NL1037537C2

NL1037537C2 - Drijvend platform met stroomopwekking gekoppeld aan windturbine op zee.

Info

Publication number: NL1037537C2
Application number: NL1037537A
Authority: NL
Inventors: Rudolph Martin Serle
Original assignee: Rudolph Martin Serle
Priority date: 2009-12-07
Filing date: 2009-12-07
Publication date: 2011-06-09

Description

' 1 4

Drijvend platform met stroomopwekking gekoppeld aan windturbine op zee (A) Wereldwijd is een gigantisch potentieel aan golfenergie aanwezig. Momenteel zijn er wereldwijd veel initiatieven voor het omzetten van golfenergie in elektrische 5 energie.

(B) Daarnaast zal om de klimaatdoelstellingen te halen er de komende jaren fors in windturbineparken worden geïnvesteerd, met name op de continentale plateaus op zee, ver uit de kust geprojecteerd.

10 Op de stand van de techniek voor de toepassingen A en B wordt nader ingegaan: (1) Lineaire golfgeneratoren, bekend volgens de octrooischriften GB 2338839 (A) en GB 2407438 (A) en hebben als nadeel dat dit veelal geïsoleerde systemen zijn waarbij een kostbare infrastructuur voor de afvoer van elektrische energie aangelegd dient te worden. Hierdoor is het rendement van deze systemen laag.

15 Ook het onderhoud van deze geïsoleerde systemen in kostbaar. Drijvende installaties kunnen mogelijk bij bepaalde weersomstandigheden losslaan en scheef hangen waardoor het rendement eveneens beperkt wordt. Het nadeel is tevens dat onder (1) de windenergie onbenut gelaten wordt.

(2) Windturbines met vaste fundaties op zee, al of niet gecombineerd tot 20 windturbineparken zijn bekend volgens het octrooischrift W02009050547 (A2). Voor deze windturbineparken is wel in een infrastructuur voorzien om de opgewekte energie af te voeren naar de plaats van bestemming. De bouw van deze windturbineparken op zee is echter zeer kostbaar door ondermeer deze infrastructuur en de kostbare fundaties. Als 25 bijkomend nadeel is dat onder (2) bovendien de golfenergie onbenut gelaten wordt. Noodzakelijk onderhoud aan windturbines op zee wordt beperkt bij hogere windsterktes en vaak, vanwege veiligheid, onmogelijk door de hoge golfslag.

(3) Drijvende windturbines op zee gecombineerd met golfgeneratoren zijn bekend

30 volgens de octrooischriften WO 2009/068712 (Al), US 005549445 (A), JP

20055120959 (A), US 6766643 (B2), EP 2090774 en WO 00/01945. De nadelen beschreven onder (1) gelden ook voor (3).

1037537 2

De uitvinding volgens Conclusie 1 biedt de oplossing van de nadelen omschreven bij de stand van de techniek van (1), (2) en (3) en kenmerkt zich door beide toepassingen van A en B als inrichting met een vaste fundatie met elkaar te verbinden.

Het grote voordeel van de inrichting is dat de stroomafvoer kan geschieden met de al 5 geprojecteerde en gekoppelde elektra-infrastructuur van de windturbine-inrichting ter plaatse en met windturbine-inrichtingen geprojecteerd over een groter gebied op zee.

Doordat koppeling van deze elektra-infrastructuur plaatsvindt, kan de op- en neergaande beweging van de willekeurige golfenergie over grotere gebieden maximaal benut worden.

10 Een tweede voordeel van de inrichting is dat het rendement van de complete opwekkingsinstallatie op zee aanzienlijk verhoogd wordt. Hierdoor wordt het voor een elektriciteitsproducent aantrekkelijker windenergie op zee toe te passen. Windenergie op zee is zeer kostbaar (een factor drie hoger) in verhouding tot een windturbine op het land door ondermeer de kostbare fundatie.

15 Een derde voordeel is dat de hoge investeringskosten van de fundaties voor de windturbines op zee meer rendabel worden bij toepassing van de inrichting.

Als vierde voordeel kan genoemd worden dat de onderhoudskosten van de inrichting over de toepassingen A en B gedeeld kunnen worden en daardoor dus lager zullen uitvallen per opgewekte energie-eenheid.

20 Als vijfde voordeel geldt dat het rendement van de inrichting tevens hoger is dan van een gewone windturbine op zee op windarme dagen doordat het potentieel aan golfenergie, door de traagheid van water, veelal nog wel benut kan worden op het moment dat het nagenoeg windstil is. In continentale plateaus grenzend aan oceanen is het rendement van de inrichting daarbij nog hoger door de hogere golfslag.

25

De uitvinding zal nader worden toegelicht aan de hand van bij gevoegde tekeningen:

Fig. 1- uitvinding met schematisch een voorkeurs uitvoeringsvorm van de inrichting (1) - totaal aanzicht (blz. 7)

Fig. 2- uitvinding met schematisch een voorkeurs uitvoeringsvorm van de inrichting 30 (1) - doorsnede (blz. 8)

Fig. 3- uitvinding met schematisch een voorkeurs uitvoeringsvorm van de inrichting (1) - bovenaanzicht (blz. 9) 3

Het principe van de uitvinding kenmerkt zich in een inrichting als drijvend platform, flexibel gekoppeld aan een windturbine op zee, overeenkomstig de omschrijving in de aanhef van Conclusie 1 (zie Fig.1).

Het kenmerk van de inrichting is dat zich op het drijvende platform een ronde opbouw 5 bevindt met een lineaire generator gekoppeld aan de mast van een windturbine-inrichting welke voorziet in een stroomopwekking. Het drijvende platform beweegt met de golven en verplaatst zich ten opzichte van de windturbine in verticale zin, waardoor met deze op- en neergaande beweging door magnetische inductie een elektriciteitsopwekking plaatsvindt. In de opbouw van het platform bevinden zich 10 magneetkemen aan de binnenzijde van de ronde opbouw en omsluiten de mast van de windturbine over de helft van de mastronding van de windturbine. Omsloten om de windturbinemast bevinden zich de magnetische spoelen, gemonteerd over de volledige omtrek van de mast, op de hoogte van de opbouw van de platformopbouw en met een voldoende overlap in hoogte om de op- en neergaande golfbewegingen te benutten. De 15 elektriciteitsopwekking vindt plaats door gebruikmaking van magnetische inductie en is bekend onder het principe van een lineaire generator (Fig.2).

De inrichting kan zowel bij nieuwe- als bij bestaande windturbines op zee toegepast worden, vooropgesteld dat de funderingsconstructie daarop berekend is.

Het platform bestaat in principe uit twee helften om (a) toepassing bij bestaande 20 windturbines mogelijk te maken en (b) te kunnen koppelen en ontkoppelen ten behoeve van noodzakelijk onderhoud (Fig.3) Het platform dient tevens ten behoeve van het onderhoud van de windturbine. De inrichting wordt daarbij voorzien van een hijsinrichting, te koppelen aan de mast van de windturbine.

Eveneens voor toegang en onderhoud van de windturbine-inrichting is een 25 blokkeervoorziening opgenomen, waardoor door ompoling van de elektrische inductie-unit de op- en neergaande golfbeweging gedempt kan worden. Dit kan geschieden met de door de windturbine opgewekte elektriciteit, met de inzet van een mechanische blokkeerinrichting wordt vervolgens op veilige wijze toegang tot de inrichting gewaarborgd.

30 Om een voldoende en constante elektriciteitsopwekking mogelijk te maken mag de afstand tussen het platform en windturbine niet te groot zijn, slechts enkele centimeters. De inrichting wordt daarom voorzien van rolgeleiders om genoemde afstand te waarborgen.

4

Het opgewekte elektrisch vermogen van de inrichting zal in de voorgestelde voorkeursuitvoering in dezelfde orde van grootte liggen als van een windturbine-inrichting, afhankelijk van wind- en golfkracht. Het drijvende platform zal daarbij de voorkeursafmeting hebben van ca. 25 tot 30 meter in doorsnede met een 5 waterverplaatsing van ca. 35 m3. Het op te wekken elektrisch vermogen van deze uitvinding zal echter niet tot deze voorkeursafmeting beperkt zijn maar afhankelijk zijn van uitvoering en grootte.

10 15 20 25 30 1037537

Claims

1. Een inrichting (1) voor het opwekken van energie, omvattende een in zeewater drijvend element (2) en in de zeebodem te funderen lichaam (3), welk element (2) beweeglijk met het lichaam (3) is gekoppeld, welke inrichting een lineaire 5 generator (4) omvat, bestaande uit een buitenmantel (4a) voorzien van magnetische kernen en bevestigd op (2) en voorzien van een binnenmantel (4b) voorzien van magnetische spoelen en bevestigd aan (3), voor het in elektriciteit omzetten van een lineaire beweging van het drijvende element (2) ten opzichte van het lichaam (3), met het kenmerk, dat de inrichting verder tenminste een 10 windomzettingseenheid (5) voor het in elektriciteit omzetten van windenergie omvat, zodanig dat de inrichting zowel golfenergie als windenergie in elektriciteit kan omzetten.

2. Inrichting volgens conclusie 1, waarbij de lineaire generator (4) in het lichaam (3) en een ander deel rondom het drijvende element (2) is onder gebracht.

3. Een inrichting volgens conclusie 1, waarbij zich in de opbouw van het drijvende element (2) het ene deel van de lineaire generator (4d) magneetkemen bevinden aan de binnenzijde van de opbouw van (1) en omsluiten het andere deel van de lineaire generator (4a) op enige afstand, deze afstand dusdanig dat op efficiënte wijze met de lineaire generator elektriciteit 20 kan worden opgewekt.

4. Een inrichting volgens een van de voorgaande conclusies, waarbij het drijvende element (2) in principe uit twee helften bestaat welke mechanisch te koppelen en te ontkoppelen zijn.

5. Een inrichting volgens conclusie 1, waarbij een blokkeervoorziening is 25 opgenomen door middel van ompoling van de elektrische inductie-unit welke de op- en neergaande beweging van het drijvende element (2) dempt, bij voorkeur met het kenmerk dat deze demping geschiedt vanuit elektriciteitstoevoer van de door het lichaam (3) opgewekte elektriciteit, bij voorkeur met het kenmerk dat indien de uitdemping voor 100% heeft 30 plaatsgevonden met de inzet van een mechanische blokkeerinrichting het drijvende element (2) ten opzichte van het lichaam (3) gefixeerd wordt.

6. Een inrichting volgens conclusie 1, waarbij met behulp van conclusie 5 op een veilige en efficiënte wijze onderhoud aan de totale inrichting uitgevoerd kan 1037537 J worden, doordat voor het noodzakelijke onderhoud boten kunnen aanmeren.

7. Een inrichting volgens conclusie 1, waarbij de toe te passen elektrische appendages voor de elektriciteitsopwekking van de inrichting (1), gebaseerd op het lineaire generator principe volgens (4), gekoppeld kunnen worden aan de 5 elektrische appendages van het lichaam (3) nodig voor de windturbine.

8. Een inrichting volgens conclusie 1 waarbij de inrichting (1) voorzien wordt van rolgeleiders om de afstand tussen de inrichting (1) en (3) te waarborgen.

9. Een inrichting volgens conclusie 1, waarbij de inrichting (1) wordt voorzien van een hijsinrichting voor onderhoud aan (2) en (3) van het totale systeem.

10. Een inrichting volgens conclusie 1, waarbij de inrichting (1) in staat is elektriciteit op te wekken en af te geven aan het bestaande of geprojecteerde elektriciteitsnet van een windturbine of gekoppelde windturbineparken op zee.

11. Een inrichting volgens conclusie 1, waarbij de inrichting (1) gefundeerd is met een vaste fundatie

12. Een inrichting (1) volgens voorgaande conclusies, waarbij de inrichting (1) eveneens is te koppelen aan bestaande windturbine inrichtingen op zee. 20 25 30 10 3 75 37