NO324112B1

NO324112B1 - Apparatus at an electric power plant

Info

Publication number: NO324112B1
Application number: NO20060396A
Authority: NO
Inventors: Olaf Akervoll
Original assignee: Craft Services As
Priority date: 2006-01-25
Filing date: 2006-01-25
Publication date: 2007-08-27
Also published as: WO2007086750A1; NO20060396L

Abstract

Anordning ved et bølgekraftverk som er forsynt med minst en strømgenerator (19) og kabler (35) for overføring av strøm til en forbruker, hvor bølgekraftverket omfatter en hovedmodul (1) forsynt med en første rullebane (11a) som i en lengdemessige utstrekning er ikke-horisontal, det vil si skråstilt eller vertikal, neddykket i vann og forankret i en sjøbunn (7), en løpekatt (13) som er anbrakt på rullebanen (11a), idet flere løpekattrinser (15) er innrettet til å kunne bevege seg på rullebanen (11a) i rullebanens (11a) lengderetning, og transmisjonsmidler (17a, 17b) som er innrettet til å kunne overføre minst en løpekattrinses (15) roterende bevegelse til rotasjon av den minst ene strømgeneratoren (19); samt en flottør (3) som er anbrakt flytende i et område påvirket av bølger (5) og er forbundet med løpekatten (13) med ett eller flere i det vesentlige strekkfaste flottørstag (21).Device at a wave power plant provided with at least one power generator (19) and cables (35) for transmitting power to a consumer, the wave power plant comprising a main module (1) provided with a first runway (11a) which to a longitudinal extent is not horizontal, i.e. inclined or vertical, submerged in water and anchored in a seabed (7), a trolley (13) arranged on the runway (11a), several trolley pulleys (15) being arranged to be able to move on the roller conveyor (11a) in the longitudinal direction of the roller conveyor (11a), and transmission means (17a, 17b) adapted to be able to transmit the rotating movement of at least one trolley pulley (15) to rotation of the at least one current generator (19); as well as a float (3) which is placed floating in an area affected by waves (5) and is connected to the trolley (13) by one or more substantially tensile float rods (21).

Description

Oppfinnelsen vedrører et bølgekraftverk, nærmere bestemt en hovedmodul omfattende en rullebane hvor en løpekatt som dri-ver en generator, ved en flottørs bølgeinduserte bevegelse bringes til å beveges langs rullebanen, idet rullebanen er skråstilt eller strekker seg i det vesentlige i en vertikal retning. Transmisjonsmidler besørger en ensrettet rotasjonsretning på generatoren når løpekattens bevegelsesretning end-res . The invention relates to a wave power plant, more specifically a main module comprising a runway where a cat that drives a generator is caused to move along the runway by the wave-induced movement of a float, the runway being inclined or extending essentially in a vertical direction. Transmission means ensure a unidirectional direction of rotation of the generator when the cat's direction of movement is changed.

Det er kjent mange forskjellige systemer for utnyttelse av bølge- og tidevannskraft til produksjon av elektrisk strøm. Problemene innenfor dette området har vært at det tekniske utstyret ikke har tålt de store belastningene som bølgene på-fører et bølgekraftverk, og effektiviteten har vært for dår-lig. For å unngå havari har det vært forsøkt å flytte bøl-gekraftverket til områder med "roligere" sjø- og værforhold. Dette har naturligvis ført til dårligere bølgekraftutnyttelse og effektivitet. Many different systems are known for the utilization of wave and tidal power for the production of electric current. The problems within this area have been that the technical equipment has not been able to withstand the heavy loads that the waves impose on a wave power plant, and the efficiency has been too poor. In order to avoid accidents, attempts have been made to move the wave power plant to areas with "calmer" sea and weather conditions. This has naturally led to poorer wave power utilization and efficiency.

Oppfinnelsen har til formål å avhjelpe eller å redusere i det minste en av ulempene ved kjent teknikk. The purpose of the invention is to remedy or to reduce at least one of the disadvantages of known technology.

Formålet oppnås ved trekk som er angitt i nedenstående be-skrivelse og i etterfølgende patentkrav. The purpose is achieved by features which are indicated in the description below and in subsequent patent claims.

For å få maksimal utnyttelse av et bølge- og tidevanns-kraftverk er det nødvendig å plassere utstyret i områder som er utsatt for uvær og kraftige bølger. Det er et formål med oppfinnelsen å skaffe tilveie et bølgekraftverk hvor bare ett av bølgekraftverkets hovedelement, en flottør, befinner seg i området hvor bølgekraften virker, mens resten av bølgekraft-verket, en hovedmodul, er plassert neddykket under havflaten og på et dyp der bølgene i det vesentlige ikke forplanter seg, idet flottøren og hovedmodulen er strekkfast forbundet med et stag for overføring av bølgebevegelse fra flottøren og til hovedmodulen. In order to make maximum use of a wave and tidal power plant, it is necessary to place the equipment in areas that are exposed to storms and strong waves. It is an object of the invention to provide a wave power plant where only one of the wave power plant's main elements, a float, is located in the area where the wave power works, while the rest of the wave power plant, a main module, is placed submerged below the sea surface and at a depth where the waves essentially does not propagate, as the float and the main module are rigidly connected by a strut for the transmission of wave motion from the float and to the main module.

Oppfinnelsen vedrører særlig en anordning ved et bølgekraft-verk som er forsynt med minst en strømgenerator og kabler for overføring av strøm til en forbruker, hvor bølgekraftverket omfatter en hovedmodul forsynt med en første rullebane som i en lengdemessig utstrekning er ikke-horisontal, det vil si skråstilt eller vertikal, neddykket i vann og forankret i en sjøbunn; en løpekatt som er anbrakt på rullebanen, idet flere løpekattrinser er innrettet til å kunne bevege seg på rullebanen i rullebanens lengderetning; transmisjonsmidler som er innrettet til å kunne overføre minst én løpekattrinses roterende bevegelse til rotasjon av den minst ene strømgenerato-ren; samt en flottør som er anbrakt flytende i et område påvirket av bølger og er forbundet med løpekatten med ett eller flere i det vesentlige strekkfaste flottørstag. The invention relates in particular to a device at a wave power plant which is provided with at least one power generator and cables for transmitting power to a consumer, where the wave power plant comprises a main module provided with a first runway which is non-horizontal in a longitudinal extent, that is inclined or vertical, submerged in water and anchored to a seabed; a running cat that is placed on the runway, several running cat pulleys being arranged to be able to move on the runway in the longitudinal direction of the runway; transmission means which are arranged to be able to transfer the rotary movement of at least one cat pulley to rotation of the at least one current generator; as well as a float that is placed floating in an area affected by waves and is connected to the running cat with one or more essentially tensile float rods.

Transmisjonsmidlene omfatter fordelaktig transmisjonselementer som er innrettet til å opprettholde den forutbestemte ro-tas jonsretningen i den minst ene strømgeneratoren, fortrinnsvis uavhengig av den minst ene løpekattrinsens rotasjonsretning. The transmission means advantageously comprise transmission elements which are designed to maintain the predetermined direction of rotation in the at least one power generator, preferably independent of the direction of rotation of the at least one cat pulley.

En øvre rullebane er fordelaktig anbrakt parallelt og over den første rullebanen, idet løpekatten er anbrakt mellom rullebanene og den innbyrdes avstanden mellom rullebanene overstiger løpekattrinsenes diameter. An upper runway is advantageously arranged parallel to and above the first runway, as the cat is placed between the runways and the mutual distance between the runways exceeds the diameter of the cat's wheels.

Løpekatten er ved strekk som er skaffet tilveie i flottørsta-get ved bølgenes vertikale, oppoverrettede bevegelse av flot-tøren, fordelaktig innrettet til å kunne bringe løpekattrin-sene i berøring med den øvre rullebanen samt å kunne bevege seg i rullebanens lengderetning, for derved å kunne rotere strømgeneratoren. The running cat is, by tension provided in the float rod by the waves' vertical, upward movement of the float, advantageously arranged to be able to bring the running cat wheels into contact with the upper runway and to be able to move in the longitudinal direction of the runway, thereby could rotate the power generator.

Den minst ene strømgeneratoren omfatter alternativt midler for elektronisk blokkering av strømgeneratorens strømgenere-rende funksjon når strømgeneratoren roterer i en bestemt retning. Derved kan en kombinasjon av flere strømgeneratorer hvor den strømgenererende funksjonen for hver strømgenerator koples ut ved bestemte, ulike rotasjonsretninger, opprettholde en ensartet, jevn strømleveranse uten anvendelse av driv-midler som opprettholder den forutbestemte rotasjonsretningen i hver strømgenerator. The at least one current generator alternatively comprises means for electronically blocking the current generator's current-generating function when the current generator rotates in a specific direction. Thereby, a combination of several current generators, where the current generating function for each current generator is switched off at specific, different directions of rotation, can maintain a uniform, even current supply without the use of propellants that maintain the predetermined direction of rotation in each current generator.

Løpekattrinsenes og rullebanenes motstående kontaktflater er fordelaktig forsynt med et friksjonsbelegg. Alternativt er løpekattrinsenes og rullebanenes motstående kontaktflater fortannet. The opposing contact surfaces of the cat pulleys and runways are advantageously provided with a friction coating. Alternatively, the opposite contact surfaces of the running cat wheels and runways are toothed.

Flottørstaget er fortrinnsvis forsynt med en overbelastningssikring. The float rod is preferably provided with an overload protection.

Hovedmodulen er fordelaktig anbrakt flytende over sjøbunnen idet den er forsynt med oppdriftselementer samt forankringsmidler fastgjort i sjøbunnen. The main module is advantageously placed floating above the seabed as it is provided with buoyancy elements and anchoring means fixed in the seabed.

Løpekatten er fordelaktig forsynt med ballast. The running cat is advantageously supplied with ballast.

I det etterfølgende beskrives et ikke-begrensende eksempel på en foretrukket utførelsesform som er anskueliggjort på med-følgende tegninger, hvor: Fig. 1 viser en prinsippskisse av et bølgekraftverk med to skråstilte rullebaner ifølge oppfinnelsen, sett fra siden; og Fig. 2 viser en prinsippskisse av et bølgekraftverk med én i det vesentlige vertikal rullebane ifølge oppfinnelsen, sett fra siden. In what follows, a non-limiting example of a preferred embodiment is described which is visualized in the accompanying drawings, where: Fig. 1 shows a schematic diagram of a wave power plant with two inclined runways according to the invention, seen from the side; and Fig. 2 shows a schematic diagram of a wave power plant with one essentially vertical runway according to the invention, seen from the side.

Det henvises først til figur 1 hvor en hovedmodul 1 er forankret til en sjøbunn 7. Hovedmodulen 1 er forsynt med oppdriftselementer 31 for å flyte i neddykket tilstand, og den er forbundet med en flottør 3 som flyter på en vannflate 5. Reference is first made to figure 1 where a main module 1 is anchored to a seabed 7. The main module 1 is provided with buoyancy elements 31 to float in a submerged state, and it is connected to a float 3 which floats on a water surface 5.

Hovedmodulen 1 er forsynt med en første og en andre skråstilt rullebane lia, 11b. Rullebanene lia, 11b er innbyrdes paral-lelle og er festet til et rammeverk 12. Mellom rullebanene lia, 11b er det anbrakt en løpekatt 13. Løpekatten 13 er forsynt med trinser 15. Avstanden mellom rullebanene lia, 11b overstiger trinsenes 15 diameter for å bevirke at trinsene 15 ved berøring av den ene rullebanen lia, 11b ikke berører den andre rullebanen lia, 11b. The main module 1 is provided with a first and a second inclined runway 1a, 11b. The runways 11a, 11b are parallel to each other and are attached to a framework 12. Between the runways 11a, 11b there is a running cat 13. The running cat 13 is provided with pulleys 15. The distance between the runways 11a, 11b exceeds the diameter of the pulleys 15 to effect that the pulleys 15 when touching one runway 1a, 11b do not touch the other runway 1a, 11b.

Løpekatten omfatter transmisjonsmidler i form av et tannhjul 17a og en transmisjonsoverføring 17b som i en operativ tilstand står i inngrep med tannhjulet 17a. Ved en tilpasset diameter er tannhjulet 17a innrettet til å kunne gå i inngrep med et fortannet parti (ikke vist) på den første rullebanen lia når trinsene 15 beveger seg på den første rullebanen lia og å kunne gå i inngrep med et fortannet parti (ikke vist) på den andre rullebanen 11b når trinsene 15 beveger seg på den andre rullebanen 11b, idet de fortannede partiene strekker seg langs i det vesentlige hele rullebanenes lia, 11b lengdemessige utstrekning. Transmisjonsoverføringen 17b, for eksempel tannhjuls-, kjede- eller reimoverføring, er også i inngrep med en strømgenerator 19, idet den besørger at en rotor (ikke vist) settes i rotasjon når tannhjulet 17a ved løpekat-tens 13 bevegelse langs rullebanen lia, 11b settes i rotasjon. The running cat comprises transmission means in the form of a gear wheel 17a and a transmission transmission 17b which in an operative state engages with the gear wheel 17a. At an adapted diameter, the gear wheel 17a is arranged to be able to engage with a toothed portion (not shown) on the first raceway 11a when the pulleys 15 move on the first raceway 11a and to be able to engage with a toothed portion (not shown ) on the second runway 11b when the pulleys 15 move on the second runway 11b, the toothed portions extending along essentially the entire longitudinal extent of the runways lia, 11b. The transmission transmission 17b, for example gear, chain or belt transmission, is also in engagement with a current generator 19, as it ensures that a rotor (not shown) is set in rotation when the gear 17a during the movement of the running cat 13 along the runway 11a, 11b is set in rotation.

Alternativt kan tannhjulet 17a være i inngrep med i det minste én av trinsene 15. Det er da fordelaktig at trinsene 15 og rullebanene lia, 11b i sine motstående kontaktflater er forsynt med et friksjonsmiddel. Alternativt kan de være fortannet. Formålet med dette er å redusere risikoen for slipp mellom den generatordrivende trinsen 15 og rullebanen lia, 11b. Alternatively, the toothed wheel 17a can be in engagement with at least one of the pulleys 15. It is then advantageous that the pulleys 15 and the raceways 11a, 11b are provided with a friction agent in their opposite contact surfaces. Alternatively, they may be toothed. The purpose of this is to reduce the risk of slippage between the generator-driving pulley 15 and the runway lia, 11b.

Til løpekatten 13 er det fastgjort ballastelementer 23 via et festearrangement 25. Ballast elements 23 are attached to the running cat 13 via a fastening arrangement 25.

Flottøren 3 er forbundet med løpekatten 13 via et strekkfast stagarrangement 21. Stagarrangementet 21 omfatter en overbelastningssikring 21a som besørger at flottøren 3 kan frigjø-res fra hovedmodulen 1 i en situasjon hvor det er fare for at for eksempel ekstreme bølgebevegelser skal kunne skade hovedmodulen 1. The float 3 is connected to the running cat 13 via a tensile strut arrangement 21. The strut arrangement 21 includes an overload protection 21a which ensures that the float 3 can be released from the main module 1 in a situation where there is a risk that, for example, extreme wave movements could damage the main module 1.

Hovedmodulens 1 oppdriftselementer 31 er forbundet med hovedmodulens 1 rammeverk 12 ved hjelp av stag 31a. Hovedmodulen 1 er fastgjort til sjøbunnen 7 ved hjelp av ankere 33 og ankerliner 32. The buoyancy elements 31 of the main module 1 are connected to the framework 12 of the main module 1 by means of struts 31a. The main module 1 is attached to the seabed 7 using anchors 33 and anchor lines 32.

Strømgeneratoren 19 er sammenkoplet med et fordelingsnett (ikke vist) for strøm via kabler som føres langs sjøbunnen 7 til et koplings- og transformatoranlegg (ikke vist). The power generator 19 is connected to a distribution network (not shown) for power via cables which are led along the seabed 7 to a connection and transformer system (not shown).

Ved vekselstrømkraftverk omfatter strømgeneratoren 19 i og for seg kjente midler (ikke vist) for å opprettholde en foreskrevet frekvens på den produserte strømmen. In the case of alternating current power plants, the current generator 19 includes known means (not shown) for maintaining a prescribed frequency of the produced current.

Figur 2 viser en alternativ utførelsesform, idet hovedmodulen 1 er forsynt med en i det vesentlige vertikalt anbrakt rullebane lia. Henvisningstallene angir elementer slik de er be-skrevet ovenfor. Løpekatten 13 er i tillegg til de ordinære trinsene 15 forsynt med støttetrinser 15a som er innrettet til å rulle på motsatt side av rullebanen lia i forhold til trinsene 15. Derved holdes løpekatten 13 i kontakt med rullebanen lia, slik at løpekattens lia bevegelse langs rullebanen lia bevirker at generatoren 19 roteres.. Transmisjonsoverfø-ringen 17b omfatter midler (ikke vist) som er innrettet til å opprettholde samme rotasjonsretning på generatoren 19 når løpekattens 13 bevegelsesretning skifter, for eksempel i form av friløp. Figure 2 shows an alternative embodiment, in that the main module 1 is provided with an essentially vertically placed runway 1a. The reference numerals indicate elements as described above. In addition to the ordinary pulleys 15, the trolley 13 is provided with support pulleys 15a which are arranged to roll on the opposite side of the runway 1a in relation to the pulleys 15. Thereby, the trolley 13 is kept in contact with the runway 1a, so that the trolley's movement along the runway lia causes the generator 19 to be rotated. The transmission 17b includes means (not shown) which are arranged to maintain the same direction of rotation on the generator 19 when the direction of movement of the running cat 13 changes, for example in the form of freewheeling.

Ved bølgenes 5 oppoverrettede bevegelse av flottøren 3 løftes løpekatten 13 til anlegg med den øvre rullebanen 11b. På grunn av rullebanens skråstilling trekkes løpekatten 13 der-etter oppover idet trinsene 15 roterer på den øvre rullebanen 11b. Idet flottøren 5 begynner å falle ned i en bølgedal, senkes løpekatten 13 ved hjelp av tyngdekraften til anlegg mot den nedre rullebanen lia, hvoretter en nedoverrettet bevegelse langs den nedre rullebanen lia settes i gang. Trinsene 15 begynner på ny å rotere i samme retning som ved den oppoverrettede bevegelsen langs den øvre rullebanen 11b. Derved opprettholdes ens rotasjonsretning på strømgeneratoren 19. By the upward movement of the waves 5 of the float 3, the running cat 13 is lifted into contact with the upper runway 11b. Due to the inclined position of the runway, the trolley 13 is then pulled upwards as the pulleys 15 rotate on the upper runway 11b. As the float 5 begins to fall into a wave valley, the running cat 13 is lowered by gravity to abut against the lower runway 1a, after which a downward movement along the lower runway 1a is initiated. The pulleys 15 begin to rotate again in the same direction as in the upward movement along the upper runway 11b. Thereby, the same direction of rotation of the current generator 19 is maintained.

Det finnes mange muligheter for å opprettholde ens rotasjonsretning på strømgeneratoren 19 ved en vekslende bevegelsesretning på løpekatten 13. Eksempelvis kan trinsene 15 eller transmisjonsoverføringen 17b, slik det er antydet ovenfor, være forsynt med friløp (ikke vist) arrangert slik at for eksempel en trinse 15 eller et par trinser 15 er forsynt med et friløp.som låser ved høyredreining, mens en annen trinse 15 eller et annet par trinser 15 er forsynt med et friløp som låser ved venstredreining. Derved kan oppfinnelsens formål oppnås ved anvendelse av bare én rullebane lia, slik det framgår av figur 2. There are many possibilities for maintaining the same direction of rotation of the current generator 19 by an alternating direction of movement of the running cat 13. For example, the pulleys 15 or the transmission transmission 17b, as indicated above, can be provided with freewheels (not shown) arranged so that, for example, a pulley 15 or a pair of pulleys 15 is provided with a freewheel which locks when turning to the right, while another pulley 15 or another pair of pulleys 15 is provided with a freewheel which locks when turning left. Thereby, the object of the invention can be achieved by using only one runway lia, as shown in Figure 2.

Hovedmodulen 1 kan være forsynt med sekundære oppdriftsele-ment (ikke vist) for at hovedmodulen 1, i en situasjon hvor oppdriftselementene 31 tapes, kan holdes flytende på et dyp hvor ballastelementene 23 hviler på sjøbunnen. Dette flyteni-vået er bestemt av ballastelementenes 23 festearrangement 25. The main module 1 can be provided with secondary buoyancy elements (not shown) so that the main module 1, in a situation where the buoyancy elements 31 are lost, can be kept afloat at a depth where the ballast elements 23 rest on the seabed. This flow level is determined by the fastening arrangement 25 of the ballast elements 23.

Claims

1. Device for a wave power plant which is provided with at least one current generator (19) and cables (35) for the transmission of power to a consumer, characterized in that the wave power plant comprises - a main module (1) provided with a first runway (lia) which in its longitudinal extent is non-horizontal, i.e. inclined or vertical, submerged in water and anchored to a seabed (7), a running cat (13) which is placed on the runway (lia), as several running cat pulleys (15) are arranged to be able to move on the runway (lia) in the longitudinal direction of the runway (lia), and transmission means (17a, 17b) which are arranged to be able to transfer the rotary movement of at least one cat pulley (15) to rotation of the at least one power generator (19); as well as - a float (3) which is placed floating in an area affected by waves (5) and which is connected to the running cat (13) with one or more substantially tensile float rods (21).

2. Device according to claim 1, characterized in that the transmission means (17a, 17b) are arranged to be able to transfer the rotary movement of at least one cat pulley (15) to rotation of the at least one current generator (19) in a predetermined direction.

3. Device according to claim 1, characterized in that the transmission means (17a, 17b) comprise transmission elements which are designed to maintain the predetermined direction of rotation in the at least one power generator (19) independently of the direction of rotation of the at least one cat pulley (15).

4. Device according to claim 1, characterized in that an upper runway (11b) is placed parallel to and above the first runway (lia), the running cat (13) being placed between the runways (lia, 11b) and the mutual distance between the runways (lia, 11b) exceeds the diameter of the cat pulleys (15).

5. Device according to claim 1, characterized in that the running cat (13) is designed to be able to bring the running cat pulleys (15) in contact with the upper runway (11b) as well as being able to move in the longitudinal direction of the runway (lia), thereby being able to rotate the current generator (19).

6. Device according to claim 1, characterized in that the at least one current generator (19) comprises means for electronically blocking the current generator's (19) current generating function when the current generator (19) rotates in a specific direction.

7. Device according to claims 1 and 5, characterized in that the opposing contact surfaces of the running cat pulleys (15) and the runways (lia, 11b) are provided with means that prevent or reduce the risk of slipping during the rotation of the running cat pulleys (15) on the runway(s) ( lia, 11b).

8. Device according to any one of claims 1 and 5, characterized in that the opposing contact surfaces of the running cat pulleys (15) and the runway(s) (lia, 11b) are serrated.

9. Device according to claims 1 and 5, characterized in that the float rod (21) is provided with an overload protection (21a).

10. Device according to claim 1, characterized in that the main module (1) is placed floating above the seabed (7) as it is provided with operating elements (31) and anchoring means (32, 33) fixed in the seabed (7).

11. Device according to claim 1, characterized in that the running cat (13) is provided with ballast elements (23).