DE553144C

DE553144C - System for harnessing the energy available from the ebb and flow of the sea

Info

Publication number: DE553144C
Application number: DE1930553144D
Authority: DE
Original assignee: GEORGES MICHEL CHARLIER
Current assignee: GEORGES MICHEL CHARLIER
Priority date: 1930-10-24
Filing date: 1930-11-08
Publication date: 1932-06-22

Description

Anlage zur Nutzbarmachung der durch die Ebbe und Flut des Meeres verfügbaren Energie Die Erfindung betrifft eine Anlage zur Nutzbarmachung der durch die Ebbe und Flut des Meeres verfügbaren Energie, bei ,velcher das periodische Zu- und Abfließen des Wassers zwischen einem Becken und dem Meere oder einem der Ebbe und Flut ausgesetzten Flusse den Antrieb von Wasserturbinen bewirkt. Die Erfindung bezweckt, eine solche Anlage so durchzubilden, daß eine ununterbrochene und annähernd gleichmäßige Energielieferung ermöglicht wird.Plant for harnessing what is available by the ebb and flow of the sea Energy The invention relates to a system for making use of the by the ebb and tide of the sea, with, velcher the periodic inflow and outflow of the water between a basin and the sea or one exposed to ebb and flow Rivers drive water turbines. The invention aims at such To train the system in such a way that an uninterrupted and approximately uniform supply of energy is made possible.

Die bisher bekannten Anlagen zur Nutzbarmachung der Gezeitenenergie ermöglichen dies nicht, weil bei ihnen die Energielieferung von dein Einfließen des Wassers in große Becken und von dem Ausfließen des Wassers aus letzteren abhängig ist. Es kommen daher Zeitabschnitte vor, während welcher der Wasserspiegel in dem Becken mit demjenigen des Meeres oder des Flusses ungefähr übereinstimmt. Während dieser Zeitabschnitte kann die Anlage keine oder nur wenig Kraft liefern. Es müssen somit Anlagen zur Aufspeicherung des Energieüberschusses während der Perioden der Maximalleitung vorgesehen werden, wodurch die ganze Anlage umständlich wird und die Betriebskosten bedeutend erhöht werden.The previously known systems for harnessing tidal energy do not allow this because with them the energy supply from your flowing in of the water in large basins and on the outflow of the water from the latter is. There are therefore periods of time during which the water level in the Basin roughly coincides with that of the sea or the river. While During these periods of time, the system can deliver little or no power. To have to thus systems for the storage of excess energy during the periods of Maximum line can be provided, making the whole system cumbersome and the operating costs are increased significantly.

Den gleichen Nachteil haben Anlagen, bei denen die durch das steigende und fallende Wasser in Kammern erzeugte Druck- und Saugluft in Luftkraftmaschinen ausgenutzt wird. Der Erfindung gemäß sind beide Ausnutzungsarten an ein und derselben Anlage in der Weise zur Anwendung gebracht, daß abwechslungsweise mit dem Antrieb der Wasserturbinen der in den Luftkammern erzeugte Luftdruck und Unterdruck am Ende der Flut bz-,v. der Ebbe auf die Luftkraftmaschinen einwirkt und dadurch nutzbare Energie ununterbrochen abwechselnd durch die Wasserturbinen und die Luftkraftmaschinen erzeugt wird.The same disadvantage have plants in which by the rising and falling water in chambers generates compressed and suction air in air engines is exploited. According to the invention, both types of utilization are on one and the same Plant applied in such a way that alternates with the drive of the water turbines, the air pressure generated in the air chambers and negative pressure at the end the flood bz-, v. the ebb acts on the air engines and thus usable Energy continuously alternating through the water turbines and the air engines is produced.

Eine solche Anlage zur Ausnutzung der Gezeitenenergie arbeitet mit der. geringsten Überwachung und unter den günstigsten Unterhaltungsbedingungen und besitzt keine beweglichen Organe, die bei derartigen Anlagen bekanntlich schon nach kurzer Zeit zerstört werden, weil sie der Einwirkung großer, in Bewegung stehender Wassermengen ausgesetzt sind.Such a system for the exploitation of tidal energy works with the. least supervision and under the most favorable conditions of maintenance and has no moving organs, which are known to be behind in such systems be destroyed in a short time because they are under the influence of large, moving Are exposed to amounts of water.

Auf der Zeichnung ist eine Ausführungsform einer Anlage schematisch in senkrechtem Schnitt veranschaulicht.An embodiment of a system is shown schematically in the drawing illustrated in vertical section.

Die Anlage besteht im wesentlichen aus einem Becken i von zweckmäßigem Rauminhalt, das durch eine Mauer :2 von dem Meere oder dem der Ebbe und Flut ausgesetzten Flusse getrennt ist. Das Becken i steht durch einen im unteren Teile der Trennmauer :2 vorgesehenen, mittels eines Schützes 4 verschließbaren Kanal 3 mit dem Meere in Verbindung. Der Kanal 3 kann mit Prallwänden versehen sein oder schlangenförmig verlaufen, um etwaige Schlagwellen zu brechen.The system consists essentially of a basin i of useful Volume by a wall: 2 from the sea or that exposed to ebb and flow Rivers is separated. The basin i stands by one in the lower part of the partition wall : 2 provided, by means of a contactor 4 lockable channel 3 in connection with the sea. The channel 3 can be provided with baffles or serpentine to break any shock waves.

In dem Becken i ist eine Kammer 5 hergestellt, deren Rauminhalt wesentlich geringer als derjenige des Beckens i ist. Die Kammer 5 ist oben abgeschlossen und steht durch untere Öffnungen 6 mit dem Becken i in Verbindung.In the basin i a chamber 5 is made, the volume of which is essential is less than that of the pelvis i. The chamber 5 is closed at the top and is in communication with the basin i through lower openings 6.

Wenn 7 der höchste Meeresflutspiegel und 8 der niedrigste Meeresebbespiegel ist, so muß die Kammer 5 sich zweckmäßig mindestens über die ganze Höhe zwischen diesen beiden Spiegeln erstrecken.If 7 is the highest sea tide level and 8 is the lowest sea level is, the chamber 5 must expediently at least over the entire height between these two mirrors extend.

Diese Anlage arbeitet in folgender Weise: Bei geöffnetem Schütz 4 tritt das Meerwasser bei Flutzeit in das Becken i und füllt dasselbe bis zum Spiegel ? an. Das Wasser fließt gleichzeitig durch die Öffnungen 6 in die Kammer 5 und füllt letztere unter Verdichtung der in ihr eingeschlossenen Luft bis zur Höhe 8' an. Die eingeschlossene Luft ist somit dem Drucke einer Wassersäule unterworfen, deren Höhe gleich dem Unterschiede zwischen 7 und 8' ist.This system works in the following way: With open contactor 4 the seawater enters basin i at high tide and fills it up to the level ? at. The water flows simultaneously through the openings 6 into the chamber 5 and fills the latter with compression of the air enclosed in it up to a height of 8 '. The enclosed air is thus subjected to the pressure of a water column, whose Height equals the difference between 7 and 8 '.

In der Kammer 5 befindet sich somit ein gewisses Luftvolumen, das entsprechend der Größe der Anlage jede beliebige Größe haben kann und unter einem eine Atmosphäre erreichenden Druck steht, da an gewissen Meeresküsten der Unterschied zwischen Ebbe und Flut mehr als io m beträgt. Nachdem der höchste Wasserspiegel in dem Becken i erreicht ist, wird das Schütz 4. geschlossen, und die in der Kammer 5 eingeschlossene Luftmenge kann beliebig je nach den Bedürfnissen und unabhängig von der Ebbe- und Flutzeit benutzt werden. Die verdichtete Luft kann z. B. durch eine mit Ventil io versehene Leitung g in. eine Kraftmaschine i i (Kolbenmaschine oder Turbine) zum Antriebe eines Stromerzeugers 12 geleitet werden.In the chamber 5 there is thus a certain volume of air, which can be of any size according to the size of the plant and below one pressure reaching an atmosphere, there is the difference on certain coasts of the sea between ebb and flow is more than 10 m. After the highest water level in the basin i is reached, the contactor 4. is closed, and that in the chamber 5 trapped air volume can be any according to the needs and independently used by the ebb and flow of the tide. The compressed air can e.g. B. by a line provided with valve io g in. an engine i i (piston engine or turbine) for driving a power generator 12.

Entsprechend dem Verbrauch der in der Kammer 5 verdichteten Luft steigt der Wasserspiegel 8' in dieser Kammer bis zur Höhe 8", d. h. bis der Druck so weit gefallen ist, daß er nicht mehr ausnutzbar ist. Das Ventil io wird dann geschlossen und während der Ebbezeit das Becken i durch Öffnen des Schützes 4 geleert, wobei jedoch Sorge getragen werden muß, daß der Wasserspiegel in dem Becken i nicht bis unter die Öffnungen 6 sinkt. Zu diesem Zwecke wird das Schütz 4 wieder beizeiten geschlossen. In der Kammer 5 hängt dann eine Wassersäule, die am oberen Teile der Kammer einen Unterdruck erzeugt. Die auf diese Weise unter negativem Druck stehende Luft kann in einer durch Saugung wirkenden Kraftmaschine ii' ausgenutzt werden, die durch eine mit Ventil io' versehene Leitung g' mit der Kammer 5 verbunden ist und ebenfalls einen Stromerzeuger i2' antreibt.According to the consumption of the compressed air in the chamber 5 increases the water level 8 'in this chamber up to the level 8 ", i.e. until the pressure is so high what has fallen is that it is no longer exploitable. The valve io is then closed and during the low tide the basin i emptied by opening the gate 4, wherein however, care must be taken that the water level in the basin i is not up to drops below the openings 6. For this purpose the contactor 4 will be timed again closed. In the chamber 5 then hangs a column of water, which is attached to the upper part of the Chamber creates a negative pressure. The one under negative pressure in this way Air can be used in a suction engine ii ', which is connected to the chamber 5 by a line g 'provided with a valve io' and also drives a generator i2 '.

Während des Betriebes der Kraftmaschine ii' wird die Kammer 5 allmählich geleert, bis der Wasserspiegel in, der Kammer 5 mit demjenigen in dem Becken i übereinstimmt, wobei der Schütz 4 selbstredend geschlossen ist.During the operation of the engine ii ', the chamber 5 becomes gradual emptied until the water level in chamber 5 corresponds to that in basin i, the contactor 4 is of course closed.

Es wird dann ein günstiger Augenblick während der Ebbe abgewartet, um das Schütz 4 sowie das Ventil io' zu öffnen und das Becken i und die Kammer 5 vollständig zu leeren. Von diesem Augenblick an sind das Becken und die Kammer zur Aufnahme einer frischen Wassermenge bei der nächsten Flut bereit.A favorable moment is then awaited during the ebb tide, to open the contactor 4 as well as the valve io 'and the basin i and the chamber 5 to empty completely. From this moment on, the basin and the chamber are closed Ready to take in a fresh amount of water at the next high tide.

Selbstredend muß die Kammer 5 derart gebaut sein, daß sie sowohl dem inneren als auch dem äußeren Drück Widerstand leisten kann. Diese Kammer muß namentlich derart belastet sein, daß sie den Druck bei vollständiger Luftfüllung und voller Wasserbelastung aushalten kann.Of course, the chamber 5 must be built so that they both can resist both internal and external pressure. This chamber must by name be so stressed that it is the pressure when completely filled with air and full Can withstand water pollution.

Die eben beschriebene Anlage hängt gewissermaßen von der Ebbe- und Flutzeit ab. Es werden jedoch gewisse Einrichtungen vorgesehen, durch die eine ununterbrochene Energieerzeugung in der Anlage gesichert wird.The system just described depends to a certain extent on the ebb and flow Flood time from. However, certain facilities are provided to enable uninterrupted Energy generation in the plant is secured.

Es kann z. B. in, der Trennmauer 2 eine in die Kanäle 3 eingeschaltete Turbinenanlage vorgesehen werden, die durch den in diesen Kanälen in beiden Richtungen fließenden Wasserstrom angetrieben wird. Eine derartige Wasserturbine ist bei 13 gestrichelt angedeutet und dient zum Antrieb eines liegenden Wechselstromerzeugers 15 mittels einer senkrechten Welle 14.It can e.g. B. in, the separating wall 2 one in the channels 3 switched Turbine system can be provided through the in these channels in both directions flowing water flow is driven. Such a water turbine is at 13 indicated by dashed lines and is used to drive a horizontal alternator 15 by means of a vertical shaft 14.

Während der Meeresflut fließt das Wasser in das Becken i und treibt die Turbine 13, wobei der Stromerzeuger 15 seine volle Leistung liefert. Gleichzeitig wird die Luft in der Kammer 5 verdichtet, jedoch wird diese Energiequelle noch nicht benutzt.During the sea tide, the water flows into the basin i and drives the turbine 13 , the power generator 15 delivering its full power. At the same time, the air in the chamber 5 is compressed, but this energy source is not yet used.

Wenn am Ende der steigenden See der Wasserspiegel in dem Becken i seine größte Höhe fast erreicht hat, fällt die Leistung der Kraftanlage 13 bis 15 sehr stark, während die Kammer 5 infolge des hohen Wasserspiegels in dem Becken i den Höchstdruck liefert. Hierbei ist zu bemerken, daß die Leistung der Kraftanlage i i, 12 sehr leicht einstellbar ist, da es sich hier um ein Abfließen verdichteter Luft handelt, so daß die Kraftanlage 11, 12 allmählich entsprechend der Abschwächung der Kraftanlage 13 bis 15 eingeschaltet werden kann, um diese Abschwächung vollkommen auszugleichen. Die Vorkehrungen werden hierbei so getroffen, daß die Kammer 5 sich während dieser Zeit mit Wasser anfüllt, damit während des darauffolgenden Zeitabschnittes ein Höchstunterdruck zur Verfügung steht. Wenn der Luftverbrauch der Kraftmaschine i i nicht zum Füllen der Kammer 5 genügen sollte, so könnte man im' Bedarfsfalle die Luft am Ende dieser Periode ins Freie entweichen lassen.If at the end of the rising sea the water level in the basin i has almost reached its greatest height, the power of the power plant falls from 13 to 15 very strong, while the chamber 5 due to the high water level in the pool i delivers the maximum pressure. It should be noted that the performance of the power plant i i, 12 is very easy to adjust, since it is a drainage of compressed Air acts, so that the power plant 11, 12 gradually according to the attenuation the power plant 13 to 15 can be switched on to complete this attenuation balance. The precautions are taken here in such a way that that the chamber 5 fills with water during this time, so during the next A maximum negative pressure is available during the period of time. When the air consumption the prime mover i i should not be sufficient to fill the chamber 5, one could if necessary, let the air escape into the open at the end of this period.

Wenn bei Beginn der Ebbe der Wasserspiegel in dem Becken i höher als der äußere Wasserspiegel ist und das Wasser aus dem Becken i auszufließen beginnt, so arbeitet die Kraftanlage 13 bis 15 wieder mit voller Leistung, und der Luftaustausch in der Kammer 5 wird geschlossen, so daß letztere ihre Wasserbelastung behält.If at the beginning of the ebb the water level in the pool i is higher than the outer water level and the water begins to flow out of the pool i, the power plant 13 to 15 works again at full power and the air exchange in the chamber 5 is closed, see above that the latter retains its water pollution.

Wenn nach beendigter Ebbe und Entleerung des Beckens i die Kraftanlage 13 bis 15 keine ausreichende Leistung mehr liefert, so wird die Kraftanlage i i' bis 13' in Tätigkeit gesetzt, da die Kammer 5 zu dieser Zeit einen Höchstunterdruck besitzt und somit eine Höchstleistung liefert. Die Ingangsetzung der Kraftanlage i i' bis 13' kann ebenfalls zur allmählichen Ausgleichung des Energieverlustes der Kraftanlage i3 bis 15 leicht eingestellt werden. Es ist ohne weiteres ersichtlich, daß auf diese Weise während der aufeinanderfolgenden Ebbe- und Flutzeiten eine ununterbrochene regelmäßige Energieerzeugung erreicht werden kann.If after the ebb and flow of the basin i the power plant 13 to 15 no longer supplies sufficient power, the power plant i i ' to 13 'put into action, since the chamber 5 at this time a maximum negative pressure owns and thus delivers top performance. The start-up of the power plant i i 'to 13' can also be used to gradually compensate for the energy loss of the Kraftanlage i3 to 15 can be easily adjusted. It can be seen without further ado that in this way during the successive ebb and flow of the tide a continuous one regular energy production can be achieved.

Im vorstehenden ist nur ein Becken i und eine Kammer 5 erwähnt worden. In der Praxis werden jedoch zweckmäßig Anlagen mit mehreren Becken i und mehreren Kammern 5 batterieartig angeordnet, wobei die einzelnen Einheiten der Anlage zueinander versetzt arbeiten können, um die erzeugte Energie der Batterie gleichförmiger zu gestalten. Die Wirkungsweise einer derartigen Anlage mit mehreren Einheiten hängt von örtlichen Umständen, dem Gesamtrauminhalt der zur Verfügung stehenden Becken u. dgl. ab und läßt sich mittels normaler Berechnungen bestimmen.In the above, only a basin i and a chamber 5 have been mentioned. In practice, however, systems with several basins i and several are expedient Chambers 5 arranged like batteries, the individual units of the system to one another can work staggered to make the energy generated by the battery more uniform design. The operation of such a system with several units depends on local circumstances, the total volume of the available pools and the like and can be determined by means of normal calculations.

Claims

PATENT CLAIM: System for the utilization of the by the ebb and flow available energy of the sea, with which the periodic inflow and outflow of the Water between a basin and the sea or one exposed to ebb and flow Rivers causes the drive of water turbines, characterized in that also still in connection and alternately with .dem in one or more below with chambers (5) connected to the basin (i) alternately in a manner known per se induced air pressure and negative pressure the tidal energy by means of air engines (i i, i i ') is exploited in such a way that the air pressure and the negative pressure acts on the air engines (i i, i i ') at the end of the high tide or the ebb, so that usable energy continuously alternates through the water turbines (13) and the air engines (i i, i i) are generated.