NL2018844B1

NL2018844B1 - Device for generating energy from running water

Info

Publication number: NL2018844B1
Application number: NL2018844A
Authority: NL
Inventors: Jacobus Van Boxel Jan; Marinus Versluis Pieter Sr
Original assignee: Eqa Projects B V
Priority date: 2016-05-19
Filing date: 2017-05-04
Publication date: 2018-12-24
Also published as: NL2018844A

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 optimaal 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.Device (1, 101) for generating energy from flowing water, which is provided with a blade wheel (3, 103) rotatable about a horizontally arranged axis (5) with a plurality of blades (7) arranged along an outer circumference of the blade wheel. The device is furthermore provided with channelizing means for channeling a water stream in a range of the paddle wheel which is located below the horizontally arranged shaft (5), and a generator for generating electric energy driven by the paddle wheel (3, 103). Adjusting means automatically adjust an optimum position of the paddle wheel (3, 103) relative to a water level of the water stream. With this device, an interaction occurring between the water flow and individual blades (7) of the blade wheel (3, 103) is optimized.

Description

Titel: Inrichting voor het opwekken van energie uit stromend waterTitle: Device for generating energy from running 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.The invention relates to a device for generating energy from flowing water, in particular a hydropower plant of relatively modest size.

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.Hydroelectric power stations are known, inter alia, for driving tools in the form of water mills and for generating electrical energy with the aid of artificially constructed reservoirs.

Deze laatste vorm is geografisch beperkt in plaatsing en is bovendien afhankelijk van de lokale omstandigheden, die de noodzakelijke ingrijpende infrastructurele aanpassingen moeten toelaten.This latter form is geographically limited in placement and, moreover, depends on the local circumstances, which must permit the necessary radical infrastructural changes.

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 energie-opwekkende 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.Increasingly, for the increasing demand for electrical energy and for environmental reasons, relatively small-scale energy-generating installations such as wind turbines and solar panels are used. To connect these energy-generating devices to the existing electricity grid, often new infrastructure, such as electricity cables, must be installed because it is not yet available. In a water-rich landscape with polders and rivers, such an infrastructure is often present and is used for operating and monitoring polder dams, or for marking out river cribs. This infrastructure has not yet been used for supplying electrical energy to the grid.

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 pubhek een op zijn minst een nuttige keuzemogelijkheid te verschaffen.Accordingly, it is an object of the present invention to eliminate at least one of the disadvantages of the prior art or to reduce its effects. It is also an object of the present invention to provide improved, or alternative, solutions that are simpler to implement and that, moreover, can be made relatively advantageous. Alternatively, it is an object of the invention to provide the pub gate with at least a useful selection option.

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. Het automatisch instellen van een door het schoepenrad ingenomen optimale positie ten opzichte van een waterspiegel is vooral van belang bij decentraal geplaatste, relatief kleinschalige energie-opwekinrichtingen die anders moeilijk te observeren en te bewaken zouden zijn.To this end, the invention provides a device for generating energy from flowing water, as defined in one or more of the appended claims. More in particular, the device according to the invention is provided with a paddle wheel rotatable about a horizontally arranged axis with a plurality of paddles arranged along an outer circumference of the paddle wheel, channel means for channeling a water flow in a range of the paddle wheel below the horizontal located axis, a paddle-driven generator for electrical energy, and adjusting means for automatically adjusting a position occupied by the water wheel relative to a water level of the water stream. Thereby an interaction between the water flow and individual blades of the plurality of blades arranged along the outer circumference of the blade wheel is optimized. The automatic adjustment of an optimum position with respect to a water level occupied by the paddle wheel is particularly important in the case of decentralized, relatively small-scale energy generating devices that would otherwise be difficult to observe and monitor.

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.The generator driven by the paddle wheel is preferably a permanent magnet generator. In some cases, the generator to be driven by the impeller can have a shaft drive with an angular angle transmission, and in other cases, a toothed belt drive.

In het laatste geval heeft een laagtoerige permanent magneet generator de voorkeur.In the latter case, a low-speed permanent magnet generator is preferred.

In een uitvoeringsvariant van de uitvinding kunnen de instelmiddelen zijn uitgebreid met een intelligent datasysteem.In an embodiment variant of the invention, the setting means can be expanded with an intelligent data system.

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.In a device according to the invention, the impeller can have a core drum, the axis of which coincides with the horizontal axis. The core drum can also be provided with a side or end flange at each of its opposite axial ends, which flange extends radially from an outer circumference of the core drum.

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.The paddle wheel rotatable about the horizontal axis can in the invention also be provided with a plurality of individually movable paddles. Said individual vane can then each be movable between a passive tangential position in which it can pass into a water stream with minimal resistance and an active radial position in which they can be optimally driven by a water stream. Preferably, each individually movable vane is rotatable about a vane axis that extends parallel to the horizontal axis and can then be rotatable about a vane axis located on the outer periphery core drum. Optionally, each vane axis extending parallel to the horizontal axis may include a pivot axis disposed between opposed end flanges of a core drum.

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.The movement of each blade from its passive tangential position to its active radial position can be limited by a stop cam. In which case each individually movable vane can abut against the stop cam in its active position with an outward facing side. The stop cams can be positioned between two successive pivot axes in the circumferential direction of the impeller and can also serve as a stop for the passive position in that an inwardly directed side of each blade abuts against a stop cam located behind in the circumferential direction. If desired, it is also possible to have the movable vanes in their passive position overlap with their inside against an outside of a rear neighboring vane.

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.Each blade can further be provided with a convex-shaped outside and a concave-shaped inside. In the active position, a respective blade receives water in the hollowly formed inner side. This design in combination with the core drum not only increases efficiency, but also contributes to the fish-friendliness of the paddle wheel.

Bij de inrichting volgens de uitvinding kunnen de automatische instelmiddelen voor het optimaal insellen van een door het schoepenrad in te nemen positie gebruikmaken van parameters die geselecteerd zijn uit een groep omvattende: wateraanbod, waterdebiet, waterhoogte, toerental van het schoepenrad, positie van het schoepenrad, energiebehoefte, elektrische spanning, alsmede signalen van eindschakelaars en laadstroomregelapparatuur. Daarbij kunnen de automatische instelmiddelen ingericht zijn om uitgaande van metingen door software een commando te geven om het waterrad op een andere hoogtepositie in te stellen ten opzichte van de waterspiegel. De automatische instelmiddelen kunnen daarbij ook voorzien zijn van tenminste een communicatiemodule en/of een bewakingsmodule, waarvan ten minste een enkele ingericht is om bij een lage elektrische spanning het opgenomen vermogen te beperken door gedeeltelijk uitschakelen van de automatische instelmiddelen. Verder kunnen de automatische instelmiddelen voorzien zijn van een bewakingsmodule die is ingericht om in een vooraf bepaald tijdsinterval een PLC-eenheid en een communicatiemodule van de automatische instelmiddelen te activeren voor het uitvoeren van metingen en het verwerken van verkregen meetgegevens om de door het schoepenrad ten opzichte van de waterspiegel ingenomen positie te optimaliseren of optimaal te houden. De bewakingsmodule kan daarbij ingericht zijn om continue een waterniveau stroomopwaarts van het schoepenwiel te meten, waardoor bij overschreiden van een vooraf ingestelde limiet binnen het vooraf bepaald tijdsinterval de PLC-eenheid en de communicatiemodule geactiveerd worden om zonodig te kunnen ingrijpen. Optioneel kan ook een cameraregistratie nog deel uitmaken van de automatische instelmiddelen.In the device according to the invention, the automatic adjusting means for optimally adjusting a position to be taken by the paddle wheel can make use of parameters selected from a group comprising: water supply, water flow rate, water height, speed of the paddle wheel, position of the paddle wheel, energy requirement, electrical voltage, as well as signals from limit switches and charging current control equipment. The automatic adjusting means can herein be adapted to give a command, based on measurements by software, to adjust the water wheel to a different height position with respect to the water level. The automatic adjusting means can also be provided with at least one communication module and / or a monitoring module, at least one of which is adapted to limit the power consumption at a low electrical voltage by partially switching off the automatic adjusting means. Furthermore, the automatic adjusting means may be provided with a monitoring module which is adapted to activate a PLC unit and a communication module of the automatic adjusting means in a predetermined time interval for carrying out measurements and processing obtained measurement data to optimize or maintain the position taken from the water surface. The monitoring module can be arranged to continuously measure a water level upstream of the paddle wheel, whereby if a predetermined limit is exceeded within the predetermined time interval the PLC unit and the communication module are activated to enable intervention if necessary. Optionally, a camera registration can also be part of the automatic setting means.

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/waterghjbaan 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. Uitgaande van metingen kan door middel van software een commando aan de spindelmotor worden gegeven om het waterrad op een andere hoogtepositie in te stellen ten opzichte van de waterspiegel, door de spindel of spindels links- of rechtsom te laten draaien. Bij voorkeur kan de in hoogte instelbare schuif daarbij een hoogteverval tussen de inloop waterspiegel en de uitloopwaterspiegel instellen tussen 20cm en 200cm.In a special embodiment of the invention, the device forms part of a weir with a height drop between a run-in water level on an upstream side and a run-out water level on a downstream side. This weir is adapted for the water management of a polder, and the channel means are advantageously designed as a movable water guide on the upstream side. The adjusting means for optimizing then preferably comprise at least a single bearing arm which carries the horizontally arranged axis and which extends from a fixed pivot point on the downstream side to a height-adjustable slider on the upstream side. The at least single arm is thereby movable up and down together with the horizontally arranged axis, the height-adjustable slider and the movable water guide with the carrying arm about the fixed pivot point. Important for optimizing an interaction occurring between the water flow and individual blades of the blade wheel are that the water wheel and a water guide designed as a fish / water slide are fixedly connected to each other. By adjusting the position of the water jet on the blades, a maximum energy yield can be obtained, and practical experiences of the hydropower can be optimized and utilized. The means by which a position taken by the water wheel relative to a water level of a water stream is automatically adjusted comprises a monitoring well, which can provide a signal for operating a spindle slide motor. The water guide designed as a fish / water slide is connected to the height-adjustable valve designed as a spindle slide. The spindle slide is driven by an electronic spindle slide motor. By setting a liquid height, the monitoring well gives a signal so that the spindle slide motor moves the slider up and down to the desired set liquid height. Based on measurements, a command can be given to the spindle motor by means of software to adjust the water wheel to a different height position with respect to the water level, by turning the spindle or spindles to the left or to the right. The height-adjustable slider can here preferably adjust a height drop between the inlet water level and the outlet water level between 20 cm and 200 cm.

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.Such a polder weir can further be provided with a technical room, which is placed underground. The technical room serves to accommodate the polder weir control and monitoring equipment.

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 visvriendehjke 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.Measures may also have been taken to protect the water population. Such measures for protecting the water population can include a grid placed on the upstream side. The measures for protecting the water population can also comprise a fish-friendly water conduction and a fish-friendly blade shape for the individual blades. A fish-friendly water guide and a fish-friendly paddle wheel are obtained because at the polder weir the water guide track designed as a fish / water slide places each fish, as it were, in a water bowl formed by the vane and lets it go down with its own water. This prevents the fish from falling down and cannot get caught in the paddle. The paddle wheel usually also rotates at a sufficiently low speed.

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.Alternatively, the device according to the invention can also form part of a hydroelectric power station placed outside the navigation route in the surface water along the banks of a river. The channelizing means are then formed by at least a single float, and the adjusting means for optimizing are thereby provided with at least a single ballast tank and a pump in fluid communication with the surface water and said ballast tank.

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.The hydroelectric power station is anchored up and down on a river manger. The part of the at least some float remote from the manger can then be guided in vertical direction along a pole anchored in the river bed, to which a beacon for shipping can also be attached. The horizontally arranged axis of the impeller can be mounted on the at least one float.

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. Ook bij deze rivierstuw kan het automatisch instellen van een door het waterrad of schoepenrad ingenonren positie ten opzichte van de waterspiegel worden verkregen door het automatisch aansturen van de pomp. Uitgaande van metingen en door middel van software kan ook hier weer een commando aan het ballastpompsysteem worden gegeven om het waterrad door middel van de drijvers op een andere hoogtepositie in te stellen ten opzichte van de waterspiegel.The paddle wheel can also be arranged between the at least one float and a second float. This first and second driver can be connected to each other, whereby the second driver can also form part of the channelization means. The number of pumps required or used per float of this river unit for filling or emptying two ballast tanks per float can in each case be at least one single pump per float and per ballast tank. In total there are preferably two pumps and four ballast tanks. This is preferably a float pump for each float. There are preferably two ballast tanks per float so that there is less chance of sinking in the event of collision damage or leakage. Two ballast tanks per float can also be set more precisely and more stable in the event of waves. As stated, the second float can also be provided with at least one single ballast tank that forms part of the adjusting means, but preferably also has two ballast tanks. Also with this river weir, the automatic adjustment of a position in which the water wheel or paddle wheel engages in relation to the water level can be obtained by automatically controlling the pump. Based on measurements and by means of software, a command can again be given to the ballast pump system to adjust the water wheel to a different height position with respect to the water level by means of the floats.

Een deel van de omtrek van het schoepenrad dat zich boven de horizontaal opgestelde as bevindt kan afgedekt zijn met een beschennkap.A part of the circumference of the paddle wheel that is above the horizontally arranged axis can be covered with a protective cap.

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.A dirt guide may be provided at least upstream of the paddle wheel on the lead-in side. At the river unit, the dirt conductor can also be fitted on the discharge side (downstream), because many rivers have ebb and flow and therefore have two flow directions. In addition, a slatted floor extending in a horizontal plane above the floats can be arranged upstream of the paddle wheel.

Een automatisch in hoogte instelbaar waterrad gekoppeld aan een water en vis ghjbaan 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.An automatically adjustable water wheel coupled to a water and fishing gjjbaan in combination with a polder dam is not yet known. In the polder weir according to the invention, generating energy can also be combined with making measurements such as precipitation, flow, soil hydrology and electrical voltage present.

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 vlotter-systeem 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. Metingen die kunnen worden gebruikt voor de automatische hoogteverstelling kunnen parameters omvatten zoals: wateraanbod (vloeistofstroom), waterhoogte, toerental van het waterrad, energiebehoefte, en/of elektrische spanning.In both the polder weir and river variants of the device according to the invention, the water wheel rotates with the flow direction about a horizontally placed axis. This is the most animal-friendly. The float system of the river variant ensures that if a floating obstacle is signaled, the wheel is released from the water through the float system. In the river variant, the wheel with float system can, in addition to energy production, also serve to retain water in a river or to discharge it extra if desired, the adjustability thereof can be automated. Like the polder weir variant, the river variant can also be used sustainably for flexible water level management. Measurements that can be used for the automatic height adjustment can include parameters such as: water supply (fluid flow), water height, speed of the water wheel, energy requirement, and / or electrical voltage.

Ook belangrijk is dat belangrijke componenten van de inrichting, zoals schoepenrad en watergeleidingen uit gerecycleerde kunststof kunnen worden vervaardigd.It is also important that important components of the device, such as paddle wheel and water guides, can be made from recycled plastic.

De gemeenschappelijke voordelen kunnen als volgt worden samengevat:The common benefits can be summarized as follows:

Laag toerental, lange levensduur en diervriendelijk.Low speed, long service life and animal-friendly.

In draairichting met de waterstroom mee, bijzonder diervriendelijk.In the direction of rotation along with the water flow, particularly animal-friendly.

Een automatisch in hoogte verstelbaar waterrad, optimaal energierendement en automatisch instelbaar.An automatically adjustable water wheel, optimum energy efficiency and automatically adjustable.

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.An automatic height-adjustable water wheel that can also be completely lifted out of the water in the event of obstacles and / or a large water flow that should not be impeded.

Bijna de volledige installatie kan van recycleerbare hoogwaardig kunststof worden vervaardigd.Almost the entire installation can be made from recyclable high-quality plastic.

Een ecologische schoepvorm kan worden toegepast.An ecological blade shape can be applied.

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:Other advantageous aspects of the invention will be further elucidated with reference to the following detailed description with reference to the accompanying drawings, in which:

Figuur 1 is een aanzicht in perspectief van een polderstuw volgens de uitvinding gezien vanaf de stroomafwaartse kant;Figure 1 is a perspective view of a polder weir according to the invention seen from the downstream side;

Figuur 2 is een zijaanzicht van de polderstuw uit Figuur 1;Figure 2 is a side view of the polder weir of Figure 1;

Figuur 3 is een bovenaanzicht in perspectief van een riviereenheid volgens de uitvinding;Figure 3 is a top perspective view of a river unit according to the invention;

Figuur 4 is een bovenaanzicht in perspectief van de riviereenheid volgens Figuur 3 gezien vanaf de stroomafwaartse kant en gedeeltelijk in doorsnede;Figure 4 is a top perspective view of the river unit of Figure 3 viewed from the downstream side and partially in section;

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;Figure 5 is a perspective view of a floater for the river unit of Figures 3 and 4, the top of which is left open to show the interior;

Figuur 6 toont gedeeltelijk in doorsnede een variant van een schoepenrad voor aandrijving door een waterstroom;Figure 6 shows, partly in section, a variant of a paddle wheel for driving through a water stream;

Figuur 7 is een dwarsdoorsnede van het schoepenrad van Figuur 6;Figure 7 is a cross-sectional view of the blade wheel of Figure 6;

Figuur 8 is een detailaanzicht van een uiteinde van het schoepenrad van Figuur 6; enFigure 8 is a detail view of one end of the blade wheel of Figure 6; and

Figuur 9 is een schema voor een intelligent PLC-systeem voor het automatisch instellen van een door het schoepenrad ingenomen optimale positie ten opzichte van een waterspiegel.Figure 9 is a diagram for an intelligent PLC system for automatically adjusting an optimum position occupied by the paddle wheel relative to a water level.

Gezien vanaf de stroomafwaartse kant is in Figuur 1 een polderstuw 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.Viewed from the downstream side, Figure 1 shows a polder-driven hydroelectric power station 1, which is provided with a device for generating energy from flowing water. The device is provided with a water wheel or blade wheel 3, which is rotatably arranged for rotation about a horizontally extending shaft 5. Along a number of blades 7 are arranged along the circumference of the blade wheel 3 at regular distances from each other. A channel means for channeling a water flow along the circumference of the blade wheel 3 is here embodied as a movable water guide 9. The horizontal shaft 5 is mounted on a support arm 11 which is rotatable on the downstream side about a pivot axis 13. At the rear of the paddle wheel 3 (not visible in Figs. 1 and 2) is a carrying arm identical to the carrying arm 11, which arm is also rotatable about the pivot axis 13. Also the invisible opposite end of the horizontal axis 5 is also with its bearing on this identical support arm attached. The water guide 9 and the end of the upstream arm 11 are attached to a height-adjustable slider 15, as shown in Figure 2. This height-adjustable slide is driven by a spindle motor 17 to be adjustable in height, and when the slide 15 is moved up and down, the carrying arm 11 and the water guide 9 move up and down simultaneously with the slide. The carrying arm 11 rotates around the pivot axis 13 and thereby moves the horizontal axis 5 with the paddle wheel 3 up and down simultaneously with the water guide 9. A correct distance between the water guide 9 and the blades 7 is guaranteed in all circumstances.

Vanzelfsprekend kan deze afstand desgewenst ook vooraf instelbaar worden uitgevoerd.Of course, this distance can, if desired, also be made adjustable in advance.

De watergeleiding 9 strekt zich bij voorkeur uit tot over de schuif 15. Goed te zien in Figuur 2 is dat een inloopwaterspiegel 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 uitloopwaterspiegel 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.The water guide 9 preferably extends over the slide 15. It is clearly visible in Figure 2 that a run-in water level 19 on the upstream side of the polder dam hydroelectric power station 1 is higher than a water level 21 on the run-out side. A height drop between the inlet water mirror 19 and the outlet water mirror 21 can be adjusted by the height-adjustable slider 15. This height adjustment of the slider 15 can be done automatically and can be controlled remotely. The adjusting means required for this may comprise a monitoring well (not shown, but conventional) which outputs a signal for operating the spindle motor 17. In a practical embodiment, the slide 15 of the polder weir can be height-adjustable over a distance of approximately 2 m executed. Aside from, or between boundary walls 23, 25 of the polder dam hydroelectric power station 1 on the inlet and outlet sides, an underground technical room can be provided for mounting accessories, such as a generator and / or control unit to be driven by the impeller 3. and monitoring means of the polder weir. The drive through the impeller 3 of the generator (not shown, but conventional) can be designed as a per se conventional right-angle angle transmission or a toothed-belt drive.

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).Measures for protecting the water population can be provided by having a fish-friendly water guide assembled with a fish-friendly blade shape. As an extra measure, a grid can also be placed on the upstream side (not visible in the Figures, but conventional).

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 voorde scheepvaart is bevestigd.An alternative embodiment of the invention is shown in Figures 3 to 5. This is a river hydroelectric power station 101, preferably located outside the navigation route along the bank of a river. Preferably, this river hydroelectric power station 101 is movable up and down on a river manger 150. anchored. This anchoring is designed as a pivot frame 102, which is pivotally attached to the manger 150 and to an inner floater 104 of the river hydroelectric power station 101. This allows the hydroelectric power station 101 to maintain its position relative to the water level 152 at high and low water in the river. A paddle wheel 103 is rotatably arranged for rotation about a horizontal axis mounted between the inner float 104 and an outer float 106. The inner and outer floats 104, 106 also serve as channelization means for channeling a water stream below the horizontal axis and in the range of the paddle wheel 103. A generator driven by the paddle wheel 103 (not shown, but conventional) can be housed in one of the inner or outer floats 104, 106. There may also be a generator for generating electrical energy in each driver. The outer float 106 is guided in its vertical movement relative to the river manger 150 along a pole 108 anchored in the river bed, to which a beacon 110 for shipping is attached.

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. Het automatisch instellen van een door het waterrad of schoepenrad 103 ingenomen positie ten opzichte van de waterspiegel 152 van de waterstroom kan daarbij worden bereikt door het automatisch aansturen van de pomp 116. 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.Adjusting means for optimizing the position occupied by the paddle wheel 103 relative to the water level 152 are designed as ballast tanks 112, 114 in the floats 104, 106, as shown in Figure 5. A pump 116 is in fluid communication with the ballast tanks 112, 114 by means of connecting pipes 118, 120 and with the surface water by means of an access pipe 122. The automatic adjustment of a position occupied by the water wheel or paddle wheel 103 relative to the water level 152 of the water flow can thereby be achieved by automatically controlling the pump 116. The floater 104, 106 as shown in Figure 5 has an open top, but this is preferably closed as seen in Figures 3 and 4.

De kanahsatiemiddelen 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.The channelization means may furthermore, as seen in Figure 4, also comprise a water guide plate 109. This water-guiding plate 109 can further be designed in a fish-friendly manner together with blades of the blade wheel 103. Upstream, but at low and high tide river parts also downstream, a dirt guide 124 is provided from the paddle wheel 103. This dirt guide can also serve to connect the inner and outer floats 104, 106 to each other.

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.An upper part of the circumference of the paddle wheel 103 is covered with a protective cap 126, which can be made of transparent material. Between this protective cap 126 and the dirt guides 124 there are grate floors 128 which extend in a horizontal plane above the floater 104, 106. These slatted floors 124 can also be used to connect the inner and outer floats 104, 106 to each other.

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.The paddle wheel from figures 6 to 8 denoted by reference numeral 301 is suitable for both application and the paddle wheel 3 in the embodiment according to Figures 1 and 2, and to the paddle wheel 103 in the embodiment variant of Figures 3 to 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.The paddle wheel 301 has a core drum 303 that is rotatable about its own axis, which coincides with a horizontally extending axis of rotation 305.

Rondom het buitenomtrekvlak van de kerntrommel 303 is een veelvoud aan beweegbare schoepen 307 aangebracht. Deze schoepen 307 zijn beweegbaar gemonteerd tussen eindilenzen 309, die de kerntrommel 303 aan elk axiaal uiteinde begrenzen.A plurality of movable vanes 307 are arranged around the outer peripheral surface of the core drum 303. These blades 307 are movably mounted between end lenses 309, which define the core drum 303 at each axial end.

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 eindilenzen 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 hggende 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 duidehjk 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.In Figures 6 to 8, only a single one of these lateral end or side flanges 309 is visible in each case because the impeller 301 is always drawn in cross section. The movable blades 307 are each secured with a pivot axis 311 between the two end lenses 309. By means of the pivot axis 311, each vane 307 can rotate between an active, substantially radial position, as shown for the left-hand half in Figures 6 and 7, and a passive position, substantially tangential, as shown in the right-hand half of the Figures. 6 and 7. Each vane 307 further has a spherical outer side 307A and a concave inner side 307B. In the active position, a respective blade 307 receives water from the water level 313 in the concave inner side 307B. This causes the paddle wheel 301 to rotate in the direction of arrow 315. Via the paddles 307 on the left-hand side in Figure 6, water is transported from the water level 313 to the lower water level 317. The pivot axes 311 extend parallel to the center line of the core drum 303 and are therefore also parallel to the central horizontal axis 305. The active position of each of the vanes 307 is determined in that the spherical outer side 307A abuts against a stop cam 319, of which only one is visible in Figure 6. Figures 7 and 8 show these stop cams 319 more clearly. Figure 8 clearly shows how the blades 307 with their convex outer side 307A come into abutment with the stop cams 319 in the direction of the arrows 321. The passive position of the blades 307 can be limited by the hollow inner side 307B abutting against a stop cam 319 of an adjacent vane rearwardly rotating blade, as can be seen in Figure 7. It is also possible for the vanes 307 in their passive position with their hollow inner side 307B to stop against a convex outer side 307A of a, in the rotating direction , underlying vane 307. As shown in Figure 6, the vane wheel 301 is used here as a lower water wheel. It will be clear to those skilled in the art that if the direction of rotation and the difference in water level are adjusted thereto, the paddle wheel 301 can also function as a water wheel overtopping. Also, when only the water level 317 is available, the paddle wheel 301 can also be driven in the same direction as the water level 317 is subject to a flow from left to right in Figure 6. This then relates to an application variant such as that according to Figures 3 to 5 .

Figuur 9 toont een PLC-systeem 401 voor de automatische hoogteinstelling van een optimale positie van het schoepenrad ten opzichte van de waterspiegel voor zowel de hiervoor beschreven polderstuw- als de riviervariant. Metingen en besturing worden gedaan met behulp van een PLC-eenheid 403, zoals een Omron CJ2M PLC. Dit is een modulaire PLC, uitgerust met een voeding 405, een CPU 407, een analoge ingangsmodule 409 (van 8 x 4 .. 20 mA), een digitale ingangsmodule 411 en een relaisuitgangsmodule 413. De CPU is voorzien van een Ethernet poort 415 waarmee gegevens kunnen worden overgebracht naar een communicatiemodule 417. Deze communicatiemodule 417 is bijvoorbeeld een modulaire router, zoals eWon Flexy 202. Verder kan de PLC 403 via de communicatiemodule 417 op afstand (via een beveiligde VPN verbinding) worden geprogrammeerd. Om bij lage accuspanning het opgenomen vermogen te beperken kan de communicatiemodule 417 de PLC 403 uitschakelen. De communicatiemodule 417 is voorzien van een modulaire router 419, een GSM-extentie 421 en een I/O-extentie 423. De I/O-extentie is ingericht om een schakelaar 425 te bedienen, waarmee een stroombron 427 al dan niet met de voeding 405 van de PLC-eenheid 403 kan worden verbonden.Figure 9 shows a PLC system 401 for the automatic height adjustment of an optimum position of the paddle wheel relative to the water level for both the polder weir and river variants described above. Measurements and control are made using a PLC unit 403, such as an Omron CJ2M PLC. This is a modular PLC equipped with a power supply 405, a CPU 407, an analog input module 409 (of 8 x 4 .. 20 mA), a digital input module 411 and a relay output module 413. The CPU is provided with an Ethernet port 415 with which data can be transferred to a communication module 417. This communication module 417 is for example a modular router, such as eWon Flexy 202. Furthermore, the PLC 403 can be programmed remotely via the communication module 417 (via a secure VPN connection). To limit the power consumption with low battery voltage, the communication module 417 can switch off the PLC 403. The communication module 417 is provided with a modular router 419, a GSM extension 421 and an I / O extension 423. The I / O extension is arranged to operate a switch 425 with which a power source 427 may or may not be supplied with the power supply. 405 of the PLC unit 403 can be connected.

Verder is een bewakingsmodule 429 in het systeem opgenomen die bij lage accuspanning ook de communicatiemodule 417 kan uitschakelen door bediening van een schakelaar 431. Het circuit in de bewakingsmodule 429 schakelt de communicatiemodule 417 en indirect de PLC-eenheid 403 iedere 6 uur in zodat een meting kan worden gedaan en de meetgegevens kunnen worden verzonden naar een server via antenne 433. Daarnaast meet de bewakingsmodule 429 de stroomopwaartse waterstand via een sensoringang 435. Mocht deze waterstand binnen de periode van 6 uur snel stijgen (instelbare limiet) dan worden de communicatiemodule 417 en de PLC-eenheid 403 onmiddelijk ingeschakeld om noodzakelijk actie te ondernemen.Furthermore, a monitoring module 429 is included in the system which can also switch off the communication module 417 by operating a switch 431 at low battery voltage. The circuit in the monitoring module 429 switches on the communication module 417 and indirectly the PLC unit 403 every 6 hours so that a measurement can be done and the measurement data can be sent to a server via antenna 433. In addition, the monitoring module 429 measures the upstream water level via a sensor input 435. If this water level rises rapidly within the period of 6 hours (adjustable limit), the communication module 417 and the PLC unit 403 immediately switched on to take necessary action.

Een signaalverbinding 437 is vanaf een laadstroomregelaar en eindschakelaars verbonden met een ingang van de digitale ingangsmodule 411. En signaalverbinding 439 is aanwezig voor het doorgeven van parameters zoals: waterniveaus, schoepenradpositie, gener atorspanning, accuspanning, waterdebiet, energiebehoefte, schoepenradtoerental en cameraregistratie. De signaal verbinding 439 is aangesloten op een ingang van de analoge ingangsmodule 409 en vertakt zich naar de sensoringang 435 van de bewakingsmodule 429. Een stuursignaalleiding 441 is aangesloten op een uitgang van de relaisuitgangsmodule 413 van de PLC-eenheid 403 voor het aansturen van de spindelmotor 17 of ballastpomp 116, afhankelijk van de uitvoeringsvariant van de inrichting.A signal connection 437 is connected from a charging current controller and limit switches to an input of the digital input module 411. And signal connection 439 is provided for transmitting parameters such as: water levels, paddle wheel position, generator voltage, battery voltage, water flow, energy requirement, paddle wheel speed and camera registration. The signal connection 439 is connected to an input of the analog input module 409 and branches to the sensor input 435 of the monitoring module 429. A control signal line 441 is connected to an output of the relay output module 413 of the PLC unit 403 for controlling the spindle motor 17 or ballast pump 116, depending on the variant of the device.

De functie van cle communicatiemodule 417 in het systeem 401 is tweeledig: het PLC-systeem 401 verzamelt meetgegevens vanuit de PLC en maakt die via een ingebouwde webserver beschikbaar. De webserver kan door middel van een versleutelde VPN-verbinding worden benaderd via het Internet. Deze VPN-verbinding kan tevens worden gebruikt om de datastream van een camera (optioneel) op te pakken maar ook om bijvoorbeeld de PLC op afstand te (her-)progrannneren.The function of the communication module 417 in the system 401 is twofold: the PLC system 401 collects measurement data from the PLC and makes it available via a built-in web server. The web server can be accessed via the Internet via an encrypted VPN connection. This VPN connection can also be used to pick up the data stream from a camera (optional) but also, for example, to (re) program the PLC remotely.

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 op gestelde 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 optimaal 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.A device (1, 101) is thus described which is suitable for generating energy from flowing water and which is provided with a paddle wheel (3, 103) rotatable about a horizontally arranged axis (5) with a multiple along an outer circumference of the impeller blades (7). The described device (1, 101) is further provided with channelizing means for channelizing a water stream in a range of the paddle wheel which is located below the horizontally arranged axis (5), and a generator driven by the paddle wheel (3, 103) for generating electrical energy. Adjusting means automatically adjust an optimum position of the paddle wheel (3, 103) relative to a water level of the water stream. With this device, an interaction occurring between the water flow and individual blades (7) of the blade wheel (3, 103) is optimized.

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 op gevat 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.It is believed that the embodiment and operation of the invention will be apparent from the foregoing description. The invention is thereby not limited to any embodiment described herein. For the sake of clarity and brevity of the description, features are described herein as part of the same or separate embodiments, it will be understood by those skilled in the art that within the scope of the invention also include embodiments comprising combinations of all or some of the features described. . Within the ability of the expert, changes are possible that are considered to be within the scope of the protection. Also, all kinematic reversals are included within the scope of the present invention. Expressions such as "consisting of" when used in this description or the appended claims should not be construed as an exhaustive list, but rather in an inclusive sense of "at least consisting of". Indications such as "one" or "one" should not be construed as a limitation to only one copy, but have the meaning of "at least one copy" and do not exclude a multiple. Expressions such as: "means for ..." must be read as: "component adapted for ..." or "element constructed to ..." and must be understood to include all equivalents for the constructions described. The use of terms such as: "critical", "advantageous", "preferably", "desired", etc. is not intended to limit the invention. Moreover, also features which are not specifically or explicitly described or required in the construction according to the invention, but which are within the reach of the skilled person, can also be included without deviating from the scope of protection as defined by the claims.

Claims

A device for generating energy from flowing water, which device is provided with: a blade wheel rotatable about a horizontally arranged axis with a plurality of blades arranged along an outer circumference of the blade wheel, channelising means for channeling a water stream in a range of the paddle wheel located below the horizontally arranged axis, an electric energy generator driven by the paddle wheel, and adjusting means for automatically adjusting an optimum position occupied by the paddle wheel with respect to a water level of the water stream, wherein an between the water stream and individual blades of the plurality of blades occurring interaction arranged along the outer circumference of the blade wheel is optimized.

Device according to claim 1, wherein the impeller driven generator is a permanent magnet generator.

Device as claimed in claim 1 or 2, wherein the adjusting means are expanded with an intelligent data system.

Device as claimed in claim 1, 2 or 3, wherein the impeller has a core drum, the axis of which coincides with the horizontal axis and which is provided on each of its opposite axial ends with a side flange extending radially from an outer circumference of the core drum.

Device as claimed in any of the foregoing claims 1-4, wherein the paddle wheel rotatable about the horizontal axis is provided with a plurality of individually movable paddles.

Device as claimed in claim 5, wherein each individual vane is movable between a passive tangential position in which it can pass into a water stream with minimal resistance and an active radial position in which it can be driven optimally by a water stream.

Device as claimed in claim 5 or 6, wherein each individually movable vane is rotatable about a vane axis that extends parallel to the horizontal axis.

8. Device as claimed in claim 5 or 6, wherein each individually movable blade is rotatable about a blade axis that extends parallel to the horizontal axis and is located on the outer periphery core drum.

Device as claimed in claim 7 or 8, wherein each blade axis extending parallel to the horizontal axis comprises a pivot axis arranged between the opposite end flanges.

Device as claimed in any of the foregoing claims 6-9, wherein movement of each vane from the passive tangential position to the active radial position is limited by a stop cam.

Device as claimed in claim 10, wherein each individually movable vane engages the stop cam in the active position with an outward facing side.

Device as claimed in any of the foregoing claims 1-11, wherein the automatic adjusting means use parameters selected from a group comprising: water supply, water flow rate, water level, speed of the paddle wheel, position of the paddle wheel, energy requirement, electrical voltage, as well as signals from limit switches and charging current control equipment.

Device as claimed in claim 12, wherein the automatic adjusting means are adapted to give a command, based on measurements by software, to adjust the water wheel to a different height position with respect to the water level.

Device as claimed in claim 12 or 13, wherein the automatic setting means are further provided with at least one communication module and / or a monitoring module, at least one of which is adapted to limit the power consumption at a low electrical voltage by partially switching off the automatic setting means.

Device as claimed in any of the claims 12-14, wherein the automatic adjusting means are provided with a monitoring module which is adapted to activate a PLC unit and a communication module of the automatic adjusting means in a predetermined time interval for performing measurements and processing obtained measurement data to optimize or maintain the position taken by the paddle wheel relative to the water level.

Device according to claim 15, wherein the monitoring module continuously measures a water level upstream of the paddle wheel, whereby when a predetermined limit is exceeded within the predetermined time interval the PLC unit and the communication module are activated to enable intervention if necessary.

Device as claimed in any of the claims 12-16, wherein the automatic adjustment means are further provided with a camera registration.

Device as claimed in any of the claims 1-17, wherein the device forms part of a weir with a height drop between a run-in water level on an upstream side and a run-out water level on a downstream side, which is arranged for the water management of a polder, wherein the channelizing means are embodied as a movable water guide on the upstream side, wherein the adjusting means for optimizing comprises at least a single bearing arm which carries the horizontally arranged axis and which extends from a fixed pivot point on the downstream side to a height-adjustable slider, and wherein the at least single arm together with the horizontally arranged axis is the height-adjustable slider and the movable water guide with the carrying arm movable up and down about the fixed pivot point.

Device as claimed in claim 18, wherein the height-adjustable slider can adjust a height drop between the inlet water level and the outlet water level between 20 cm and 200 cm.

Device as claimed in claim 18 or 19, further provided with a technical space, which is placed underground.

Device as claimed in claim 18, 19 or 20, further provided with measures for protecting the water population.

Device as claimed in claim 21, wherein the measures for protecting the water population comprise a grid placed on the upstream side.

Device as claimed in claim 21 or 22, wherein the measures for protecting the water population comprise a fish-friendly water guide and a fish-friendly paddle shape for the individual paddles.

Device as claimed in any of the claims 1-17, wherein the device forms part of a hydroelectric power station placed outside the navigation route in the surface water along the bank of a river, wherein the channel means are formed by at least a single float, and wherein the adjusting means for optimizing are provided with a ballast tank and a pump in fluid communication with the surface water and the ballast tank and a pump in fluid communication with the surface water and the ballast tank.

Device according to claim 24, wherein the hydroelectric power station is anchored up and down on a river manger.

26. Device as claimed in claim 25, wherein the part of the at least some float remote from the manger is guided in vertical direction along a pole anchored in the river bed, to which a beacon for shipping is attached.

27. Device as claimed in claim 24, 25 or 26, wherein the horizontally arranged axis of the impeller is mounted on the at least one float.

Device as claimed in claim 24, 25, 26 or 27, wherein the impeller is arranged between the at least one float and a second float.

The device of claim 28, wherein the first and second driver are connected to each other.

Device according to claim 28 or 29, wherein the second driver is also part of the channel means.

Device as claimed in claim 28, 29 or 30, wherein the second float is also provided with a ballast tank that forms part of the adjusting means.

Device as claimed in any of the claims 24-31, wherein a part of the circumference of the paddle wheel which is above the horizontally arranged axis is covered with a protective cap.

Device as claimed in any of the claims 24-32, wherein a dirt guide is arranged at least upstream of the paddle wheel.

Device as claimed in any of the claims 24-33, wherein at least upstream of the impeller a grating floor extending in a horizontal plane above the at least one float is arranged.