hängenden Lagerträger 20 vorgesehen. To increase the stability of the mounting of the axles 17 in the middle between the float supporting an additional mounting of the axle 17 is provided in a hanging on the machine room 2 bearing support 20th

Im übrigen entspricht die Variante 2 der Variante 1. Moreover, the Variant 2 Variant 1 corresponds.

Eine weitere Variante kann wie folgt gestaltet sein: Another variant may be designed as follows:
Um einen zentralen Schwimmkörper herum können Schwimmersektionen mit darüber im Maschinenraum angeordneten Kolben-Verdichtern kreuz- oder sternförmig angeordnet werden. A central floating body around float sections can cross with it arranged in the machine room piston compressors or be arranged in a star-shaped.

Claims (6)

1. Meereswellen-Kraftwerk, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Maschinenraum ( 2 ) der zwei oder mehrere Schwimmkörper ( 1 ) überspannt, Kolben-Luftverdichter ( 3 ) aufgestellt sind, die durch Schwimmer ( 8 bzw. 15 ), welche von den Meereswellen auf und ab bewegt werden, über Verbindungs- und Kolbenstangen ( 6 und 5 ) betätigt werden. 1. ocean wave power plant, characterized in that in an engine room (2) spans two or more floating body (1), piston air compressor (3) are placed, which by means of floats (8 or 15) responsive to the ocean waves and are moved from, via connecting and piston rods (6 and 5) are operated.
2. Meereswellen-Kraftwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zylindrischen oder kastenförmigen Schwimmer ( 8 ) in einem Schienengerüst ( 10 ), welches am Boden des Maschinenraumes ( 2 ) aufgehängt ist, mittels Rollen ( 9 ) in senkrechter Richtung geführt werden. 2. ocean wave power plant according to claim 1, characterized in that the cylindrical or box-shaped float (8) are in a rail structure (10) which is suspended at the bottom of the engine room (2), guided by means of rollers (9) in the vertical direction.
3. Meereswellen-Kraftwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwimmer ( 15 ) in einem gabelförmigen Gestänge ( 16 ) an einer waagerecht zwischen den Schwimm körpern ( 1 ) angeordneten Achse ( 17 ) gelagert sind und mit ihrer durch die Wellen erzeug ten Auf- und Abbewegung über Verbindungsstangen ( 6 ) und Kolbenstangen ( 5 ) die Luft verdichter ( 3 ) im Maschinenraum ( 2 ) betreiben. Th 3. ocean wave power plant according to claim 1, characterized in that the float (15) in a fork-shaped rod (16) arranged on a horizontal bodies between the float (1) axis (17) are mounted and erzeug with their through the waves operate the air compressor (3) in the engine room (2) upward and downward movement via connecting rods (6) and piston rods (5).
4. Meereswellen-Kraftwerk nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zylinderböden ( 12 ) der Kolbenverdichter ( 3 ) im Zylinder beweglich sind und in ihrem Abstand zum Kolben ( 4 ) durch hydraulische oder mechanische Vorrichtungen ( 13 ) verstell bar angeordnet sind. Arranged 4. ocean wave power plant according to claims 1 to 3, characterized in that the cylinder base (12) of the piston compressor (3) in the cylinder are movable and in its distance from the piston (4) by hydraulic or mechanical means (13) adjustable bar are.
5. Meereswellen-Kraftwerk nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Oberdeck des Maschinenraumes ( 2 ) eine Solaranlage ( 14 ) zur Stromerzeugung in stalliert ist. 5. ocean wave power plant according to claims 1 to 4, characterized in that on the top deck of the engine room (2) is a solar heating system (14) for electricity generation in stalled.
6. Meereswellen-Kraftwerk nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß es zur Erhöhung der Leistung auch mit einer Brennkraft-Turbinenanlage zur Stromer zeugung ausgerüstet ist, in welcher die durch die Meereswellen erzeugte Druckluft anstelle der Druckluft aus der Verdichterstufe der Turbine zum Betreiben der Turbine genutzt wird. 6. ocean wave power plant according to claims 1 to 5, characterized in that it is equipped for increasing the performance even with a combustion-turbine system to Stromer generation, in which the compressed air generated by the waves instead of the compressed air from the compressor stage of the turbine for operating the turbine is utilized.
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