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Gezeitenkraftwerk mit stetiger Energieentnahme Bekannte Zwei- und
Mehrbeckengezeitenkraftwerke sind so angeordnet, daß sämtliche Becken, sei es beim
Füllen oder beim Entleeren, direkte Verbindung zum Meere aufweisen und keine stetige
Energieentnahme zulassen.
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Die Erfindung betrifft ein Gezeitenkraftwerk, bei dem der ewige Wechsel
zwischen Ebbe und Flut durch künstlich hergestellte Wassergefälle zwischen dem Meer
und einem durch einen Staudamm vom Meer abgetrennten Staubecken, genannt Hauptbecken,
mit Wasserlaufrichtung Meer zum Hauptbecken im Flutarbeitsbereich oder Hauptbecken
zum Meer im Ebbearbeitsbereich und einem künstlich hergestellten Wassergefälle zwischen
dem Hauptbecken und einem durch einen Staudamm vom Hauptbecken, demzufolge auch
vom Meer abgetrennten Staubecken, genannt Kenterbecken, mit Wasserlaufrichtung Hauptbecken
zum Kenterbecken im Kenterpunktarbeitsbereich Flut-Ebbe oder Kenterbecken zum Hauptbecken
im Kenterpunktarbeitsbereich Ebbe-Flut zum Antrieb von Wassermotoren ausgenutzt
wird, wobei eine stetige Energieentnahme jederzeit gewährleistet ist, die jeweiligen
Wassergefälle außer mit den Wassermotoren zusätzlich durch Wasserschütze kontrolliert
und die Wassermotoren in beliebigem Drehsinn angetrieben werden können.
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Der Flutarbeitsbereich reicht von etNva 1/.3 bis etwa 11/12 Hubhöhe
ab Niedrigwasser der jeweiligen Flut, der Ebbearbeitsbereich von etwa 1/s bis etwa
11/12 Hubhöhe ab Hochwasser der jeweiligen Ebbe, und das jeweilige Gefälle beträgt
etwa 1/a bis 1/s der jeweiligen Hubhöhe.
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Nach vorheriger Umschaltung auf den Kenterpunktarbeitsbereich wird
im restlichen Hubhöhenbereich von etwa 1/12 bis zum jeweiligen Kenter-
Punkt
der Wasserspiegelausgleich durch die Wasserschütze im Trennungsdamm Meer-Hauptbecken
vorgenommen. Dies geschieht im Flutbereich vom Meer zum Hauptbecken und im Ebbebereich
vom Hauptbecken zum Meer. Bei getrennten Wassermotoren zwischen Meer und Hauptbecken
sowie Hauptbecken und Kenterbecken kann gleichzeitig, solange noch ausnutzbares
Wassergefälle vorhanden ist, dieses zur Energieentnahme durch die Wassermotoren
Meer-Hauptbecken herangezogen werden.
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Der Kenterpunktarbeitsbereich Flut-Ebbe reicht von etwa "/1_ Hubhöhe
ab Niedrigwasser der Flut bis etwa 1/s Hubhöhe ab Hochwasser der nachfolgenden Ebbe,
der Kenterpunktarbeitsbereich Ebbe-Flut von etwa 11/12 Hubhöhe ab Hochwasser der
Ebbe bis etwa 1/s Hubhöhe ab Niedrigwasser der nachfolgenden Flut, und das jeweilige
mittlere Gefälle beträgt etwa 1/s bis 1/x der jeweiligen Hubhöhe, so daß durch dieses
erhöhte Gefälle Hauptbecken-Kenterbecken und Kenterbecken-Häuptbecken gegenüber
dem Gefälle Hauptbecken-Meer und Meer-Hauptbecken bei gleicher Leistungsentnahme
geringere Wassermassen benötigt werden als im Ebbe- oder Flutarbeitsbereich. Deshalb
werden etwa halbe räumliche Abmaße des Kenterbeckens von denen des Hauptbeckens
als reichlich bemessen vorausgesetzt, insbesondere darum, weil nach diesen Arbeitsbereichen,
bei vorheriger Umschaltung auf den Flutarbeitsbereich oder Ebbearbeitsbereich, durch
das öffnen der Wasserschütze im Trennungsdamm Hauptbecken-Kenterbecken bis zum Ausgleichspunkt
ihrer Wasserspiegel im Flutarbeitsbereich der Wasserspiegel des Kenterbeckens gesenkt
und im Ebbearbeitsbereich gehoben wird, ohne daß diese dem Hauptbecken im Flutarbeitsbereich
zufließenden und im Ebbearbeitsbereich abfließenden Wassermassen das Arbeitsgefälle
zwischen dem Flutarbeitsbereich und dem Ebbearbeitsbereich allzu spürbar beeinflussen,
da in dieser Wasserspiegelausgleichsperiode dieEbbe ihr größtes Gefälle und die
Flut ihre größte Steigung aufweist. \'oraussetzbar ist nämlich ein sinusförmiger
Verlauf der Gezeitenkurve.
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Bei getrennten Wassermotoren zwischen Meer und Hauptbecken sowie Hauptbecken
und Kenterbecken kann auch in dieser Wasserspiegelausgleichsperiode Kenterbecken
zum Hauptbecken gleichzeitig, solange noch ein ausnutzbares Wassergefälle vorhanden
ist, dieses zur Energieentnahme durch die Wassermotoren Kenterbecken-Hauptbecken
herangezogen werden.
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Die Zeichnung veranschaulicht Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes.
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Wie Abb. i erkennen-läßt, sind die Staubecken, und zwar das Hauptbecken
2 sowie das Kenterbecken 3, in bekannter Weise durch einen Damm 4 vom Meer i abgesondert,
während das Hauptbecken 2 und das Kenterbecken 3 durch einen Trennungsdamm 5 voneinander
getrennt sind. Im Damm 4 sind Wassermotoren 6 und Wasserschütze? vorgesehen, die
das Meer i und das Hauptbecken 2 in beiden Wasserlaufrichtungen verbinden. Im Trennungsdamm
5 sind weitere Wassermotoren 8 und weitere Wasserschütze 9 vorgesehen, die das Hauptbecken
2 und das Kenterbecken 3 in deren beiden Wasserlaufrichtungen verbinden. Wassermotoren,
Wasserschütze und Dämme können als bekannt vorausgesetzt werden. Die Wasserschütze
können je nach Bedarf als Walzenwehre, als versenkbare Hubschütze oder als Schleusentore
ausgebildet sein. Die Wassermotoren können durch bekannte Vorrichtungen in beiden
Wasserlaufrichtungen so gesteuert werden, daß stets die Wassermotoren in gleicher
Richtung laufen.
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Abb.2 läßt erkennen, daß die Staubecken in gleicher Weise wie in Abb.
i durch Damm .4, also das Hauptbecken 2 sowie das Kenterbecken 3, vom Meer i abgesondert
und außerdem ein Trennungsdamm 5, ohne daß Damm 4 und Trennungsdamm 5 in Verbindung
stehen, das Hauptbecken 2 und das Kenterbecken 3 voneinander trennt. Im übrigen
ist die Anordnung der Wassermotoren und der Wassefschütze die gleiche wie in Abb.
i.
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Abb. 3 zeigt, daß der Damm 4 das Meer i und die Staubecken, desgleichen
der Trennungsdamm 5 das Hauptbecken 2 und das Kenterbecken 3 voneinander absondert.
Damm 4 und Trennungsdamm 5 berühren sich. In ihrem Stoßpunkt haben sie gemeinsame
Wassermotoren i o, deren Antriebswasser so gesteuert werden kann, daß dieses entweder
in Richtung vom Meer i zum Hauptbecken 2 und vom Hauptbecken 2 zum Meer i oder in
Richtung vom Hauptbecken 2 zum Kenterbecken 3 und vom Kenterbecken 3 zum Hauptbecken
2 fließt. Der Damm 4 hat zum Verbinden des Meeres i mit dem Hauptbecken 2 in beiden
Wasserlaufrichtungen die Wasserschütze 7 und der Trennungsdamm 5 zum Verbinden des
Hauptbeckens 2 mit dem Kenterbecken 3 in beiden Wasserlaufrichtungen die Wasserschütze9.
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Für alle Abbildungen haben die Zeiger der Wasserlaufrichtungen in
Richtung vom Meer i zum Hauptbecken 2 und umgekehrt ausgezogene Linien sowie in
Wasserlaufrichtung vom Hauptbecken 2 zum Kenterbecken 3 und umgekehrt gestrichelte
Linien.
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Abb.4 bis 18 zeigen die markantesten Betriebsstellungen, in denen
die hauptsächlichsten Betriebsumschaltungen der Wassermotoren und der Wasserschütze
vorgenommen werden.
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In Abb.4 und 14, Stellung Tiefwasserkenterpunkt, sind die Wasserschütze
7 (Abb. i bis 3) eben geschlossen worden. Die Wassermotoren 8 (Abb. i und 2) bzw.
die Wassermotoren io (Abb.3) laufen in Wasserlaufrichtung Kenterbecken 3 zum Hauptbecken
2 mit hohem Wassergefälle und daher geringem Wasserbedarf, bei angenommener gleichmäßiger
und stetiger Energieentnahme in den jeweiligen Betriebsstellungen der zugehörigen
Ebbe-und Flutrichtungen. Der Wasserspiegel im Hauptbecken 2 steigt aber durch den
vorerwähnten geringen Wasserzufluß aus dem Kenterbecken 3 nicht in dem Maße, wie
der Flutwasserspiegel des Meeres x, so daß in etwa 1/s Flutzeit,. dies entspricht
etwa 1/s Hubhöhe der jeweiligen Flut, der Wasserspiegel des Meeres i um etwa 1/s
bis 1/s der Hubhöhe der jeweiligenFlut höher steht als derWasserspiegel
des
Hauptbeckens 2; dieses entspricht den Abb. 5 und i5. In dieser Stellung werden die
Wassermotoren f> (Alb. 1 und 2) in der Wasserlaufrichtung vom Meer i zum Hauptbecken
2 in Betrieb genommen bzw. die Wassermotoren io (Abb.3) umgeschaltet von der Wasserlaufrichtung
Kenterbecken 3 zum Hauptbecken 2 in die Wasserlaufrichtung Meer i zum Hauptbecken
2. Die Wasserschütze 9 (Abb. i bis 3) werden geöffnet zum Wasserspiegelausgleich
Kenterbecken 3 zum Hauptbecken 2. Die Wassermotoren 8 (Abb. i und 2) werden in Betrieb
gelassen, solange ein ausreichendes Wassergefälle zur Energieentnahme besteht, dann
werden im Ausgleichspunkt ihre Wasserschieber geschlossen. Nach erfolgtem Ausgleich
werden die Wasserschütze 9 (Abb. i bis 3) geschlossen (s. Abb. 6 und 16). In vorstehender
Wasserspiegelausgleichsperiode bleibt die Wasserspiegeldifferenz, etwa 1/s bis 1/s
der Gesamthubhöhe der Flut, zwischen dem Meer i und dem Hauptbecken 2 nahezu gleich,
weil in dieser \littelwasserperiode der Flut diese die größte Steigungsgeschwindigkeit
hat; die Wasserspiegeldifferenz von etwa 1/s bis 1/5 der Gesamthubhöhe der Flut
zwischen dem -leer i und dem Hauptbecken 2 bleibt daher gewährleistet bei gleichmäßiger
Energieentnahme bis annähernd zum Kenterpunkt Flut-Ebbe in Abb. 7 und 17. jetzt
erfolgt die Umschalttin- der \Vasserniotoren io (Abb. 3) von der Wasserlaufrichtung
-Meer i zum Hauptbecken 2 in die W"asserlaufrichtung Hauptbecken 2 zum Kenterbecken
3, bzw. werden jetzt die `Vasserniotoren 8 (Abb. i und 2) in Betrieb genommen in
der Wasserlaufrichtung Hauptbecken 2 nach dem Kenterbecken 3. Die Wasserschutze
7 (Abb. 1, 2 und 3) werden geöffnet zum Wasserspiegelausgleich :leer i zum Hauptbecken
2, wobei die Wassermotoren 6 (Alb. i und 2) so lange in Betriel> bleiben. wie ein
ausreichendes Wassergefälle zur Eaiergieentnahme besteht; dann im Ausgleichspunkt
werden die Wasserschieber geschlossen. Der @Vassersl>iegelansgleicb nitil.', im
Kenterpunkt Flut-Ebbe erfolgt sein, wie _\b1>. 8 und 18 zeigen.
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Abb.9 entspricht .\11b.8 und 18, jedoch sind hier die Wasserschütze
7 (:@hb. 1 bis 3) geschlossen worden. und das Spiel der Wasserspiegel erfolgt .nun
in entgegengesetzter l-,iclittuig. Die Wassermotoren laufen. wie 111 M)1).
7 und 17 beschrieben. Das Gefälle vom Hauptbecken 2 zum Kenterbecken 3 ist groß.
der Wasserbedarf bei angenommener gleichmäßiger, stetiger Energieelittiahme klein
und steigert sich allmählich, weil das Gefälle sich nach und nach verringert, und
ist in Stellung Abb. io am größten. Bei diesem Stand von etwa 1/s Ebbezeit, gleich
etwa 1/s des Gesamtebbegefälles, ist der Wasserspiegel des -Meere: i uni etwa 1/e
bis 1/s des Gesamtebbegefälles tiefer als der Wasserspiegel des Hauptlleckens2.
Die1`'assermotoren6(Abb.iund2) werden mit Wasserlauf richtung Hauptbecken 2 zum
Meer i in Betrieb genommen bzw. die Wassermotoren 10 (M)b- 3) umgeschaltet von der
Wasserlaufrichtung Hauptbecken 2 zum Kenterbecken 3 in die Wasserlaufrichtung Hauptbecke112
zum -Meer i. Die Wasserschütze 9 (Abb. i bis 3) werden geöffnet zum Wasserspiegelausgleich
Hauptbecken 2 zum Kenterbecken 3. Die Wassermotoren 8 (Abb. i und 2) werden in Betrieb
gelassen, solange ein ausreichendes Wassergefälle zur Energieentnahme besteht, dann
werden im Ausgleichspunkt ihre Wasserschieber geschlossen. Nach erfolgtem Ausgleich
werden die Wasserschütze 9 (Abb. i bis 3) geschlossen, wie dies Abb. i i entspricht.
In vorstehender Wasserspiegelausgleichsperiode bleibt die Wasserspiegeldifferenz
Hauptbecken 2 zum Meer i nahezu gleich, weil in der Mittelwasserperiode wegen des
sinusförmigen Verlaufs der Gezeitenkurve die Ebbe das größte Gefälle hat. Die Wasserspiegeldifferenz,
etwa 1/s bis 1/s des Gesaintebbegefälles der Ebbe, zwischen dem Hauptbecken 2 und
dem -leer i bleibt gewährleistet bis annähernd zum Kenterpunkt Ebbe-Flut in Abb.
12. jetzt erfolgt die Umschaltung der Wassermotoren io (.Xbb. 3) von der Wasserlaufrichtung
Hauptbecken 2 zum Meer i in die Wasserlaufrichtung Kenterbecken 3 zum Hauptbecken
2, bzw. werden jetzt die Wassermotoren 8 (Abb. i und 2) in Betrieb genommen in Wasserlaufrichtung
Kenterbecken 3 zum Hauptbecken 2. Die Wasserschütze 7 (Abb. i bis 3) werden geöffnet
zum Wasserspiegelausgleich Hauptbecken 2 zum Meer i, wobei die Wassermotoren 6 (Abb.
i und 2) so lange in Betrieb bleiben, wie ein ausreichendes Wassergefälle zur Energieentnahme
besteht; dann im Ausgleichspunkt werden ihre 1Vasserschieber geschlossen. Der @@'asserspiegelausgleich
muß im Kenterpunkt Ebbe-Flut erfolgt sein, wie Abb. 13 zeigt. Abb. 13 entspricht
aber wieder Abb.4 und 14, nur daß in letzteren die Schütze 7 (Abb. i bis 3) geschlossen
worden sind und das Spiel der Wasserspiegel wieder wie in den Alb. 4 bis 8 bzw.
wie in den Abb. 14 bis 18 fortgesetzt wird. Abb.4 und 14 haben verschiedene Niedrigwasserspiegel.
Abb.8 und 18 verschiedene Hochwasserspiegel.