NO327387B1 - Energigeneringssystem - Google Patents

Description

Den foreliggende oppfinnelse angår et system for å generere energi, primært ved bruk av sjøstrømmer, som angitt i innledningen i krav 1.

Fremgangsmåter og systemer fra den kjente teknikk for å generere energi ved hjelp av for eksempel sjøvann, har vist seg å kreve høye kostnader. Deres effektivitet har også vært lav blant annet fordi energi generert ved bruk av disse systemene ofte har vært utilstrekkelig når det gjelder investeringskostnader.

Fra den kjente teknikk skal det vises til JP 57-206779.

Målet for den foreliggende oppfinnelse er å etablere et system for å generere energi ved hjelp av, primært, sjøvannsstrøm. Det omfatter et rotasjonslegeme som tillater produksjon av betydelige mer energi enn den mengden som tidligere var mulig å skape. Takket være fleksibiliteten av dette system kan det lokaliseres på et slikt sted i sjøen hvor sjøstrømmene er sterkest. Ifølge oppfinnelsen oppnås dette formål ved de karakteristiske trekk angitt i krav 1. Fordelaktige utførelsesformer er angitt i de uselvstendige krav.

Takket være oppfinnelsen har det nå blitt frembrakt et system som på en ypperlig måte tilfredsstiller formålet. Det kan også fremstilles på vanlig måte og til relativt lave kostnader. Ifølge oppfinnelsen omfatter systemet et rotasjonslegeme som utgjør kjernen av oppfinnelsen, og som blir brakt til å rotere ved sjøstrømmer hvor systemet er lokalisert.

Rotasjonen av rotasjonslegemet kan optimaliseres ved å justere vinklene for bladene som er orientert rundt liv-delen av det roterende legeme. Rotasjonslegemet blir holdt i sitt nivå i sjøen ved hjelp av overføringsdeler som også overfører rotasjonsbevegelsen til en generator. På grunn av den spesielle form av rotasjonslegemet kan meget høy effektivitet oppnås når det gjelder omforming av langsomme strømmer bestående av et stort vannvolum. Overføring av rotasjon av energi fra rotasjonslegemet finner sted ved hjelp av en overføringsdel til en generator, enten for direkte overføring av generert elektrisk energi eller for lagring av denne energien. Systemet omfatter en pumpe eller en kompressor som holder rotasjonslegemet i korrekt kraftgenereringsposisjon i kombinasjon med bladene på omkretsen av legemet. Den nevnte pumpe eller kompressor blir brukt til å justere den grad som rotasjonslegemet blir fylt med, for eksempel vann som påvirker rotasjonsposisjonen av legemet i sjøen. For å eliminere friksjonen av fluid som er inne i det roterende legeme og bestemmer fyllingsgraden, er en innside av rotasjonslegemet utstyrt med internt orienterte blad som forårsaker at fluidet på innsiden roterer sammen med rotasjonslegemet i stedet for å skape en friksjon mot dens indre vegger. Denne anordningen betyr at bladene også fungerer som ribber som gjør hele rotasjonslegemet stivere.

Utførelser av oppfinnelsen skal beskrives nedenfor med henvisning til tegningene, hvor figur 1 er et diagrammatisk sideriss som viser et system ifølge den foreliggende oppfinnelse, figur 2 illustrerer en alternativ måte for å bruke systemet ifølge oppfinnelsen, figur 3 er et diagrammatisk tverrsnittsriss som viser et rotasjonslegeme inkludert i systemet ifølge oppfinnelsen, og rotasjonsmessig støttet inne i en dyseliknende, omliggende hylse, figur 4 er et enderiss av rotasjonslegemet og dets dyse ifølge figur 3, figur 5 er et diagrammatisk sideriss av en annen utførelse av oppfinnelsen, som viser et rotasjonslegeme med en fremre innløpsside med en konisk del og en utløpsside med en flat del, figur 6 er et diagrammatisk riss som viser et rotasjonslegeme inkludert i systemet og illustrerer hvordan høydeposisjonen av rotasjonslegemet kan bli variert ved å variere fyllingsgraden av rotasjonslegemet, figur 7 er et tverrsnittsriss gjennom livområdet sett mot innløpssiden, og illustrerer de interne blad, figur 8 illustrerer forskjellige utforminger av innløps- og utløpstidene av rotasjonslegemet, og viser også den aksielle og radielle plassering av bladene ved legemets livområde, figur 9 illustrerer mulige konstruksjoner av henholdsvis vanninnløp og utløp, figur 10 er et diagrammatisk sideriss som viser en dreibar overføringsdel for rotasjonsbevegelsen, som eliminerer påvirkningen av bølgebevegelser, figur 11 viser en stiv radiell kraftoverføring ved hjelp av en overføringsdel omfattende en dreibar kopling og en strøm og en elektrisk strømgenerator montert inne i legemet, hvor overføringsdelen består av et stivt overføringsskaft, figur 12 er et sideriss som viser en annen utførelse ifølge hvilken rotasjonslegemet rundt livområde har et avkortet konisk legeme, med skrå sideflater som konvergerer mot liv-delen og kommer ut i denne via blad eller vinger rundt livdelen, som er plassert i en forutbestemt avstand fra hverandre, figur 13 er et enderiss av rotasjonslegemet på figur 12, og figur 14 viser diagrammatisk et rotasjonslegeme ifølge oppfinnelsen og illustrerer hvordan strømmene blir konsentert.

Som det fremgår av tegningsfigurene, består oppfinnelsen av et system 1 for å produsere energi ved hjelp av, primært, sjøstrømmer, og omfatter et roterende legeme 4 som har en fremre innløpsside 2 og en bakre utløpsside 3 så vel som minst én overføringsdel 6 som forbinder innløpssiden 2 med en generator 5. Overføringsdelen 6 kan bestå av enten et fleksibelt eller stivt skaft.

Rotasjonslegemet 4 har et avsmalnet område 8 som strekker seg fra et i hovedsak sylindrisk livområde 7 mot innløpssiden 2, og er konisk og/eller knollformet. De forskjellige former av rotasjonslegemet 4 ved innløpssiden 2 og utløpssiden 3, er vist i mer detalj på figurene 8 og 9. Knollformen, tunnelformen så vel som den aksielle og radielle plassering av bladene som får legemet 7 til å rotere er utformet til å være tilpasset de faktorer som er bestemt av den gjennomsnittlige strøm, den gjennomsnittlige temperatur og saltinnholdet, og som har vært individuelt beregnet for hver valgt monteringsposisjon. Ved rotasjonslegemet 4 blir strømmene konsentrert til dets ytre diametre hvoretter de konvergerer sin opprinnelige form. Av denne grunn er bladenes høyde beregnet til eksakt å tilpasses dette faktum. Passende utløpsformer av rotasjonslegemet 4 er vist på figur 8 og også på figur 9. Formene er valgt til å skape en maksimum effektivitet for å tilpasse den kombinerte påvirkning av tetthet, saltinnhold og strømhastighetverdier.

Rotasjonslegemet 4 har rundt sitt livområde 7 blad 10 som er atskilt med forskjellige avstander og som fungerer til å holde rotasjonen av rotasjonslegemet. Den frie frontende av rotasjonslegemet 4 er forbundet med overføringsdelen 6 med det formål å overføre en rotasjonsbevegelse til generatoren 5. Bladene 10 kan ha justerbare angrepsvinkler slik at de kan dreies for å gi den høyeste mulige utgangseffekt.

Ifølge en alternativ utførelse, vist i mer detalj på figur 12 og 13, har livområdet 4 av rotasjonslegemet et avkortet konisk legeme 26 støttet ved blad eller vinger 10. De konvergerende sider 27, 28 vender mot livområdet 7 for å skape en tunnelliknende formasjon 29 som fanger sjøstrømmene og dirigerer dem mot bladene 10 gjennom mellomliggende baser 30. Ifølge den foretrukne utførelse kan monteringsvinkelen for bladene 10 være omkring 45°. Den effekt som oppnås takket være rotasjonen av rotasjonslegemet kan i dette tilfellet bli øket med omkring 30 %.

For orientering av rotasjonslegemet 4 i sjøen, omfatter det en fluidtilførselsdel 11, bestående av for eksempel en pumpe eller en kompressor, som holder legemet i sin korrekte kraftforbrukende posisjon i kombinasjon med de ovennevnte muligheter for å variere ved intensiteten av sjøstrømmene. For ytterligere å øke effektiviteten av rotasjonslegemet, kan dette bli montert i en dyse-liknende hylse 12 som ville være formet likt et timeglass, og hvis vegger divergerer fra den avsmalnende senterseksjon 13 av hylsen i hvilken rotasjonslegemet blir roterbart støttet i lageret 14 som er festet til innløpet 15 og utløpet 16, og av hylsen 12. Ifølge den viste utførelsen har hylsen 12 et firkantet tverrsnitt som gir et større areal sammenliknet med et sirkelrundt tverrsnitt, og følgelig en maksimum strømningshastighet som i sin dreiing til rotasjonslegemet 4 gir en høyest mulig rotasjonsbevegelse.

Den eksterne vegg 17 av rotasjonslegemet 4 har på sin indre overflate blader 18 rundt omkretsen med det formål å eliminere friksjon generert av et fluid, for eksempel vann, som er til stede inne i rotasjonslegemet 4. Samtidig tjener bladene 18 som ribber som gjør den ytre vegg 17 av rotasjonslegemet 4 stivere. Takket være denne anordningen, vil vann som fyller opp det indre av rotasjonslegemet 4 delta i rotasjonsbevegelsen. Figur 1 illustrerer hvordan et system 1 ifølge oppfinnelsen kan bli designet. I dette tilfelle omfatter systemet 1 en forankringsdel 20 som hviler på sjøbunnen og fra hvilken det strekker seg en kjetting 21 forbundet med en flytedel 22 som i sin tur støtter en akkumulator 23 med det formål å lagre energi fra rotasjonslegemet 4 via overføringsdelen 6 og generatoren 5. Forbundet med fluiddelen 22 er det også en kabel 24 som når det er ønsket kan brukes til å transportere energi til lands. En annen mulighet er å overføre energi lagret i akkumulatoren 23 til forskjellige typer av samlingsskip for fortsatt transport av lagret energi til det ønskede bestemmelsessted. Figur 2 viser diagrammatisk et system 1 ifølge oppfinnelsen, i hvilket rotasjonslegemet 4 er støttet i en sjøstrøm med hjelp av en forankringsdel 20 utstyrt med en ramme 25. Sistnevnte hjelper med å holde rotasjonslegemet 4 i en forutbestemt posisjon i sjøstrømmen. Overføringsdelen er dreibart forbundet med rammen 25 med hvilken det også er forbundet en kabel 24 med det formål å transportere energi til land.

Figur 10 og 11 i systemet 1 ifølge oppfinnelsen, illustrerer forskjellige forbindelser mellom rotasjonslegemene 4 og flytedelene 22. Figur 10 illustrerer en artikulert kraftoverføring som eliminerer påvirkning av sjøbølgene. Figur 11 illustrerer en stiv radiell forbindelse omfattende en artikulert kopling og en elektrisk strømgenerator 5 installert inne i rotasjonslegemet 4. Det er også en kabel som transporterer energi generert i generatoren 5 gjennom en overføringsdel 6, som i dette tilfelle består av et stivt skaft.

De forskjellige strukturer beskrevet ovenfor gjør det mulig å skape et system omfattende et rotasjonslegeme hvis perifere hastighet kan økes radielt. Den lave strøm og større mengde av vann kan bli konsentrert til en øket kraft ved omkretsen.

Figur 14 viser diagrammatisk hvordan strømmene blir konsentrert til den ytre diameter av rotasjonslegemet 4, spesielt i området ved livdelen 7. Etter dette blir strømmene igjen brakt sammen til deres opprinnelige form. Av denne grunn er bladenes størrelse beregnet til eksakt å tilpasse dette faktum, og det har blitt oppnådd en effektivitet tilsvarende omkring 16 kW/m<2>, som er fire ganger mer enn i løsninger ifølge tidligere teknikk.

Claims (7)

1. System (1) for å generere energi, primært ved bruk av sjøstrømmer, omfattende et rotasjonslegeme (4) som har en frontinnløpsside (2) og en bakre utløpsside (3), og minst én overføringsdel (6) som forbinder innløpssiden (2) med en generator (5), så vel som en del (8, 9) som er konisk og/eller avsmalner knollformet og som strekker seg fra en i det vesentlige sylindrisk livdel (7) i det minste mot innløpssiden, hvor livdelen langs en omkrets har nærliggende hverandre beliggende turbinblad (10) tilpasset til å opprettholde rotasjonen av rotasjonslegemet, hvis frie frontende er festet til overføringsdelen (6) for å overføre en rotasjonsbevegelse til generatoren (5), karakterisert ved at rotasjonslegemet (4) omfatter en fluidtilførselsdel (11) tilpasset til å holde legemet i korrekt flytende posisjon som respons på intensiteten av sjøstrømmene.

2. System ifølge krav 1, karakterisert ved at rotasjonslegemet (4) har en konisk og/eller konkav eller flat seksjon som strekker seg i retning motsatt utløpssiden.

3. System ifølge krav 1, karakterisert ved at innfallsvinkelen for bladene (10) er variabel.

4. System ifølge krav 1, karakterisert ved at rotasjonslegemet (4) er beliggende inne i en dyse-liknende hylse (12) som har en i hovedsak timeglassliknende form, hvis vegger divergerer fra den avsmalnende sentrale del (13) av hylsen (12) i hvilken rotasjonslegemet er roterbart montert.

5. System ifølge krav 1, karakterisert ved at hylsen har et firkantet tverrsnitt.

6. System ifølge krav 1, karakterisert ved at den indre overflate av den ytre vegg (17) av rotasjonslegemet har blader (18) langs sin omkrets med det formål å eliminere friksjon generert av et fluid (19) inne i rotasjonslegemet, hvor bladene samtidig tjener som ribber med det formål å avstive den ytre vegg (17).

7. System ifølge krav 1, karakterisert ved at livdelen (7) av rotasjonslegemet (4) har et avkortet konisk legeme (26) støttet av blad (10) og strekker seg rundt livdelen, hvor de konvergerende sidene (27, 28) av det nevnte legeme vender mot livdelen (7) for å danne en tunnelformasjon (29) definert ved den avsmalnende del (8, 9) av rotasjonslegemet og ved den fremre side (27) av det avkortede legemet (26), og avsmalnende mot bladene (10) og det rom (30) som eksisterer mellom disse bladene med det formål å samle og dirigere sjøstrømmene.