NO328608B1 - Bolgekraftverk tilpasset halve bolgelengder - Google Patents

Abstract

Foreliggende oppfinnelse utnytter effekten av duving frem og tilbake av en delvis nedsenket gjenstand på grunn av bølgebevegelser i et havområde. En drivflate i en ende av en akse retter et delvis nedsenket bølgekraftverk opp mot en bølgeretning samtidig som en propelliknende innretning i en andre ende av aksen omdanner bevegelsene til rotasjon av propellen som igjen blir omdannet til energi, for eksempel elektrisk energi. Avstanden mellom drivflaten og den propelliknende innretningen er lik eller delvis lik en halv bølgelengde identifisert som en statisk dominerende bølgelengde i havområdet der bølgekraftverket er plassert.

Description

Foreliggende oppfinnelse er relatert til bølgekraftverk i havområder, og særlig for et bølgekraftverk som er delvis nedsenket i havet og der bevegelser frem og tilbake av bølgekraftverket fanges opp av en propelliknende innretning festet til et aksemedlem som i sin andre motsatte ende har en drivflate som retter bølgekraftverket opp mot en bølgeretning i havområdet bølgekraftverket er plassert i, og der avstanden mellom drivflaten og den propelliknende innretning er lik eller tilnærmet lik en halv bølgelengde identifisert som en statistisk dominerende bølgelengde i dette havområdet.

Bølger i havet er en energikilde som lenge har vært ønsket å utnytte til kraftproduksjon. Ulike former for bølgekraftverk har blitt foreslått, og noen er også blitt installert. De tekniske utfordringene med å bygge bølgekraftverk er mange da miljøet til havs kan være svært ugjestmildt. Korrosjon på grunn av havsalt, problematikken rundt en hundre-årsbølge er eksempler på utfordringer som lar seg løse, men som ofte har til konsekvens at kostnader ved bygging og vedlikehold av slike anlegg under drift blir svært høye. Disse omkostningene må avregnes mot den kraftpris man for eksempel kan oppnå ved salg av kraft fra slike anlegg. Derfor er det et ønske og behov for enkle og rimelige in-stallasjoner til sjøs som er rimelige å bygge og som krever minimalt med vedlikehold.

Et annet fenomen med bølgekraftverk er at de bør også optimaliseres med hensyn til ef-fektivt uttak av den tilgjengelige energien som er i bølgene. Effektiviteten er vanligvis optimal under bare noen gitte konkrete betingelser som ikke alltid er tilstede i et hav-miljø. Dermed vil utbyttet fra bølgekraftverket kunne være varierende — noe som er uheldig sett fra et leveransesynspunkt. Forbrukere eller kjøpere av kraften ønsker forut-sigbarhet for leveransen av kraften.

Disse og liknende forhold blir ivaretatt ved prinsippene for et bølgekraftverk i henhold til foreliggende oppfinnelse som krevd i det vedlagte selvstendige krav 1 samt de fordel-aktige utførelsesformer i henhold til de uselvstendige kravene 2 til 15.

I henhold til et eksempel på utførelse av et bølgekraftverk i henhold til foreliggende oppfinnelse for plassering i et havområde, er flytelegemer festet til bølgekraftverket som gir en tilpasset oppdrift som tilveiebringer en ønsket delvis nedsenket dybde av bølge-kraftverket i havområdet, og der i det minste en propell eller en turbimiknende innretning i bølgekraftverket blir rotert av frem- og tilbake-bevegelser av bølgekraftverket på grunn av bølger i havområdet som bølgekraftverket er delvis nedsenket i, og der denne rotasjonen omdannes til energi i en tilkoplet, tilpasset innretning, og ved at i det minste en drivflate er plassert i en første ende av et rett aksemedlem, slik at en side av drivflaten vender mot en bølgeretning i havområdet der bølgekraftverket er plassert, og der den i det minste ene propellen eller den turbinliknende innretningen er plassert i en andre ende av aksemedlemmet motsatt den første enden, slik at avstanden mellom den i det minste ene drivflaten og i den minste ene propellen eller den turbinliknende innretningen er lik eller er tilnærmet lik en halvdel av en identifisert statistisk dominerende bøl-gelengde i havområdet der bølgekraftverket er plassert.

I henhold til et annet eksempel på utførelse er aksen som forbinder den i det minste ene drivflaten og den i det minste ene propellen eller turbinliknende innretningen teleskopisk anordnet for å kunne bli tilpasset i utstrekning til en bestemt halvbølgelengde.

I henhold til et annet eksempel på utførelse er tilpasningen av utstrekningen til aksemedlemmet til en bestemt halvbølgelengde tilveiebrakt av en aktuator-innretning i bøl-gekraftverket som mottar et signal som indikerer en målt bølgelengde, og som justerer utstrekningen av det teleskopisk anordnede aksemedlemmet i henhold til dette signalets informasjonsinnhold.

I henhold til et annet eksempel på utførelse er innretningen i bølgekraftverket slik at den samler sammen målinger av bølgelengder på en gitt målefrekvens, og ved gitte forhåndsbestemte tidspunkter iverksettes en justering av aksemedlemmets lengde i henhold til målingene som er samlet inn.

I henhold til et annet eksempel på utførelse er et flertall propeller eller turbinliknende

innretninger anordnet på hver sin respektive side av drivflaten festet til aksemedlemmer som går igjennom drivflaten slik at utstrekningen mellom hver enkelt av flertallet av en respektiv propell eller en turbinliknende innretning på hver sine respektive sider av drivflaten er lik eller er tilnærmet lik en halvdel av en statistisk identifisert dominerende bølgelengde i havområdet der bølgekraftverket er plassert.

I henhold til et annet eksempel på utførelse er den tilpassede innretningen som omdanner rotasjonen til energi innbefattende en hydraulisk pumpe.

I henhold til et annet eksempel på utførelse er den hydrauliske pumpen i fluidkommuni-kasjon med en akkumulator.

I henhold til et annet eksempel på utførelse er den tilpassede hinretningen som omdanner rotasjonen til energi innbefattende en elektrisk generator.

I henhold til et annet eksempel på utførelse er den tilpassede innretningen som omdanner rotasjonen til energi innbefattende en avsaltningsinnretning av havvann.

I henhold til et annet eksempel på utførelse er den tilpassede innretningen som omdanner rotasjonen til energi plassert i et hus plassert oppå en flåtestruktur båret av støtter festet til flytelegemene.

I henhold til et annet eksempel på utførelse er bølgekraftverket forankret til sjøbunnen med slake kjettinger som tillater bevegelse av bølgekraftverket frem og tilbake på grunn av bølgebevegelser i vannet.

I henhold til et annet eksempel på utførelse er i det minste en dreibar fremdritfspropell anordnet på en del av bølgekraftverket som er nedsenket i vann, og der en styringsenhet dreier fremdriftspropellens retning slik at bølgekraftverket kan forflyttes til eller holdes i en bestemt posisjon.

I henhold til et annet eksempel på utførelse er styringsenheten innbefattende en GPS-mottaker.

I henhold til et annet eksempel på utførelse mottar styringsenheten styringsinstruksjoner fra en bruker via en trådløs forbindelse.

I henhold til et annet eksempel på utførelse innbefatter styringsenheten en måler som identifiserer en bølgeretning og en bølgelengde i havområdet bølgekraftverket er plassert, og der styringsenheten bruker disse måledata til å styre fremdritfspropellen for å dreie bølgekraftverket opp mot bølgeretningen samtidig som en angitt posisjon av bøl-gekraftverket opprettholdes, blir også utstrekningen til aksemedlemmet justert i henhold til den målte bølgelengde.

Fig. 1 illustrerer et eksempel på utførelse av foreliggende oppfinnelse.

Fig. 2 illustrerer hølgeeffekten som foreliggende oppfinnelse utnytter.

Fig. 3 illustrerer et annet eksempel på utførelse av foreliggende oppfinnelse.

Fig. 4 illustrerer enda et eksempel på utførelse av foreliggende oppfinnelse.

Fig. 5 illustrerer forankring av et bølgekraftverk i henhold til foreliggende oppfinnelse.

Fig. 6 illustrerer enda et eksempel på utførelse av foreliggende oppfinnelse.

Figur 1 viser et eksempel på utførelse av foreliggende oppfinnelse. Et vertikalt panel 1

danner en drivflate og akser 3 kobler sammen drivflaten 1 med propeller 2.1 henhold til et annet aspekt ved foreliggende oppfinnelse kan enhver innretning som omdanner bøl-ger til rotasjon, brukes som propell i denne sammenhengen. Flytelegemer er anordnet på installasjonen, for eksempel som en del eller deler av rørkonstruksjoner som danner for eksempel aksen 3.1 figur 1 er det vertikale rør oppstikkende fra aksen 3 som danner flytelegemer. Oppdriften til disse flytelegemene er tilpasset bølgekraftverkets vekt, slik at bølgekraftverket er delvis nedsenket, i det minste så langt nedsenket at propellene 3 er nede under vannflaten. Et aspekt ved foreliggende oppfinnelse er at avstanden mellom en drivflate 1 og en propell 2 er lik eller tilnærmet lik bølgelengden til bølger i havområdet der bølgekraftverket er plassert. Denne bølgelengden varierer, men det finnes alltid en statistisk bølgelengde som er en overveiende dominerende bølgelengde i området, som kjent for en fagmann. Ved å identifisere denne statistiske dominerende bølgeleng-den kan lengen til aksen 3 bli tilpasset denne bølgelengden. Denne anordningen sørger for at bølgekraftverket vil bevege seg frem og tilbake med bølgene. Drivflaten 1 sørger for at bølgekraftverket vender seg opp mot bølgeretningen. I figur 2 er det illustrert hvordan disse prinsippene virker.

I figur 2 er det vist hvordan drivflaten 1 følger en bølge 4 frem og tilbake. Som kjent for en fagmann snur bølgen etter en halv bølgefase. Dermed beveges drivflaten 1 frem og tilbake av bølgen og dermed også propellene 2 som er festet til aksene 3.

Et aspekt ved oppfinnelsen er at det brukes minst mulig materialer i konstruksjonen, delvis for å gjøre den så rimelig som mulig, men også for ikke å øke tregheten av systemet. En lett konstruksjon vil kunne beveges mye enklere av bølgene.

I et eksempel på utførelese er de typiske dominerende bølgelengdene i et havområde mellom førti og seksti meter. Avstanden eller den halve bølgelengden brukt i konstruksjonen er dermed satt til femogtyve meter.

Et annet aspekt ved bølgekraftverket er å gjøre installasjonen stabil, det vil si: det er ikke ønsket å ha sjøgang i anlegget. I et eksempel på utførelse av foreliggende oppfin-neise er et bølgekraftverk utstyrt med fire respektive oppdriftspunkter, for eksempel i hvert sitt hjørne av installasjonen, eller flytelegemer. I figur 3 er det vist et eksempel på et vertdkalrør 6 utstikkende vertikalt fra aksen 3 som danner et slikt oppdriftspunkt. Vid-ere er turbiner etc. anordnet symmetrisk om drivflaten 1. Det er også fordelaktig å la to propeller som er anordnet side om side å rotere hver sin vei. I tegningene er det bare vist propeller med blader i samme retning, men det er å forstå at enhver konfigurasjon av propellblad er innenfor rekkevidden av foreliggende oppfinnelse.

I et eksempel på utførelse av foreliggende oppfinnelse er propellen(e) koblet til for eksempel en roterende pumpe eller elektrisk generator 7, som vist i figur 3. Hydrauliske slanger eller kabler 8 kan overføre kraft (strøm) til et oppsamlingspunkt for distribusjon av kraft til land. Hydrauliske løsninger kan fremføre hydraulisk overført kraft til en fell-les motor som driver en elektrisk generator, for eksempel. En fordel med å bruke hydrauliske løsninger er at det er en liten hysterese i systemet når en bølge skifter retning (ved en halv bølgelengde), som gjør at en motor er i drift når bølgen skifter retning. Rykking og napping i systemet blir derfor sterkt redusert.

I figur 4 er det vist et eksempel på anordning av et hus 11 på toppen av et bølgekraft-verk i henhold til foreliggende oppfinnelse. I dette huset 11, som er plassert høyt over vannflaten, kan en felles generator og/eller hydraulisk installasjon 9,10 være installert. I et annet eksempel på utførelse kan huset inneholde et avsaltningsanlegg som kjent for en fagmann. Det vil si at den genererte energien brukes til å avsalte havvann. Figur 5 viser et eksempel på forankring av et bølgekraftverk i henhold til foreliggende oppfinnelse. Slake kjettinger holder anlegget i posisjon samtidig som slakheten i kjettingene tillater bevegelsen av anlegget frem og tilbake. I et eksempel på utførelse av foreliggende oppfinnelse kan en av kjettingene være eller ha i seg en kraftoverføiingskabel som overfører kraft fra anlegget til en kabel på sjøbunnen (ikke vist) som for eksempel kan føres frem til et oppsamlingspunkt for flere separate anlegg. Figur 6 illustrerer et annet eksempel på utførelse av foreliggende oppfinnelse. Frem-diftspropeller er anordnet på for eksempel drivflaten 1 som illustrert i figur 6. Det er innenfor foreliggende oppfinnelse å kunne anordne fremdriftsmidler av enhver type hvor som helst på installasjonen. Disse propellene kan fjernstyres av en operatør som kjent for en fagmann. Med en slik løsning kan en operatør i en følgebåt styre anlegget frem til en ønsket posisjon for forankring. I et annet eksempel på utførelse brukes fremdriftspropellene også til å holde anlegget på plass i en bestemt posisjon. Avvik eller drift av anlegget bort fra en initial posisjon kan detekteres. Slike målinger kan brukes til å tilveie-bringe korreksjonssignaler til fremdriftspropellene. Det vil si at fremdriftspropellene kan for eksempel bli vridd i forskjellige retninger som tillater å styre anlegget i bestemte retninger. En GPS-mottaker kan for eksempel brukes, og avvikene og styringen av fremdrifispropellenes retning og rotasjon gjør det mulig å korrigere ethvert avvik i posisjon slik at anlegget alltid ligger tilnærmet i ro på samme sted. I henhold til et annet aspekt ved denne løsningen kan det også bli målt bølgeretning og bølgelengde. Målingen av bølgeretningen kan brukes til å holde anlegget opp mot bølgeretningen til enhver tid mens målingen av bølgelengden kan brukes til å justere avstanden mellom propell 2 og drivflate 1.1 et eksempel på utførelse av foreliggende oppfinnelse er aksen 3 teleskopisk anordnet, og en eller flere aktuatorer kan dermed justere lengden til aksen 3, for eksempel svarende til en målt bølgelengde.

Claims (15)

1. Bølgekraftverk for plassering i et havområde, der flytelegemer festet til bølgekraftverket har en tilpasset oppdrift som tilveiebringer en ønsket delvis nedsenket dybde av bølge-kraftverket i havområdet, og der i det minste en propell eller en turbinliknende innretning (2) i bølgekraftverket blir rotert av frem- og tilbake-bevegelser av bølgekraftverket på grunn av bølger i havområdet som bølgekraftverket er delvis nedsenket i, og der denne rotasjonen omdannes til energi i en tilkoplet tilpasset innretning, karakterisert ved at i det minste en drivflate (1) er plassert i en første ende av et rett aksemedlem (3) slik at en side av drivflaten vender mot en bølge-retning i havområdet der bølgekraftverket er plassert, og der den i det minste ene propellen eller den turbinliknende innretningen er plassert i en andre ende av aksemedlemmet motsatt den første enden, slik at avstanden mellom den i det minste ene drivflaten og i den minst ene propellen eller den turbinliknende innretningen er lik eller er tilnærmet lik en halvdel av en identifisert, statistisk dominerende bølgelengde i havområdet der bølgekraftverket er plassert.

2. Bølgekraftverk i henhold til krav 1, karakterisert ved at aksemedlemmet som forbinder den i det minste ene drivflaten og den i det minste ene propellen eller turbinliknende innretningen er teleskopisk anordnet for å kunne bli tilpasset i utstrekning til en bestemt halvbølgelengde.

3. Bølgekraftverk i henhold til krav 2, karakterisert ved at tilpasningen av utstrekningen til aksemedlemmet til en bestemt halvbølgelengde til-veiebringes av en akmatorinnretning i bølgekraftverket som mottar et signal som indikerer en målt bølgelengde, og som justerer ustrekningen av det teleskopisk anordnede aksemedlemmet i henhold til dette signalets informasjonsinnhold.

4. Bølgekraftverk i henhold til krav 3, karakterisert ved at innretningen i bølgekraftverket samler sammen målinger av bølgelengder på en gitt målefrekvens, og ved gitte, forhåndsbestemte tidspunkter iverksettes en justering av aksemedlemmets lengde i henhold til malingene som er samlet inn.

5. Bølgekraftverk i henhold til krav 1, karakterisert ved at et flertall propeller eller turbinliknende innretninger er anordnet på hver sin respektive side av drivflaten festet til aksemedlemmer som går igjennom drivflaten slik at utstrekningen mellom hver enkelt av flertallet av en respektiv propell eller en turbinliknende innretning på hver sine respektive sider av drivflaten er lik eller er tilnærmet lik en halvdel av en statistisk identifisert, dominerende bølgelengde i havområdet der bøl-gekraftverket er plassert.

6. Bølgekraftverk i henhold til krav 1, karakterisert ved at den tilpassede innretningen som omdanner rotasjonen til energi innbefatter en hydraulisk pumpe.

7. Bølgekraftverk i henhold til krav 6, karakterisert ved at den hydrauliske pumpen er i fluid kommunikasjon med en akkumulator.

8. Bølgekraftverk i henhold til krav 1, karakterisert ved at den tilpassede innretningen som omdanner rotasjonen til energi innbefatter en elektrisk generator (7).

9. Bølgekraftverk i henhold til krav 1, karakterisert ved at den tilpassede innretningen som omdanner rotasjonen til energi innbefatter en avsaltningsinnretning av havvann.

10. Bølgekraftverk i henhold til krav 1, karakterisert ved at den tilpassede inm-etningen som omdanner rotasjonen til energi er plassert i et hus (11) plassert oppå en flåtestruktur båret av støtter festet til flytelegemene.

11. Bølgekraftverk i henhold til krav 1, karakterisert ved at bølgekraftverket er forankret til sjøbunnen med slake kjettinger som tillater bevegelse av bølgekraftverket frem og tilbake på grunn av bølgebevegelser i vannet.

12. Bølgekraftverk i henhold til krav 1, karakterisert ved at i det minste en dreibar fremdritfspropell er anordnet på en del av bølgekraftverket som er nedsenket i vann, og der en styringsenhet dreier fremdriftspropellens retning, slik at bølgekraftverket kan forflyttes til eller holdes i en bestemt posisjon.

13. Bølgekraftverk i henhold til krav 12, karakterisert ved at styringsenheten innbefatter en GPS-mottaker.

14. Bølgekraftverk i henhold til krav 12, karakterisert ved at styringsenheten mottar styringsinstruksjoner fra en bruker via en trådløs forbindelse.

15. Bølgekraftverk i henhold til krav 3 og 12, karakterisert v e d at styringsenheten innbefatter en måler som identifiserer en bølgeretning og en bølgelengde i havområdet bølgekraftverket er plassert, og der styringsenheten bruker disse måledata til å styre fremdriftspropellen for å dreie bølgekraftverket opp mot bølge-retningen samtidig som en angitt posisjon av bølgekraftverket opprettholdes, blir også utstrekningen til aksemedlemmet justert i henhold til den målte bølgelengden.