DK174463B1 - Bølgekraftanlæg - Google Patents

Description

i 1 DK 174463 B1

BØLGEKRAFTANLÆG

Opfindelsen angår et bølgekraftanlæg til udnyttelse af energien fra bølger, hvor bølgerne bevæger et antal flydelegemer, hvis bevægelser overføres til pumper, 5 således at der etableres en væskestrømning, der under tryk driver turbiner eller lignende, hvilket bølgekraftanlæg omfatter en basiskonstruktion, der omfatter opdriftslegemer og ballastlegemer og i en driftssituation er beliggende flydende under vandoverfladen, og hvor basiskonstruktionen i driftssituationen er forankret, således at den kan dreje sig i afhængighed af bølgeretningen.

10 Sådanne anlæg kendes i forskellige udformninger, idet der eksempelvis kan være tale om flydelegemer, der er fastgjort til pumper anbragt på havbunden. Sådanne anlæg lider af den ulempe, at pumperne er svært tilgængelige for tilsyn og reparation, ligesom det er omstændeligt at placere sådanne bølgekraftværker.

15

Fra eksempelvis US patentskrift nr. 4.781.023 et bølgekraftværk, hvor et flydende legeme er fortøjet til en forankring på havet ved hjælp af en mekanisme, der er hængslet til det flydende legeme. Bølgerne vil så bevirke, at det flydende legeme og den hængslede mekanisme bevæger sig i forhold til hinanden, hvilke 20 bevægelser omsættes til mekanisk, hydraulisk og/eller elektrisk energi på det flydende legeme.

Denne kendte teknik har den ulempe, at det flydende legeme ikke vil ligge roligt i vandet, men til stadighed vil bevæge sig, påvirket af bølgekræfterne. Disse kræf-25 ter vil have en stor indvirkning på den mekaniske stabilitet af bølgekraftværket, og specielt vil forankringen skulle være dimensioneret til at kunne modstå de store mekaniske påvirkninger.

Fra EP A 1 730 kendes der bølgekraftanlæg i et antal udførelsesformer med et 30 begrænset antal flydelegemer (fra et til fem). Endvidere er flydelegemerne forbundet til basiskonstruktionen ved forbindelsesmekanismer, der er bevægeligt 2 DK 174463 B1 lejret til basiskonstruktionen i umiddelbar nærhed af denne, det vil i driftssituationen sige under vandet. Endvidere er der tale om, at forbindelsesmekanismerne mellem flydelegemerne og basiskonstruktionen samt pumpemekanismerne er af forholdsvis kompliceret art, bl.a. da der kan være tale om, at flere flydelegemer 5 kan være tilknyttet samme forbindelsesmekanisme, at der kan være tilknyttet en eller flere pumpemekanismer til en og samme forbindelsesmekanisme, samt at forbindelsesmekanismen kan have to eller endog tre grader af bevægelsesfrihed. Ved alle udførelsesformerne ved denne kendte teknik er der tale om, at de bevægelige forbindelsespunkter befinder sig under vandoverfladen, således at 10 der dels vil være tale om, at disse bevægelige dele vil være udsat for vandets nedbrydende påvirkninger, og dels vil der være tale om, at såfremt der skulle være behov for servicering, reparation eller udskiftning af disse bevægelige dele, må dette ske ved en ressourcekrævende arbejdsproces under vandoverfladen eller ved, at hele basiskonstruktionen bringes ind til land, havneanlæg, dokanlæg 15 eller lignende

Idet der ved denne kendte teknik anvendes få flydelegemer, der endda er placeret forholdsvis tæt på hinanden, vil disse påvirke basiskonstruktionen ensidigt, således at denne, selv om den befinder sig under vandoverfladen, vil være på-20 virket til bevægelse af bølgebevægelserne. Dette modvirkes dog ved, at flere basiskonstruktioner er forbundet til hinanden ved mekaniske og hydrauliske forbindelser samt til et fælles kraftanlæg, hvor den hydrauliske energi omdannes til elektrisk energi. De enkelte basiskonstruktioner i denne kendte teknik vil således kunne bevæge sig i forhold til hinanden under vandet påvirket af de enkelte fly-25 delegemer, og der skal således være etableret forbindelser mellem disse enheder, herunder hydrauliske forbindelser, der er modstandsdygtige over for de påvirkninger, som enkeltdelene udsættes for i forhold til hinanden. Det samlede anlæg ved denne kendte teknik vil således være af en forholdsvis kompliceret karakter.

30 3 DK 174463 B1

Endelig kendes fra GB 1587593 et bølgekraftanlæg, hvor flydelegemerne via vippearme er forbundet til stempelpumper. Ved dette kendte bølgekraftanlæg vil flydelegemerne i tilfælde af, at meget store bølger påvirker disse, overføre meget j store momenter gennem vippearmene til stempelpumperne, hvilket kan betyde, 5 at de under drift bliver knust, hvis stemplet i stempelpumpen når ud i yderpositi onerne. Desuden vil en del af bølgeenergien ikke blive overført af flydelegemerne, da flydelegemerne delvis vil vugge på bølgerne, hvilket betyder, at noget af bølgeenergien vil ’’passere” uden at være blevet omsat.

10 Det er derfor et formål med opfindelsen at anvise et bølgekraftanlæg, hvor energien i bølgerne udnyttes bedre, og med minimal risiko for at stempelpumperne beskadiges.

Opfindelsen formål tilgodeses ved et bølgekraftanlæg af det i krav 1's indledning 15 angivne art, som er karakteristisk ved, at basiskonstruktionen er udført som en rørkonstruktion der omfatter et basisrør hvor basiskonstruktionen bærer en vandret beliggende hænger, som udgør en aksel på hvilken hver af flydelegemerne er drejeligt forbundet, og at der til hvert flydelegeme i afstand fra akslen er tilkoblet en pumpe ved hjælp af en stempelstang, idet pumpen har en øvre 20 lejring mellem pumpens stempelstang og flydelegemet, og at hver af pumperne er forbundet til basisrøret, idet der på basisrøret er indrettet et pumpesæde for hver pumpe, og at hængeren i driftssituationen befinder sig over vandoverfladen.

På denne måde vil det meste af bølgeenergien blive omsat i bølgekraftanlægget, 25 da basiskonstruktionen og dermed flydelegemerne altid vil befinde sig stabilt i vandet, idet basiskonstruktionen befinder sig under vandoverfladen i roligt vand (eksempelvis 10 -15 m under overfladen), hvor den kun i mindre grad er påvirket af bølgebevægelser.

30 Med andre ord vil flydelegemerne ikke, som ved teknikken ifølge GB 1587593, vugge sammen med bølgerne og dermed lade energi passere.

4 DK 174463 B1 Bølgekraftanlægget er endvidere let at manøvrere på plads, idet dette foretages, mens kraftværket ikke er ballasteret, således at det nemt kan bugseres. Først når kraftværket er bugseret ud på det blivende sted, foretages en ballastering, således at basiskonstruktionen kommer ned under vandoverfladen.

5

Desuden opnås der, at lejringen af flydelegemerne til hængeren er af en robust karakter, - idet hængeren, der er fælles omdrejningsakse for alle flydelegemerne, kan gø- 10 res forholdsvis stiv, - idet omdrejningsaksen for flydelegemerne ligger oven over vandoverfladen og derfor er godt beskyttet over for vandets nedbrydende virkning, og 15 - idet flydelegemerne alene er drejeligt bevægelige omkring hængerens længde akse, således at der er tale om en forholdsvis enkel og robust lejring af flydele-gememe på hængerkonstruktionen.

Endvidere opnås med opfindelsen, at flydelegemerne bevæger sig uafhængigt 20 af basiskonstruktionen, og når der anvendes flere flydelegemer, som oftest 10 - 20 stykker, vil disse som oftest ikke være påvirket ens af bølgebevægelserne, hvorfor den resulterende påvirkning fra flydelegemerne på basiskonstruktionen ikke vil være så voldsom, som hvis der er tale om et enkelt samlet flydelegeme.

25 Endvidere opnås ved konstruktionen ifølge opfindelsen, at lejringen af flydele gemerne på hængeren vil være umiddelbart tilgængelig for servicering, vedligeholdelse eller reparation.

Endelig opnås der med konstruktionen ifølge opfindelsen, at det energifremstil-30 lende anlæg udgøres af en sammenhængende konstruktion, således at der ikke er behov for bevægelige forbindelser, såsom hydraulikforbindelser, styreforbin- 5 DK 174463 B1 delser og mekaniske forbindelser, således som ved den teknik, der kendes fra EP A 1 730, hvilke forbindelser ellers vil være udsat for betydelige påvirkninger på grund af de indbyrdes bevægelser mellem anlæggets enkeltdele.

5 Basiskonstruktionen kan hensigtsmæssigt være udformet således som angivet i krav 2, hvorved der opnås, at basiskonstruktionen kan anvendes dels som opdriftslegeme og dels som ballastlegeme, ligesom rørene kan anvendes til at føre det vand, der pumpes fra pumperne til turbinen/turbinerne.

10 Ved bagenden af basiskonstruktionen kan der ifølge en udførelsesform af opfin delsen, således som angivet i krav 3, placeres et turbinehus med generatorer mm. Herved opnås en passende balance i konstruktionen, blandt andet da den oppumpede vandmængde vil være fordelt i hele basiskonstruktionen fra forende til bagende med et ballastkammer under turbinehuset som hovedstabilisator for 15 momentpåvirkninger fra pumper og vindmøller.

Pumperne, der anvendes, kan fordelagtigt, således som anført i krav 4, være dobbeltvirkende pumper, således at der opnås en pumpeeffekt både ved den opadgående og den nedadgående bevægelse af flydelegemerne. Disse pumper 20 kan passende fastgøres forneden til basisrøret, således som angivet i krav 5. En hensigtsmæssig måde at fastgøre pumperne på er angivet i krav 6, hvorved der opnås, at pumperne forholdsvist nemt kan frigøres for inspektion, reparation eller udskiftning.

25 Flydelegemerne er fortrinsvis udformet således som angivet i krav 7, hvorved vandet i flydedelen fastholdes, og der opnås en sugeeffekt, således at de nedadgående bølgebevægelser vil trække flydelegemerne med nedad, hvilket specielt er en fordel ved anvendelse af dobbeltvirkende pumper. Endvidere kan ballasteringen af de enkelte flydelegemer reguleres med den anviste konstruktion.

é 30 6 DK 174463 B1

Yderligere kan bølgekraftværket, således som anført i krav 8, forsynes med et antal vindmøller på basiskonstruktionen. Basiskonstruktionen vil være tilstrækkelig stabil til at bære vindmøllerne, og der opnås den fordel, at man med en og samme basiskonstruktion udnytter både bølgeenergien og den vindkraft, der er 5 til stede på havet. En speciel enkel måde at gøre dette på er anført i krav 9, idet man ved denne udførselsform udnytter, at bølge- og vindretning på havet som oftest er sammenfaldende, således at man kan undgå omkostninger i forbindelse med krøjestyringssystemer til vindmøllerne.

10 Opfindelsen skal i det følgende forklares nærmere under henvisning til tegnin gerne, hvor fig. 1 viser et snit på langs af et bølgekraftværk ifølge opfindelsen i driftssituationen, 15 fig. 2 viser bølgekraftværket ifølge opfindelsen set ovenfra, men uden påmonterede vindmøller, fig. 3 viser et snit af en produktionsdel med flydelegeme og pumpe til 20 bølgekraftværket ifølge opfindelsen, og fig. 4 viser et snit af en turbinedel til et bølgekraftværk ifølge opfindelsen.

På fig. 1 og 2 ses bølgekraftværkets basiskonstruktion, der generelt er betegnet 25 1. Basiskonstruktionen udgøres af en rørkonstruktion, hvor et basisrør 2 stræk ker sig på tværs ved bølgekraftværkets forreste ende, og hvor et antal forbindelsesrør 3, 4 strækker sig bagud. Langsgående forbindelsesrør 3 er med passende mellemrum forbundet vinkelret til basisrøret 2, og bagtil er disse langsgående forbindelsesrør 3 forbundet med to skråtgående forbindelsesrør 4, således 30 som det ses på fig. 2, idet de to skråtgående forbindelsesrør 4 og det midterste langsgående forbindelsesrør samles i et forbindelsespunkt 5.

7 DK 174463 B1

Disse rør, der eksempelvis kan være stålrør, som kan have en diameter på 5 - 7 meter og en vægtykkelse på 40 - 60 mm., befinder sig i det væsentlige i det samme plan og er forbundet til hinanden således, at der kan ledes vand gennem konstruktionen til forbindelsespunktet 5. Ligeledes kan rørene tjene til at bære 5 gangbroer med ledningsforbindelser, kabler mv. på bølgekraftværket. Basiskon struktionen kan have en bredde (svarende til længden af basisrøret) på 260 -380 m og kan strække sig eksempelvis 200 m bagud.

Fortil ved basiskonstruktionen og over denne er anbragt en hænger 6 i form af et 10 hængerrør, der med passende mellemrum, f.eks. på mindst fem steder er fast gjort til basisrøret 2 ved fastgørelseselementer 7, der fra basisrøret strækker sig opad og eventuelt skråt fremad. Hængeren 6 tjener som omdrejningspunkt for et antal flydelegemer eller vippere 30, der befinder sig bag hængeren og som overfører kraften fra bølgebevægelser til vandpumper 10, der er befæstiget med den 15 ene ende til basisrøret 2 og med den anden ende til et flydelegeme 30. Denne produktionsdel omfattende flydelegemer og pumper vil senere blive beskrevet i nærmere detaljer i forbindelse med fig. 3. Hængerrøret, der kan være et rustfrit beskyttet rør, kan være placeret 4 - 6 m over vandoverfladen 80 i en driftssituation og kan eksempelvis have en diameter på ca. 1,5 m.

20

Fortil ved basiskonstruktionen 1 er der på basisrøret 2 anbragt et antal forankringselementer 8, i det viste eksempel to, der ved hjælp af interne forankringstrosser 45 fastholder bølgekraftværket til en forankringsbøje 40. Denne forankringsbøje, der er af samme konstruktion som forankringsbøjen, der er be-25 skrevet i dansk patentskrift nr. 155.454, US patentskrift nr. 4,864,152 m. fl., omfatter en hul svajebøje 41, der således virker som opdriftslegeme. Denne svaje-bøje er nedadtil fortøjret til forankringsblokke eller lignende ved hjælp af et antal eksterne forankringstrosser 42, der er forbundet til et ringformet legeme nederst på svajebøjen 41. Forankringstrosserne 45 fra bølgekraftværket er forbundet til 30 et ringformet wiresamlingslegeme 43, der ovenfra føres ned over svajebøjen 41, indtil den hviler på det ringformede legeme nederst på svajebøjen. Her fastlåses 8 DK 174463 B1 den i vertikal retning af en låsering 44, der fastlåses på svajebøjen 41, f.eks. ved hjælp af kiler eller lignende indefra hulrummet i svajebøjen 41.

Ved denne forankring kan bølgekraftværket dreje frit omkring forankringsbøjen 5 40 i afhængighed af den herskende bølgeretning, idet bølgerne 81 vil søge at få bølgekraftværket til at befinde sig med fronten, dvs. basisrøret 2 mod bølgeretningen, således som vist på fig. 1. Wiresamlingslegemet 43 er til dette formål udformet således, at den kan dreje omkring svajebøjen 41, idet den eksempelvis kan være udformet som en stålring med et nylonglideleje. Endvidere kan der 10 mellem basisrøret 2 og wiresamlingslegemet 43 være anbragt en teleskopisk stangforbindelse (ikke vist) til at sikre, at wiresamlingslegemet 43 drejer med rundt om svajebøjen 41 (altså følger anlægget i afhængighed af bølgeretningen).

Fra forankringsbøjen 40 kan eksterne lednings- og kabelforbindelser 47 og lignende føres nedad mod havbunden, hvor de på almindelig kendt vis kan føres 15 ind til land, f.eks. nedspulet i havbunden. Disse kabel- og ledningsforbindelser kan overføres enten direkte fra bølgekraftværket til forankringsbøjen 41 via en forbindelsesbro 74, eller der kan etableres, hvis der er risiko for, at bølgekraftværket drejer flere omgange rundt om forankringsbøjen i samme retning, en overførsel ved hjælp af slæberinge eller lignende roterende kontakter. I begge ?0 tilfælde er de elektriske lednings- og kabelforbindelser 47 ført op gennem toppen af svajebøjen 41 gennem en tætning, og ved toppen af svajebøjen er der etableret forbindelse til de interne lednings- og kabelforbindelser, der føres over til bøl-gekraftanlægget.

25 Endelig kan forankringsbøjen 40 være forsynet med fyrlys 46 på toppen til mar kering af placeringen, hvilket er specielt hensigtsmæssigt da forankringsbøjen er beregnet til en stationær placering. I situationer, hvor der er forankret et bølge-kraftanlæg ved forankringsbøjen 40, har bølgekraftanlægget som regel også sine egne markeringslys.

30 9 DK 174463 B1

Ved den bageste ende af basiskonstruktionen 1 er der i nærheden af forbindelsespunktet 5 monteret en turbinedel 50. Denne turbinedel, der senere vil blive beskrevet i detaljer i forbindelse med fig. 4, omfatter et hus indeholdende et antal vandturbiner, elektriske generatorer, en fordelings- og overtryksventil med 5 tilhørende rørforbindelser, kompressorer, transformere, elektrisk hjælpeudstyr mm.

Mellem basisrøret 2 og bagenden af basiskonstruktionen 1 er der på de langsgående forbindelsesrør 3 anbragt dels ballasttanke 70, hvori der kan pumpes 10 vand til ballastering af bølgekraftværket, og dels tryktanke 71, der er anbragt under ballasttankene 70 og som er monteret på de langsgående forbindelsesrør 3. Disse tryktanke er fremstillede i materiale af en kraftig godstykkelse og tjener tillige til at bære tårne til vindmøller 60, sådan som det er vist på fig. 1. Af disse tryktanke 71 kan nogle anvendes til opbevaring af trykluft (i eksemplet er tre af 15 de fem tryktanke anvendt til dette formål), mens resten (i eksemplet altså de to resterende tryktanke) kan anvendes som trykbuffere (hydroforer) for pumpe/ turbinesystemet.

Mellem turbinedelen 50, ballasttankene 70/vindmøllerne 60 og hængeren 6 er 20 der anbragt gangbroer 7? Oven over det midterste langsgående forbindelsesrør 3 er der således anbragt en gangbro, der fra turbinedelen 50 fører til den midterste vindmølle 60 og herfra frem til hængeren 6 med forbindelsesbroen 74 i udkraget forlængelse af gangbroen 72 frem til svajebøjen 41. Oven over det midterste langsgående forbindelsesrør 3 er der anbragt afstivninger 73 mellem ba-25 siskonstruktionen og gangbroen 72. Endvidere er der over hængeren 6 på tværs af bølgekraftanlægget monteret en gangbro 72 (ikke vist på figurerne), og fra denne og bagud er der ligeledes en gangbro til hver af de øvrige vindmøller 60. Gangbroerne er anbragt i en sådan højde over basiskonstruktionen, at de i driftssituationen befinder sig ovenover vandoverfladen 80.

30 10 DK 174463 B1

Produktionsdelen med pumpe 10 og flydelegeme 30 skal nu beskrives nærmere under henvisning til fig. 3. Som ovenfor nævnt er det bagudrettede flydelegeme 30 lejret på hængeren 6, idet hængselsleddet udføres eksempelvis som et friktionshængsel med gummiindlæg eller som et nylonglideleje i forbindelse med en 5 glideflade af rustfrit stål. Mellem basisrøret 2 og flydelegemet 30 er der anbragt en dobbeltvirkende stempelpumpe 10.1 udgangs- eller hvilestillingen for produktionsdelen, dvs. når bølgekraftanlægget er ballasteret til drift, men hvor der ikke er bølgebevægelser på havoverfladen, viJ flydelegemet være beliggende stort set vandret, og stempelpumpen 10 er således dimensioneret, at stemplet 11 i pum-10 pen er beliggende i en midterstilling, således som vist på figuren. Herved vil stemplet kunne bevæges lige langt i begge retninger, svarende til, at de maksimale bølgeudsving vil være symmetriske i forhold til havoverfladens niveau, når der er blikstille. I denne udgangs- eller hvilestilling vil afstanden mellem omdrejningspunktet for flydelegemet 30 på hængeren 6, omdrejningspunktet for pum-15 pen 10 på basisrøret 2 {hvilket omdrejningspunkt udgøres af en øverste låsetap 21, således som det nærmere vil blive forklaret senere) og omdrejningspunktet mellem flydelegemet 30 og stempelpumpen 10 (der udgøres af en lejring 19, der ligeledes vil blive nærmere beskrevet senere) i det væsentlige danne en ligesidet trekant. Denne trekant kan eksempelvis have en sidelængde i området fra 18 m 20 til 24 m og er fortrinsvis på ca. 20 m.

Den dobbeltvirkende stempelpumpe 10 har et stempel 11, der opad er forbundet til en stempelstang 12. Stemplet 11 befinder sig i et pumpehus 13, der ved stemplet er inddelt i en øvre del og en nedre del. Pumpen, der eksempelvis kan 25 være udført i rustfrit stål med glidende udskiftelige nylondele på stempel og vægge, har to indløbsventiler, nemlig en nedre indløbsventil 14 og en øvre indløbsventil 15. Begge ventilerne er envejsventiler, der åbner ud til det omgivende vand, når stemplet 11 skaber et undertryk i den pågældende del af pumpehuset. Ligeledes har pumpen to udløbsventiler, en nedre udløbsventii 16 og en øvre 30 udløbsventil 17. Disse udløbsventiler er også envejsventiler, der åbner, når stemplet 11 skaber overtryk i den pågældende del af pumpehuset 13. Udløbs- 11 DK 174463 B1 ventilerne 16, 17 har forbindelse med stålrør, der føres sammen til en fælles studs. Fra denne fælles studs er der forbindelse via fleksible slanger 18 eller lignende, der leder det pumpede vand op til en tilslutningsstuds 23 på hængeren 6,

Denne tilslutningsstuds indeholder en kontraventil 24, der sikrer, at en pumpe 5 kan frakobles for inspektion, reparation eller udskiftning, mens de øvrige pumper kan køre uhindret videre. Fra tilslutningsstudsen 23 bliver vandet pumpet ind i hængerrøret og fra dette mod et fastgørelseselement 7 for hængeren, hvorigennem vandet trykkes ned i et kammer, der f.eks. er afskåret fra den øvrige del af basisrøret 2. Fra dette kammer er der forbindelse til hydroforer 71 og forbindel-10 sesrør 3, og gennem disse og de skråtgående forbindelsesrør 4 trykkes vandet mod forbindelsespunktet 5 og den her anbragte turbinedel 50.

Pumpehuset 13 er forneden fastgjort til et pumpesæde 20 på basisrøret 2 og stempelstangen er foroven hængslet på flydelegemet 30 i en lejring 19. Lejrin-15 gen 19 kan udføres som et friktionshængsel med gummiindlæg eller som et ny- longlideleje i forbindelse med en glideflade af rustfrit stål. Pumpesædet 20 kan f.eks. være tildannede pladestykker, der er fastsvejset på basisrøret. I hvert pladestykke er der som vist på fig. 3 tildannet en V-formet lejrings- og låseslids 22, hvor den ene gren af V’et fører i en bue skråt fremad og opad, mens den anden 20 gren fører i det væsentlige lodret op til en kant af pladestykket. På pumpehuset 13 forneden er der tilsvarende to låsetappe 21, der er anbragt oven over hinanden. Disse to låsetappe kan eksempelvis være anbragt mellem to grene af et gaffelformet beslag, der er anbragt forneden på pumpehuset 13. I driftstilstanden, hvor stempelstangen er fastgjort til lejringen 19 på flydelegemet 30, befin-25 der den nederste låsetap 21 sig i den skråtliggende gren af lejrings- og låseslidsen 22, mens den øverste låsetap 21 befinder sig i den i det væsentlige lodrette gren af lejrings- og låseslidsen 22, således af pumpehuset 13 er fastlåst til pumpesædet 20. Pumpen vil under sin funktion foretage en lille drejningsbevægelse omkring den øverste låsetap 21, mens den nederste låsetap 21 vil bevæge sig 30 en lille smule frem og tilbage i den skråt buede gren af lejrings- og låseslidsen 22. Da det samtidig er den nederste låsetap, der overfører kræfterne fra pumpen 12 DK 174463 B1 til pumpesædet 20, er den nederste låsetap konstrueret således, at den er forsynet med lejepander, der kan udskiftes ved slid.

Når en pumpe skal udskiftes, renoveres, efterses eller lignende, kan den nemt 5 fjernes, idet det til pumpen svarende flyderlegeme 30 fastlåses i en fast stilling.

Eksempelvis kan et flydelegeme, der ligger umiddelbart op til en ballasttank 70, fastlåses til denne, f.eks. ved en mekanisk låsning såsom en låsestang, der forbinder flydelegemets flydedel 32 med ballasttanken 70. Endvidere kan flydele-gemer, der ligger umiddelbart ved siden af hinanden, låses sammen, f.eks. med 10 en låsestang eller lignende, og således også låses til et flydelegeme, der er fast låst til en ballasttank 70. Det er således muligt at fastlåse et hvilken som helst af flydelegemerne 30, når den til flydelegemet hørende pumpe skal efterses, renoveres eller udskiftes. I en sådan situation kan flydelegemet 30 anvendes som gangbro og arbejdsunderlag, idet der i den pladeformede del 31 af flydelegemet 15 er en åbning 34, hvorigennem pumpen kan udskiftes, renoveres, efterses eller lignende, sådan som det nærmere skal beskrives i det følgende.

Når det eller de pågældende flydelegemer er fastlåst, kan den fleksible slange 18 løsnes fra tilslutningsstudsen 23, idet kontraventilen 24 lukker for tilslutnings- 20 studsen. Pumpen kan nu rejses mod lodret, idet stempelstangens 12 øvre lejring 19 kan frigøres og forskydes i et glideskinnearrangement 33 (vist på fig. 2 og 3).

Dette glideskinnearrangement består af en glideskinne, der forløber fra bagkanten af flydelegemets pladeformede del 31 og frem til åbningen 34, således som vist på fig. 3. Stempelstangens øvre lejring 19 har en sådan form, at den kan 25 forskydes i glideskinnearrangementet, og ved bagkanten af den pladeformede del 31 af flydelegemet, hvor stempelstangens øvre lejring 19 befinder sig i driftssituationen, findes der et låsearrangement (af hensyn til overskueligheden ikke vist på figurerne), hvormed stempelstangens øvre lejring 19 kan fastlåses. Dette låsearrangement kan eksempelvis bestå af en låsebolt, der gennem den plade-30 formede del 31 kan skrues eller på anden måde forskydes ned mod en del af stempelstangens øvre lejring 19 og således fastholde denne.

13 DK 174463 B1 I den lodrette stilling vil pumpen hvile mod en tildannet flade på pumpesædet 20.

Denne flade kan endvidere, sammen med en yderligere serviceguide eller ledeskinne (af hensyn til overskueligheden ikke vist på figurerne), der kan monteres i lodret retning på pumpesædet i forlængelse af den tildannede flade, tjene som 5 ledeflade ved montering og demontering af pumpen. I den lodrette stilling, såle des som det er illustreret med punkterede linier på fig. 3, kan pumpes løftes op gennem åbningen 34 i den pladeformede del 31 af flydelegemet 30, idet også den nederste låsetap 21 i denne stilling kan trækkes op gennem den lodrette gren af lejrings- og låseslidsen 22. Pumpen kan dog også bibeholdes i sit leje i 10 pumpesædet 20 på basisdelen, idet pumpen kan adskilles ovenfra, således at stempel, stempelstang, eventuel foring i pumpehuset og diverse dele kan udskiftes eller renoveres ovenfra.

Som vist på fig. 3 kan indløbsventilerne 14 og 15 åbne direkte ud til det omgi-15 vende vand, hvilket som oftest vil være tilfældet, når bølgekraftværket befinder sig på dybt vand, hvor vandet har en passende renhed. På lavere dybder kan vandet imidlertid indeholde en del sand og andre urenheder, hvorfor man her må foretage en vis filtrering for at undgå for stort et slid på pumperne. Dette kan f.eks. gøres ved, at indløbsventilerne sluttes til basisrøret 2, hvor vandet så kan 20 trækkes ind gennem enderne af dette. Herved vil sandet sedimentere i røret, således at det indpumpede vand fåren tilstrækkelig renhed.

Flydelegemerne 30, der eksempelvis kan udformes med en bredde på ca. 12 -24 m, er som vist på fig. 1 og 3 udformet med en første pladeformet del 31, der 25 dog har åbninger 34 til brug ved eftersyn, reparation og udskiftning af pumperne.

Ved enden af den pladeformede del 31 er stempelstangens lejring 19 placeret, hvorefter den egentlige flydedel 32 følger i bagudgående retning.

Flydedelen 32 er udformet som en klokke, idet den er åben forneden og lukket 30 foroven. Endvidere kan den, på nær i den allerøverste del af flydedelen, være inddelt i en mængde mindre lodceller, der hver for sig er åbne foroven og forne- 14 DK 174463 B1 den, og som er forsynede med et antal perforerede mellemdæk. De perforerede mellemdæk tjener til at sikre, at vandet i hver lodcelle ikke umiddelbart kan strømme ud af den enkelte lodcelle. Herved opnås en sugeeffekt, således at vandet vil trække flydelegemet 30 i nedadgående retning, hvilket er hensigts-5 mæssigt ved anvendelse af dobbeltvirkende stempelpumper under gravitations- påvirkning, hvor vægten alene af flydelegemet ikke altid er nok til at give den nedadrettede kraft.

Vægten af det indeholdte vand i flydedelens klokker/lodceller og dermed vægten 10 af flydedelen kan reguleres ved hjælp af trykluft, idet rumfanget af luften foroven i flydedelen 32 kan reguleres. Når vinden og dermed bølgerne aftager og flyde-legemets vægt skal reduceres, kan der kan blæses luft ind foroven i flydedelen 32, hvilket vil sænke vandspejlet i flydedelen. Ved tiltagende vind og dermed bølgeaktivitet, hvor flydelegemets vægt skal forøges, kan der lukkes luft ud igen, 15 hvorved vandspejlet i flydedelen vil blive hævet.

Turbinedelen 50 skal nu beskrives nærmere under henvisning til fig. 4.1 det viste eksempel indeholder turbine- og generatorhuset 51 to turbiner, nemlig en mindre turbine 52 og en større turbine 53. Til hver turbine er der tilknyttet en elektrisk 30 generator 57 med kabelforbindelse (vist på fig. 1) til transmission af den produ cerede elektriske energi frem over gangbroerne 72 og 74 til svajebøjen 41. i nærheden af forbindelsespunktet 5 for forbindelsesrørene 3, 4 i basiskonstruktionen sker der en opdeling af rørkanalen i et mindre tilløbsrør 54, der fører til den mindre turbine 52, og et større tilløbsrør 55, der fører til den større turbine 53.

25 Endvidere findes der i nærheden af, hvor rørkanalen opdeles, en fordelings- og overtryksventil 58. Såvel udløbene fra turbinerne 52, 53 som udløbet fra overtryksventilen 58 munder ud i et fælles udløbsdæk 56, der ligger over vandoverfladen 80, således at vandet strømmer ud i havet herfra.

30 Umiddelbart under udløbsdækket 56 findes det lukkede dæk, der anvendes til ballastering af den bageste del af bølgekraftanlægget. Oven over udløbsdækket 15 DK 174463 B1 findes der et lukket maskindæk med bl. a. kompressorer, gearkasser til turbinerne samt manøvreudstyr 59 til fordelings- og overtryksventilen 58. Oven over igen findes der endelig et lukket dæk, der bl. a. indeholder generatorer, transformere, elektrisk hjælpe- og styreudstyr og lignende.

5 Når der af bølgekraftværket pumpes en mindre mængde vand, vil denne udelukkende føres gennem det mindre tilløbsrør 54 til den mindre turbine 52. Når der pumpes større vandmængder, vil disse også blive ført gennem det større tilløbs-rør 55 til den større turbine 53. Dette styres af fordelings- og overtryksventilen 10 58, der, således som det er vist på fig. 4, består af et cylindrisk ventillegeme ne- derst i det mindre tilløbsrør 54, et større cylindrisk ventillegeme i det større tilløbsrør 55, samt et oven over disse anbragt overtryksarrangement.

De cylindriske ventillegemer har gennemgangsåbninger, således at de ved en 15 drejning på 90° går fra fuldt åben til helt lukket eller omvendt, idet gennemgangsåbningerne ved den fuldt åbne stilling falder sammen med åbningen i det tilsvarende tilløbsrør. Det nederste ventillegeme kan drejes 90° i forhold til tilløbsrøret, og det øverste ventillegeme kan drejes 90° i forhold til det nederste, idet begge styres af manøvreringselementet 59. Ved mindre mængder vand (og 20 lille tryk) vil det nederste ventillegeme åbnes, mens det øverste er lukket. Når mængden af vand overstiger kapaciteten af den mindre turbine 52, lukkes det nederste ventillegeme, og det øverste ventillegeme åbnes. Når vandmængden når kapaciteten af den større turbine 53, åbnes det nederste ventillegeme op igen.

25

Overtryksarrangementet vil kunne aktiveres, når det øverste ventillegeme er åbent. Ved mængder af vand, der overstiger en maksimalværdi for systemet, vil der opstå et sådant overtryk, at overtryksventilen 58 vil åbne og lede en del af den pumpede vandmængde uden om turbinerne og direkte til udløbsdækket 56.

30 16 DK 174463 B1

Vindmøllerne 60, der er monterede ovenpå ballasttankene 70, er normalt af den type, der ikke har noget krøjestyringssystem, idet der som oftest vil være overensstemmelse mellem vind- og bølgeretning på havoverflader. I specielle anvendelser kan der naturligvis tænkes anvendt vindmøller med krøjesystemer, 5 hvis dette er nødvendigt, men dette vil dog gøre systemet mere kompliceret og omkostningskrævende. Vindmøllerne kan være udrustede til at trække vandpumper, der pumper vand til turbinedelen 50, eller kan være udrustet med elektriske generatorer af sædvanlig art, således at vindmøllerne bidrager direkte til den elektriske produktion. De fem havbaserede vindmøller, der er vist, vil ek-10 sempelvis i Nordsøen have en installeret effekt på tilsammen 5-10 MW, svarende til anlægsbredden på 260 - 380 m.

Vindmøllerne vil på grund af presset fra vinden påvirke bølgekraftanlægget med et moment, der vil påvirke den bageste del af anlægget nedad. Dette vil modsva-15 res af opdriften på den bageste del af bølgekraftanlægget, der kan reguleres ved at styre ballasteringen i turbinedelen 50. Endvidere vil bølgekraftanlægget være påvirket forfra af kræfter fra såvel bølger og strøm, hvilke kræfter optages af forankringsbøjen 40. Da denne er fortøjet til forankringsblokkene ved hjælp af de skråt forløbende eksterne forankringstrosser 42, vil dette medføre en nedadrettet 20 påvirkning af bølgekraftanlægget. Således vil vindens påvirkning på vindmøl lerne 60, der vil medføre en nedadrettet påvirkning af anlæggets bagende, modsvare strømmens og bølgernes nedad rettede påvirkning af forenden af anlæg get. En eventuel ubalance i dette system kan så udkompenseres ved at balla-stere anlægget passende ved hjælp af bailasttankene 70 og/eller ballasttankene 25 i turbinedelen 50.

Når bølgekraftværket skal bugseres ud på plads, vil basiskonstruktionen 1, ballasttankene 70, tryktankene 71 og de fastlåste vippere/flydelegemer være evakuerede for vand, hvorfor anlægget vil flyde i overfladen (i en dybde af 1 - 2 m) 30 og være let at bugsere på plads. Tilsvarende kan anlægget i en driftssituation for at hindre havari bringes i den nævnte højdeposition, eksempelvis for at frigøre 17 DK 174463 B1 anlægget for eventuelle exceptionelle belastninger fra en i forvejen registreret kommende bølgepåvirkning, såsom eksempelvis en 10-års- eller 100-års-bølge.

Ude ved forankringsbøjen 40, der er placeret stationært, vil forankringstrosserne 5 45 med wiresamlingslegemet 43 herefter blive sænket ned over svajebøjen 41, hvorefter låseringen ligeledes vil blive sænket ned og låst fast på svajebøjen 41.

Endelig vil der herefter blive etableret interne kabel- og ledningsforbindelser fra bølgekraftværket, hvorefter basiskonstruktionen vil blive ballasteret, indtil basiskonstruktionen befinder sig i et passende niveau under vandoverfladen 80. Vip-10 perne/flydelegemerne 30 kan herefter frigøres under styret ballastering, og an lægget vil være driftsklart kort herefter.

Claims (9)

1. Bølgekraftanlæg til udnyttelse af energien fra bølger, hvor bølgerne bevæger et antal flydelegemer, hvis bevægelser overføres til pumper, således at der etab- 5 leres en væskestrømning, der under tryk driver turbiner eller lignende, hvilket bølgekraftanlæg omfatter en basiskonstruktion (1), der omfatter opdriftslegemer og ballastlegemer og i en driftssituation er beliggende flydende under vandoverfladen, og hvor basiskonstruktionen (1) i driftssituationen er forankret, således at den kan dreje sig i afhængighed af bølgeretningen, kendetegnet ved, at 10 basiskonstruktionen (1) er udført som en rørkonstruktion der omfatter et basisrør hvor basiskonstruktionen (1) bærer en vandret beliggende hænger (6), som udgør en aksel på hvilken hver af flydelegemerne er drejeligt forbundet, og at der til hvert flydelegeme i afstand fra akslen er tilkoblet en pumpe (10) ved hjælp af en stempelstang (12) idet pumpen (10) har en øvre lejring (19) mellem pumpens 15 stempelstang (12) og flydelegemet (30), og at hver af pumperne (10) er forbun det til basisrøret, idet der på basisrøret (2) er indrettet et pumpesæde (20) for hver pumpe, og at hængeren i driftssituationen befinder sig over vandoverfladen.

2. Bølgekraftanlæg ifølge krav 1,kendetegnet ved, at rørkonstruktionen er 20. det væsentlige i ét plan, som med basisrøret (2), danner en tværgående front for basiskonstruktionen (1), samt et antal langsgående forbindelsesrør (3j, der fra basisrøret (1) fører bagud, hvor de er forbundet til to sammenhængende skråtgående forbindelsesrør (4). 25

3. Bølgekraftanlæg ifølge krav 2, kendetegnet ved, at der i nærheden af forbindelsespunktet (5) for de skråtgående forbindelsesrør er anbragt en turbinedel (50), der omfatter et turbine- og generatorhus (51) med en eller flere turbiner (52, 53) samt tilhørende generator/generatorer (57) samt eventuelt en fordelings- og overtryksventil (58) for vandet. 30

19 DK 174463 B1

4. Bølgekraftanlæg ifølge krav 1, 2 eller 3, kendetegnet ved, at pumperne (10) er dobbeltvirkende pumper med et øvre og et nedre pumpekammer, hvor der til hver pumpe (10) findes en øverste (15) og en nederste indløbsventil (14) samt en øverste (17) og en nederste udløbsventil (16), hvor den øverste og den 5 nederste udløbsventil er forbundet via en rør- eller slangeforbindelse (18) til hængeren (6).

5. Bølgekraftanlæg ifølge et eller flere af kravene 1 -4, kendetegnet ved, at pumpesædet (20) udgøres af tildannede pladestykker, der er fastgjort til ba- 10 sisrøret (2).

6. Bølgekraftanlæg ifølge krav 5, kendetegnet ved, at den øvre lejring (19) er forskydelig i et glideskinnearrangement (33) mellem en åbning (34) i flydele-gemet (30) og den øvre lejrings driftstilling, i hvilken driftsstilling den øvre lejring 15 (19) kan fastholdes med et låsearrangement, samt at pumpen (10) er fastgjort til pumpesædet (20) ved, at pumpesædet (20) omfatter en lejrings- og låseslids (22), og at pumpen ved sin nedre ende omfatter et tilsvarende gaffelbeslag med låsetappe (21), der kan lejres i lejrings- og låseslidsen (22), idet lejrings- og låseslidsen har to grene, således at den hovedsageligt er af V-form, hvor den ene 20 gren tjener som føring for låsetappene (21) ved montering eller afmontering af pumpen (10), og at den anden gren tjener til at fastholde den nederste låsetap (21), når pumpen efter montering er drejet over i en driftsstilling.

7. Bølgekraftanlæg ifølge et eller flere af kravene 1 -6, kendetegnet ved, 25 at hvert flydelegeme (30) har en flydedel (32), der er åben forneden og lukket foroven, og som er inddelt i et antal lodceller, der hver for sig er åbne foroven og forneden, hvilke lodceller er forsynede med perforerede mellemdæk, samt ved, at luftrumfanget foroven i flydedelen (32) kan reguleres, fortrinsvis ved hjælp af trykluft, således at vandrumfanget i flydedelen følger med. 30

20 DK 174463 B1

8. Bølgekraftanlæg ifølge et eller flere af kravene 1-7, kendetegnet ved, at der på basiskonstruktionen, f.eks. på de langsgående forbindelsesrør (3), tillige er monteret et antal vindmøller (60). 5

9. Bølgekraftanlæg ifølge krav 8, kendetegnet ved, at vindmøllerne (60) er af en type uden krøjesystem, og at vindmøllerne er vendt mod fronten af basis-konstruktionen (1). <