NO20140126A1 - Bølgeenergi-­omformere - Google Patents

Abstract

En bølgeenergiomformer (10) er innrettet for å konvertere energi overføres i bølger som forplanter seg i en fremoverretning (40) i et havmiljø og mottatt på omformeren (10) inn generert kraft. Konverteren (10) omfatter en flerhet av spalter (20) som står i fluidforbindelse via tilsvarende porter (50) til bølger mottatt på omformeren (10); kolonnene (20) har en oppad avsmalnende tverrsnitt når den er i drift, og er koplet i det vesentlige ved deres øvre ender til en energiuttaksanordning (60). Portene (50) er anordnet i det vesentlige i serie langs den foroverretningen (40), og portene (50) er av stadig større dybde i havet miljøet langs foroverretningen (40) for derved å bevirke at bølger til å forplante seg i en nedadrettet vortex (45) når den mottas ved portene (50). Det store antall søyler (20) er anordnet slik at at de langstrakte akser hovedsakelig på linje langs en første retning, og at portene (50) har tilsvarende port vinkler (q) i forhold til den første retning som er progressivt større i portene (50) er av progressivt større dybde.

Description

WAVE ENERGY CONVERTER

Teknisk Feltet

Foreliggende oppfinnelse vedrører bølgeenergi-omformere, for eksempel for bølgeenergi-konverterere for generering av fornybar energi eller for å absorbere bølgeenergi for å tilveiebringe beskyttelse mot bølger, for eksempel for å redusere erosjon. Videre vedrører foreliggende oppfinnelse fremgangsmåter for generering av fornybar energi ved hjelp av nevnte bølgeenergi-omformere. Videre vedrører foreliggende oppfinnelse fremgangsmåter for å absorbere bølgeenergi ved hjelp av nevnte bølgeenergi-omformere. I tillegg er den foreliggende oppfinnelse vedrører komponenter for å konstruere nevnte bølgeenergi-omformere. I tillegg er den foreliggende oppfinnelse vedrører systemer for generering av energi fra havbølger, der systemene omfatter et flertall av nevnte bølgeenergi-omformere. Innholdet av en beslektet patentsøknad PCT/EP2013/002266 er herved inkorporert ved referanse.

Background

Bølgeenergi-omformere er kjent i teknikken, og benytter en rekke av bølgeenergi-omformingsmekanismer. Men i motsetning til offshore vindturbiner, hav bølge energiomformere har ikke hittil vært utplassert i store tall for å gi elektrisk kraft til elektriske forsyningsnett. En moderne utfordring er å gjennomføre nevnte bølgeenergi omformere på en kostnadseffektiv måte, og samtidig sikre at de konverterer havet bølge energi effektivt til elektrisk kraft og også overleve ekstreme værforhold som er tidvis oppstått offshore. Utfordringen har derfor knyttet begrensninger som kan være gjensidig motsatte, for eksempel en robust utforming av bølge Converter er potensielt mer kostbare å produsere og distribuere i forhold til en mindre robust struktur.

En robust og effektiv bølgeenergiomformer er beskrevet i en publisert internasjonal PCT patentsøknad nr. WO2011/162615A2 (PCT/NO2011/000175, "Ocean Wave Energy System", Havkraft AS, Geir Solheim). Bølgeenergiomformer er implementert som en bølgeenergi-system for generering av kraft fra havbølger, hvor systemet omfatter en plattform som støtter en oppstilling av hule søyler hvis respektive lavere ender er i fluidforbindelse med havbølger og hvis respektive øvre ender er i luft kommunikasjon med et turbinarrangement slik at bølgebevegelser som forekommer ved de nedre ender er innrettet for å forårsake luftbevegelse inne i søylene for å drive turbinmontasjen til å generere effekt. Systemet omfatter videre en eller flere posisjonsjusterbar og / eller vinkeljusterbare undervannsstrukturer nær de nedre endene til søylene for å danne bølge forplanter seg i drift mot de nedre endene til søylene for å koble bølgene på en kontrollerbar måte inn i den hule kolonner.

I den ovenfor nevnte publiserte PCT-søknad nr. WO2011/162615A2, er det anordnet en omfattende oversikt av bølgeenergi teori som herved er innlemmet ved referanse. Bølger er overflatebølger i det vesentlige ved en grenseflate mellom to væsker, nemlig sjøvann og luft. Overflatebølgene forplanter seg i det vesentlige i et plan med grenseflaten og er utsatt for å bli brutt, reflekterte, overførte og absorbert på eventuelle gjenstander som skjærer i det vesentlige med planet av grensesnittet. For de overflatebølger som skal absorberes effektivt, må gjenstandene ha en bølge impedanstilpasset til en impedans av de overflatebølger. Når gjenstandene er av en fysisk størrelse sammenlignes med en bølgelengde av overflatebølger, å utforme gjenstander for å tilveiebringe en effektiv bølge impedanstilpasning er en komplisert oppgave, spesielt når overflatebølger i praksis ha en varierende bølgelengde avhengig av havet værforhold. I tillegg gjenstandene må være utformet for å motstå alvorlige stormforhold, og også være i det vesentlige fri for kavitasjon effekter når store mengder av bølgeenergien blir absorbert av objektene. Den tidligere nevnte publiserte PCT-søknaden beskriver en bølgeenergiomformer som er i stand til å gi effektiv absorpsjon av havbølger.lmidlertid oppstår det et behov for å iverksette en bølgeenergiomformer som er spesielt effektiv ved å absorbere bølgeenergi samtidig være robust i drift, og kostnadseffektivt å produsere. For eksempel er det ønskelig at bølgeenergiomformer er produsert på en slik måte som er hensiktsmessig for moderne skipsverft.

Sammendrag

Foreliggende oppfinnelse søker å tilveiebringe en forbedret bølgeenergiomformer som er mer effektiv i drift, mer robust og mer effektive i sin bruk av konstruksjonsmaterialer.

I henhold til et første aspekt er det tilveiebrakt en bølgeenergiomformer som er definert i etterfølgende krav 1: det er tilveiebragt en bølgeenergiomformer for omforming av i drift energi overføres i bølger som forplanter seg i en retning forover i et havmiljø og mottatt på omformeren via en energiuttaksanordning til genererte kraft, omfatter omformeren en flerhet av søyler som er i fluidforbindelse via korresponderende porter til bølger mottas på omformeren, hvor portene er i hovedsaken anordnet i serie langs det fremoverretningen, og hvor portene er av progressivt større dybde inn i havmiljøet langs fremoverretningen, slik som å forårsake bølger til å forplante seg i en nedoverrettet hvirvel når den mottas i havnene,karakterisert vedat en eller flere av søylene har en oppad avsmalnende tverrsnitt når i drift, og er koplet i det vesentlige ved deres øvre ender til energiuttaksanordning.

Oppfinnelsen er fordelaktig ved at eliminasjonen av flertallet av oppad avsmalnende porter for å lage en robust nedad direkte vortex gir en mer effektiv bølgeenergi adsorpsjon.

Eventuelt, for bølgeenergiomformer omfatter energiuttaksanordning en energiuttaksinnretning for hvert av de en eller flere kolonner.

Eventuelt, for bølgeenergiomformer omfatter energiuttaksanordning en energiuttaksanordning som er delt mellom et flertall av kolonnene.

Eventuelt, for bølgeenergiomformer, energiuttaksanordning omfatter en eller flere poly-cuspid ventiler for å forårsake en uni-retning strøm av luft tilveiebringes fra en eller flere kolonner for å passere gjennom en turbin for å generere kraft. Mer valgfritt, for bølgeenergiomformer, en eller flere poly-cuspid ventiler omfatter minst en trikuspidalklaffen. Mer valgfritt, for bølgeenergiomformer, blir en eller flere klaffer av den ene eller flere poly-cuspid ventiler fremstilt av et fleksibelt polymerplastmateriale. Eventuelt kan en eller flere klaffer av den ene eller flere poly-cuspid ventiler omfatter et antall fleksible ledninger og / eller minst en pyramidisk-type ramme for å hindre at en eller flere klaffer fra brette lenger enn en innbyrdes anliggende anordning når den er i en lukket tilstand. Enda mer valgfritt, for bølgeenergiomformer omfatter fleksible polymere plastmateriale på minst en av: Nitrilgummi, polyuretan, silikongummi.

Eventuelt, for bølgeenergiomformer, er det store antall kolonner anordnet slik at at de langstrakte akser hovedsakelig på linje langs en første retning, og at portene har tilsvarende port vinkel (q) i forhold til den første retning som er progressivt større som portene er av stadig større dybde. Mer valgfritt, for bølgeenergiomformer, er den første retning i det vesentlige vertikal retning når konverteren er i drift.

Eventuelt, for bølgeenergiomformer, portene har en elliptisk, runde eller rettlinjet tverrsnitt.

Eventuelt, for bølgeenergiomformer, en flerhet av søyler kan betjenes til å koble til de bølger som mottas i åpningene i et resonant måte.

Eventuelt omfatter omformeren i et område fra 2 til 10 kolonner og tilhørende porter anordnet i serie.

Eventuelt, for bølgeenergiomformer, en eller flere av kolonnene omfatter ett eller flere ytterligere bølgeenergiabsorberende anordninger deri. Mer valgfritt, for bølgeenergiomformer, en eller flere ytterligere bølgeenergiabsorberende anordninger omfatter i det minste en stempelanordning.

I henhold til et andre aspekt er det tilveiebrakt en bølgeenergisystem som omfatter en plattform som avgrenser en omkretskant til denne,karakterisert vedat en flerhet av bølgeenergi-omformere i henhold til det første aspekt er montert i hovedsaken rundt i det minste et parti av omkretskanten for å motta bølger som forplanter seg mot systemet på omformere.

I henhold til et tredje aspekt er det tilveiebrakt en fremgangsmåte for å konvertere energi formidles i bølger som forplanter seg i en retning forover i et havmiljø når den mottas ved en bølgeenergiomformer via en energiavlesingsanordning for å produsere kraft,karakterisert vedat fremgangsmåten omfatter: (a) å tilrettelegge for et mangfold kolonner av konverteren til å være i fluidforbindelse via korresponderende porter til bølger mottatt ved den omformer,karakterisert vedat en eller flere av søylene har en oppad avsmalnende tverrsnitt når den er i drift, og

er koplet i det vesentlige ved deres øvre ender til en energiuttaksanordning;

(b) arrangere for at kolonnene kan bli anordnet i det vesentlige i serie langs den

foroverretning; og

(c) å arrangere for portene til å bli gradvis større dybde inn i havmiljøet langs fremoverretningen, slik som å forårsake bølger til å forplante seg i en nedoverrettet hvirvel når den mottas i havnene.

Eventuelt omfatter fremgangsmåten å anordne flere søyler, slik at at deres langstrakte akser hovedsakelig på linje langs en første retning, og at portene har tilsvarende port vinkel (q) i forhold til den første retning som er progressivt større i portene er av progressivt større dybde.

Eventuelt omfatter fremgangsmåten ved bruk av poly-cuspid ventiler koplet til en eller flere kolonner for å bevirke en i det vesentlige ensrettet luftstrøm gjennom minst en turbin for å generere kraft.

I henhold til et fjerde aspekt er det tilveiebrakt en bølgeenergiomformer for omforming av i drift energi overføres i bølger som forplanter seg i en retning forover i et havmiljø og mottatt på omformeren via en energiuttaksanordning til genererte kraft, omfatter omformeren en flerhet kolonner som er i fluidforbindelse via korresponderende porter til bølger mottas på omformeren, hvor portene er i hovedsaken anordnet i serie langs det fremoverretningen, og hvor portene er av stadig større dybde i havet miljøet langs foroverretning så å bevirke bølger til å forplante seg i en nedoverrettet hvirvel når den mottas i havnene,karakterisert vedat energiuttaksanordning omfatter en eller flere poly-cuspid ventiler for å forårsake en uni-retning strøm av luft tilveiebringes fra en eller flere kolonner for å passere gjennom en turbin for å generere kraft.

Det vil forstås at trekk ved oppfinnelsen er mottakelig for å bli kombinert i forskjellige kombinasjoner uten å avvike fra omfanget av oppfinnelsen som definert av de vedlagte krav.

Beskrivelse av diagrammene

Utførelsesformer av foreliggende oppfinnelse vil nå bli beskrevet, ved hjelp av et eksempel, med henvisning til de følgende diagrammer hvor: Fig. 1 er en illustrasjon av en utførelse av en bølgeenergiomformer i henhold til den foreliggende oppfinnelse; Fig. 2 er et skjematisk sideriss av bølgekraftomformer ifølge fig. 1; Fig. 3 er en illustrasjon av en alternativ utførelsesform av en del av bølgeenergiomformeren i fig. 1; Fig. 4A er en illustrasjon av en konfigurasjon av luftstrømmen som forekommer i drift i bølgeenergiomformer med en eller flere av fig. 1 til fig. 3; Fig. 4B er en illustrasjon av en alternativ konfigurasjon av luftstrømmen som forekommer i drift i bølgeenergiomformer med en eller flere av fig. 1 til fig. 3,karakterisert vedat en dobbelt turbinarrangement anvende, ventilert til omgivende luft; Fig. 5 er en illustrasjon av et Trikuspidalklaff anvendes i konfigurasjonen på fig. 4; Fig. 6 er en illustrasjon av en quadracuspid ventil, nemlig fire-klaffventil, som anvendes i konfigurasjonen på fig. 4; Fig. 7 er en illustrasjon av en bøyelig ledning er festet til en klaff av det quadracuspid ventilen i konfigurasjonen på fig. 4; Fig. 8A og fig. 8B er illustrasjoner av en pyramide-type ramme plasseres på ventilen i konfigurasjonen på fig. 4; og Fig. 9 er en illustrasjon av et system med en anordning av en flerhet av

bølgeenergi-omformere som vist på fig. 1 til fig. 3.

I de medfølgende diagrammer, er et understreket antall sysselsatte for å representere et element over hvilke understreket nummeret er plassert eller et element som det understrekede tallet er tilstøtende. Et ikke-understreket tall vedrører et element identifisert ved en linje som forbinder det ikke-understrekede tallet til objektet. Når et nummer er ikke-understreket og ledsaget av en tilhørende pil, er ikke understreket nummeret brukes til å identifisere en generell element der pilen peker.

Beskrivelse av eksempelutførelser

Med henvisning til fig. 1 den foreliggende beskrivelse gjelder, i oversikten, en bølgeenergiomformer 10 med en flerhet av i det vesentlige lukket luftsøyler 20a, 20b, 20c, 20d er koplet via et portarrangement 30 inn i fluidforbindelse med havbølger som forplanter seg i et hav i en horisontal fremover retning i det vesentlige som angitt ved en pil 40. Porten anordning 30 omfatter portkanaler 50a, 50b, 50c, 50d koblet ved deres øvre ender til de luftsøyler 20a, 20b, 20c, 20d henholdsvis, og også ved deres nedre ender til bølger,karakterisert vedat portkanaler 50a, 50b, 50c, 50d har sine nedre ender med gradvis større dybder langs foroverretning er definert ved pilen 40, og har sitt langstrakte akseorientering vinkler på grunnere vinkel langs foroverretning er definert ved hjelp av pilen 40 i forhold til overflaten av havet; Alternativt definert omfatter portkanaler 50a, 50b, 50c, 50d har sine nedre ender med gradvis større dybder langs foroverretning er definert ved pilen 40, og har sitt langstrakte akseorientering vinkler i stadig større vinkler q langs den foroverretning definert av pil 40 i forhold til en i det vesentlige langstrakt vertikal akse for luftsøyler 20a, 20b, 20c, 20d som vist på fig. 2. Alternativt kan den luftsøyler 20a, 20b, 20c, 20d drives med de respektive langstrakte akser er anordnet i hovedsakelig vertikal stilling. Eventuelt kan en energiuttaksanordning 60, for eksempel en luftdreven turbin, er inkludert i en øvre ende av hver luftsøylen 20a, 20b, 20c, 20d, nemlig fjernt fra de nedre ender av de portkanaler 50a, 50b, 50c, 50d som er direkte i kommunikasjonen med bølger. En slik plassering av de nedre ender av de portkanaler 50a, 50b, 50c, 50d resulterer i bølger som blir gradvis retardert og effektivt absorbert på omformeren 10 for å frembringe tilsvarende energi ved energiuttaksinnretninger 60 ved de øvre ender av luft kolonner 20a, 20b, 20c, 20dsom bølger blir tvunget til å stille ut en nedadgående vortex 45. Porten anordning 30 er implementert for å gi en optimal absorpsjon av bølgeenergi, samtidig som i det vesentlige unngår overføring eller refleksjon av bølgeenergi, og samtidig er av en generell kompakt størrelse og derfor effektiv i bruk av byggematerialer.

Valgfritt, som vist på fig. 1, blir portarrangement 30 er fremstilt av plane plater, for eksempel stålplater av en type som ofte brukes for moderne skipsbygging og offshorekonstruksjoner. Platene er fordelaktig kuttes til passende størrelse, for eksempel ved hjelp av karbondioksyd laserskjæring, og deretter satt sammen eller forbundet på annen måte, sammen, for eksempel ved kontinuerlige sveisesømmer dannet ved grenseflater hvorved panelene innbyrdes møtes. Videre er Iuftsøyler20a, 20b, 20c, 20d er med fordel gjennomføres i en oppad avsmalnende avkortet kjegleform som er vist, hvor en øvre diameter C2 er mindre enn en nedre diameter Cl,karakterisert vedat et konisk form er best i stand til å tåler trykkstøt i ugunstige værforhold oppstår innen kolonnene 20a, 20b, 20c, 20d; dessuten er et konisk formen fordelaktig fremstille, for eksempel i en kontinuerlig sveiset måte fra platemateriale, fra karbon-fiber eller glassfiber-forsterkede komposittmaterialer, sjøvannsbestandig støpt betongmaterialer eller en kombinasjon av disse. Eventuelt er de luftsøyler 20a, 20b, 20c, 20d fremstilt for å ha et mangekantet tverrsnitt, for eksempel et rektangulært tverrsnitt eller sekskantet tverrsnitt. Eventuelt kan luftsøyler 20a, 20b, 20c, 20d er fremstilt av plane platekomponenter som er koblet sammen, for eksempel via kontinuerlig sveising. Gunstig, som vist på fig. 2, rørene ha en diameter Cl i et område på 1 meter til 2 meter, fortrinnsvis en diameter i området fra 1,3 meter til 1,9 meter, og mest foretrukket en diameter på i det vesentlige 1,6 meter. En konus vinkel b er fordelaktig i området fra 1 til 20° °' eventuelt i et område fra 3 til 15° °'og eventuelt flere i det vesentlige i et område på 5 til 10°.

Den luftsøyler 20a, 20b, 20c, 20d med fordel ha en langstrakt lengde L i området fra 1 til 25 meter, og mer foretrukket en langstrakt lengde L i det vesentlige 14 meter opp til en nedre ende av energiuttaksinnretninger 60. Selv om FIG. 1 og fig. 2 viser fire søyler 20a, 20b, 20c, 20d og en tilhørende port arrangement 30 som passer, er det eventuelt inkludert to eller flere spalter 20 i omformeren 10. Eventuelt, for omformeren 10, idet fire søyler 20a, 20b, 20c, 20d og tilhørende portarrangement 30 er implementert som en integrert sammenstilling, for eksempel som en masseprodusert modul.

Med henvisning til fig. 2, er portene i portarrangement 30 har en vinkel disposisjon av vinkler q a, q t>, q c, q d for søyler 20a, 20b, 20c, 20d henholdsvis, i forhold til en langstrakt akse av søylene 20a, 20b, 20c, 20d som illustrert. Eventuelt vinklene q a, q t>, q c, q d av åpningene 50a, 50b, 50c, 50d er i det vesentlige<10>o, 30 °' 50 °'75 ° henholdsvis, selv om andre vinkel disposisjoner er gjennomførbare for gjennomføring av den foreliggende oppfinnelsen. Den luftsøyler 20a, 20b, 20c, 20d med fordel ha en avstand G, mot et nedre parti av denne, som illustrert,karakterisert vedat avstanden G er eventuelt i det vesentlige 0,88 meter. Videre portarrangement 30 har eventuelt en høyde K og en bredde J som vist på fig. 2,karakterisert vedat høyden K eventuelt er i det vesentlige 8 meter og bredden J eventuelt er i det vesentlige 10 meter. Porten arrangement 30 fordelaktig har en bredde, sett i en retning av pilen 40, av i det vesentlige tre meter. Slike størrelser for søyler 20a, 20b, 20c, 20d og portarrangement 30 er omtrent sammenlignbare med en bølgelengde på havbølger som omformeren 10 er utformet for å konvertere til utgangseffekt, for eksempel utgangseffekten fra energiuttaksinnretninger 60. Eventuelt søylene 20a, 20b, 20c, 20d og portarrangement 30 er av størrelse som muliggjør resonans absorpsjon av havbølger til å skje i løpet av omformeren 10, og dermed øke effektiviteten konvertering av omformeren 10. Eventuelt søyler 20a, 20b, 20c, 20d er dynamisk innstilt i drift, for eksempel ved å variere deres effektive lengde L og / eller diameter Cl, C2, for eksempel ved å bruke aktiverte ledeplater eller lignende inne i søylene 20a, 20b, 20c, 20d. Eventuelt kan denne såkalte "naturlige", nemlig passive, styresystem som opererer med søyler 20a, 20b, 20c, 20d som passive tannhjul.

Konverteren 10 er innrettet for å styre innkommende bølger som nærmer seg i en retning av pilen 40 inn i en bremsende nedadrettet hvirvel 45 som øker trykket i den virvel 45 med dybde i sjøen, og følgelig er spesielt effektiv ved å trekke ut bølgeenergi i en relativ lite volum, uten betydelig refleksjon eller overføring av bølger.Slik operasjon er fundamentalt forskjellig fra kjente samtids havets bølge energi omformere. Videre er en dominerende retning bølge med fordel styrer en naturlig bevegelse og retning av omformerne 10, slik at omformerne 10 er vendt mot bølgeretningen med en enkelt inngangspunkt, eller også kalt fortøyning.

Konverteren 10 er eventuelt utformet for å være anordnet i rekker,karakterisert vedat de matriser kan være av buet form eller lineær form, avhengig av anvendelsen i et system. For eksempel, i fig. 3, portarrangement 30 utformet på en radialt avsmalnende form med en konisk vinkel q er i området fra 15 ° til<30>°, og mer eventuelt i det vesentlige 23 °' med en lengde M i en størrelsesorden 12 meter og bredeste bredde W av i det vesentlige 6,1 meter, selv om andre størrelser for babord arrangementet 30 på fig. 3 er gjennomførbare når man implementerer den foreliggende oppfinnelse. Porten anordning 30 på fig. 3 er hensiktsmessig fremstilt ved å bli plane ark av materiale sammen, for eksempel ved hjelp av kontinuerlig sveising av stålplater komponentene sammen. Alternativt kan porten ordning 30 være implementert som en armert betongstøpt komponent.

Konverteren 10 som beskrevet i det foregående er mottakelig for å bli montert på ulike typer av plattformen for å implementere hav bølgeenergisystemer. Alternativt kan omformeren 10 være montert i matriser for å gi Kyst, for eksempel for å redusere erosjon og / eller for å skape rolig hav betingelser i et kjølvann av matriser, for eksempel for akvakultur og / eller for havneanlegg. Tilsvarende er konverteren 10 rettmessig montert på spennende brygger og lys hus på sjøen, og / eller langs en kystlinje og / eller i elver og fjorder.

Det vises så til fig. 4A, et eksempel på implementering av energiuttaksanordningen 60 er vist. Energien avlesingsanordningen 60 er koplet i luftkommunikasjon med en øvre ende, med en diameter av hovedsakelig C2, av den tilsvarende oppad avsmalnende stumpkonisk kolonne 20. Videre er energienavlesingsanordningen 60 omfatter en første innløpsventil 100 for tilkobling av et indre volum av kolonnen 20 med en første overtrykkskammeret 110, og en andre utløpsventil 140 for å forbinde det indre volumet av kolonnen 20 til en andre henhold trykk som kammer 130; en luftturbin 120 er koblet mellom den første over-trykkammer 110 og den andre under-trykkammer 130 som illustrert. Ventilene 100,140 kan betjenes for å tette når det er i hovedsaken lik null trykkforskjell derover, eller en omvendt trykk derover, og ventilene 100, 140 kan betjenes for å åpne når det er en forover trykkfall derover og / eller en fremoverstrømning av luft derigjennom . Eventuelt blir overtrykket kamre 110 av en flerhet av energiuttaksinnretninger 60 innbyrdes sammenkoplet. Eventuelt blir det under-trykk-kammerel30 av en flerhet av energiuttaksinnretninger 60 innbyrdes sammenkoplet. En slik deling av overtrykket kammeret 100 og / eller under-trykkammeret 130 muliggjør en mer vesentlig konstant luftstrømmen gjennom turbinen 120 som skal oppnås, og potensielt reduserer kostnadene på grunn av færre turbiner 120 som er nødvendig for en flerhet av kolonner 20. Eventuelt omformeren 10 omfatter bare en enkelt turbin 120 som er levert og oppbrukt med en strøm av luft fra en felles overtrykkskammeret 110 og en felles undertrykkskammeret 130, henholdsvis. Dessuten, når turbinen 120 blir gjort større, er det ofte er betydelig mer effektiv i å konvertere energi i en luftstrøm derigjennom til rotasjonsenergi for å drive en elektrisk generator eller lignende, i forhold til hver kolonne 20 er forsynt med sin egen individuelle turbin 120.1 implementeringen vist i fig. 4, gjør turbinen 120 ikke nødvendigvis trenger å være en toveis Wells turbin-type, men kan implementeres ved hjelp av en rekke standard typer av turbiner, for eksempel én strømningsretningen turbiner med faste bladstigningsvinkel.

Med henvisning til fig. 4B, er det vist en alternativ konfigurasjon til den i fig. 4A, hvor en dobbel turbinanordning 120 benyttes, oppbrukt til omgivende atmosfære.Eventuelt blir kamrene 110 og / eller kamre 130 av en flerhet av søyler 20 innbyrdes forbundet, slik at den doble turbinmontasjen for å løse et antall slike søyler 20;en mer jevn, nemlig mindre pulserende luftstrøm, gjennom den doble turbinmontasjen er derved mulig. Hver turbin 120 av dobbeltturbinmontasjen er fordelaktig en ensrettet turbin; med andre ord, er det ikke et krav at turbinene 120 være en Wells turbin-type anordning, som luft-gjennomstrømning er ensrettet i fig. 4B. I en alternativ utførelse, den doble turbinmontasjen 120 virker en bryter for å tillate den såkalte "naturlige", nemlig passive drift,karakterisert vedat retningen av trykket bestemmer seg for å tillate luftstrømning.

Det vises så til fig. 5, er et eksempel Trikuspidalklaff vist, nemlig egnet for å gjennomføre en eller flere av ventilene 100,140. Eventuelt kan ventilene 100,140 hver er implementert som en anordning av en flerhet av mindre trikuspidalklaff. Trikuspidalklaff anvendes i naturen, for eksempel i et humant hjerte som har til å slå mange millioner av ganger i løpet av sin levetid, og likevel gi meget pålitelig drift. På fig. 5, er klaffene av Trikuspidalklaff betegnet med 180A når den er i en lukket tilstand, og er betegnet med 180B når i en åpen tilstand. Klaffene 180A, 180B er eventuelt implementert ved hjelp av stive materialer, og er hengslet, for eksempel ved hjelp av vridningsbelastning returfjærer spenn dem til sin lukkede tilstand, hvor de er koplet til en felles grunnplate; slikt stivt materiale omfatter for eksempel metallplate, metallplate av aluminium, titan metallplate, komposittplastmaterialer, og lignende. Alternativt kan flikene 180A, 180B fremstilt av et polymerplastmateriale, for eksempel polyuretan eller silikongummi, og er virksomme til å bøye seg i en åpen tilstand når et positivt trykk tilføres over ventilene 100, 140; i en slik implementering, blir flikene 180a, 180b og deres basisplaten med fordel fremstilles som en integrert støpt komponent, for derved å redusere produksjons- og vedlikeholdskostnader. Polyuretan er fordelaktig å benytte for klaffene 180A, 180B, fordi: (a) det er kjemisk inert, og således ikke korrodert av saltholdig vann; (b) det er i stand til å bøye millioner ganger før lider virkninger av

arbeidsherding; og

(c) det er et sterkt materiale, som er i stand til å motstå betydelige krefter påført

av ventilene 100,140, for eksempel under storm.

Andre fleksible polymere materialer eventuelt anvendes for flikene 180a, 180b, for eksempel nitrilgummi og lignende.

På fig. 5, ventilene 100, 140 er implementert som trikuspidalklaff, hver ventil har tre klaffer 180 som ligger an sammen for å forsegle ventilene 100, 140 i en lukket tilstand, og som innbyrdes atskilt ved sine distale frie ender, når ventilene 100,140 er i en åpen tilstand. Eventuelt kamrene 110, 130 er forholdsvis store luftreservoar. Det vil forstås at ventilene 100, 140 kan settes inn for å ha mer enn tre klaffer, for eksempel som vist på fig. 6,karakterisert vedat hver ventil 100, 140 innbefatter fire fliker 190, nemlig et quadracuspid ventil Klaffene 190 innbyrdes ligger an, som vist ved 190A, når ventilene 100,140 er i sin lukkede tilstand, utsatt for omvendt trykk, og blir separert ved sin distale ender, som vist ved hjelp 190B, når ventilene 100,140 er i sin åpne tilstand, utsatt for en strøm av luft gjennom ventilene 100,140. Eventuelt kan en eller flere ventiler 100, 140 er implementert med mer enn fire innbyrdes samvirkende klaffer, for eksempel ventiler, pentacuspid hexacuspid ventiler og så videre.

På fig. 7, er hvert av klaffene 190 som eventuelt er igjen av en eller flere fleksible ledninger 210 for å hindre klaffene 190 fra brette utover en mataully ligger an ordning når klaffene 190 er i en lukket tilstand. Det ene eller de moreflexible ledninger 210 er klemt mot søylen 20, og til flikene 190; i lukket tilstand, den ene eller moreflexible ledninger 210, som vist ved 210A, at flikene 190a er pålitelige for å danne en sterk pyramidetypen form når den er i en lukket tilstand, samtidig som emne for å reversere trykket, den ene eller de moreflexible ledninger 210, som angitt ved 210B, løsner opp slik at luftstrømmen gjennom ventilene 100, 140. Med fordel av en eller flere fleksible akkorder 210 er fremstilt av materialer som er sterke og fungerer ikke-stivne lett eller bli knyttede, for eksempel karbonfiber tråder, polypropylen tråder eller vevd band, og lignende.

I et ytterligere alternativ er pyramidelignende ramme 220 plassert på ventilen 100,140 for å hindre klaffene 190 fra brette utover en hovedsakelig innbyrdes anliggende anordning når ventilen 100, 140 er i en lukket tilstand. For eksempel, i fig. 8A, er klaffene 190A resten på en pyramidisk-type rammer 220 for å sikre at flikene 190a ikke kaste seg, når den er i lukket tilstand. På fig. 8B, flikene 190b står i åpen tilstand,karakterisert vedat den pyramide-type ramme 220 ikke forårsaker noen vesentlig strømningsmotstand mot angrep luft som strømmer gjennom ventilen 100,140.

Eventuelt søylene 20 omfatte flere energiuttaksinnretninger, for eksempel en eller flere stempler 240 deri, som kan benyttes under ekstreme værforhold for å beskytte ventilene 100, 140 og generatoren 120 fra trykkstøt. Slike ett eller flere stempler 240 er med fordel koplet til hydrauliske pumper for å generere en strøm av hydraulisk fluid for drift av en hydraulisk generator eller lignende.

På fig. 9, hver omformer 10 av et hav bølgeenergi produksjonssystem 300 er i stand i drift, for eksempel i norske, japanske eller skotske offshore steder, generere ti er av kilowatt (kW) med strøm, slik at systemet er potensielt i stand til å generere totalt en bestilling av 10 megawatt (MW) til 500 megawatt (MW) med strøm, nemlig sammenlignes med en liten atomreaktor, men uten risiko for radioaktiv forurensning eller termisk løpsk, og uten at det dannes kjernefysisk avfall som krever lagring av hundretusener av år (som møtte med konvensjonell atomkraft basert på en uran 235/238 til plutonium 239 sykle og / eller en MOX syklus). Dessuten er system et300 i stand til å generere i kjølvannet roligere havvann som bidrar til å støtte akvakultur. Eventuelt er systemet 300 og kraften som genereres brukes til å generere hydrogengass i systemet 300, for eksempel via bruk av elektrolysører eller annet egnet hydrogenproduksjon utstyr. En fordel som oppstår fra Hydrogenproduksjon i kombinasjon med bølgeenergien er anerkjent som å tillate mer fleksible innretninger, hvor hydrogenet virker som et energilager for systemet 300 i et arrangement for ikke å være i stand til å samle inn eller hente kraft generert. I tillegg til hydrogen kan med fordel også anvendes som hovedenergilagrings fra systemet 300 som det ikke ville kreve å ha kabler eller andre nett-tilkobling for overføring av kraft fra offshore til land. Dette Hydrogen oppsett som eliminerer bruk av kabler til land ville kutte CAPEX av installasjonen med ca 20-30%. I tillegg er bruken av en kombinert / hybrid system 300, som med fordel også har vindturbiner, slik som Siemens 6 MW, vil ytterligere redusere CAPEX med ytterligere ca 20-30%. Dessuten, når systemet 300 er montert i kombinasjon med et akvakultur eller oppdrettsanlegg er det ytterligere samvirkende fordeler som akvakultur konstruksjoner beskyttet bedre i mer fiendtlige bølgeforhold. Fordeler inkluderer mye større potensial for aquacuture ved å åpne opp havet, sikre både bedre snu på vann og bedre saltholdighet, energiproduksjon på eksterne installasjoner uten kabling, lagring av energi til når de trenger det, Oksygen som en "avfall" fra Hydrogen produksjon via electrolysing vann er brukbart direkte i fiskeoppdrett.

Når brukstiden er fullført, systemet 300 kan bli slept inn i havnen, og materialene gjenvinnes for produksjon av andre produkter. Slike ønskelige egenskaper gjøre systemet et attraktivt alternativ for bærekraftig lavkarbonenergiproduksjon til en kostnad som er potensielt mindre enn en total levetid-syklus kostnadene for generering kjernekraft. Systemet 300 er dermed spesielt egnet for land som Japan som er seismisk aktive og dermed uegnet for kjernekraft. Systemet 300 kan distribueres i stort antall langs en kystlinje, med mellomrom mellom dem for å gi tilgang til shipping, livbåter og lignende. Videre systemet 300 kan distribueres på avstander offshore hvorved de ikke skjemmer den naturlige skjønnheten av kystlinjer. I tillegg er systemet 300 har en relativt lav høydeprofil i forhold til offshore vindturbiner, og således ikke forstyrrer betydelig kystradar. Systemet 300 er i stand til å bli konstruert på eksisterende skipsverft ved bruk av kjente konstruksjonsteknikker, og således representerer et attraktivt produkt for å fremstille da etterspørselen etter offshore leting og produksjon av olje og gass-plattformer etterhvert avtar i fremtiden på grunn av uttømming av geologiske fossil olje og gassreserver.

Eventuelt kan systemet 300 er forsynt med en eller flere neddykkede konstruksjoner under omformerne 10 for å tilveiebringe en optimal absorpsjon av bølgeenergi.Eventuelt kan en eller flere neddykkede strukturer er justerbare for å tilveiebringe dynamisk kontrollert absorpsjon, for eksempel favorisere visse bestemte bølgelengder av havbølger. Eventuelt kan en eller flere neddykkede strukturer er plan i form, og er anordnet for å forbedre genereringen av den nevnte virvel 45.

Selv om systemet 300 er beskrevet i det ovenstående som å være implementert som en plattform, andre implementeringer er mulig, for eksempel i form av et skip eller en båt med en flerhet av omformerne 10 er anordnet i en trekantet konfigurasjon ved et fremre område av skip eller båt; for eksempel i et område fra 3 til 9 omformere 10 er anordnet ved den fremre område av skipet eller båten; I en slik konfigurasjon, en av omformerne 10 er rettet i en forover retning, definert av en pekeretning av en langstrakt akse av skipet eller båten, og en eller flere andre omformere 10 blir anbragt progressivt langs en eller flere sider av skipet eller båt som strekker seg bakover fra den fremre område av skipet eller båten. Skipet båt fordelaktig har en bredde i et område på 9 meter til 27 meter, og en langstrakt lengde i et område på 50 meter til 100 meter, en slik implementering av systemet 300 er fordelaktig, fordi standard skip eller båt-building ferdigheter kan benyttes for å implementere systemet 300, og skipet eller båten kan seiles til en geografisk plassering hvorved det er nødvendig, for eksempel rask-distribusjon energikilder for katastrofehjelp og så videre.

Eventuelt kan luftbevegelse i kolonnene 20 omdannes til elektrisk energi ved hjelp av en lineær generator, for eksempel gjennomføres ved hjelp av et stempel, flyte eller lignende element som inngår i kolonnen for å generere mekanisk kraft for å drive den lineære generator. Eventuelt er stempelet flåte eller lignende i kontakt med sjøvann koblet til kolonnene 20.

Modifikasjoner av utførelsesformer av beskrivelsen beskrevet ovenfor er mulige uten å avvike fra omfanget av oppfinnelsen som definert ved de vedlagte patentkrav. Uttrykk som "inkludert", "bestående av", "innlemmer", "bestående av", "har", "er" brukt for å beskrive og kreve den foreliggende oppfinnelse er ment å tolkes på en ikke-eksklusiv måte, nemlig slik at for elementer, komponenter eller elementer som ikke uttrykkelig beskrives også å være til stede. Referanse til entall er også tolkes til å forholde seg til flertall. Tall inkludert i parentes i de medfølgende krav er ment å hjelpe til forståelsen av kravene og skal ikke tolkes på noen måte å begrense saksområdet hevdet av disse påstandene.

Claims (21)

1. En bølgeenergiomformer (10) for å konvertere under drift energi overføres i bølger som forplanter seg i en fremoverretning (40) i et havmiljø og mottatt på omformeren (10) via en energiuttaksanordning (60) i produsert kraft, omformeren (10) omfatter en flerhet av spalter (20) som står i fluidforbindelse via tilsvarende porter (50) til bølger mottatt på omformeren (10), hvor portene (50) er i det vesentlige anordnet i serie langs den fremre retning (40), og hvor åpningene (50) er av stadig større dybde i havet miljøet langs foroverretningen (40) for derved å bevirke at bølger til å forplante seg i en nedadrettet vortex (45) når den mottas ved porter (50),karakterisert vedat en eller flere av søylene (20) har en oppad avsmalnende tverrsnitt når den er i drift, og er koplet i det vesentlige ved deres øvre ender til energi- uttaksanordning (60).

2. En bølgeenergiomformer (10) som angitt i krav 1,karakterisert vedat energiuttaksanordning (60) innbefatter en energiuttaksinnretning (60) for hver av de en eller flere søyler (20).

3. En bølgeenergiomformer (10) som angitt i krav 1,karakterisert vedat energiuttaksanordning (60) innbefatter en energiuttaksinnretning (60) som er delt mellom et flertall av søyler (20).

4. En bølgeenergiomformer (10) som angitt i krav 1,karakterisert vedat energiuttaksanordning (60) omfatter en eller flere poly-cuspid ventiler for å forårsake en uni-retning strøm av luft tilveiebringes fra en eller flere kolonner (20 ) for å passere gjennom en turbin (120) for å generere kraft.

5. En bølgeenergiomformer (10) som angitt i krav 4,karakterisert vedat én eller flere poly-cuspid ventiler omfatter minst en trikuspidalklaffen.

6. En bølgeenergiomformer (10) som angitt i krav 4,karakterisert vedat en eller flere fliker (180, 190) av en eller flere poly-cuspid ventiler er fremstilt av et fleksibelt polymerplastmateriale.

7. En bølgeenergiomformer (10) som angitt i krav 6,karakterisert vedat det fleksible, polymere plastmateriale innbefatter minst en av: Nitrilgummi, polyuretan, silikongummi.

8. En bølgeenergiomformer (10) som angitt i krav 4,karakterisert vedat én eller flere poly-cuspid ventiler omfatter en eller flere fleksible ledninger for å hindre at en eller flere klaffer (180,190) fra brette lenger enn en innbyrdes som ligger an anordning når ventilen er i en lukket tilstand.

9. En bølgeenergiomformer (10) som angitt i krav 4,karakterisert vedat én eller flere poly-cuspid ventiler omfatter minst en pyramidisk-type ramme for å hindre at en eller flere klaffer (180, 190) fra brette lenger enn en i det vesentlige innbyrdes anliggende anordning når ventilen er i en lukket tilstand .

10. En bølgeenergiomformer (10) som angitt i krav 1,karakterisert vedat flere søyler (20) er anordnet slik at deres langstrakte akser som er hovedsakelig på linje langs en første retning, og at portene (50) har tilsvar port vinkler (q) i forhold til den første retning som er progressivt større i portene (50) er av stadig større dybde.

11. En bølgeenergiomformer (10) som angitt i krav 10,karakterisert vedat den første retning er i det vesentlige vertikal retning når omformeren (10) er i drift.

12. En bølgeenergiomformer (10) som angitt i krav 1,karakterisert vedat portene (50) har en elliptisk, runde eller rettlinjet tverrsnitt.

13. En bølgeenergiomformer (10) som angitt i krav 1,karakterisert vedat flere søyler (20) kan drives for å koble til bølger som mottas ved portene (50) i en resonans måte.

14. En bølgeenergiomformer (10) som angitt i et hvilket som helst av de foregående krav,karakterisert vedat omformeren (10) omfatter i et område fra 2 til 10 kolonner (20) og tilhørende porter (50) anordnet i serie.

15. En bølgeenergiomformer (10) som angitt i et hvilket som helst av de foregående krav,karakterisert vedat en eller flere av søylene (20) omfatter en eller flere ytterligere bølgeenergiabsorberende anordninger deri.

16. En bølgeenergiomformer (10) som angitt i krav 13,karakterisert vedat en eller flere ytterligere bølgeenergiabsorberende anordninger omfatter i det minste en stempelanordning.

17. En bølgeenergisystemet (300) omfatter en plattform som avgrenser en omkretskant til denne,karakterisert vedat en flerhet av bølgeenergi-omformere (10) som angitt i et hvilket som helst av de foregående krav er montert i hovedsaken rundt i det minste en del av nevnte periferiske kant slik motta bølger som forplanter seg mot systemet på omformere (10).

18. En fremgangsmåte for å konvertere energi formidles i bølger som forplanter seg i en retning forover i et havmiljønår den mottas ved en bølgeenergiomformer (10) via en energiuttaksanordning (60) for å produsere kraft,karakterisert vedat nevnte fremgangsmåte omfatter: (a) å arrangere en flerhet av søyler (20) av konverteren (10) for å være i fluidforbindelse via tilsvarende porter (50) til bølger mottatt på omformeren (10), hvori en eller flere av søylene (20 ) har en oppad avsmalnende tverrsnitt når den er i drift, og er koplet i det vesentlige ved deres øvre ender til en energiuttaksanordning (60); (b) arrangere for kolonnene (20) for å bli anbrakt i det vesentlige i serie langs den foroverretning (40); og (c) å arrangere for åpningene (50) til å bli gradvis større dybde inn i havmiljøet langs foroverretningen (40) for derved å bevirke at bølger til å forplante seg i en nedadrettet vortex (45) når den mottas ved portene (50).

19. Fremgangsmåte ifølge krav 16,karakterisert vedat fremgangsmåten omfatter å anordne en flerhet av spalter (20), slik at det langstrakte deres akser hovedsakelig på linje langs en første retning, og at portene (50) har tilsvarende port vinkler (q) i forhold til den første retning som er progressivt større i portene (50) er av stadig større dybde.

20. Fremgangsmåte ifølge krav 16,karakterisert vedat fremgangsmåten omfatter å bruke poly-cuspid ventiler (100, 140) som er koplet til en eller flere kolonner (20) for å bevirke en i det vesentlige ensrettet luftstrøm gjennom minst en turbin (120) for å generere strøm.

21. En bølgeenergiomformer (10) for å konvertere under drift energi overføres i bølger som forplanter seg i en fremoverretning (40) i et havmiljø og mottatt på omformeren (10) via en energiuttaksanordning (60) i produsert kraft, omformeren (10) omfatter en flerhet av spalter (20) som står i fluidforbindelse via tilsvarende porter (50) til bølger mottatt på omformeren (10), hvor portene (50) er i det vesentlige anordnet i serie langs den fremre retning (40), og hvor åpningene (50) er av stadig større dybde i havet miljøet langs foroverretningen (40) for derved å bevirke at bølger til å forplante seg i en nedadrettet vortex (45) når den mottas ved porter (50),karakterisert vedat energiuttaksanordning (60) omfatter en eller flere poly-cuspid ventiler for å forårsake en uni-retning strøm av luft tilveiebringes fra en eller flere spalter (20) for å passere gjennom en turbin (120) for genererer strøm.