NL2017879B1

NL2017879B1 - Inrichting voor het opwekken van energie uit stromend water

Info

Publication number: NL2017879B1
Application number: NL2017879A
Authority: NL
Inventors: Jacobus Van Boxel Jan; Marinus Versluis Pieter Sr
Original assignee: Eqa Projects B V
Priority date: 2016-05-19
Filing date: 2016-11-28
Publication date: 2018-12-24
Also published as: EP3458706A1; US20190301424A1; NL2017879A; NL2016796B1; NL2016796A; BR112018073778A2

Abstract

Inrichting (1, 101) voor het opwekken van energie uit stromend water, die is voorzien van een om een horizontaal opgestelde as (5) draaibaar schoepenrad (3, 103) met een veelvoud langs een buitenomtrek van het schoepenrad aangebrachte schoepen (7). De inrichting is verder voorzien van kanalisatiemiddelen voor het kanaliseren van een waterstroom in een bereik van het schoepenrad dat zich onder de horizontaal opgestelde as (5) bevindt, en een door het schoepenrad (3, 103) aangedreven generator voor het opwekken van elektrische energie. Instelmiddelen stellen automatisch een door het schoepenrad (3, 103) ingenomen positie in ten opzichte van een waterspiegel van de waterstroom. Bij deze inrichting wordt een tussen de waterstroom en individuele schoepen (7) van het schoepenrad (3, 103) plaatsvindende interactie geoptimaliseerd.

Description

Octrooicentrum

Θ 2017879

(21) Aanvraagnummer: 2017879 © Aanvraag ingediend: 28 november 2016 (g) Int. Cl.:

F03B 7/00 (2017.01) F03B 17/06 (2018.01)

(30) Voorrang:	(73) Octrooihouder(s):
19 mei 2016 NL 2016796	EQA Projects B.V. te Werkendam.
(4^ Aanvraag ingeschreven:	(72) Uitvinder(s):
23 november 2017	Jan Jacobus van Boxel te Werkendam.
	Pieter Marinus Versluis Sr. te Werkendam.
(43) Aanvraag gepubliceerd:
27 november 2017
	θ Gemachtigde:
(47) Octrooi verleend:	ir. C.M. Jansen c.s. te Den Haag.
24 december 2018
(45) Octrooischrift uitgegeven:
2 mei 2019

54) Inrichting voor het opwekken van energie uit stromend water (57) Inrichting (1,101) voor het opwekken van energie uit stromend water, die is voorzien van een om een horizontaal opgestelde as (5) draaibaar schoepenrad (3, 103) met een veelvoud langs een buitenomtrek van het schoepenrad aangebrachte schoepen (7). De inrichting is verder voorzien van kanalisatiemiddelen voor het kanaliseren van een waterstroom in een bereik van het schoepenrad dat zich onder de horizontaal opgestelde as (5) bevindt, en een door het schoepenrad (3,103) aangedreven generator voor het opwekken van elektrische energie. Instelmiddelen stellen automatisch een door het schoepenrad (3,103) ingenomen positie in ten opzichte van een waterspiegel van de waterstroom. Bij deze inrichting wordt een tussen de waterstroom en individuele schoepen (7) van het schoepenrad (3, 103) plaatsvindende interactie geoptimaliseerd.

NL Bl 2017879

Dit octrooi is verleend ongeacht het bijgevoegde resultaat van het onderzoek naar de stand van de techniek en schriftelijke opinie. Het octrooischrift komt overeen met de oorspronkelijk ingediende stukken.

P111530NL10

Titel: Inrichting voor het opwekken van energie uit stromend water

De uitvinding heeft betrekking op een inrichting voor het opwekken van energie uit stromend water, in het bijzonder een waterkrachtinstallatie van relatief bescheiden omvang.

Waterkrachtcentrales zijn onder andere bekend voor aandrijving van gereedschappen in de vorm van watermolens en voor het opwekken van elektrische energie met behulp van kunstmatig aangelegde stuwmeren. Deze laatste vorm is geografisch beperkt in plaatsing en is bovendien afhankelijk van de lokale omstandigheden, die de noodzakelijke ingrijpende infrastructurele aanpassingen moeten toelaten.

Steeds vaker wordt er voor de toenemende behoefte aan elektrische energie en uit milieutechnische overwegingen een beroep gedaan op decentraal geplaatste relatief kleinschalige energie-opwekkende inrichtingen, zoals windmolens en zonnepanelen. Om deze energieopwekkende inrichtingen met het bestaande elektriciteitsnet te verbinden moet vaak nieuwe infrastructuur, zoals elektriciteitskabels, worden aangebracht omdat deze nog niet voor handen is. In een waterrijk landschap met polders en rivieren is een dergelijke infrastructuur vaak wel aanwezig en wordt gebruikt voor het bedienen en bewaken van polderstuwen, of voor het bebakenen van rivierkribben. Deze infrastructuur wordt tot op heden nog niet benut voor het terug leveren van elektrische energie aan het net.

Daarmee in overeenstemming is het een doel van de onderhavige uitvinding om minstens één van de nadelen van de stand van de techniek op te heffen of de gevolgen ervan te verminderen. Het is ook een doel van de onderhavige uitvinding om verbeterde, of alternatieve oplossingen te verschaffen die eenvoudiger kunnen worden uitgevoerd en die bovendien verhoudingsgewijs voordelig gemaakt kunnen worden. Alternatief is het een doel van de uitvinding om het publiek een op zijn minst een nuttige keuzemogelijkheid te verschaffen.

Daartoe verschaft de uitvinding een inrichting voor het opwekken van energie uit stromend water, zoals gedefinieerd in een of meer van de bijgevoegde conclusies. Meer in het bijzonder is de inrichting volgens de uitvinding voorzien van een om een horizontaal opgestelde as draaibaar schoepenrad met een veelvoud langs een buitenomtrek van het schoepenrad aangebrachte schoepen, kanalisatiemiddelen voor het kanaliseren van een waterstroom in een bereik van het schoepenrad dat zich onder de horizontaal opgestelde as bevindt, een door het schoepenrad aangedreven generator voor elektrische energie, en instelmiddelen voor het automatisch instellen van een door het waterrad ingenomen positie ten opzichte van een waterspiegel van de waterstroom. Daarbij wordt een tussen de waterstroom en individuele schoepen van het langs de buitenomtrek van het schoepenrad aangebrachte veelvoud van schoepen plaatsvindende interactie geoptimaliseerd.

De door het schoepenrad aangedreven generator is bij voorkeur een permanent magneet generator. In sommige gevallen kan de door het schoepenrad aan te drijven generator een asaandrijving hebben met een haakse hoekoverbrenging, en in andere gevallen een tandriemaandrijving. In het laatste geval heeft een laagtoerige permanent magneet generator de voorkeur.

In een uitvoeringsvariant van de uitvinding kunnen de instelmiddelen zijn uitgebreid met een intelligent datasysteem.

Bij een inrichting volgens de uitvinding kan het schoepenrad beschikken over een kerntrommel, waarvan de hartlijn samenvalt met de horizontale as. De kerntrommel kan daarbij tevens aan elk van zijn tegenoverliggende axiale uiteinden voorzien zijn van een zij- of eindflens, die zich radiaal uitstrekt vanaf een buitenomtrek van de kerntrommel.

Het om de horizontale as draaibare schoepenrad kan bij de uitvinding ook voorzien zijn van een veelvoud individueel beweegbare schoepen. Die individuele schoep kunnen dan elk beweegbaar zijn tussen een passieve tangentiële stand, waarin deze met minimale weerstand in een waterstroom kan passeren en een actieve radiale stand, waarin deze optimaal door een waterstroom kunnen worden aangedreven. Bij voorkeur is elke individueel beweegbare schoep draaibaar om een schoep-as die zich parallel aan de horizontale as uitstrekt en kan dan draaibaar zijn om een schoep-as die zich aan de buitenomtrek kerntrommel bevindt. Optioneel kan elke zich parallel aan de horizontale as uitstrekkende schoep-as een scharnieras omvatten die tussen tegenoverliggende eindflenzen van een kerntrommel zijn aangebracht.

De beweging van elke schoep vanuit zijn passieve tangentiële stand naar zijn actieve radiale stand kan begrenst worden door een aanslagnok. In welk geval elke individueel beweegbare schoep in zijn actieve stand met een buitenwaarts gerichte zijde tegen de aanslagnok kan aanliggen. De aanslagnokken kunnen in omtrekrichting van het schoepenrad gepositioneerd zijn tussen twee opeenvolgende scharnierassen en kunnen ook dienen als aanslag voor de passieve stand doordat een binnenwaarts gerichte zijde van elke schoep aanslaat tegen een in omtrekrichting achterliggende aanslagnok. Desgewenst is het ook mogelijk om de beweegbare schoepen in hun passieve stand overlappend met hun binnenzijde te laten aanliggen tegen een buitenzijde van een achterliggende naburige schoep.

Elke schoep kan verder voorzien zijn van een bol gevormde buitenzijde en een hol gevormde binnenzijde. In de actieve stand ontvangt een desbetreffende schoep water in de hol gevormde binnenzijde. Deze vormgeving in combinatie met de kerntrommel verhoogt niet alleen de efficiency, maar draagt ook bij aan de visvriendelijkheid van het schoepenrad.

Bij een bijzondere uitvoeringsvorm van de uitvinding maakt de inrichting deel uit van een stuw met een hoogteverval tussen een inloopwaterspiegel aan een stroomopwaartse kant en een uitloopwaterspiegel aan een stroomafwaartse kant. Deze stuw is ingericht voor de waterhuishouding van een polder, en daarbij zijn de kanalisatiemiddelen met voordeel uitgevoerd als een beweegbare watergeleiding aan de stroomopwaartse kant. De instelmiddelen voor het optimaliseren omvatten dan bij voorkeur tenminste een enkele draagarm die de horizontaal opgestelde as draagt en die zich uitstrekt vanaf een vast draaipunt aan de stroomafwaartse kant tot aan een in hoogte verstelbare schuif aan de stroomopwaartse kant. De tenminste enkele arm is daarbij tezamen met de horizontaal opgestelde as, de in hoogte verstelbare schuif en de beweegbare watergeleiding met de draagarm om het vaste draaipunt op en neer beweegbaar. Belangrijk voor optimalisatie van een tussen de waterstroom en individuele schoepen van het schoepenrad plaatsvindende interactie zijn dat het waterrad en een als vis/waterglijbaan uitgevoerde watergeleiding vast met elkaar verbonden zijn. Door het instellen van de stand van de waterstraal op de schoepen kan een maximale energie opbrengst worden verkregen, en kunnen praktijkervaringen van de waterkracht geoptimaliseerd en benut worden. De middelen waarmee een door het waterrad ten opzichte van een waterspiegel van een waterstroom ingenomen positie automatisch wordt ingesteld omvatten een peilbuis, die een signaal kan afgeven voor bediening van een spindelschuif motor. De als vis/waterglijbaan uitgevoerde watergeleiding is verbonden met de als spindelschuif uitgevoerde in hoogte verstelbare schuif. De spindelschuif wordt aangedreven door een elektronische spindelschuifmotor. Door het instellen van een vloeistof hoogte geeft de peilbuis een signaal zodat de spindelschuifmotor de schuif naar boven en beneden beweegt naar de gewenste ingestelde vloeistofhoogte. Bij voorkeur kan de in hoogte instelbare schuif daarbij een hoogteverval tussen de inloop waterspiegel en de uitloopwaterspiegel instellen tussen 20cm en 200cm.

Een dergelijke polderstuw kan verder voorzien zijn van een technische ruimte, die ondergronds is geplaatst. De technische ruimte dient daarbij voor het onderbrengen van bedienings- en bewakingsmiddelen van de polderstuw.

Ook kunnen er maatregelen zijn genomen voor het beschermen van de waterpopulatie. Dergelijke maatregelen voor het beschermen van de waterpopulatie kunnen een aan de stroomopwaartse kant geplaatst rooster omvatten. Eveneens kunnen de maatregelen voor het beschermen van de waterpopulatie daarbij een visvriendelijke watergeleiding en een visvriendelijke schoepvorm voor de individuele schoepen omvatten. Een visvriendelijke watergeleiding en een visvriendelijk schoepenrad worden verkregen doordat bij de polderstuw de als vis/waterglijbaan uitgevoerde watergeleidingsbaan elke vis als het ware in een door de schoep gevormd waterbakje legt en met zijn eigen water naar beneden laat gaan. Hierdoor valt de vis niet naar beneden en kan niet door de schoep bekneld raken. Meestal draait het schoepenrad ook met een voldoende laag toerental.

Alternatief kan de inrichting volgens de uitvinding ook deel uitmaken van een buiten de vaarroute in het oppervlaktewater langs de oever van een rivier geplaatste waterkrachtcentrale. De kanalisatiemiddelen worden daarbij dan gevormd door ten minste een enkele drijver, en de instelmiddelen voor het optimaliseren zijn daarbij voorzien van ten minste een enkele ballasttank en een in de ten minste enkele drijver en een met het oppervlaktewater en die ballasttank in vloeistofverbinding staande pomp. De waterkrachtcentrale is hierbij op en neer beweegbaar aan een rivierkribbe verankerd. Het zich van de kribbe afgekeerde deel van de ten minste enkele drijver kan daarbij in verticale richting worden geleid langs een in de rivierbedding verankerde paal, waaraan ook een baken voor de scheepvaart bevestigd kan zijn. De horizontaal opgestelde as van het schoepenrad kan aan de tenminste enkele drijver gelagerd zijn.

Het schoepenrad kan ook tussen de tenminste enkele drijver en een tweede drijver aangebracht zijn. Deze eerste en tweede drijver kunnen daarbij met elkaar verbonden zijn, waardoor ook de tweede drijver deel kan uitmaken van de kanalisatiemiddelen. Het aantal pompen dat nodig is of dat per drijver van deze rivierunit wordt gebruikt voor het vullen of ledigen van twee ballasttanks per drijver kunnen telkens tenminste een enkele pomp per drijver en per ballasttank zijn. In totaal zijn er bij voorkeur twee pompen en vier ballasttanks. Voor elke drijver is dit bij voorkeur een vlotterpomp. Er zijn per drijver bij voorkeur twee ballasttanks opdat er bij aanvaringschade of bij lekkage minder kans is op zinken. Ook zijn twee ballasttanks per drijver nauwkeuriger in te stellen, en stabieler bij golfslag. De tweede drijver kan daarbij zoals gemeld ook voorzien zijn van tenminste een enkele ballasttank die deel uitmaakt van de instelmiddelen, maar heeft bij voorkeur ook twee ballasttanks.

Een deel van de omtrek van het schoepenrad dat zich boven de horizontaal opgestelde as bevindt kan afgedekt zijn met een beschermkap.

Ten minste stroomopwaarts van het schoepenrad aan de inloopkant kan een vuilgeleider is aangebracht. De vuilgeleider kan bij de rivierunit ook aan de uitloopkant (stroomafwaarts) zijn aangebracht, omdat veel rivieren eb en vloed kennen en dus twee stroomrichtingen hebben. Stroomopwaarts van het schoepenrad kan bovendien nog een zich in een horizontaal vlak boven de drijvers uitstrekkende roostervloer zijn aangebracht.

Een automatisch in hoogte instelbaar waterrad gekoppeld aan een water en vis glijbaan is in combinatie met een polderstuw nog niet bekend. Het opwekken van energie kan bij de polderstuw volgens de uitvinding ook nog worden gecombineerd met het verrichten van metingen, zoals neerslag, debiet, bodemhydrologie en aanwezige elektrische spanning.

Bij zowel de polderstuw- als de riviervariant van de inrichting volgens de uitvinding draait het waterrad met de stroomrichting mee, om een horizontaal geplaatste as. Dit is het meest diervriendelijk. Het vlottersysteem van de riviervariant zorgt ervoor dat als er een drijvend obstakel wordt gesignaleerd dat het rad vrijkomt van het water door het vlottersysteem. Bij de riviervariant kan het rad met vlottersysteem naast energie productie ook dienen om water in een rivier vast te houden of extra te lozen indien gewenst, de instelbaarheid daarvan kan worden geautomatiseerd. Evenals de polderstuwvariant kan ook de riviervariant duurzaam voor flexibel waterpeilbeheer worden benut.

Ook belangrijk is dat belangrijke componenten van de inrichting, zoals schoepenrad en watergeleidingen uit gerecycleerde kunststof kunnen worden vervaardigd.

De gemeenschappelijke voordelen kunnen als volgt worden samengevat:

Laag toerental, lange levensduur en diervriendelijk.

In draairichting met de waterstroom mee, bijzonder diervriendelijk.

Een automatisch in hoogte verstelbaar waterrad, optimaal energierendement en automatisch instelbaar.

Een automatisch in hoogte verstelbaar waterrad, dat ook compleet uit het water kan worden gelicht bij obstakels en/of een grote water toestroom welke niet mag worden belemmerd.

Bijna de volledige installatie kan van recycleerbare hoogwaardig kunststof worden vervaardigd.

Een ecologische schoepvorm kan worden toegepast.

Andere voordelige aspecten van de uitvinding zullen nog worden toegelicht aan de hand van de navolgende gedetailleerde beschrijving onder verwijzing naar de bijgevoegde tekeningen, waarin:

Figuur 1 is een aanzicht in perspectief van een polderstuw volgens de uitvinding gezien vanaf de stroomafwaartse kant;

Figuur 2 is een zijaanzicht van de polderstuw uit Figuur 1;

Figuur 3 is een bovenaanzicht in perspectief van een riviereenheid volgens de uitvinding;

Figuur 4 is een bovenaanzicht in perspectief van de riviereenheid volgens Figuur 3 gezien vanaf de stroomafwaartse kant en gedeeltelijk in doorsnede;

Figuur 5 is een aanzicht in perspectief van een drijver voor de riviereenheid van de Figuren 3 en 4, waarvan de bovenzijde open is gelaten om het inwendige te tonen;

Figuur 6 toont gedeeltelijk in doorsnede een variant van een schoepenrad voor aandrijving door een waterstroom;

Figuur 7 is een dwarsdoorsnede van het schoepenrad van Figuur 6; en

Figuur 8 is een detailaanzicht van een uiteinde van het schoepenrad van Figuur 6.

Gezien vanaf de stroomafwaartse kant is in Figuur 1 een polder stuw waterkrachtcentrale 1 getoond, die is voorzien van een inrichting voor het opwekken van energie uit stromend water. De inrichting is voorzien van een waterrad of schoepenrad 3, dat draaibaar is opgesteld voor rotatie om een zich horizontaal uitstrekkende as 5. Langs de omtrek van het schoepenrad 3 zijn op regelmatige afstanden van elkaar een aantal schoepen 7 aangebracht. Een kanalisatiemiddel voor het kanaliseren van een waterstroom langs de omtrek van het schoepenwiel 3 is hier uitgevoerd als een beweegbare watergeleiding 9. De horizontale as 5 is gelagerd op een draagarm 11 die aan de stroomafwaartse kant draaibaar is om een zwenkas 13. Aan de achterkant van het schoepenrad 3 (niet zichtbaar in de Figuren 1 en 2) bevindt zich een aan de draagarm 11 identieke draagarm, die ook draaibaar is om de zwenkas 13. Ook het niet zichtbare tegenoverliggende uiteinde van de horizontale as 5 is ook met zijn lagering aan deze identieke draagarm bevestigd. De watergeleiding 9 en het uiteinde van de draagarm 11 aan de stroomopwaartse kant zijn bevestigd aan een in hoogte verstelbare schuif 15, zoals in Figuur 2 is getoond. Deze in hoogte verstelbare schuif wordt door een spindelmotor 17 aangedreven om in hoogte verstelbaar te zijn en bij het op en neer bewegen van de schuif 15 bewegen de draagarm 11 en de watergeleiding 9 gelijk met de schuif op en neer. De draagarm 11 draait daarbij om de zwenkas 13 en beweegt daardoor de horizontale as 5 met het schoepenrad 3 gelijktijdig met de watergeleiding 9 op en neer. Een onder alle omstandigheden correcte afstand van de watergeleiding 9 en de schoepen 7 is daarmee gewaarborgd.

Vanzelfsprekend kan deze afstand desgewenst ook vooraf instelbaar worden uitgevoerd.

De watergeleiding 9 strekt zich bij voorkeur uit tot over de schuif 15. Goed te zien in Figuur 2 is dat een inloop water spie gel 19 aan de stroomopwaartse kant van de polderstuw waterkrachtcentrale 1 hoger ligt dan een waterspiegel 21 aan de uitloopkant. Een hoogteverval tussen de inloopwaterspiegel 19 en de uitloop waterspiegel 21 kan worden ingesteld door de in hoogte verstelbare schuif 15. Dit in hoogte verstellen van de schuif 15 kan automatisch gebeuren en op afstand worden bestuurd. De daarvoor nodige instelmiddelen kunnen een peilbuis omvatten (niet getoond, maar conventioneel) die een signaal afgeeft voor bediening van de spindelmotor 17. In een praktische uitvoeringsvorm kan de schuif 15 van de polderstuw 1 over een afstand van bij benadering 2 m in hoogte verstelbaar zijn uitgevoerd. Terzijde van, of tussen begrenzingswanden 23, 25 van de polderstuw waterkrachtcentrale 1 aan de inloop- en de uitloopkant, kan een ondergrondse technische ruimte zijn voorzien voor het aanbrengen van appendages, zoals een door het schoepenrad 3 aan te drijven generator en/of bedienings- en bewakingsmiddelen van de polderstuw. De aandrijving door het schoepenrad 3 van de generator (niet getoond, maar conventioneel) kan zijn uitgevoerd als een op zichzelf conventionele haakse hoekoverbrenging of een tandriem-aandrijving.

Maatregelen voor het beschermen van de waterpopulatie kunnen zijn voorzien door een visvriendelijke watergeleiding te laten samenstellen met een visvriendelijke schoepvorm. Als extra maatregel kan ook nog aan de stroomopwaartse kant een rooster worden geplaatst (niet zichtbaar in de Figuren, maar conventioneel).

Een alternatieve uitvoeringsvorm van de uitvinding is getoond in de Figuren 3 tot en met 5. Het betreft hier een bij voorkeur buiten de vaarroute langs de oever van een rivier geplaatste rivierwaterkrachtcentrale 101. Bij voorkeur is deze rivierwaterkrachtcentrale 101 op en neer beweegbaar aan een rivierkribbe 150 verankerd. Deze verankering is uitgevoerd als een zwenkframe 102, dat zowel scharnierbaar aan de kribbe 150 als aan een binnenste drijver 104 van de rivierwaterkrachtcentrale 101 is bevestigd. Hierdoor kan de waterkrachtcentrale 101 zijn positie behouden ten opzichte van de waterspiegel 152 bij hoog en laag water in de rivier. Een schoepenrad 103 is draaibaar opgesteld voor rotatie rond een horizontale as, die gelagerd is tussen de binnenste drijver 104 en een buitenste drijver 106. De binnenste en buitenste drijvers 104, 106 dienen daarbij tevens als kanalisatiemiddelen voor het kanaliseren van een waterstroom onder de horizontale as en in het bereik van het schoepenrad 103. Een door het schoepenrad 103 aangedreven generator (niet getoond, maar conventioneel) kan in één van de binnenste of buitenste drijvers 104, 106 zijn ondergebracht. Ook kan zich in elke drijver een generator voor het opwekken van elektrische energie bevinden. De buitenste drijver 106 wordt in zijn verticale beweging ten opzichte van de rivierkribbe 150 geleid langs een in de rivierbedding verankerde paal 108, waaraan een baken 110 voor de scheepvaart is bevestigd.

Instelmiddelen voor het optimaliseren van de door het schoepenrad 103 ten opzichte van de waterspiegel 152 ingenomen positie, zijn uitgevoerd als ballasttanks 112, 114 in de drijvers 104, 106, zoals in Figuur 5 getoond. Een pomp 116 staat daarbij in vloeistofverbinding met de ballasttanks 112, 114 door middel van verbindingsleidingen 118, 120 en met het oppervlaktewater door middel van een toegangsleiding 122. De drijver 104,

106 zoals getoond in Figuur 5 heeft een open bovenkant, maar deze is zoals in de Figuren 3 en 4 is te zien bij voorkeur gesloten.

De kanalisatiemiddelen kunnen verder, zoals te zien in Figuur 4, ook een watergeleidingsplaat 109 omvatten. Deze watergeleidingsplaat 109 kan verder samen met schoepen van het schoepenrad 103 weer visvriendelijk zijn uitgevoerd. Stroomopwaarts, maar bij aan eb en vloed onderhevige rivierdelen ook stroomafwaarts, van het schoepenrad 103 is een vuilgeleiding 124 aangebracht. Deze vuilgeleiding kan tevens dienen om de binnenste en de buitenste drijvers 104, 106 met elkaar te verbinden.

Een bovenste deel van de omtrek van het schoepenrad 103 is afgedekt met een beschermkap 126, die uit doorzichtig materiaal kan zijn gemaakt. Tussen deze beschermkap 126 en de vuilgeleidingen 124 bevinden zich roostervloeren 128 die zich in een horizontaal vlak boven de drijver 104, 106 uitstrekken. Ook deze roostervloeren 124 kunnen worden gebruikt om de binnenste en buitenste drijvers 104, 106 met elkaar te verbinden.

Het met referentiecijfer 301 aangeduide schoepenrad uit de Figuren 6 t/m 8 is geschikt voor zowel toepassing als het schoepenrad 3 in de uitvoeringsvariant volgens Figuren 1 en 2, als het schoepenrad 103 in de uitvoeringsvariant volgens de Figuren 3 t/m 5.

Het schoepenrad 301 beschikt over een kerntrommel 303 die draaibaar is om zijn eigen hartlijn, welke samenvalt met een zich horizontaal uitstrekkende rotatie-as 305.

Rondom het buitenomtrekvlak van de kerntrommel 303 is een veelvoud aan beweegbare schoepen 307 aangebracht. Deze schoepen 307 zijn beweegbaar gemonteerd tussen eindflenzen 309, die de kerntrommel 303 aan elk axiaal uiteinde begrenzen.

In de Figuren 6 t/m 8 is telkens slechts een enkele van deze laterale eind- of zijflenzen 309 zichtbaar omdat het schoepenrad 301 steeds in dwarsdoorsnede is getekend. De beweegbare schoepen 307 zijn elk met een scharnieras 311 tussen de beide eindflenzen 309 bevestigd. Door middel van de scharnieras 311 kan elke schoep 307 roteren tussen een actieve, in hoofdzaak radiale stand, zoals getoond voor de linkerhelft in de Figuren 6 en 7, en een passieve stand, in hoofdzaak tangentiele stand, zoals getoond in de rechterhelft van de Figuren 6 en 7. Elke schoep 307 heeft verder een bol gevormde buitenzijde 307A en een hol gevormde binnenzijde 307B. In de actieve stand ontvangt een desbetreffende schoep 307 water van het waterniveau 313 in de hol gevormde binnenzijde 307B. Hierdoor wordt het schoepenrad 301 in draaiing gebracht in de richting van pijl 315. Via de schoepen 307 aan de linkerkant in Figuur 6 wordt water vanaf het waterniveau 313 getransporteerd naar het lager liggende waterniveau 317. De scharnierassen 311 strekken zich parallel uit aan de hartlijn van de kerntrommel 303 en zijn daardoor ook parallel aan de centrale horizontale as 305. De actieve stand van elk van de schoepen 307 wordt bepaald doordat de bolgevormde buitenzijde 307A aanslaat tegen een aanslagnok 319, waarvan er in Figuur 6 slechts één zichtbaar is. De Figuren 7 en 8 laten deze aanslagnokken 319 duidelijker zien. In Figuur 8 is duidelijk te zien hoe de schoepen 307 met hun bolle buitenzijde 307A in de richting van de pijlen 321 in aanslag komen met de aanslagnokken 319. De passieve stand van de schoepen 307 kan worden begrensd doordat de holle binnenzijde 307B aanslaat tegen een aanslagnok 319 van een naburige, in draairichting achterliggende schoep, zoals te zien is in Figuur 7. Ook is het mogelijk om de schoepen 307 in hun passieve stand met hun holle binnenzijde 307B in aanslag te laten komen tegen een bolle buitenzijde 307A van een, in draairichting, achterliggende schoep 307. Zoals getoond in Figuur 6, is het schoepenrad 301 hier toegepast als een onderslag waterrad. Het zal de vakman duidelijk zijn dat als de draairichting en het verschil in waterniveau daarop worden aangepast, het schoepenrad 301 ook als overslag waterrad kan functioneren. Ook kan wanneer alleen het waterniveau 317 voorhanden is het schoepenrad 301 ook in dezelfde richting worden aangedreven als het waterniveau 317 onderhevig is aan een stroming van links naar rechts in Figuur 6. Dit betreft dan een toepassingsvariant zoals die volgens de Figuren 3 t/m 5.

Aldus is een inrichting (1, 101) beschreven die geschikt is voor het opwekken van energie uit stromend water en die is voorzien van een om een horizontaal opgestelde as (5) draaibaar schoepenrad (3, 103) met een veelvoud langs een buitenomtrek van het schoepenrad aangebrachte schoepen (7). De beschreven inrichting (1, 101) is verder voorzien van kanalisatiemiddelen voor het kanaliseren van een waterstroom in een bereik van het schoepenrad dat zich onder de horizontaal opgestelde as (5) bevindt, en een door het schoepenrad (3, 103) aangedreven generator voor het opwekken van elektrische energie. Instelmiddelen stellen automatisch een door het schoepenrad (3, 103) ingenomen positie in ten opzichte van een waterspiegel van de waterstroom. Bij deze inrichting wordt een tussen de waterstroom en individuele schoepen (7) van het schoepenrad (3, 103) plaatsvindende interactie geoptimaliseerd.

Verondersteld wordt dat de uitvoering en de werking van de uitvinding uit de voorafgaande beschrijving duidelijk blijken. De uitvinding is daarbij niet beperkt tot om het even welke hierin beschreven uitvoeringsvorm. Omwille van de duidelijkheid en beknoptheid van de beschrijving zijn hier kenmerken beschreven als onderdeel van dezelfde of van afzonderlijke uitvoeringsvormen, het zal voor de deskundige duidelijk zijn dat binnen de beschermingsomvang van de uitvinding ook uitvoeringsvormen vallen die combinaties van alle of sommige van de beschreven kenmerken omvatten. Binnen het vermogen van de deskundige, zijn er veranderingen mogelijk die binnen de omvang van de bescherming geacht worden te liggen. Eveneens zijn alle kinematische omkeringen binnen de beschermingsomvang van de onderhavige uitvinding begrepen. Uitdrukkingen, zoals “bestaand uit”, wanneer gebruikt in deze beschrijving of de bijgaande conclusies, moeten niet als een uitputtende opsomming, maar eerder in een inclusieve betekenis van ten minste bestaand uit, worden opgevat. Aanduidingen zoals een of één mogen niet worden opgevat als een beperking tot slechts een enkel exemplaar, maar hebben de betekenis van minstens een enkel exemplaar en sluiten een veelvoud niet uit. Uitdrukkingen zoals: middel voor... moeten worden gelezen als:

component ingericht voor... of element geconstrueerd om... en dienen te worden opgevat alle equivalenten voor de beschreven constructies mede te omvatten. Het gebruik van uitdrukkingen als: kritisch, voordelig, bij voorkeur, gewenst enz., is niet bedoeld om de uitvinding te beperken. Bovendien kunnen ook eigenschappen die niet specifiek of uitdrukkelijk worden beschreven of vereist in de constructie volgens de uitvinding, maar die wel binnen het bereik van de deskundige liggen, mede worden omvat zonder dat wordt afgeweken van de beschermingsomvang, zoals bepaald door de conclusies.

Claims

CONCLUSIES

1. Inrichting voor het opwekken van energie uit stromend water, welke inrichting is voorzien van:

een om een horizontaal opgestelde as draaibaar schoepenrad met een veelvoud langs een buitenomtrek van het schoepenrad aangebrachte schoepen, kanalisatiemiddelen voor het kanaliseren van een waterstroom in een bereik van het schoepenrad dat zich onder de horizontaal opgestelde as bevindt, een door het schoepenrad aangedreven generator voor elektrische energie, en instelmiddelen voor het automatisch instellen van een door het schoepenrad ingenomen positie ten opzichte van een waterspiegel van de waterstroom, waarbij een tussen de waterstroom en individuele schoepen van het langs de buitenomtrek van het schoepenrad aangebrachte veelvoud van schoepen plaatsvindende interactie wordt geoptimaliseerd.
2. Inrichting volgens conclusie 1, waarbij de door het schoepenrad aangedreven generator een permanent magneet generator is.
3. Inrichting volgens conclusie 1 of 2, waarbij de instelmiddelen zijn uitgebreid met een intelligent datasysteem.
4. Inrichting volgens conclusie 1, 2 of 3, waarbij het schoepenrad beschikt over een kerntrommel, waarvan de hartlijn samenvalt met de horizontale as en die aan elk van zijn tegenoverliggende axiale uiteinden voorzien is van een zijflens, die zich radiaal uitstrekt vanaf een buitenomtrek van de kerntrommel.
5. Inrichting volgens een enkele van de voorafgaande conclusies 1-4, waarbij het om de horizontale as draaibare schoepenrad voorzien is van een veelvoud individueel beweegbare schoepen.
6. Inrichting volgens conclusie 5, waarbij elke individuele schoep beweegbaar is tussen een passieve tangentiële stand, waarin deze met minimale weerstand in een waterstroom kan passeren en een actieve radiale stand, waarin deze optimaal door een waterstroom kan worden aangedreven.
7. Inrichting volgens conclusie 5 of 6, waarbij elke individueel beweegbare schoep draaibaar is om een schoep-as die zich parallel aan de horizontale as uitstrekt.
8. Inrichting volgens conclusie 5 of 6, waarbij elke individueel beweegbare schoep draaibaar is om een schoep-as die zich parallel aan de horizontale as uitstrekt en zich bevindt aan de buitenomtrek kerntrommel.
9. Inrichting volgens conclusie 7 of 8, waarbij elke zich parallel aan de horizontale as uitstrekkende schoep-as een scharnieras omvat die tussen de tegenoverliggende eindflenzen is aangebracht.
10. Inrichting volgens een enkele van de voorafgaande conclusies 6-9, waarbij beweging van elke schoep vanuit de passieve tangentiële stand naar de actieve radiale stand begrenst is door een aanslagnok.
11. Inrichting volgens conclusie 10, waarbij elke individueel beweegbare schoep in de actieve stand met een buitenwaarts gerichte zijde aanligt tegen de aanslagnok.
12. Inrichting volgens een enkele van de conclusie 1-11, waarbij de inrichting deel uitmaakt van een stuw met een hoogteverval tussen een inloopwaterspiegel aan een stroomopwaartse kant en een uitloopwaterspiegel aan een stroomafwaartse kant, welke stuw ingericht is voor de waterhuishouding van een polder, waarbij de kanalisatiemiddelen zijn uitgevoerd als een beweegbare watergeleiding aan de stroomopwaartse kant, waarbij de instelmiddelen voor het optimaliseren tenminste een enkele draagarm omvat die de horizontaal opgestelde as draagt en die zich uitstrekt vanaf een vast draaipunt aan de stroomafwaartse kant tot aan een in hoogte verstelbare schuif, en waarbij de tenminste enkele arm tezamen met de horizontaal opgestelde as de in hoogte verstelbare schuif en de beweegbare watergeleiding met de draagarm om het vaste draaipunt op en neer beweegbaar is.
13. Inrichting volgens conclusie 12, waarbij de in hoogte instelbare schuif een hoogteverval tussen de inloop waterspiegel en de uitloopwaterspiegel kan instellen tussen 20cm en 200cm.
14. Inrichting volgens conclusie 12 of 13, verder voorzien van een technische ruimte, die ondergronds is geplaatst.
15. Inrichting volgens conclusie 12, 13 of 14, verder voorzien van maatregelen voor het beschermen van de waterpopulatie.
16. Inrichting volgens conclusie 15, waarbij de maatregelen voor het beschermen van de waterpopulatie een aan de stroomopwaartse kant geplaatst rooster omvat.
17. Inrichting volgens conclusie 15 of 16, waarbij de maatregelen voor het beschermen van de waterpopulatie een visvriendelijke watergeleiding en een visvriendelijke schoepvorm voor de individuele schoepen omvatten.
18. Inrichting volgens een enkele van de conclusies 1-11, waarbij de inrichting deel uitmaakt van een buiten de vaarroute in het oppervlaktewater langs de oever van een rivier geplaatste waterkrachtcentrale, waarbij de kanalisatiemiddelen worden gevormd door ten minste een enkele drijver, en waarbij de instelmiddelen voor het optimaliseren zijn voorzien van een ballasttank en een in de ten minste enkele drijver en een met het oppervlaktewater en de ballasttank in vloeistofverbinding staande pomp.
19. Inrichting volgens conclusie 18, waarbij de waterkrachtcentrale op en neer beweegbaar aan een rivierkribbe verankerd is.
20. Inrichting volgens conclusie 19, waarbij het zich van de kribbe afgekeerde deel van de ten minste enkele drijver in verticale richting geleid wordt langs een in de rivierbedding verankerde paal, waaraan een baken voor de scheepvaart bevestigd is.
21. Inrichting volgens conclusie 18, 19 of 20, waarbij de horizontaal opgestelde as van het schoepenrad aan de tenminste enkele drijver gelagerd is.
22. Inrichting volgens conclusie 18, 19, 20 of 21, waarbij het schoepenrad tussen de tenminste enkele drijver en een tweede drijver is aangebracht.
23. Inrichting volgens conclusie 22, waarbij de eerste en tweede drijver met elkaar verbonden zijn.
24. Inrichting volgens conclusie 22 of 23, waarbij de tweede drijver ook deel uitmaakt van de kanalisatiemiddelen.
25. Inrichting volgens conclusie 22, 23 of 24, waarbij de tweede drijver ook voorzien is van een ballasttank die deel uitmaakt van de instelmiddelen.
26. Inrichting volgens een enkele van de conclusies 18-25, waarbij een deel van de omtrek van het schoepenrad dat zich boven de horizontaal opgestelde as bevindt afgedekt is met een beschermkap.
27. Inrichting volgens een enkele van de conclusies 18-26, waarbij ten minste stroomopwaarts van het schoepenrad een vuilgeleider is aangebracht.
28. Inrichting volgens een enkele van de conclusies 18-27, waarbij ten minste stroomopwaarts van het schoepenrad een zich in een horizontaal vlak boven de tenminste enkele drijver uitstrekkende roostervloer is aangebracht.

V