DE4221657A1

DE4221657A1 - Wasserkraftwerk, versenkbar in einem Gewässer, Anlage und Verfahren zur Gewinnung elektrischer Energie

Info

Publication number: DE4221657A1
Application number: DE4221657A
Authority: DE
Inventors: Guenter H Born
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1992-07-02
Filing date: 1992-07-02
Publication date: 1994-01-05

Description

Kritik des Standes der Technik

Es gibt Wasserkraftwerke, welche alle ein Gefälle benötigen, so daß umfangreiche Baumaßnahmen erforderlich sind. Die meisten Baumaßnahmen schaden in irgendeiner Weise die Natur. Aber die Wasserkraftwerke sind völlig abhängig von den Launen der Natur: Bringt die Natur Wasser herbei, so haben die Menschen Energie durch Wasserkraftwerke, andernfalls nicht. Zuviel aber hängt ab von einer sicheren und verläßlichen Energiequelle.

Andererseits reicht die bisher von Wasserkraftwerken gelieferte Energie nicht aus, so daß z. B. wertvolle fossile Brennstoffe ver brannt werden, Stoffe, die man für bessere Dinge nutzen könnte; die bei der Verbrennung zu beklagende Umweltschädigung ist nicht mehr zu verantworten. Atomkraftwerke haben in bestimmten Ländern ihre Gefährlichkeit auch für Nachbarstaaten bewiesen.

Weite Teile der Welt müssen entwickelt werden und benötigen hierfür große Energiemengen; schon bald sind alle Rohstoffe verbraucht, die Umweltschädigung schreitet derart rasch voran, daß die Erde schwer gefährdet ist und wird. Es fehlt an einer sauberen, unge fährlichen Energie in ausreichender Menge.

Aufgabenstellung

Es soll eine Anlage zur Erzeugung elektrischer Energie geschaffen werden, daß dabei ein Verfahren entsteht, welches bestehende na türliche Wassernutzungsmöglichkeiten bietet, und welches unab hängig ist von der Wasserzufuhr auf das Festland. Außerdem soll mit dem neuen Verfahren gemäß dieser Patentanmeldung und mit Hilfe der technischen Anlage überall elektrische Energie erzeugt werden können, wo es tiefe Gewässer, wie Meere, Seen und dergleichen, gibt, so daß in den dortigen Regionen mit Hilfe einer ausreichenden, sau beren und ungefährlichen Energie gearbeitet werden kann, und dabei auf den Transport gefährlicher Güter auf den Meeren und Seen, wie z. B. Öl, Benzin und dergleichen, verzichtet wird. Dadurch sollen die Gewässer besser als bisher geschützt werden, z. B. vor über flüssigen Tankerunglücken usw. Außerdem soll jedes Gewässer-An liegerland seine eigene Energieproduktionsanlage gemäß dieser Er findung haben und somit unabhängiger sein.

Lösung der gestellten Aufgabe

Die vorliegende Erfindung nutzt den Wasserdruck in großen Tiefen der Meere, Seen und dergleichen aus, indem eine Wasserturbinen anlage auf den Meeresboden bzw. Gewässerboden (10) abgesenkt und dort gelagert wird.

Die Anlage besteht aus mindestens einem Wasserturbinengehäuse (2), in welchem mindestens eine Wasserturbine beliebiger Bauart (3) ge lagert ist. Die Wasserturbine (3) treibt über ihre Welle (6) einen Stromgenerator an, welcher im selben Gehäuse oder in einem sepa raten Gehäuse gelagert ist; vom Generator aus steigt ein Stromka bel zur Wasseroberfläche, wo der Strom abgenommen und weitertrans portiert wird. Am Wasserturbinengehäuse (2) ist ein Wasserzuführ ungsrohr angeschlagen, angeflanscht (4), in welchem mindestens eine Düse (5) mit allen notwendigen Zusatzeinrichtungen gelagert ist. Bei geöffnetem Schieber oder Ventil (18/1) strömt das umge bende Wasser (1) aus der Wassersäule (1) in das Rohr (4), an der Düse (5) vorbei zur Wasserturbine (3). Von dort fällt das Wasser (1) auf den geneigten Boden (8) des Turbinengehäuses (2) und von hier aus in ein tiefer liegendes Wasserauffangbecken (11). Das Wasserauffangbecken speichert das Wasser (11), bis es über das Wasserrücklaufrohr (12) über Pumpen (14) in Richtung (17) zur Was seroberfläche (15) zurückgepumpt wird. Das Wasserrücklaufrohr (12) ist am Wasserauffangbecken (11) in Lagern (13) gelagert, ebenso an der Wasseroberfläche (15) in Bojenlagern (16). Das Wasserauf fangbecken (11) weist an seiner unteren Hälfte einen entsprechend groß bemessenen Ballastraum (18) vor, welcher verhindert, daß das leere Wasserauffangbecken (11) durch seinen Auftrieb ungewollt an die Wasseroberfläche (15) aufsteigt. Der Ballastraum (18) ist zum Wasserauffangbecken (11) hin wasserdicht abgeschlossen; wahlwei se kann auf die Dichte verzichtet werden, wenn ein Ballaststoff eingesetzt werden kann, welcher das Abpumpen des Wassers in Rich tung (17) durch das Rohr (12 oder 21) nicht gefährdet. Die gesam te Anlage (2 und 11) ruht auf einem Fundament (9, 24), welches auf dem Gewässerboden (10) aufgestellt ist. Die vorbezeichnete Anlage kann in freiem Gewässer und in größerer Entfernung zum Festland auf dem Meeresboden und dergl. aufgestellt werden, wobei der statische Wasserdruck in der Wassersäule in Bewegungsenergie um gewandelt wird, sobald das Wasser über die Düse (5) in das Tur binengehäuse (2) eindringen kann. Die Anlage arbeitet in einem hier beanspruchten neuen Verfahren ähnlich wie ein Pumpspeicher- Wasserkraftwerk: Zu Spitzenzeiten wird der erzeugte Strom verkauft; das Turbinenwasser wird im Wasserauffangbecken (11) gespeichert und mit billigem Strom, z. B. Nachtstrom, an die Wasseroberfläche (15) zurückgepumpt.

Die Anlage kann wahlweise auch in unmittelbarer Nähe zur Küste und am dortigen Festland ebenfalls auf dem Gewässerboden (10) aufge stellt werden: In dieser zweiten Variante jedoch kann wahlweise auf das Rohr (12) verzichtet werden. Nun wird ein Rohr (21) an das Wasserauffangbecken (11) angeflanscht, und das gespeicherte Wasser wird nun über Rohr (21), welches in einem Schacht (25) gelagert ist, in Richtung (17) zur Wasseroberfläche (15) zurückgepumpt. Der in das Festland eingebaute Schacht (25) besteht aus einer Vorderseite (20) und aus einer Hinterseite (23); dazwischen liegt der Schacht aus Beton, Rohr oder dergleichen, in welchem das Rohr (21) nach oben führt. Wahlweise kann das vom Generator kommende Stromkabel ebenfalls im Schacht (25) nach oben geführt werden. Das Rohr (21) ist in einem Durchbruch durch das Land (20) in Lagern (22) gelagert; dieser Durchbruch und die Lager sind ab gedichtet und wasserundurchlässig; Sicherheitskammern mit Schiebern, Ventilen und dergleichen können vorgewiesen sein.

Alle Gehäuse (2 und 11) können entlüftet werden; dazu sind Rohre, Schläuche, Ventile, Pumpen usw. vorgesehen.

Das Gehäuse (2) ist mit dem Becken (11) fest oder über Rohre, Schläuche und dergleichen verbunden, so daß das Wasser von nach (11) ablaufen kann, ohne daß von außen Wasser in (11) ein dringen kann. Wahlweise sind aufblasbare Auftriebskörper an den Gehäusen und Becken (2 und 11) angeschlagen, damit sie gegebenen falls an die Wasseroberfläche zurückgeholt werden können.

In das Wasserzuführungsrohr (4) sind wahlweise Siebe oder Gitter (19) beweglich und ausfahrbar angeflanscht, um das Eindringen von Algen, Muscheln, Schmutz usw. in das Rohr (4) zu verhindern.

Bei verschmutztem Sieb oder Gitter kann in Reihe ein Gitter nach dem anderen aus dem Rohr ausgefahren werden.

Eine Vorrichtung (7) lenkt das Wasser ab. Sicherheitseinrichtungen wie Abschalten und Stromschutzgitter um die Anlage sind vorgesehen.

Erzielbare Vorteile der Anlage und des Verfahrens

Die gestellten Aufgaben können mit der beanspruchten Anlage und mit dem beanspruchten Verfahren gelöst werden.

Das riesige Wasserreservoir der Meere und der tiefen Seen kann nun für die Gewinnung elektrischer Energie genutzt werden. Die Stromversorgung ist solange gewährleistet, wie die Meere und tiefen Seen existent sind; die Menschen werden unabhängiger von auf dem Festland zu speicherndem Wasser. Obwohl das beanspruchte Verfahren neu ist, kann die Anlage genau berechnet werden; das Risiko ist berechenbar und die kaufmännische und marktpolitische Umsetzung einfach, weil das Prinzip der Pumpspeicherwasserkraft werke bekannt und eingeführt ist. Mit der neuen, beanspruchten Anlage mit Verfahren wird nun aber der ohnehin vorhandene hohe Druck des Wassers in großen Tiefen ausgenutzt: Statischer Druck wird in Bewegungsenergie umgewandelt, ohne daß diese primäre Umwandlung selbst etwas kostet. Nicht zuletzt besteht sogar die Möglichkeit, die Energie in demjenigen Medium zu erzeugen, welches man mit Hilfe elektrischer Energie und mit wasseraufbereitenden Verfahren schützen muß, nämlich im Wasser zum Wohle des Wassers.

Mit Hilfe der Anlage mit ihrem Verfahren können nun die Energie mengen geliefert werden, die man benötigt, um z. B. an bewohnten, aber nicht durchstrukturierten Küsten Krankenhäuser, Lebensmittel produktionsanlagen, Schulen usw. betreiben zu können.

Claims

1. Wasserkraftwerk, Anlage und Verfahren zur Gewinnung elektrischer Energie und zum Einsatz in einem Gewässer, beispielsweise im Meer, in einem See, Fluß, Kanal und dergleichen, versenkbar in den vorgenannten Gewässern.

2. Anlage und Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die gesamte Anlage, auch mit Wasserturbine und Turbinen gehäuse (3 und 2), mit Wasserspeicherbecken (11), mit den Funda menten (9 und 24) auf dem Boden des Gewässers (10) unterhalb der Wasseroberfläche (15) in einer Wassersäule (1) aufgestellt wird.

3. Anlage und Verfahren gemäß den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekenn zeichnet, daß ein Wasserzuführungsrohr (4) am Wasserturbinenge häuse (2) angeflanscht oder anderweitig fest mit diesem verbunden ist; weiterhin dadurch gekennzeichnet, daß in das Wasserzuführ ungsrohr (4) bewegliche, ausfahrbare Schmutzschutzsiebe (19) wahl weise eingesetzt werden können, ebenso wie auch mindestens ein Schieber (18/1) vorgewiesen ist; weiterhin dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Düse (5) mit Feder und Zusatzvorrichtungen in das Rohr (4) eingelassen ist.

4. Anlage und Verfahren gemäß der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Wasserturbinengehäuse (2) eine Wassertur bine (3) beliebiger Bauart gelagert ist, welche über ihre Welle (6) einen Stromgenerator antreibt, welcher im selben Gehäuse (2) oder in einem eigenen Gehäuse gelagert ist, und von welchem ein Stromleitungskabel zur Wasseroberfläche (15) führt. Weiterhin da durch gekennzeichnet, daß der Boden des Gehäuses (2) in Richtung mindestens eines Wasserauffang- u. Speicherbeckens (11) geneigt ist. Weiterhin dadurch gekennzeichnet, daß das Turbinengehäuse (2) auf Fundamenten (9 und 24), die auf den Gewässerboden (10) stehen, fest gelagert ist.

5. Anlage und Verfahren gemäß vorgenannter Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Wasserturbinengehäuse (2) fest oder über angeflanschte Rohre, Schläuche und dergleichen ein Wasserauffang- u. Speicherbecken (11) verbunden ist, wo bei dieses Becken (11) rundum wasserdicht ist, wobei es (11) wesentlich tiefer liegt als das Turbinengehäuse (2). Weiter hin dadurch gekennzeichnet, daß das Wasserauffangbecken (11) an seiner unteren Seite einen wasserdichten Ballastraum (18) vorweist, dessen Oberseite geneigt sein kann. Weiterhin da durch gekennzeichnet, daß auch das Wasserauffangbecken (11) mit seinem Ballastraum (18) auf dem Gewässerboden (10) gela gert ist. Weiterhin dadurch gekennzeichnet, daß Turbinenge häuse (2) und Wasserauffangbecken (11, 18) wahlweise auf in den Gewässerboden eingerammten Pfählen gelagert sein können.

6. Anlage und Verfahren gemäß der vorgenannten Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß im oder am Wasserauffangbecken (11) ein Wasserrückführungsrohr (12) an Lagern (13) und an Bojen (16) gelagert ist, wobei an beliebiger Stelle im System Pump en (14) vorgesehen sind.

7. Anlage und Verfahren gemäß der vorgenannten Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß wahlweise ein Wasserrückführungs rohr (21) am Wasserauffangbecken (11) angeflanscht sein kann. Das Wasserrückführungsrohr (21) ist in einem Lager (22) ge lagert, während das Lager (22) selbst in einem Erddurchbruch zu einem Erdschacht (25) hin gelagert bzw. eingebaut ist. Der Erdschacht (25) ist zwischen vorderer Erdmasse (20) und hin terer Erdmasse (23) , beispielsweise an einer Küste, eingel assen.

8. Anlage und Verfahren gemäß vorgenannter Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß alle Gehäuse (2) und Becken (11) Entlüf tungsöffnungen mit Stutzen und Schlauchanschlüssen oder der gleichen vorweisen; Pumpen können wahlweise auch zum Entlüf ten vorgesehen werden. (7) ist ein Wasserablenkteil. (8) ist der geneigte Boden des Turbinengehäuses (2).