NO332536B1 - Bolgekraftverk - Google Patents

Description

Den foreliggende oppfinnelse vedrører en ny konstruksjon ved et bølgekraftverk omfattende en flyteenhet som flyter i eller nær vannoverflaten, der flyteenheten innbefatter et drivverk koblet til en kraftgenerator for generering av elektrisk kraft under påvirkning av bølgebevegelser i vannet, hvor en kabel løper fra et forankringspunkt på bunnen og opp og rundt en drivaksling til drivverket, idet lineær bevegelse til kabelen omdannes til dreiemoment i drivverket.

Det er tidligere kjent løsninger hvor en forankret line løper opp fra bunnen og opp til et drivverk/generator på en flyteenhet og deretter ned til en motvekt, eller at drivverket/generatoren er anordnet på linen mellom en forankring og flyteenheten.

Når det gjelder teknikken stilling skal det refereres til Internasjonal publikasjon WO-2009105011A1 som viser en flyter forbundet med liner/wire til sjøbunnen, og har en innebygget generator. Videre fremkommer motlodd på linene både via tyngdekraft og via oppdrift.

Av annen allmenn kjent teknikk vises til US2007164568 A1, WO2011065838 A1 og WO 2011126451 A1.

Formålet med oppfinnelsen er å frembringe et bølgekraftanlegg hvor flyte- eller oppdriftsevnen til flyterdelene i anlegget kan reguleres for å øke anleggets aktive driftsperiode selv ved for lave eller for stor bølger som påvirker anlegget.

Det er påkoplet enheter hvor oppdriftsvolumet kan varieres.

Flyterdelene i anlegget er følgelig utformet med oppdriftsenheter med fast volumer og enheter hvor volumet kan varieres. Det betyr at enhetene med variabelt volum kan være festet til flyteren med fast volum.

Anlegget ifølge oppfinnelsen kan, i tillegg til den fasteflyteren nevnt over omfatte et ekstra nedsenket oppdriftselement med variabelt oppdriftsvolum, og som også omfatteren en enhet med konstant oppdriftsvolum og en enhet med variabelt oppdriftsvolum.

For å drifte disse to oppdriftsystemene kan konstruksjonen omfatte et ballasttank-system for å kunne regulere den regulering av netto oppdrift med å fylle/ tømme tanker i forhold til totale kraft belastning på bølgekraftanlegget.

Videre kan anlegget omfatte et elektronisk/elektromekanisk system som overvåker kraftbelastningen på kraftproduksjonsenheten i forhold til tilgjengelig kraft fra havbølgene som virker på flyteren, dvs. som en funksjon av bølgehøyde og bølgehastighet. Systemet vil regulere netto oppdrift i form av krafttilgangen til bølgekraftsverkets energiproduserende enhet, ved å variere oppdriftskraften til enhetene med varierende oppdriftsvolum eller nivå i ballastsystem, med det formål å:

Sikre optimal kraftproduksjon ved varierende bølgehøyder/bølgeintervall

Sikre anlegget mot overbelastninger på anlegget ved ekstreme værforhold.

Det er et formål med oppfinnelsen å frembringe et bølgekraftverk som kan drives over lengre perioder uten å måtte settes ut av drift på grunn av ekstreme værforhold eller perioder med liten bølgehøyde.

Bølgekraftverket ifølge oppfinnelsen er kjennetegnet ved at flyteenheten omfatter utstyr for å variere egen oppdrift avhengig av bølgehøyde, og at kabelen er koblet til en oppdriftsinnretning anordnet nede i vannet, og der oppdriftsinnretningens oppdrift er innrettet til å bli regulert, hvorved oppdriftskraften som påvirker drivverket er innrettet til å bli regulert ved styring av flyteenhetens oppdrift og/eller oppdriftsinnretningens oppdrift.

De foretrukne utførelsene er angitt i de uselvstendige kravene 2-10.

Flyteenhetens utstyr for å variere oppdriften kan omfatte et mekanisk-elektrisk styringssystem som er innrettet til å øke eller redusere oppdriftsvolum til flyteenheten avhengig av tilgjengelig bølgeenergi.

Utstyret for å variere oppdriften kan omfatte et ballastsystem, der vannmengde i flyteenheten er innrettet til bli regulert. Utstyret for å variere oppdriften kan alternativt omfatte et luftsystem, der luftmengde i flyteenheten er innrettet til bli regulert.

Utstyret for å variere oppdriften i oppdriftsinnretningen kan omfatte et luftsystem koblet til styringsenheten via en luftslange, der luftsystemet er innrettet til å tilføre eller evakuere luft fra oppdriftsinnretningen. Oppdriftsinnretningen tilknyttet flyteenheten kan omfatte en eller flere permanent monterte tanker hvis flyteevne er innrettet til å nedsettes ved ifylling av vann og flyteevnen økes ved at vannet erstattes med luft.

Flyteenheten kan videre omfatte et antall permanent monterte luftfylte tanker som ballasteres ved at luft fortrenges med vann og motsatt. Flyteenheten kan også omfatte en eller flere sammenklappbare legemer, så som ballonger, som blåses opp med luft til å bevirke oppdrift, og hvor luften slippes ut igjen når oppdriften skal reduseres.

En første del av kabelen kan være forbundet med forankringspunktet på bunnen, og en andre del av kabelen kan løpe fra drivverket og ned i vannet og rundt en blokkskive og til oppdriftsinnretningen, der blokkskiven er forankret til nevnte forankringspunkt på bunnen. Blokkskiven kan være anordnet i kabelen ved hjelp av en kabeltilkobling.

Bølgeenergi er en funksjon avf(Bølgehøyde, bølgelende og tid mellom to bølge-topper).

Oppfinnelsen skal nå beskrives nærmere ved hjelp av den vedlagte figuren som viser en eksempelutførelse av foreliggende oppfinnelse:

Figur 1 viser en prinsippskisse av et bølgekraftverk i følge oppfinnelsen.

Som det fremgår fra figur 1 omfatter foreliggende bølgekraftverk en flyteenhet 10 som flyter i eller nær overflaten, i alle fall tilstrekkelig nært overflaten til at flyteenheten påvirkes av bølgebevegelser. Flyteenheten kan være fremstilt av for så vidt hvilket som helst materiale som gir tilstrekkelig oppdrift.

Flyteenheten 10 er utformet som et innvendig hult legeme der det er anordnet et drivverk 12 koblet til en kraftgenerator 14. Drivverket 12 er fortrinnsvis av rotasjonsdrevet type og er via en drivaksling 22 og en kabel 16 forbundet med havbunnen i et forankringspunkt 18. Når flyteenheten 10 heves og senkes grunnet bølgebevegelse vil drivakslingen 22 rotere og som igjen fører til at kraft genereres i kraftgeneratoren 14. Kraften som genereres kan oppmagasineres eller sendes videre til et kraftfordelingsnett, eksempelvis der mange bølgekraftverk i følge oppfinnelsen er forbundet med hverandre og utgjør et system der den samlede kraften videreformidles for videre bruk.

Flyteenheten kan omfatte et antall ballasttanker 34 anordnet innvendig i flyteenheten 10, eller alternativt utvendig på flyteenheten. Disse ballasttankene kan ved hjelp av en styringsenhet 30 fylles og tømmes for vann og luft slik at flyteenhetens oppdrift kan reguleres, og derved også oppdriftskraften som påvirker drivverket 12. Ballasttankene er fortrinnsvis tilkoblet styringsenheten via ledninger 34a.

Flyteenheten 10 kan alternativ eller i tillegg også omfatte et antall luftfylte legemer i form av eksempelvis ballonger 36 som er anordnet utvendig, eller alternativ innvendig, på flyteenheten. Ballongene 36 vil tilsvarende medvirke til at flyteenhetens oppdrift kan reguleres, og derved også oppdriftskraften som påvirker drivverket 12. Ballongene 36, fremstilt eksempelvis av et plastmateriale, er tilkoblet et luftsystem for å styre ballongens volum og oppdrift. Nevnte luftsystem kan være anordnet i styringssystemet 30 og kan omfatte en luftkompressor, en luft-akkumulatortank, ventiler (eksempelvis sleideventiler) for tilførsel av luft, og en elektronisk styreanordning. Samme luftsystem kan også brukes for regulering av ballasttankene 34. Ballongene 36 er fortrinnsvis tilkoblet styringsenheten via ledninger 36a.

Hensikten med styringssystemet 30 og luftsystemet er å regulere kraftpåvirkning, dvs. oppdriften, maksimalt eller optimalt avhengig av bølgehøyde og ønsket kraftuttak.

I en foretrukket utførelse er flyteenheten 10 koblet til en oppdrifteinnretning 24 anordnet nede i vannet, der oppdriftsinnretningen 24 er innrettet til å påvirke driv verket 12, via kabelen 16, for å kunne ytterligere påvirke oppdrift til bølgekraftverket og derved generere mer kraft. For dette formål er en første del 16a av kabelen 16 er forbundet med forankringspunktet 18 på bunnen. En andre del 16b av kabelen 16 løper fra drivverket 12 og ned i vannet og rundt en blokkskive 26 eller trinse og opp igjen til oppdriftsinnretningen 24, der blokkskiven 26 er forankret til nevnte forankringspunkt 18 på bunnen. Oppdriftsinnretningen 24 i vannet vil dermed medvirke til at det påføres en ekstra kraft til drivverket, særlig når flyteenheten 10 synker i bølgene. Bølgekraftverket vil således kunne generere maksimalt med kraft uavhengig av om flyteenheten 10 heves eller senkes i bølgene. I en utførelse kan oppdriftinnretningen 24 ha fast oppdriftsvolum.

For å påvirke og regulere oppdriftsinnretningens 24 oppdrift kan denne være utstyrt med en eller flere luftfylte legemer så som ballonger 38. Ballongen(e) 38 kan være tilkoblet styringsenheten 30 via en ledning eller luftslange 28 og styres tilsvarende som omtalt i forbindelse med ballongene 36 på flyteenheten 10.

Claims (10)

1. Bølgekraftverk omfattende en flyteenhet (10) som flyter i eller nær vannoverflaten (20), der flyteenheten innbefatter et drivverk (12) koblet til en kraftgenerator (14) for generering av elektrisk kraft under påvirkning av bølgebevegelser i vannet, hvori - en kabel (16) løper fra et forankringspunkt (18) på bunnen og opp og rundt en drivaksling (22) til drivverket (12), idet lineær bevegelse til kabelen (16) omdannes til dreiemoment i drivverket (12),karakterisert vedat - flyteenheten (10) omfatter utstyr for å variere egen oppdrift avhengig av bølgehøyde, og - at kabelen (16) er koblet til en oppdriftsinnretning (24) anordnet nede i vannet, og der oppdriftsinnretningens (24) oppdrift er innrettet til å bli regulert, hvorved oppdriftskraften som påvirker drivverket (12) er innrettet til å bli regulert ved styring av flyteenhetens (10) oppdrift og/eller oppdriftsinnretningens (24) oppdrift.

2. Bølgekraftverk i samsvar med krav 1,karakterisert vedat flyteenhetens (10) utstyr for å variere oppdriften omfatter et mekanisk-elektrisk styringssystem (30) som er innrettet til å øke eller redusere oppdriftsvolum til flyteenheten avhengig av tilgjengelig bølgeenergi.

3. Bølgekraftverk i samsvar med krav 2,karakterisert vedat utstyret for å variere oppdriften omfatter en ballastsystem, der vannmengde i flyteenheten (10) er innrettet til bli regulert.

4. Bølgekraftverk i samsvar med krav 2,karakterisert vedat utstyret for å variere oppdriften omfatter en luftsystem, der luftmengde i flyteenheten (10) er innrettet til bli regulert.

5. Bølgekraftverk i samsvar med krav 1,karakterisert vedat utstyret for å variere oppdriften i oppdriftsinnretningen (24) omfatter et luftsystem koblet til styringsenheten (30) via en luftslange (28), der luftsystemet er innrettet til å tilføre eller evakuere luft fra oppdriftsinnretningen.

6. Bølgekraftverk i samsvar med krav 1,karakterisert vedat oppdriftsinnretningen (24) tilknyttet flyteenheten omfatter en eller flere permanent monterte tanker hvis flyteevne er innrettet til å nedsettes ved ifylling av vann og flyteevnen økes ved at vannet erstattes med luft.

7. Bølgekraftverk i samsvar med krav 1,karakterisert vedat flyteenheten (10) omfatter et antall permanent monterte luftfylte tanker (34) som ballasteres ved at luft fortrenges med vann og motsatt.

8. Bølgekraftverk i samsvar med krav 1,karakterisert vedat flyteenheten (10) omfatter en eller flere sammenklappbare legemer (36), så som ballonger, som blåses opp med luft til å bevirke oppdrift, og hvor luften slippes ut igjen når oppdriften skal reduseres.

9. Bølgekraftverk i samsvar med krav 1,karakterisert vedat - en første del (16a) av kabelen (16) er forbundet med forankringspunktet (18) på bunnen, og - en andre del (16b) av kabelen (16) løper fra drivverket (12) og ned i vannet og rundt en blokkskive (26) og til oppdriftsinnretningen (24), der blokkskiven (26) er forankret til nevnte forankringspunkt (18) på bunnen.

10. Bølgekraftverk i samsvar med krav 9,karakterisert vedat blokkskiven (26) er anordnet i kabelen (16) ved hjelp av en kabeltilkobling (32).