DK155454B - Flydende vandkraftvaerk til anbringelse i hav- og flodstroemme for energiindvirkning - Google Patents

Description

i

DK 1554S4B

5 Opfindelsen angår et flydende vandkraftværk til anbringelse i hav- og flodstrømme for energiindvinding og er af den i krav l's indledning angivne art.

Der kendes forskellige former for kraftværker, der 10 udnytter havstrømme, flodstrømme og tidevand under anvendelse af turbiner anbragt i vandstrømmen. En udnyttelse af energien i strømmende hav- eller flodvand eller i tidevand kræver et kraftværk, der er indrettet således, at det automatisk tilpasser sig vand-15 strømmens skiftende retning og hastighed, og desuden fungerer upåklageligt, selvom der er store variationer i vanddybden på grund af tidevandet og vejrforholdene iøvrigt. Desuden bør anlægget være uafhængig af vanddybden, således at det kan anvendes fra 6 me-20 ter til fire kilometers dybde.

Fra de tyske patenter nr. 119 352 og nr. 2 648 318 kendes flydende vandkraftværker af den i krav l's indledning angivne art. I disse kendte konstruktio-25 ner, der er indrettet til at forankres frit drejeligt i en vandstrøm, er turbinerne en fast integreret del af hele den samlede konstruktion. Dette giver store ulemper ved service- og reparationsarbejde, idet arbejdet må foregå på forholdsvis dybt vand og 30 man må anvende dykkerhjælp m.v. De enkelte turbiner må formentlig helt afmonteres ved større vedligeholdelseseftersyn, der næppe kan udføres under vandet.

Formålet med opfindelsen er at angive et sådant fly-

DK 155454 B

2 dende kraftværk, der er udformet på en sådan måde, at det er særlig enkelt at vedligeholde og reparere.

Dette opnås ved at udforme tidevandskraftværket i-5 følge opfindelsen som angivet i krav l's kendetegnende del. Ved eftersyn, reparation eller udskiftning af én eller flere af turbinerne, bringer man hele turbineformationen op i vandoverfladen inde i det af ringpontonen afgrænsede område, hvor bølgeslaget er 10 stærkt dæmpet af ringpontonen, hvilket for eksempel betyder, at man ikke behøver at afvente roligt vejr, før en reparation kan foretages. Desuden giver ringpontonen uden om alle turbinerne gode arbejdsbetingelser, så man ikke skal have et hjælpeskib eller 15 en flydekran sejlet ud til kraftværket, før en reparation eller et eftersyn kan påbegyndes. Når turbineformationen er bragt op til overfladen inde i ringpontonen, kan hele kraftværket flyde på en forholdsvis ringe vanddybde, hvilket betyder, at kraftværket 20 eventuelt kan bugseres ind på lav vanddybde i forbindelse med større reparationsarbejder.

En optimal udnyttelse af ringpontonen fås ved at udforme kraftværket ifølge opfindelsen som angivet i 25 krav 2's kendetegnende del. Man kan få et stort antal turbineenheder anbragt i kraftværket, så en stor effektoptagelse opnås og dermed en god rentabilitet fås af anlægget. Formen af ringpontonen medfører, at den bageste del kan tjene som ophæng for den i vandet 30 næsten vægtløse turbineformation; den forreste del tjener som opdrift og forankringsdel, og siderne tjener til at bære den opsvingede turbineformation under bugsering og servicering.

3

DK 155454 B

For at sikre, at ringpontonen ligger korrekt i vandet, så turbinernes propellerplan altid står vinkelret på vandstrømmens retning, er kraftværket ifølge opfindelsen fortrinsvis udformet som angivet i krav 5 3's kendetegnende del. Man får hermed mulighed for at få et ankerpunkt langt under vandoverfladen, og alle kræfter føres direkte til ankerpunktet, hvorom hele kraftværket kan svaje. Man undgår hermed, at ringpontonen ligger skævt i vandet, selv ved en meget stor 10 energioptagelse i en kraftig vandstrøm, for eksempel en tidevandstrøm midt i mellem flod og ebbe. Kraftkablet føres ned gennem pullerten fra slæberingskontakter i toppen. Ved til- og frakobling af wiresamlingsorganet kan et kilearrangement, der fast-15 holder wiresamlingsorganet, manøvreres inde fra fortøjningspullertens indre.

Yderligere stabilitet over for kraftige strømskift m.v. opnås ved at udforme kraftværket ifølge opfin-20 delsen som angivet i krav 4's kendetegnende del. På denne måde overføres alle trækkræfter til ankertrossen uden problemer, og kraftværket ligger altid roligt og stabilt med ringpontonen plant på vandoverfladen.

25

Ved at udforme fastgørelsen af de interne trosser som angivet i krav 5’s kendetegnende del, fås en enkel måde at fortøje kraftværket til fortøjningspullerten på.

30

Ved at udforme kraftværket ifølge opfindelsen som angivet i krav 6’s kendetegnende del, kan man på enkel måde bringe hele turbineformationen i en position, hvor man kan udføre service og reparation, og tilbage

DK 155454 B

4 igen i driftposition, med ganske enkle midler. Man kan udføre alle disse operationer fra kraftværket u-den hjælp fra hjælpeskibe, flydekraner m.v., og uden at stabiliteten af det flydende kraftværk ændres af 5 betydning.

Ved at udforme kraftværket ifølge opfindelsen som angivet i krav 7’s kendetegnende del, kan man få en kraft- og momentrigtig placering af turbinerne på den 10 centrale bjælke. Kraftmæssig ud- og indkobling af turbinerne bør ske parvis, men rent fysisk udskiftning af for eksempel en havareret turbine, kan uden problemer ske enkeltvis.

15 Fortrinsvis er kraftværket ifølge opfindelsen udfor met som angivet i krav 8's kendetegnende del. Herved får man mulighed for, at alt hjælpe- og serviceudstyr findes på og i ringpontonen. Man kan foretage enhver form for reparation eller vedligeholdelse på stedet 20 uden brug af hjælp udefra. Ringpontonens indre tjener som hus og som transportvej for installation og udstyr. Kranen skal løfte og montere de interne ankertrossers ringsamling over fortøjningspullerten og servicere og udskifte de i vandet næsten vægtløse 25 turbineenheder samt iøvrigt fungere som løfteredskab for reservedele og andre hjælpemidler.

Opfindelsen forklares herefter nærmere under henvisning til tegningen, der viser en foretrukken udføre1-30 sesform for opfindelsen, idet fig. 1 vandkraftværket set skråt oppefra som helhed, og i driftposition under produktion af elektricitet,

DK 155454 B

5 fig. 2 et lodret, plant snit i kraftværket efter linien II-II i fig. 3, fig. 3 kraftværket set lige oppefra og med hele 5 turbineformationen i position til repara tion og/eller vedligeholdelse, fig. 4 viser et delsnit i stor målestok efter linien IV-IV i fig. 3, og 10 fig. 5 viser et detailbillede af wiresamlingen på fortøjningspullertens nederste ende.

På tegningen ses det flydende kraftværk forankret til 15 to ankre 1, der fortrinsvis ligger på en linie parallelt med strømmens hovedretning, så det almindeligvis kun er ét af ankrene, der holder kraftværket op mod strømmen.

20 Ankertrosserne 2 er forbundet til en fortøjningspullert eller lodbøje 5, der indeholder luftkamre til opdrift. Mellem trosserne 2 er anbragt en hjælpetrosse 32, der hindrer den slappe trosse i at slå op i turbinerne på grund af strømpåvirkningen. Pullerten 5 25 har forneden, i niveau med turbinebjælken 11, en wiresamling 6 med et nylonglideleje, så hele kraftværket kan svaje omkring pullerten 5 og som forklares nærmere i forbindelse med fig. 5.

30 Kraftværket omfatter en rektangulær ringformet flydeponton 3, der via en forponton 9 og et forankringsorgan 24 er forankret til pullerten 5. Foran pullerten 5 kan der være anbragt en selvstændigt flydende op-driftponton 18, der via solide trykstænger 14 er

DK 155454 B

6 fastgjort til forpontonen 9 på hver side af pullerten 5. Fra opdriftpontonen 18 går en stålwire 31 til samlingsleddet 6, hvorfra stålwirer 7 som opstrop-ningstrosser er ført til ringpontonen 3 og hvorfra 5 yderligere stålwirer 16 som trækfordelingstrosser er ført til den centrale bjælke 11 i turbineformationen.

Selve turbineformationen omfatter et antal fortrinsvis ens vandkraftturbiner eller propellerdrevne gene-10 ratorer 21, der f.eks. parvis, ved hjælp af turbinestyr 10, er anbragt på hver side af en fælles, central og hul bjælke 11. Bjælken 11 er ophængt i lodsøjler 13, der via hængsler 30 er ophængt i den af ringpontonen 3's langsider, der er beliggende over 15 for forankringssiden.

Til fastholdelse og til kraftaflastning af turbinebjælken findes desuden en hovedbjælke 15 i en fælles turbinegitterbjælke, tværafstivere 12, for eksempel i 20 form af stålwirer, gitterdiagonaler 22 og skråsøjler 17.

På fig. 2 ses, hvordan den mekaniske kraft overføres direkte fra den centrale bjælke 11 via trækforde-25 lingstrosserne 16 til ankerpunktet 6 nederst på pullerten 5.

Yderligere findes der på ringpontonen 3 kranspor eller skinner 19 for en mobil-kran 8; en indvendig, 30 rundtgående gangbro 20 med fender og udvendige fendere og fortøjningsorganer 23.

På fig. 1 ses, hvordan elkablet 4 føres ned og ud gennem bunden af pullerten 5, i hvis top der kan være

DK 155454 B

7 udformet slæberingskontakter eller lignende kontaktorganer, så kablet 4 mellem ankerpullertens bund 36 og kraftværket ikke snoes i takt med strømskift og anden manøvrering af kraftværket.

5 På fig. 1 ses anlægget i normal position med produktion af elektricitet på alle turbiner, i det viste tilfælde 12 turbiner. Ved reparation eller vedligeholdelse svinges hele turbinformationen op som vist 10 med stiplet streg i fig. 2 eller med fuldt optrukken streg i fig. 3. Denne manøvrering foretages ved at man først kantstiller og standser alle propellerne, derpå blæses luft ind i opdriftskamre i bjælken 11, hvorefter man ved almindelig wiretræk kan svinge tur-15 bineformationen i hængslerne 30 til den viste position, hvorefter bjælken 11 i begge ender låses til ringpontonen 3 ved hjælp af låseorganerne 25.

På detailudsnittet i fig. 4 ses, hvordan servicekra-20 nen 4 på ringpontonen 3 fungerer. Kranens kranbjælke 26 har et støtteben 27, der ved hjælp af en låsemekanisme 29 kan hvile på turbinestyret ved den turbine, der skal repareres eller udskiftes. Herefter kan man ved hjælp af kranen, der har to løbekatte 28, udskif-25 te turbinen 21 med reserveturbinen 21 . Kabelforbindelser m.v. fra turbineenheden til kraftværket fri-kobles, og turbinen 21 frigøres og hæves lidt ved hjælp af kranen. Toppen eller bunden af enheden 21 forbindes til den løbekat, der er på kranbjælken 26 30 uden for ringpontonen, og ved slækning og løftning bringes enheden 21 uden for ringpontonen 3 i en bevægelse neden om pontonen. Den samme operation foretages, men i modsat rækkefølge, med reserveturbinen 21*, når denne indsættes på plads.

DK 155454 B

8

Fortøjningen til og de interne trossers forbindelse til fortøjningspullerten 5 forklares herefter nærmere under henvisning til tegningens fig. 5. Fortøjningspullerten er forsynet med en ringformet bund 36, 5 hvortil ankertrosserne 2 er fastgjort. Inden et kraftværk skal anbringes i vandstrømmen, anbringer man først ankrene 1, trosserne 2 og den hule, lodret flydende pullert 5.

10 Når et kraftværk skal bugseres ud til fortøjningspullerten 5, sker dette med turbineformationen i hævet og aflåst tilstand. Alle interne trosser, d.v.s. trosserne 7 og 16 er i forvejen fastgjort til det cylindriske wiresamlingsorgan 6, der under bugseringen 15 ligger på forpontonen 9. Ved hjælp af kranen 8 hæves cylinderen 6, f.eks. ved anhugning i det ledige løftebeslag 35. Når kraftværket er bugseret på plads, sænkes wiresamlingsorganet 6 ned over pullerten 5, til det hviler på bunddelen 36, hvorefter en solid 20 stålring 34 hejses ned og fastlåses til pullerten 5, f.eks. med et udskydeligt kilearrangement 33, som kan betjenes indefra 5. Delen 6 kan nu drejes frit i forhold til pullerten 5, fordi der mellem delen 6 og pullerten 5 er anbragt nylon-glideleje og -skiver.

25

Herefter forbindes beslagene 24 til toppen af pullerten 5 sammen med det interne kabel 4', og hele det flydende kraftværk er nu forankret og tilsluttet på en sådan måde, at det svajer frit efter vandstrømmens 30 retning.

Ved frikobling af kraftværket fra pullerten 5 foretages ovenstående i modsat rækkefølge, men først efter at turbinformationen er svinget op og forankret til DK 155454 8 9 låseorganerne 25, og kabelforbindelsen 4 til toppen af pullerten 5 er afbrudt.

Et anlæg ifølge opfindelsen kan for eksempel have 5 følgende dimensioner:

Ankre: Jernbetonsænkekasser 30 x 15 x 7 m, vægt ca.

18.000 tons.

10 Ringponton: Diameter 4 m. Udvendige mål: 50 x 150 m.

Turbiner: 12 stk. asynkrone generatorer å 740 kW.

Propeller: Diameter: 18 m.

15

Forudsættes en tidevandsmiddelstrømhastighed på 1,3 -1,9 m/sek. og en energi indvinding på 44% af energien i vandstrømmen i drifttiden, vil anlægget kunne levere 33 mill. kWh/år.

20

Afhængigt af vanddybden kan turbineformationen hav© én, eller to rækker af turbiner. Ved lave strømdybder mellem 6-25 m vil det være mest hensigtsmæssigt med én række af turbiner. De på tegningen viste turbiner 25 er opstrøms turbiner, men der er selvfølgelig intet til hinder for at anvende nedstrømsturbiner.

Claims (8)

1. Flydende vandkraftværk til anbringelse i hav- eller flodstrømme for energiindvinding ved hjælp af 5 turbine-generatorer nedsænket i vandstrømmen, idet kraftværket omfatter en i vandoverfladen flydende, ringformet ponton (3), hvilken ponton er forankret til bunden, så den frit kan svaje i vandstrømmen og bære et antal turbiner (21), kendetegnet 10 ved, at alle turbiner (21) er anbragt i en fælles turbineformation (10,11,13,15,17,22) under pontonen, og hvor turbineformationen som en enhed er indrettet til at kunne bringes op til overfladen inde i det af ringpontonen (3) afgrænsede område. 15

2. Kraftværk ifølge krav 1, kendetegnet ved, at ringpontonen er rektangulær og forankret således, at den kun kan svaje i vandstrømmen med langsiderne på tværs af strømretningen. 20

3. Kraftværk ifølge krav 2, kendetegnet ved, at der uden for ringpontonen (3) er anbragt en lodret fortøjningspullert (5), fortrinsvis med op-driftkamre, kabelindføring og nedstigningsmulighed, 25 hvilken pullerts øverste ende ved eller over vandoverfladen er fastgjort til midten af ringpontonens ene langside, og hvor pullertens (5) nederste ende (36) er fastgjort til ankre (1) ved hjælp af ankertrosser (2) og hvor der fra samme ende med sam- 30 lingsleddet (6) er ført trækfordelingstrosser (16) til turbineformationens centrale dele (11) og trosser (7) til samme pontonside som pullerten er fastgjort til. DK 15545 4 B 11

4. Kraftværk ifølge krav 3, kendetegnet ved, at ringpontonen (3) ved forankringssiden er forsynet med yderligere opdrift, fortrinsvis i form af en forponton (9), der udgør en udvidelse af ringpon- 5 tonen og at der hertil og foran fortøjningspullerten (5) kan være anbragt en yderligere, selvstændigt flydende opdriftponton (18), der med trykstænger (14) på hver side af pullerten (5), er forbundet med forpontonen (9) og hvor der fra opdriftpontonen (18) forlø- 10 ber en wire (31) til pullertens (5) nederste endes samlingsled (6).

5. Kraftværk ifølge krav 3 eller 4, kendetegnet ved, at pullertens (5) nederste ende 15 omfatter en cylindrisk del (6), der kan føres ned over pullerten (5) og drejeligt fastholdes ved dens nederste ende, hvilken cylindriske del omfatter et antal fastgørelsesbeslag for trosserne (7,16 og 31)„

6. Kraftværk ifølge et hvilket som helst af kravene 1-5, kendetegnet ved, at turbineformationen omfatter en central bjælke (11), hvorpå all® turbiner er anbragt i mindst én række og er forankret ved hjælp af turbinestyr (10), hvilken bjælke (11) 25 omfatter opdriftskamre, låsemidler, så bjælken kan fastlåses til låseorganer (25) på ringpontonens (3) kortsider, hvorhos turbineformationen er hængslet (30) på ringpontonens langside over for den langside, hvortil fortøjningspullerten (5) er fastgjort. 30

7. Kraftværk ifølge et hvilket som helst a£ kravene 1-6, kendetegnet ved, at turbinerne (21) er opbygget som enheder, der i vandet er i det væsentlige vægtløse og som kan være anbragt parvis οσ DK 155454 B 12 på hver sin side af den centrale bjælke (11), hvorhos hver enhed er indrettet til at aftages og udskiftes hver for sig.

8. Kraftværk ifølge et hvilket som helst af kravene 1-7, kendetegnet ved, at ringpontonen (3) er en hul pladekonstruktion, der er indrettet til at rumme hjælpeudstyr, såsom kompressorer, tryklufttanke, elektrisk udstyr, redningsudstyr m.v., og 10 at oversiden af pontonen er udstyret med skinner (19) eller lignende for en kørbar kran (8) med en kranbjælke (26) vinkelret på pontonen (3). 15