NL1027287C2

NL1027287C2 - Inrichting voor het winnen van energie uit stromend water.

Info

Publication number: NL1027287C2
Application number: NL1027287A
Authority: NL
Inventors: Cornelis Groot
Original assignee: West 6 B V
Priority date: 2004-10-18
Filing date: 2004-10-18
Publication date: 2006-04-19

Description

Inrichting voor het winnen van energie uit stromend water.

Beschrijvingsinleiding 5 De uitvinding heeft betrekking een inrichting voor het winnen van energie uit stromend water, welke inrichting omvat een rond een rotatiehartlijn draaibare rotor en eerste en tweede energieopwekmiddelen ingericht voor het onderling samenwerken voor het opwekken van elektrische energie.

US 4.306.157 toont een inrichting voor het onder water winnen van energie. Het nadeel 10 van deze uit de stand van de techniek bekende inrichting is dat dit een complexe inrichting is met veel bewegende delen, waarbij veel delen van de inrichting in contact staan met het water. De delen kunnen hierdoor gemakkelijk beschadigd raken door voorwerpen in het stromende water. Hierbij kan men denken aan voorwerpen die met het stromende water meegevoerd worden, zoals zand en netten, en aan voorwerpen die zich door het stromende water 15 verplaatsen, zoals boten. Dit maakt de inrichting onderhoudsgevoelig. Daarnaast fungeren bepaalde delen, vooral de gelagerde ophanging van de as en de delen voor het opwekken van elektrische energie, als obstakels in de toe- en wegstroombaan die het langs de rotor passerende water volgt. Dit is nadelig voor de effectiviteit van de inrichting.

Een doel van de uitvinding is de effectiviteit van een rotor van het uit water winnen van 20 energie te verbeteren, in het bijzonder door het stromingsprofïel te verbeteren.

Dit wordt volgens de uitvinding bereikt door te verschaffen een inrichting voor het winnen van energie uit stromend water, welke inrichting omvat een rotor, een as welke zich door de rotor uitstrekt en samenvalt met de rotatiehartlijn van de rotor en eerste en tweede energieopwekmiddelen ingericht om in onderlinge samenwerking elektrische energie op te 25 wekken; waarbij de rotor een uitwendig omtrekvlak omvat dat een rotorlichaam definieert en waarop ten minste een schoep is voorzien ingericht om op de rotor een rotatiemoment uit te oefenen onder inwerking van in de richting van de rotatiehartlijn langs de rotor stromend vvatCT, de energieopwekmiddelen binnen in het rotorlichaam zijn voorzien, de eerste energieopwekmiddelen aan de as zijn bevestigd en de tweede energieopwekmiddelen aan de 30 rotor zijn bevestigd. De inrichting volgens de uitvinding wordt onder het wateroppervlak gepositioneerd met het rotorlichaam bijvoorbeeld op een zekere afstand onder het wateroppervlak en met de rotatiehartlijn van de rotor in de stromingsrichting van het water georiënteerd. Dit kan bijvoorbeeld bereikt worden door de beide einden van de as van de inrichting via ffamedelen aan een vast punt op de bodem te verbinden. Door middel van de ten 35 minste ene schoep van de inrichting kan de kinetische energie van het stromende water omgezet worden in de een rotatiemoment op de rotor. Het rotatiemoment zorgt voor een rotatie 1027287

J

2 van de rotor om de as, met een relatieve verplaatsing tussen de eerste en tweede energieopwekmiddelen als gevolg, waardoor elektrische energie opgewekt wordt.

Het effect van deze maatregel is dat het langs de inrichting van de uitvinding stomende water weinig tot geen belemmering ondervindt van zich voor of achter de rotor bevindende 5 delen van de inrichting. De energieopwekmiddelen zitten namelijk in de rotor zelf en de as hoeft niet ten opzichte van de buitenwereld gelagerd te zijn zodat de as en de bevestiging van de as aan framedelen bij de einden zeer slank kan zijn. Verder is de inrichting door de eenvoud daarvan minder onderhoudsgevoelig dan de stand van de techniek.

In een uitvoeringsvorm van de inrichting volgens de uitvinding hebben de 10 dwarsdoorsneden van het rotorlichaam loodrecht op de rotatiehartlijn daarvan een in hoofdzaak cirkelvormige omtrekscontour, waarbij naar een eind van het rotorlichaam toe de diameter van de omtrekscontouren aftieemt. Het effect van deze maatregel is dat de stroming van het water in de richting van de rotatiehartlijn van het rotorlichaam en op het einde met de afnemende diameter van de omtrekcontouren minder verstoord wordt door de vorm van het rotorlichaam, 15 waardoor de schoep uit het langsstromende water meer kinetische energie aan de rotor kan overdragen.

In een uitvoeringsvorm van de inrichting volgens de uitvinding hebben de dwarsdoorsneden van het rotorlichaam loodrecht op de rotatiehartlijn daarvan een in hoofdzaak cirkelvormige omtrekscontour, waarbij naar beide einden van het rotorlichaam toe de diameter 20 van de omtrekscontouren afneemt. De stroomlijning van het rotorlichaam en dus de capaciteit van de rotor wordt daarmee verder verbeterd.

Om het bovengenoemde effect te bereiken is het tevens voordelig de diameter van de omtrekcontouren van het rotorlichaam volgens een exponentiële functie af te laten nemen. Een vergelijkbaar gunstig effect kan verkregen worden met een rotorlichaam met een sigaar- of 25 torpedovorm of met een vorm vergelijkbaar met de vorm van het lichaam van een zeeleeuw.

De inrichting volgens de uitvinding kan uitgevoerd worden in een vorm waarbij de rotor symmetrisch ten opzicht van het midden uitgevoerd is zodat dat deze bij tegenovergestelde stromingsrichtingen van het water energie uit het stromende water kan halen. Deze uitvoeringsvorm kan bij voorkeur toegepast worden voor het opwekken van energie uit de 30 getijdenstromen van de zee.

Daarnaast kan de inrichting uitgevoerd worden in een vorm waarbij de ten minste ene schoep bij een eind van het rotorlichaam naar het rotorlichaam toe toelopend gevormd is en bij het andere einde een in de richting van dat andere eind wijzend staartdeel omvat dat vrij ligt van het rotorlichaam. Deze uitvoeringsvorm kan bij voorkeur toegepast worden bij het 35 opwekken van energie uit een stromende rivier of uit het vallende water van een waterval.

1027287 3

In een uitvoeringsvorm van de inrichting is de as met zijn einden vast bevestigd aan framedelen voor verankering van de inrichting ten opzichte van de vaste wereld. Verder kan de ten minste ene schoep een spiraalpatroon volgen en/of zich ten opzichte van de rotatiehartlijn van het rotorlichaam in hoofdzaak radiaal uitstrekken en/of zich over meer dan de helft van de 5 totale lengte van het rotorlichaam uitstrekken.

hi een uitvoeringsvorm bedraagt de afstand tussen de rotatiehartlijn en de buitenrand van de ten minste ene schoep ten hoogste 3 maal de diameter van het rotorlichaam. Het is voordelig de randen van de ten minste ene schoep te voorzien van een kartelpatroon. Een voorbeeld van een dergelijk voordelig kartelpatroon is de karteling welke aangetroffen wordt aan het einde 10 van een walvisvin.

De uitvinding zal nader worden toegelicht aan de hand van de tekeningen, waarin fig. 1 een schematisch zijaanzicht van een uitvoeringsvorm van een inrichting volgens de uitvinding in een gebruikspositie is, fig. 2a een schematisch zijaanzicht van een uitvoeringsvorm van een inrichting volgens 15 de uitvinding is, fig. 2b een schematisch zijaanzicht van een uitvoeringsvorm van een inrichting volgens de uitvinding is, fig. 3 een schematisch aanzicht van een dwarsdoorsnede loodrecht op de rotatiehartlijn van het rotorlichaam van de uitvoeringsvorm van fig. 2a is en 20 fig. 4 een schematisch aanzicht van een dwarsdoorsnede langs de rotatiehartlijn van het rotorlichaam van de uitvoeringsvorm van fig. 2a is.

Figuur 1 toont een uitvoeringsvorm van een inrichting volgens de uitvinding in een gebruikspositie. De inrichting wordt via framedelen (6) aan de vaste wereld, in dit geval de bodem, gefixeerd. De framedelen (6) kunnen bijvoorbeeld bestaan uit aan de einden van de as 25 (3) voorziene ogen waaraan de ankerkabels zijn bevestigd. Het rotorlichaam (1) zal zich bijvoorbeeld op een zekere afstand onder het wateroppervlak (11) bevinden zodanig dat oppervlakte deining weinig of geen invloed op de rotor heeft. Verder kan het van voordeel zijn ook rekening te houden met de diepgang van schepen. Eventueel kan de inrichting volgens de uitvinding zo worden opgesteld dat deze met de stromingsrichting mee kan draaien om te allen 30 tijde in de stromingsrichting georiënteerd te zijn. De framedelen (6) zijn vast met de as (3) verbonden. De lengte van de as (3) valt in hoofdzaak samen met de rotatiehartlijn van het rotorlichaam (1) en de as (3) hoeft niet te kunnen roteren.

De stroming van het water langs de rotor (2), welke twee schoepen (14) omvat, zal het rotorlichaam (1) ten opzichte van de as (3) laten roteren. Door deze rotatie ontstaat een 35 relatieve verplaatsing van de eerste en tweede energieopwekmiddelen (4 en 5 in fig. 3 en 4), welke zich in het rotorlichaam (1) bevinden, ten opzichte van elkaar, waardoor elektrische 1027287 4 energie opgewekt wordt. De op deze wijze opgewekte energie wordt afgevoerd door middel van een elektriciteitskabel (10) welke de inrichting via een holle buisvorige as (3) verlaat. Deze elektriciteitskabel (10) kan aan een einde daarvan een stekker bevatten waarmee deze op een eenvoudige wijze aan een grondkabel, welke de stroom naar het vaste land geleidt, gekoppeld 5 kan worden.

Figuur 2a toont een uitvoeringsvorm van een inrichting volgens de uitvinding. De twee schoepen (14) volgen een spiraalpatroon, strekken zich ten opzichte van de rotatiehartlijn van het rotorlichaam (1) radiaal uit en maken contact met het deel van het uitwendige omtrekvlak van de rotor (2) waarlangs de schoepen (14) zich uitstrekken. De rotor (2) is symmetrisch ten 10 opzicht van het midden uitgevoerd zodat dat deze bij tegenovergestelde stromingsrichtingen van het water energie uit het stromende water kan halen. De schoepen (14) zijn bij beide einden van het rotorlichaam (1) naar het rotorlichaam (1) toe toelopend gevormd.

Figuur 2b toont een andere uitvoeringsvorm van een inrichting volgens de uitvinding. De twee schoepen (14) volgen een spiraalpatroon, strekken zich ten opzichte van de rotatiehartlijn 15 van het rotorlichaam (1) radiaal uit en maken contact met een gedeelte van het deel van het uitwendige omtrekvlak van de rotor (2) waarlangs de schoepen (14) zich uitstrekken. De schoepen (14) zijn bij een eind van het rotorlichaam (1) naar het rotorlichaam (1) toe toelopend gevormd en omvatten bij het andere einde een in de richting van dat andere eind wijzend staartdeel dat vrij ligt van het rotorlichaam (1).

20 Figuur 3 toont een dwarsdoorsnede loodrecht op de rotatiehartlijn van het rotorlichaam (1) van de uitvoeringsvorm van fig. 2a. De rotor (2) omvat twee schoepen (14), welke zich van het uitwendige omtrekvlak van de rotor (2) radiaal ten opzichte van de rotatiehartlijn van het rotorlichaam (1) in een spiraalpatroon uitstrekken, waarbij de dikte van de schoepen (14) in deze radiale richting afneemt. Aan de binnenzijde van het rotorlichaam (1) zijn tweede 25 energieopwekmiddelen (5), welke permanente magneten omvatten, bevestigd en aan de as (3) zijn eerste energieopwekmiddelen (4), welke elektrische spoelen omvatten, bevestigd. In de as (3), welke hol en buisvormig is, bevindt zich een elektriciteitskabel (10) welke de door de eerste en tweede energieopwekmiddelen (4, 5) opgewekte energie afvoert.

Figuur 4 toont een dwarsdoorsnede langs de rotatiehartlijn van het rotorlichaam van de 30 uitvoeringsvorm van een inrichting volgens de uitvinding. De elektriciteitskabel (10) bevindt zich in de holle buisvormige as (3), waarbij deze de inrichting aan een van de beide einden de as (3) verlaat.

Het zal de vakman duidelijk zijn dat binnen de reikwijdte van de door de conclusies gedefinieerde beschermingsomvang nog verdere varianten denkbaar zijn.

1 0 27 28 "i

Claims

1. Inrichting voor het winnen van energie uit stromend water, welke inrichting omvat: - een rotor (2), 5. een as (3) welke zich door de rotor (2) uitstrekt en samenvalt met de rotatiehartlijn van de rotor (2) en - eerste en tweede energieopwekmiddelen (4, 5) ingericht om in onderlinge samenwerking elektrische energie op te wekken; waarbij: 10. de rotor (2) een uitwendig omtrekvlak omvat dat een rotorlichaam (1) definieert en waarop ten minste een schoep (14) is voorzien ingericht om op de rotor (2) een rotatiemoment uit te oefenen onder inwerking van in de richting van de rotatiehartlijn langs de rotor (2) stromend water, - de energieopwekmiddelen (4, 5) binnen in het rotorlichaam zijn voorzien, 15. de eerste energieopwekmiddelen (4) aan de as zijn bevestigd en - de tweede energieopwekmiddelen (5) aan de rotor zijn bevestigd.

2. Inrichting volgens conclusie 1, waarbij de dwarsdoorsneden van het rotorlichaam (1) loodrecht op de rotatiehartlijn daarvan een in hoofdzaak cirkelvormige omtrekscontour 20 hebben, waarbij naar een eind van het rotorlichaam (1) toe de diameter (8) van de omtrekscontouren afheemt.

3. Inrichting volgens conclusie 1, waarbij de dwarsdoorsneden van het rotorlichaam (1) loodrecht op de rotatiehartlijn daarvan een in hoofdzaak cirkelvormige omtrekscontour 25 hebben, waarbij naar beide einden van het rotorlichaam (1) toe de diameter (8) van de omtrekscontouren afheemt.

4. Inrichting volgens de conclusie 3 of 4, waarbij de diameter (8) van de omtrekscontouren afheemt volgens een exponentiële functie. 30

5. Inrichting volgens een van de voorgaande conclusies, waarbij het rotorlichaam (1) sigaar-of torpedovormig is.

6. Inrichting volgens een van de voorgaande conclusies, waarbij de as (3) met zijn einden vast 35 is bevestigd aan framedelen (6) voor verankering van de inrichting ten opzichte van de vaste wereld. 1027287 *

7. Inrichting volgens een van de voorgaande conclusies, waarbij de rotor (2) symmetrisch ten opzicht van het midden is uitgevoerd zodat dat deze bij tegenovergestelde stromingsrichtingen van het water energie uit het stromende water kan halen. 5

8. Inrichting volgens een van de voorgaande conclusies, waarbij de ten minste ene schoep (14) bij beide einden van het rotorlichaam (1) naar het rotorlichaam (1) toe toelopend is gevormd.

9. Inrichting volgens een van de voorgaande conclusies, waarbij de ten minste ene schoep (14) bij een eind van het rotorlichaam (1) naar het rotorlichaam (1) toe toelopend is gevormd en bij het andere einde een in de richting van dat andere eind wijzend staartdeel omvat dat vrij ligt van het rotorlichaam (1).

10. Inrichting volgens een van de voorgaande conclusies, waarbij de ten minste ene schoep (14) een spiraalpatroon volgt.

11. Inrichting volgens een van de voorgaande conclusies, waarbij de ten minste ene schoep (14) zich ten opzichte van de rotatiehartlijn van het rotorlichaam (1) in hoofdzaak radiaal 20 uitstrekt.

12. Inrichting volgens een van de voorgaande conclusies, waarbij de ten minste ene schoep (14) zich over meer dan de helft van de totale lengte van het rotorlichaam (1) uitstrekt.

13. Inrichting volgens een van de voorgaande conclusies, waarbij de afstand tussen de rotatiehartlijn en de buitenrand (12) van de ten minste ene schoep (14) ten hoogste 3 maal de diameter (8) van het rotorlichaam (1) bedraagt.

14. Inrichting volgens een van de voorgaande conclusies, waarbij de eerste en tweede 30 energieopwekmiddelen (4, 5) respectievelijk elektrische spoelen en permanente magneten omvatten.

15. Inrichting volgens een van de voorgaande conclusies, waarbij de as (3) een buis omvat, welke buis een zodanig binnenste diameter (8) heeft dat in de as (3) ten minste een 35 elektriciteitskabel (10) opgenomen kan worden. 1027287