NO333491B1 - Anordning for ferskvanns- og/eller kraftproduksjon ved hjelp av bolgeenergi - Google Patents

Abstract

Anordning (1) for ferskvanns- og/eller energiproduksjon ved hjelp av bølgeenergi, innbefattende et flytelegeme (2) som via koplingsmidler (9) er koplet til et tilsvarende antall innretninger (3) for energioverføring til en innretning (19) for energiproduksjon og/eller ferskvannsproduksjon ved omvendt osmose, idet koplingsmidlene (9) innbefatter universalledd og som er koplet i det vesentlige til en ytre omkrets av flytelegemet (2).

Description

Den foreliggende opprinnelse vedrører en anordning for ferskvanns- og/eller kraftproduksjon ved hjelp av bølgeenergi. Mer spesifikt vedrører oppfinnelsen en anordning som angitt i ingressen til krav 1.

Det er tidligere kjent anordninger for ferskvanns- og/eller kraftproduksjon ved hjelp av bølgeenergi, og hvor ferskvannsproduksjonen skjer ved bruk av omvendt osmose ved bruk av trykk generert av bølgeenergien. Det skal her spesielt vises til norsk patent nr.

327758 med samme oppfinner som i forliggende søknad, og hvor anordningen omfatter et sentralt første langstrakt flytende legeme forankret til sjøbunnen, og et andre flytende bevegelig legeme som omslutter det første legemet og som er innrettet til å bevege seg i forhold til det første legemet under bølgepåvirkning for derved å produsere elektrisk energi, idet det mellom det første og det andre legemet er koblet energioverføringsinnretninger, fortrinnsvis innbefattende en eller flere hydrauliske sylindere, for overføring av bevegelsesenergi til en elektrisk generator anordnet på det første legemet. Alternativt kan vannet fra de hydrauliske sylinderne føres til en høytrykkstank for produksjon av ferskvann ved omvendt osmose, enten direkte eller via en tilknyttet turbin.

Ytterligere aspekter ved ovennevnte anordning fremgår av US 2011/0036085 Al, og hvor det i avsnitt [0081] fremgår at de hydrauliske sylindere kan strekke seg gjennom en kanal i det ringformede, omsluttende legemet og være vippbart anordnet til dette ved hjelp av egnede festermidler.

Selv om de hydrauliske sylindere i ovennevnte kjente teknikk er utformet for å tillate vippebevegelse mellom det langstrakte legemet og det omsluttende, ringformede legemet, vil den omsluttende konfigurasjonen legge klare begrensinger for hvor stor denne vippebevegelsen kan være, og som igjen vil legge begrensninger på anordningens mulige eller hensiktsmessige operasjonsområde i forhold til vær- og bølgeforhold. Videre gir selve den omsluttende konfigurasjonen nødvendigvis begrensede muligheter med hensyn til valg av andre, omsluttende flytelegeme, dvs. det flytelegemet som skal følge bølgebevegelsene.

I henhold til den foreliggende oppfinnelse søkes ovennevnte eller andre problemer eller mangler løst med en anordning som angitt i karakteristikken til krav 1.

Fordelaktige utførelsesformer av oppfinnelsen fremgår av de uselvstendige krav.

I den etterfølgende beskrivelse er fordelaktige, ikke-begrensende utførelsesformer av oppfinnelsen nærmere beskrevet med henvising til de vedlagte tegninger, der

figur 1 er et perspektivriss av en første utførelsesform av en anordning i henhold til oppfinnelsen, med et sentralt anordnet sylindrisk flytelegeme og med styresylindere forankret til et fundament på havbunnen via strekkstag,

figur 2 er et perspektivriss av en andre utførelsesform av anordningen i henhold til oppfinnelsen, med et sentralt anordnet sylindrisk flytelegeme og med styresylindere direkte forankret til et fundament på havbunnen,

figur 3 et perspektivisk delriss av en anordning tilsvarende den vist i figur 1, men med en alternativ utforming av flytelegemet,

figur 4 er et forstørret perspektivriss av en av innretningene innbefattende styresylinder og to hydrauliske sylindere som vist i figur 3, og som særlig viser et universalledd som forbinder innretningen med det her ikke viste flytelegemet, og

figurene 5 og 6 er prinsippriss av virkemåten til et system for ferskvanns- og/eller kraftproduksjon innbefattende en hydraulisk sylinder som vist i figurene 1 til 5, ved henholdsvis opp- og nedadrettet bevegelse av et flytelegeme tilknyttet den hydrauliske sylinderen, og slik det også fremgår av US 2011/0036085 Al.

I den etterfølgende beskrivelse og i kravene er retningsbetegnelser slik som "øvre", "nedre", "oppadrettet", "nedadrettet", etc. gitt utelukkende med henvisning til figurene, og skal ikke anses som begrensende for oppfinnelsen.

Prinsippet for omvendt osmose forutses kjent, men innebærer kort fortalt at ferskvann oppnås ved at saltvann (sjøvann) kjøres gjennom en membran. For at denne prosessen skal finne sted må saltvannet påføres et trykk, fordelaktig i størrelsesorden 55-80 bar. Ved osmose vil, i motsetning til ved omvendt osmose, som kjent trykk genereres samtidig som vannets saltinnhold utliknes på begge sider av membranen.

Ved først å henvise til fig. 1, er det vist en første utførelsesform av en anordning 1 i henhold til oppfinnelsen, innbefattende et flytelegeme 2, et antall innretninger 3 for energioverføring, her innbefattende hydrauliske sylindere 4, og hvis konstruksjon er nærmere vist i fig. 4. Anordningen 1 er ved hjelp av et tilsvarende antall, her fire, strekkstag 5 forbundet med hver sin respektive innretning 3, forankret til et fundament 6 på havbunnen, alternativt (og ikke vist) direkte til selve havbunnen, f. eks. ved hjelp av sugeankere eller liknende der forholdene tillater det og der dette for øvrig måtte være hensiktsmessig. En fordel ved bruk av fundamentet 6 er at det imidlertid sikres enkel kontroll med forankringen.

Videre, med henvisning til figur 4, innbefatter innretningen 3 fordelaktig en styresylinder 7 glidbart omsluttet av en sleide 8 til hvilken det er anordnet et universalledd 9 for fritt roterbar tilkobling til flytelegemet 2. Sleiden 8 er videre fast anordnet til to hydrauliske sylindere 4 med respektive sylinderaksler 10 forløpende parallelt med styresylinderen 7. Som vist i fig. 5 og 6 er det til sylinderakselen 10, inne i den hydrauliske sylinderen 4, fast anordnet et stempel 11, slik at det på respektive sider av stempelet 11 avgrenses en trykkside og en sugeside i sylinderen, og hvor trykksiden og sugesiden veksler avhengig av flytelegemets 2 bevegelsesretning antydet med pilene 12 og 13 i fig. 5 og 6.1 fig. 5 utgjør således sugesiden den øvre delen av sylinderen 4, og omvendt i figur 6.

Virkemåten til systemet for ferskvanns- og/eller kraftproduksjon innbefattende den hydrauliske sylinderen 4, og slik det også fremgår av US 2011/0036085 Al, er dermed fordelaktig som følger: Ved hver ende av den hydrauliske sylinderen 4 er det anordnet en innløpsventil 14, 15 og en utløpsventil 16, 17, og hvor utløpsventilene 16, 17 står i forbindelse med en akkumulatortank 18 som videre står i forbindelse med en ytterligere innretning 19, som enten kan være en turbin, for eksempel en Peltonturbin, for kraftproduksjon og/eller et system for produksjon av ferskvann ved omvendt osmose. Ved oppadrettet bevegelse av flytelegemet 2, og således også av den hydrauliske sylinderen 4 (fig. 5), åpnes således innløpsventilen 14 og utløpsventilen 17, mens innløpsventilen 15 og utløpsventilen 16 lukkes, slik at vann suges inn på oversiden av stempelet 11 og at det vannet som befinner seg på undersiden av stempelet 11 pumpes ut av sylinderen 4 og til akkumulatortanken 18. Ved nedadrettet bevegelse av flytelegemet 2 (fig. 6), vil forholdet være motsatt, og hvor vannet som befinner seg på oversiden av stempelet 11 pumpes ut av sylinderen 4 og til akkumulatortanken. Utløpsventilene 16, 17 kan fordelaktig være justerbare, for å åpne ved et ønsket trykk.

Ved at vann pumpes både ved oppadrettet og nedadrettet bevegelse av flytelegemet 2 kan den hydrauliske sylinderen 4 sies å være dobbeltvirkende. Det vil imidlertid fremgå at den hydrauliske sylinderen alternativt kunne enkeltvirkende, for eksempel ved en annen konfigurasjon av ventilene 14-17, for eksempel ved at enten det øvre 14,16 eller nedre 15, 17 ventilparet utelates.

Videre, med henvisning til fig. 1 og 4, er det til innretningen 3 anordnet et oppdriftslegeme 20 med oppdrift tilpasset for å sørge for at det tilknyttede strekkstaget 5 alltid står i strekk, tatt i betraktning den nedadrettede bevegelsen til det tilknyttede flytelegemet 2 ved bølgedaler. Strekkstaget 5 kan tåle store strekkrefter, mens kraften ved nedadrettet bevegelse således er begrenset i forhold til oppdriftslegemets 20 volum, slik at kraften som kan nyttiggjøres er begrenset til oppdriftslegemets 20 volum. I praksis betyr dette at man bare nyttiggjør seg kraften fra bølgene ved oppadrettet bevegelse, og hvor en slik utførelsesform således fungerer ved større havdyp.

En andre utførelsesform av oppfinnelsen er vist i fig. 2, og hvor forskjellen i forhold til den første utførelsesformen vist i fig. 1 er at det i stedet for strekkstag 5 og oppdriftslegeme 20 benyttes styresylindere T som strekker seg helt ned til et fundament 6 på havbunnen og er direkte forankret til dette. Både oppad- og nedadrettet kraft fra bølgene (bølgetopper og bølgedaler) kan således fordelaktig nyttiggjøres via dobbeltvirkende hydrauliske sylindere 4. Styresylinderen T må da være dimensjonert for de krefter som blir påført den mot knekking, i tillegg til de trykkrefter nedadrettet bevegelse av flytelegemet 2 i seg selv gir. Denne utførelsesformen gir således fordelaktig samme virkningsgrad ved oppad- og nedadrettet bevegelse, men gir samtidig en begrensning med hensyn til havdyp, siden diameteren til styresylinderen 7', som øker med havdybden, til slutt vil bli uforholdmessig stor.

Fig. 3 viser et perspektivisk delriss av en anordning 1 tilsvarende den vist i figur 1, men med en alternativ utforming av flytelegemet 2, her kvadratisk ringformet, og med et annet antall innretninger 3 innbefattende hydrauliske sylindere 4, enn i utførelsesformene vist i fig. 1 og 2, og hvor også hver innretning 3 innbefatter et annet antall hydrauliske sylindere 4, her to. Antallet hydrauliske sylindere 4 kan varieres per innretning 3 avhengig av størrelsen til hver sylinder 4, basert på kostnader per sylinder 4 og den type bølgeregime man har på den enkelte plass.

Ved at flytelegemet 2 i henhold til oppfinnelsen kan ha en i prinsippet hvilken som helst form, er det mulig å designe dette til spesielle vær- og bølgeforhold og/eller å muliggjøre kombinert bruk av flytelegemet 2 også for eksempel som flytebrygge, flytende bølgebryter, flytende marina, etc.

Med hensyn til utførelsesformene av oppfinnelsen som vist i figurene, skal det også nevnes at disse generelt i tillegg inkluderer et ikke vist, tradisjonelt fortøyningssystem for opptak av sidekrefter påført anordningen 1 fra vind, bølger og/eller havstrømmer.

Selv om utførelsesformer av oppfinnelsen er beskrevet ovenfor, skal omfanget av oppfinnelsen bare anses begrenset av de vedlagte krav.

Claims (7)

1. Anordning (1) for ferskvanns- og/eller energiproduksjon ved hjelp av bølgeenergi, innbefattende et flytelegeme (2) som via koplingsmidler (9) er koplet til et tilsvarende antall innretninger (3) for energioverføring til en innretning (19) for energiproduksjon og/eller for ferskvannsproduksjon ved omvendt osmose,karakterisert vedat koplingsmidlene (9) innbefatter universalledd og som er koplet i det vesentlig til en ytre omkrets av flytelegemet (2).

2. Anordning (1) ifølge krav 1,karakterisert vedat innretningen (3) for energioverføring innbefatter et antall hydrauliske sylindere (4) hvis sylinderaksler (10) forløper parallelt med en styresylinder (7; 7') og tilkoplet styresylinderen (7; 7') via en felles sleide (8) som glidbart omslutter styresylinderen (7;

7').

3. Anordning i følge krav 2,karakterisert vedat det til innretningen (3) er forbundet et strekkstag (5) som er forankret til havbunnen eller til et fundament (6) på havbunnen.

4. Anordning i følge krav 2,karakterisert vedat styresylinderen (7') strekker seg til havbunnen og er forankret til havbunnen eller til et fundament (6) på havbunnen.

5. Anordning i følge krav 3,karakterisert vedat det til innretningen (3) er anordnet et oppdriftslegeme (20).

6. Anordning i følge et hvilket som helst av de ovenstående krav,karakterisert vedat flytelegemet (2) har en hvilken som helst egnet form, innbefattende sylindrisk eller kvadratisk ringformet.

7. Anordning i følge et hvilket som helst av krav 2 til 6,karakterisert vedat det ved en første ende av den hydrauliske sylinderen (4) er tilkoblet et første par med innløps- og utløpsventiler (14,16) og at det ved en andre ende av den hydrauliske sylinderen (4) er tilkoblet et andre par med innløps- og utløpsventiler (15,17), idet utløpsventilene (16, 17) er tilknyttet en akkumulatortank (18) som igjen står i forbindelse med innretningen (19).