NO773144L - Boelgekraftverk. - Google Patents

Description

Bølgekraftverk

Denne oppfinnelse vedrører et anlegg for omvandling av energi i.havbølger til elektrisk energi, av den art som omfatter i det minste en stempelpumpe, hvis stempel drives av en eller flere flottører som beveger seg opp og ned med bølgeflaten, en elektrisk vannkraftstasjon med i det minste en vannturbin som driver en generator,anordnet på land forholdsvis nær havflaten, et trykkvannmagasin på et høyere nivå enn kraftstasjonen, en. pumpeledning som strekker seg fra pumpen for levering av vann til vannturbinen, og en trykkledning (-trykksjakt)- fra trykkmagasinet til kraftstasjonens vannturbin.

Ifølge U.S. patent 1 962 047 er et anlegg til utnyttelse av havbølgeenergi tidligere foreslått omfattende en pumpestasjon med stempelpumper som drives av flottører som beveger seg opp og ned sammen med vannflaten som følge av bølgebevegelsen og som pumper vann på en samleledning som fører til et høytliggende vannmagasin. Fra dette høytliggende vannmagasin er det lagt en trykkledning som passerer vannturbiner i to eller flere etter hverandre anordnede, på forskjellige nivåer liggende kraftstasjo-ner og ledningens utløpsende ligger ved sjøen.

I U.S. patent 3 250 220 er det beskrevet en flottørdre-vet bølgekraftpumpe av stempeltypen for pumping av sjøvann til et høyere nivå ved hjelp av havets bølgevirkning. Vannets trykk-høyde som er oppnådd på denne måte, kan benyttes til forskjellige formål. Bølgepumpens utløp kan være forbundet med vannturbiner for drift av elektriske generatorer eller annet-industrielt ma-skineri og også for drift av fluidumpumper av forskjellige typer.

I det anlegg som er beskrevet i U.S. patent .1 962 047 strekker pumpeledningen seg helt opp til trykkvannmagasinet og det er klart at både høyden og avstanden fra kysten hhv. sjøkan-ten til magasinet kan være ganske betraktelig. De dermed for-bundne strømningstap i ledningen blir tilsvarende store.

Av innholdet i U.S. patent 3 250 220 fremgår at sjøvannet kan bli pumpet opp til et høyere nivå på samme måte som forklart i. det førstnevnte patent, eller at. pumpens utløp kan være forbundet med en vannturbins innløp. I det første tilfelle vil . ulem-pene med montering av lange pumpeledninger og strømningstap i disse være som i det først omtalte anlegg. Ved den andre utførel-se med direkte forbindelse mellom pumpen og turbinen, vil det ba-re sjelden kunne forekomme at turbinens behov vil svare nøyaktig , til pumpens leveringsmengde.

Hensikten med oppfinnelsen er å tilveiebringe et anlegg

av den innledningsvis omtalte art, men hvor ekstra bygningsomkost-ninger som følge av montering av lange pumpeledninger samt økono-miske driftstap som følge av bl.a. store strømningstap i de lange pumpeledninger kan unngås samtidig som kontinuerlig drift av de generatordrevne vannturbiner er sikret. Dette er ifølge oppfinnelsen oppnådd ved at vannturbinens innløp er i stort sett direkte forbindelse både med pumpestasjonen og med trykkmagasinet. .Vannpumpeledningen strekker seg fortrinnsvis mellom pumpestasjonen og et sted i turbininnløpets umiddelbare nærhet på trykkledningen. På denne måte er det bare lagt en ledning (eller sjakt) mellom trykkmagasinet og vannturbinen istedenfor to. Avløpsled-ningen fra turbinen kan være forbundet med sugeinnløpet til pumpen eller pumpene og i et slikt tilfelle vil det være mulig under vissebetingelser å kunne drive anlegget som en halvlukket krets med bare ferskvann i systemet.

I tilfelle hvor det ikke er anledning til å utnytte eller anlegge et trykkvannmagasin i høyde, kan det være tilstrekkelig med en anordning av et lukket trykkutjevningskammer med hensiktsmessig størrelse som fylles med vann fra pumpestasjonen mot et trykk fra den i kammeret eksisterende luftpute. Et slikt trykk-ut jevningskammer kan være sprengt ut i fjellet, men kan også ha form av et bygg, f.eks. av jernbetong.

Oppfinnelsen er ikke bundet til noen bestemt type av pumpe. Det foretrekkes stempelpumper da det er forholdsvis lett å overføre havflatens bevegelse til pumpens stempelbevegelse ved hjelp av flottører som enten virker direkte på stemplet eller ved hjelp av en vektarm.

På den vedlagte tegning viser fig. 1 et anlegg ifølge en utførelse av oppfinnelsen, fig. 2 et anlegg ifølge en annen utfø-relse av oppfinnelsen, og fig. 3 viser skjematisk og tildels som snitt en stempelpumpe som med fordel kan benyttes i pumpestasjonen i anlegget ifølge fig. 1 eller 2.

Fig. 1 viser et anlegg som er anlagt i fjellet 1 som strekker seg ned mot havet 2 med sin vannflate 3. Hær land er det anlagt en pumpestasjon 4 som er vist nærmere på fig. 3.

På et adskillig høyere nivå enn pumpestasjonen 4 ligger et naturlig eller kunstig trykkvannmagasin 5. En vannkraftstasjon 6 er bygget opp i fjellet eller i dagen nær havet 2 og pumpestasjonen 4. Stasjonen 6 er utstyrt med i det minste en vannturbin 7 og

en elektrisk generator 8. En trykkledning 9 strekker seg fra trykkmagasinet 5 til kraftstasjonen 6. En avløpsledning 10 forbinder turbinens 7 utløp med havet 2. En grenledning 11 forbinder ledningen 10 med innløpet til en eller flere av pumpene i pumpestasjonen 4. Mellom pumpestasjonen 4 og trykkledningen 9 strekker det seg en pumpeledning 12 som er koblet inn på trykkledningen 9 umiddelbart foran innløpet eller innløpene til turbi-nene 7.. Pumpeledningen 12 er i forbindelse med en pumpeledning 13, som ikke kan sees på fig. 1 og 2, men er vist på fig. 3, og som er pumpestasjonens samleledning eller samlekammer.

Fig. 2 viser samme anlegg som fig. 1, men uten trykkvannmagasinet 5. I dette tilfelle er trykkledningen 9' forbundet med et trykkutjevningskammer 5' som delvis inneholder vann som pumpes inn fra pumpestasjonen 4 og hvis topp består av en luftpute 5" med et trykk som er tilveiebragt og opprettholdes av pumpetrykket i pumpestasjonen 4. På fig. 1 og 2 er pumpenes drivflottør antydet med 14 og flottørarmen med 15. En bindeled-ning 16 forbinder pumpeledningen 12 med avløpsledningen 10. Led-ningene 9,10,11,12,16 er selvfølgelig utstyrt med fortrinnsvis fjernstyrte stengeventiler, f.eks. av slusetypen. Slike stengé-anordninger er- alminnelig kjent og skal ikke beskrives her. Stengeventilen i ledningen 16 vil alltid være stengt-når anlegget er i normal drift. Pumpestasjonen 4 behøver ikke å være anordnet ved strandkanten som antydet på fig. 1 og 2. Således viser fig. 3 at pumpestasjonen 4 er fundamentert fast i havbunnen.

Pumpestasjonen 4, som er vis<;>t på fig. 3, omfatter et bæ-retårn 16, som som nevnt er fundamentert i havbunnen og som ra-.ger over havflaten 3'. Til tårnets 16 øvre del er det festet en vertikal,'sylinder;formet stempelpumpe 18 med frem og tilbake bevegelig stempel 19, hvis stempelstang 20 er leddbart forbundet med flottørens 14 flottørarm 15 som er hengslet til tårnet 16. Pumpen er enkeltvirkende og pumpekammerets 21 topp er forbundet med et sugerør 22 som i bunnen har,en tilbakeslagsventil 23. Pumpekammerets 21 toppvegg har et utløp som er stengt méd en tilbakeslagsventil 24. Ventilene 23,24 er utført som kuleventiler. Pumpekammerets. 21 utløp er i forbindelse med det tidligere omtalte samlerør 13 som igjen er forbundet med pumpeledningen 12 som fører til kraftstasjonen 6. Pumpen er vist anordnet over vannflaten, men det vil være klart at hele pumpekonstruksjonen kan plasseres på undersiden av flottørarmen 15 istedenfor på oversi-den. Andre pumpetyper kan benyttes. Hensiktsmessig dimensjone-ring av pumpetverrsnittet, stempelslaglengden, flottøren 14 og flottørarmen 15 vil sikre det nødvendige vanntrykk i samlelednin-gen 13' og pumpeledningen 12. Dette trykk må ikke være mindre enn trykket i ledningen 9 (fig. 1). Pumpesylinderen er forsynt med. eh påfyllingsventil 25. Mellom samlerøret 13 og■pumpetoppen fin-nes en ytterligere stengeventil 26 for manuell eller mekanisk av-stengning.

Det på fig. 1 viste trykkmagasin 5 behøver ikke å være større enn det som er nødvendig for å tjene som buffer og.utjevne forskjellen 'mellom pumpekapasitet i perioder med stor og liten bølgedannelse. Magasinet til kraftverket som normalt represente-rer en meget vesentlig del av et vannkraftverks omkostninger, vil således kunne bli betydelig mindre enn for et konvensjonelt kraft-verk.

Ved det ovenfor beskrevne anlegg er det .forutsatt at sjøvann brukes som energioverførende medium. Da trenges det in-gen grenledning 11. Hvis imidlertid magasinet 5 er så stort at det med naturlig tilsig kan sikre kontinuerlig drift av turbin-kraftstasjonen 6, kan pumpestasjonen 4 benyttes til pumping av ferskvann i en lukket krets ved at turbinutløpet 10 ved hjelp av ledningen 11 sammenkobles med pumpestasjonens inntak.

Da vannet fra pumpestasjonen tilføres trykkledningen, spares ikke bare rørledningen opp til det øvre magasin, men også falltapet i det innsparte rør og også trykkledningen fordi vann-føringen i denne bare vil bli lik differansen mellom pumpens produksjon og kraftverkets forbruk av vann.

Utførelsen ifølge fig. 2 tillater ikke den driftselas-tisitet som på fig. 1, slik at her må det være en større overens-stemmelse mellom pumpens produksjon og kraftverkets forbruk. Den nødvendige utjevning vil her måtte foretas gjennom det samkjøren-de kraftproduksjonssystem forøvrig.-

Claims (6)

1. Elektrokraftanlegg for omvandling av energi i havbø lger til elektrisk energi, av den art som omfatter en pumpestasjon med i det minste en bølgekraftpumpe med stempel eller stempler som drives av en eller flere flottører som beveger seg opp og ned med havbølgeflaten, et trykkvannmagasin som gjennom en ledning mottar vann fra bølgekraftpumpen og en elektrisk vannkrafts.tasjon med i det minste en generator som drives fra en vannturbin som gjennom en trykkledning mottar vann fra trykkmagasinet, kara k-. terisert ved at bølgekraftpumpens (4) pumpeledning (12) er forbundet med magasintrykkledningen (9), fortrinnsvis ved eller nær turbinens (7) innløp.

2. Anlegg ifølge krav 1, karakterisert ved at trykkvannmagasinet er et åpent magasin beliggende på et.vesentlig høyere nivå enn pumpen og kraftstasjonen (fig. 1).

3. Anlegg ifølge krav 1, karakterisert ved at trykkvannmagasinet består av et lukket kammer som er delvis fylt med vann og delvis med luft (fig. 2).

4. Anlegg ifølge krav 1,2 eller 3, karakterisert ved at innretninger (11) er anordnet mellom turbinens (7) avløps-ledning (10) og pumpen (4) for sammenkobling av turbinens avløp med pumpens innløp.

5. Anlegg ifølge krav 1,2,3' eller 4,. karakterisert ved at trykkvannmagasinet er utført tilstrekkelig stort til å utjevne differansen mellom tilført energi og oppbrukt energi i perioder med stor hhv. liten bølgedannelse.

6. Anlegg ifølge et eller flere av de foregående krav, karakterisert ved at pumpen (4) er en stempelpumpe som er anordnet fast på en bærekonstruksjon (16) som er stasjonær i for-hold til sjøbunnen (17) og at pumpens stempel (19) gjennom en stempelstang (20) er leddbart forbundet med en flottørarm (15) hvis ene ende er hengslet til konstruksjonen (16) og den andre ende er utstyrt med en flottør (14) som hviler på havflaten.