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Hintergrund
der Erfindung
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Vorrichtungen
zum Umformen von kinetischer und potentieller Energie in elektrische
Energie sind bereits bekannt. Es wird verwiesen auf
US 4,078,871 und
FR 2,407,366 .
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Das
Patent
US 4,078,871 betrifft
eine Ansaugeinrichtung für
eine hydro-elektrische Gruppe, nämlich
eine Gruppe mit einer Turbine mit einer kleinen Rinne zwischen einem
stromaufwärtigen
und einem stromabwärtigen
Flächenbereich
eines Wasserlaufs, wobei diese Einrichtung einen Einlass aufweist,
der in Verbindung mit dem stromaufwärtigen Flächenbereich steht und mittels
eines Kanals angeschlossen ist, der am Eingang der Turbine angeordnet
ist und dessen Auslass normalerweise in dem stromabwärtigen Flächenbereich
unter Wasser befindlich ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbindungskanal am
Eingang der Turbine aus einem Siphon besteht, dessen Austauschschwelle
sich unterhalb eines normalen Füllstands
des stromaufwärtigen
Flächenbereichs
befindet, wobei der Einlass des Verbindungskanals vollständig unterhalb
der Austauschschwelle vorgesehen ist.
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FR 2,407,366 bezieht sich
auf einen befestigen Aufbau, der eine vertikal beabstandete Vielzahl von überlagerten
Kanälen
umschließt,
die an einem Ende des Ozeans offen sind, um Tiefseewellen aufzunehmen,
die sich einer Uferlinie nähern.
Jeder der Kanäle
hat eine Eingangsrampe, die in Richtung des Ufers aufwärts geneigt
ist, um das Brechen einer Welle bei einem Scheitelpunkt der Rampe
und über diesen
hinüber
zu induzieren, welche Rampe in eine in Richtung des Ufers nach unten
sich neigende konvergierende Leitung mündet mit einer Fluidverbindung
mit einer Druckkammer des Aufbaus durch eine durch ein Einwegventil
gesteuerte Öffnung,
bei welcher die Wellenenergie konzentriert wird. Ein Bereich jeder
Rampe ist mit einem Dach bedeckt, das die Unterseite einer darüber gelagerten
Rampe eines anderen Kanals aufweisen kann. Wasser wird von der Druckkammer
der Struktur in Energie-Wiedergewinnungseinrichtungen
hineingeleitet, die die kinetische, hydrostatische und pneumatische
Energie ausnutzen, die in der Druckkammer vorhanden ist, welche als
Akkumulator wirkt.
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Die
Erfindung bezieht sich auf eine Einheit zum Erzeugen elektrischer
Energie unter Verwendung der Energie von Meereswellen. Diese Einheit kann
gekoppelt mit den bereits bestehenden maritimen Infrastrukturen
wie beispielsweise Dämmen, Ponton-Brücken, Häfen, Docks,
etc. arbeiten.
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Die
Innovation des Systems ergibt sich aus der Verbesserung der Energie,
wobei die unterschiedlichen Bedingungen des Ozeans zwischen den
beiden Seiten der Infrastruktur (des Damms, des Hafens, etc.) untersucht
werden: die offene See auf der einen Seite, mit all ihrer zur Verfügung stehenden potentiellen
und kinetischen Energie, auf der anderen Seite eine stabilisierte
Fläche
mit einer praktisch dissipierten potentiellen und kinetischen Energie.
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Die
Funktionsweise des Vorgangs basiert auf dem Arbeitsprinzips eines
Siphons, d.h. wenn ein Höhenunterschied
zwischen zwei Flächen
besteht und wenn Bedingungen des Wasserumlaufs erzeugt werden, wird
ein Strom von einer Seite der Infrastruktur zu der anderen erzeugt,
bis die Füllhöhen der
freien Füllstände der
Fläche
zwischen den beiden Seiten ausgeglichen sind.
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In
dieser Einheit ist der Unterschied der Höhen zwischen den freien Flächen sichergestellt
durch zwei Tanks, von denen angenommen wird, dass sie die beste
Leistungsfähigkeit
jener Funktionen erzielen:
- – Aufnahmetank 1,
der sich auf der Meeresseite befindet und daher von den Meereswellen
gespeist wird, wobei er die potentielle und kinetische Energie ausnützt und
in potentielle Energie umwandelt.
- – Tank
der Turbine 3, der sich auf der anderen Seite des Damms
befindet, d.h. innerhalb des Docks, um die innerhalb des Aufnahmetanks
gesammelte Energie aufzunehmen und sie in elektrische Energie umzuwandeln.
Wenn die durchschnittliche Wellenbewegung 3 Meter erreicht, wird
daher der theoretische Unterschied zwischen den freien Flächen der
Tanks zumindest 3 Meter betragen, ohne die kinetische Energie der
Wellen in Betracht zu ziehen.
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Daher
besteht die Einheit (Zeichnung 1) hauptsächlich aus den folgenden Arbeitsmitteln (Zeichnung
2): Aufnahmetank 1, Siphon 2 und Tank der Turbine 3.
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AUFNAHMETANK (1),
(Zeichnung 3, 4 und 5)
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Dieser
Tank wird aus einem gemischten Aufbau aus Beton 6 und einer
starren metallischen Struktur gebaut sein, um die Stöße und die
Stärke der
Seewellen auszuhalten, da die Vorderseite dieses Tanks in direktem
Kontakt mit dem Meer 4, 13 sein wird.
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Der
Aufnahmetank 1 ist aufgebaut aus mehreren Elementen, die
es insgesamt dem Wasser der Seewellen ermöglichen, in den Tank einzutreten
und ihn nicht zu verlassen. Wir haben daher einen ersten Tank aus
Beton 20, den wir einen eingravierenden [umgebenden] Tank 2 nennen
werden, dessen vordere Seite leicht geneigt sein wird, um beim Anheben der
Welle zu helfen. Dieser erste Tank 20 wird sich entlang
des Damms befinden, aufrecht zur Vorwärtsbewegung der Welle. Ein
Teil des Tanks ist bedeckt mit einer Platte aus Beton 19,
unter welcher ein Speisesystem 9 des Aufnahmetanks 1 installiert ist,
welches mittels eines Systems aus Schutzelementen und Eisengittern
geeignet vor den Stößen der
Wellen und auch der Überbleibsel
geschützt
werden wird.
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Das
Speisesystem 9 des Aufnahmetanks 1 besteht aus
einer Verschlussart mit metallischem Aufbau 9.3 bis 9.7,
dessen Öffnungs-
und Schließfunktionen
automatisch geregelt werden durch jeden Wasserfüllstand innerhalb des Tanks 9.9,
welcher eine direkte Funktion der Höhe der Wellen 13 ist.
Die Verschlüsse 9.2 bestehen
aus einem geklammerten rostfreien Stahlblech mit einer innen gekoppelten Schwimmeranwendung 9.6,
welche diese verschließen,
wenn der Wasserfüllstand
innerhalb des Tanks höher
wird 9.9. Die Verschlüsse
arbeiten unabhängig voneinander,
wobei eine Drehachse 9.3 unter der Platte an der Struktur 9.4 zu
fixieren ist, so dass die Verklammerung ermöglicht wird bis das metallische Profil
einer Pause 9.7, gemäß Zeichnung
5. Die Schätzung
und die Größe des Verschlusses 9.2 werden
basieren auf den Eigenschaften der See, wo die Einheit vorgesehen
werden wird. Die Verschlüsse 9.2 können einen
komplementären
Satz von Schleusentoren 9.5 haben, deren Auf- und Abwärtsbewegung gesteuert
werden wird durch das Öffnen
und Schließen
der Verschlüsse 9.2 und
daher durch den Füllstand
des Wassers innerhalb des Tanks 9.9.
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Dieses
Speisesystem 9 ist nur ein funktionales Beispiel, das durch
jede andere Art von System ersetzt werden kann, das besser an die
lokalen Bedingungen angepasst ist.
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Der
zweite Tank wird bedeckt sein, 15 und 19, und
wird das Wasser speichern, das den Siphon speisen wird, und aus
diesem Grund seine Größe, Funktion
des Rohrabschnitts 2, 14 und seine Besonderheiten
(die den Strom definieren), und die Eigenschaften der Wellen, wo
die Einheit eingebaut werden wird (durchschnittliche Frequenz und
Höhe der Wellen).
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Die
Abdeckung dieses Tanks wird geneigt sein, 17, bestehend
aus zahllosen Abflussrinnen 15, die parallel entlang des
Damms verteilt sind, d.h. in einer rechtwinkligen Beziehung zu der
Wellenbewegung, und diese münden
in einer Aufnahmebox 16. Diese Rinnen 15, die
das Wasser der Seewellen sammeln, arbeiten unabhängig voneinander und in mehreren
Höhen mit
einer stetigen Neigung, um das Wasser zu der Aufnahme 16 zu
führen.
Die Aufnahmebox 16 wird mit einer aus Beton gemachten Platte 19 bedeckt
sein. In einer der Wände
der Box befindet sich das Speisesystem 9 des Aufnahmetanks,
das ebenso wie das oben beschriebene aufgeblasen sein wird, d.h.
mit Verschlüssen 9.2,
und es ist geeignet geschützt.
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Diese
Einheit zur Verbesserung der Energie von Seewellen kann aus unzähligen parallel
zueinander vorgesehenen Tanks 1 bestehen, deren Leitungssysteme 2, 14 die
gleiche Turbine 8 oder mehrere Turbinen 8 speisen
werden.
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Der
erste Tank oder eingravierende Tank 20, die Rinnen 15 mit
ihren Aufnahmeboxen 16 und das Speisesystem 9 werden
eine solche Größe haben, dass
ein permanenter Speisevorgang des Aufnahmetanks 1, als
Funktion dieses Systems insgesamt, der eingravierenden Art und der
Dosierung des Stroms, da die Wellen zyklisch sind und mit einer
bestimmten Regelmäßigkeit
ihrer Frequenz gemäß der Einbaustelle
der Einheit ändern,
den Gezeiten, der Höhe
der Wellen und der Jahreszeit.
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SIPHON ODER ANSCHLUSSLEITUNGSSYSTEM (2)
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Dieses
Argon wird aus Beton oder Metallrohr gemacht sein, gemäß den Anforderungen
der Belastung und des Stroms. Die Zeichnung des Rohrsystems wird
so gemacht werden, dass die Belastungsverluste reduziert werden,
die Ausführkosten,
die Selbstreinigungsbedingungen und die zukünftige Wartung.
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Um
den Eintritt des Siphons 2 oder des Anschlussleitungssystems 14 zu
schützen,
werden zwei Netze installiert werden, 18: das erste mit
einer mittleren Maschung und das zweite mit einer engen Maschung,
um zu verhindern, dass Seetang, Überbleibsel,
Fische, etc. in den Siphon eintreten, und um so das Anhalten oder
eine schlechte Arbeitsweise des Siphons oder der Rohrleitung zu
vermeiden.
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Die
Ventile, Abwasser-Reinigungseinrichtungen, Cupping-9-Verluste, etc., werden
auch unter Berücksichtigung
der Zwecke und Anforderungen gemacht werden, für die sie in jeder zu bauenden
Einheit benötigt
werden.
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TANK DER TURBINE (3)
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Der
Tank der Turbine 3 wird in einem gemischten Aufbau aus
Beton und Metall 6, 10 gebaut werden und an den
existierenden Damm 7 angepasst werden, und er wird innerhalb
der Schutzöffnung 5 vorgesehen
sein. In diesem Tank 3, wo der Siphon endet 2,
ist die Turbine 8 für
die hydro-elektrische Verwendung installiert. Die Turbine 8 bewegt
den Wasserstrom, der von dem Siphon 2 her kommt, dessen
Energie proportional zu dem Höhenunterschied zwischen
den Tanks sein wird.
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Dieser
Tank 3 wird die geeignete Größe für das Funktionieren sowohl
des Siphons 2 als auch der Turbine 8 haben, um
keine Turbulenzen, Rückströme zu erzeugen,
die Belastungsverluste oder Ausfallfehler erzeugen würden. Die
Seitenwände
werden aus Beton 6 gemacht sein, um sie besser an den existierenden
Damm 7 anpassen zu können,
der der Verschluss des Tanks auf der Seite des Docks 5 ist,
in metallischer Struktur 10 vertäfelt mit Eisengittern mit einem
Schutznetz, um zu vermeiden, dass Seetang, Überbleibsel, Fische, etc. in
den Tank eintreten. Der Tank wird durch einen Aufbau aus Beton und
Metall bedeckt sein, und es wird einen Zugang zu der Turbine geben
und zu den Arbeitsgeräten
durch eine Falltür,
Treppen und Plattformen. Der Maschinenraum (der technische Bereich)
kann sich auf dem Tank der Turbine befinden. Falls die geplante
Einheit mit mehreren Turbinen arbeitet, werden die Tanks parallel entlang
des Damms vorgesehen sein.
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Die
Turbine 8 ist eine Aufnahmeturbine, da sie gekreuzt wird
durch den unter Druck stehenden Auslass, der aus dem Siphon herauskommt,
und sie befindet sich bei einer festen Linie unter dem minimalen
Füllstand
der Flut. Die Turbine 8 wird einen Verteiler haben, dessen
Funktion das Umwandeln eines Teils der Energie des Drucks in kinetische
Energie und das Führen
des Eintritts des Wassers zu dem Rad ist, und der Diffusor besteht
aus einem Leiter mit einem auf wachsende Art und Weise sich entwickelnden
Schnitt, um die kinetische Energie teilweise wiederzugewinnen, wenn
das Rad herauskommt. Die Turbine 8 wird die Größe haben,
unter Berücksichtigung
des Stroms und des nützlichen
Gefälles,
die recht variabel sein werden, da sie von der Höhe der Wellen direkt abhängen, der
Höhe der
freien Fläche des
Aufnahmetanks oder von den Gezeiten (Zeichnung 3).
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NEUE EINHEITEN, DIE OHNE
DIE VERWENDUNG DER EXISTIERENDEN INFRASTRUKTUREN AUFZUBAUEN SIND
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Die
neuen Einheiten, die zu bauen sind, verwenden den Siphon 2 eventuell
nicht, dessen Ausgangsleistung die Verwendung der zur Verfügung stehenden
Energie reduziert, sondern ersetzen ihn durch eine Leitung 14 zur
Verbindung zwischen den beiden Tanks 1 und 3.
In diesen Fällen
ist die erhaltene Energie direkt die Summe des Unterschieds der Höhen zwischen
den freien Flächen
der beiden Tanks, minus die Belastungsverluste aufgrund des Leitungsmaterials,
der Leitungsumrisse und ihrer Besonderheiten, der Dichte und Temperatur
des Seewassers etc., aber immer mehr als bei dem System mit dem
Siphon. In diesen Fällen
wird der Aufnahmetank 1 und derjenige für die Turbine 8 in
jeder Hinsicht gleich denen der oben beschriebenen Einheit sein,
und die Funktion der Einheit insgesamt ebenso. Der Umriss der Leitung 14 muss
immer sehr gut sein, um so wenig wie möglich zu verlieren.
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- 1
- Aufnahmetank
- 2
- Siphon
- 3
- Tank
der Turbine
- 4
- Ozean
- 5
- Meerwasser
innerhalb des Docks
- 6
- Wände des
Tanks aus Beton
- 7
- Existierender
Damm
- 8
- Turbine
- 9
- Speisesystem
des Aufnahmetanks
- 9.1
- Leitung
aus verkauftem/gelötetem
Eisen
- 9.2
- Rostfreies
Stahlblech mit Schwimmeranwendung
- 9.3
- Drehachse
- 9.4
- Winkeleisen
- 9.5
- Tor
aus rostfreiem Stahlblech
- 9.6
- Schiene
in Quadrat Maschengewebe
- 9.7
- Lager
in rostfreiem Stahlwinkeleisen
- 9.8
- Von
einer Seewelle her stammender Strom
- 9.9
- Füllstand
des Aufnahmetanks
- 10
- Metallische
Strukturwand mit Stange
- 11
- Maximaler
Füllstand
bei Flut
- 12
- Minimaler
Füllstand
bei Ebbe
- 13
- Wellen
- 14
- Zuführleitung
der Turbine
- 19
- Betonabdeckplatte
der Aufnahmebox
- 20
- Eingravierender/umgebender
Tank
- 21
- Zweiter
Tank
- A
- Funktionsplan
der zu bauenden Pontons
- B
- Funktionsplan
der existierenden Pontons
- A
- < (10,33 m – Ladungsverluste)
- h
- Höhe der Wellen
- 15
- Rinnen
aus Beton (oder Metall)
- 16
- Aufnahmebox
- 17
- Abdeckung
des Aufnahmetanks
- 18
- Schutzschiene