WO2013017215A1 - Wasserkraftwerk - Google Patents

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WO2013017215A1
WO2013017215A1 PCT/EP2012/003116 EP2012003116W WO2013017215A1 WO 2013017215 A1 WO2013017215 A1 WO 2013017215A1 EP 2012003116 W EP2012003116 W EP 2012003116W WO 2013017215 A1 WO2013017215 A1 WO 2013017215A1
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hydroelectric power
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Gerold Seyfarth
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Gerold Seyfarth
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Definitions

  • a hydroelectric power station is a well-known type of power plant where the kinetic energy of the water is converted into mechanical energy and subsequently into electrical energy.
  • known power plant type u. a. Tidal power plants, which in particular uses the Tidenhub, ocean current power plants, which uses the kinetic energy of ocean currents, or wave power plant, which, unlike a tidal power plant, not the Tidenhub, but exploits the energy of the continuous ocean waves themselves.
  • Hydropower plants are used in hydroelectric power plants, which convert the potential and / or kinetic energy stored in the water into electrical work.
  • Streams such as streams, rivers, streams, the kinetic energy (kinetic energy) of the water of streams and the kinetic energy of the tides, which caused by the gravity of the moon, the sea water rise and fall.
  • hydroelectric engines include u. a. the water turbine and the waterwheel.
  • a water turbine converts the kinetic energy of water into mechanical energy. This resulting rotational movement is used, for example, to drive a generator which serves to generate electric power.
  • CONFIRMATION COPY A water wheel is rotated by water power, thereby the potential and kinetic energy of the water is used, for example, to drive a generator from a hydroelectric power plant.
  • Hydroelectric power plants which can be used both in the area of the Exclusive Economic Zone (EEZ), the continental shelf, on the high seas, in running waters or from confluence of waters into the sea with comparatively little technical effort and low costs, are not known.
  • EZ Exclusive Economic Zone
  • In the aforementioned areas are different types of flow of ocean currents, such as sea waves, Tidenhub, buoyancy, salinity or thermohalinity found.
  • the object of the invention is to provide a hydroelectric power plant, which overcomes the disadvantages of the prior art, has a technically simple structure and is universally applicable.
  • the object of the invention is achieved by a hydroelectric power plant with the features according to claim 1.
  • Essential to the invention is that at least one water turbine horizontally on the mast is arranged, said water turbine comprises at least: an electric generator and blade body.
  • Ocean currents outflows into the sea, buoyancy, salinity, thermohalinity, tidal flow,
  • the generation of electric current is based on the fact that the attachment to the ground is particularly mass-rich.
  • the foundation of one of the foundation types Monopile, Jacket, Tripod, Tripile, gravity foundation, bucket foundation or floating Foundation is.
  • At least a pair of two water turbines is arranged on the mast, wherein these are arranged one above the other, separate from one another and the blades of the blade body of the first water turbine in a direction of rotation and the blades of the blade body of the second water turbine in a counter-rotating
  • the blade body consists of at least two segments which are detachably connected to each other. This allows a modular design, so that the individual segments can be cost-effectively floated and mounted on site. By virtue of the fact that these segments are delimitable, they can be trimmed, ie. H. appropriate filling or evacuation of the water to be accurately positioned in particular height.
  • the segments each have a legible base body.
  • the blade body is arranged perpendicular to the center line of the mast and the mast is guided centrally through the blade body.
  • At least the uppermost blade body can be acted upon by the ocean current, swell and / or wind.
  • the hydroelectric power plants according to the invention can use different flow types of the ocean current and at least partially different air flows for the generation of electric current.
  • a wind turbine wind generator
  • a photovoltaic system and / or a platform is or are arranged on the mast.
  • the waves absorb the energy of the water and thus transfer the energy of the air to that of the water (energy conservation law).
  • the thus transferred energy of the water can thus be absorbed by the hydropower plants.
  • the entire energy of the water surface which is located around the area of wind turbines, can be energetically exploited.
  • hydroelectric power plant according to the invention in existing wind turbines, for example by attachment to the shaft of
  • Wind turbines to integrate and thus achieve a greater energetic performance per site. This combination of use of wind and current is very effective and very ecological.
  • the additional attachment of a photovoltaic system also allows the effective use of solar energy for electric power generation. Is preferred. that the electric generator is arranged in the blade body.
  • the arrangement of the generators on the mast has an advantageous effect on the statics, since by the mass distribution and thus focus down center of gravity results in an advantageous result.
  • FIG. 1 shows a water turbine according to the invention in a plan view and in a
  • FIG. 2 shows the water turbine according to the invention according to FIG. 1 in a side view and in a sectional representation
  • Figure 3 shows a water turbine according to the invention in a plan view and in a
  • Figure 4 shows the water turbine according to the invention 13 of FIG. 3 in a side view
  • Figure 5 shows a water turbine according to the invention in a plan view and in a
  • FIG. 6 shows the water turbine according to the invention 13 according to FIG. 5 in a Side view and sectional view in a with respect to Fig lund 3 alternative form
  • Wind turbine 17 in a schematic side view
  • Figure 8 shows the hydroelectric power plant according to the invention in a schematic side view
  • Figure 9 shows the hydroelectric power plant according to the invention, supplemented by a
  • Wind turbine 17 in an alternative embodiment, in a schematic side view,
  • FIG. 10 shows a water turbine according to the invention with a jacket foundation, in a top view and in a sectional view,
  • Figure 1 a water turbine according to the invention with a tripod foundation, in a plan view and in a sectional view, and
  • FIG. 12 shows a water turbine according to the invention with a tripile foundation, in a plan view and in a sectional view.
  • Fig. 1 shows a water turbine according to the invention in a plan view and in a sectional view.
  • the blade body 1 1 has nine identical in shape and size segments 12 which are arranged annularly around the stator 10, releasably connected to each other and form the blade body 1 1.
  • the blade body 1 1 is rotatably disposed about the stator 10.
  • the stator 10 is a part of the mast, which is connected to the foundation 1, not shown in Fig. 1.
  • the blade body 1 1 is arranged perpendicular to the center line of the mast, wherein the stator 10 is guided centrally through the blade body 1 1.
  • the segments 12 each have a hollow lenzTalken body, which can be filled or evacuated in a conventional manner, in particular using a bilge pump.
  • a blade 7 is fixed radially on the outside.
  • the thus total of nine identical in shape and size blades 7 are symmetrically distributed over the outside of the blade body 1 1, all blades 7 point with their opening in one direction.
  • the openings are counterclockwise arranged.
  • a coil housing 9 is arranged with a magnet 3 and in the stator 10, three coils 8 are symmetrically arranged. These form, in addition to the blade body 1 1, which serves as a rotor 6, the essential parts of the generator.
  • FIG. 2 shows the water turbine 13 according to the invention according to FIG. 1 in one
  • the blade body 1 1 connects to the stator 10, wherein in Fig. 2, two of the three coils 8 are shown.
  • the blade body 1 1 connects.
  • the blades 7 are arranged on the outside of the blade body 1 1, the blades 7 are arranged.
  • FIG. 3 shows a water turbine 13 according to the invention in a top view
  • each third segment 12 a coil housing 9 is arranged with a coil 8 and in the stator 10 symmetrically three magnets 3 are arranged.
  • FIG. 4 shows the water turbine 13 according to the invention according to FIG. 3 in one
  • the blade body 1 1 connects. On the outside of the blade body 1 1, the blades 7 are arranged.
  • FIG. 1 furthermore, in a sectional view, with respect to FIG. 1 further
  • the water turbine shown in Fig. 5 differs according to the in Fig. 1 shown therein that in each third segment 12, a generator housing 9 is arranged with a generator 15.
  • FIG. 6 shows the water turbine 13 according to the invention according to FIG. 5 in one
  • Fig. 7 shows the hydroelectric power plant according to the invention, supplemented by a
  • Wind turbine 17 in a schematic side view.
  • the hydroelectric power plant 16 has a foundation 1, which is firmly anchored in the water bottom, a mast 14 and a water engine, the six here
  • Hydro turbines 13 consists. On the mast 14, the six water turbines 13 are arranged horizontally, each of these water turbines 13 comprises at least: an electric generator and a blade body 1 1, which serves in particular as a rotor 6.
  • the hydroelectric power plant 16 is in Fig. 7, where there is no wind, below the
  • three pairs of two water turbines 13 are arranged, wherein these are arranged one above the other and separately from each other.
  • the blades 7 of the blade body 1 1 of the first water turbine 13 point in a direction of rotation and the blades 7 of the blade body 11 of the second water turbine 13 point in an opposite direction of rotation.
  • a wind turbine 17 is arranged with a wind generator.
  • a photovoltaic system and / or a platform could be arranged.
  • Fig. 8 shows the hydroelectric power plant according to the invention in a schematic
  • the hydroelectric power plant 16 has a foundation 1, which firmly in the water bottom anchored, a mast 14 and a hydroelectric, here six
  • Hydro turbines 13 consists. On the mast 14, the six water turbines 13 are arranged horizontally, each of these water turbines 13 comprises at least: an electric generator and a blade body 1 1, which serves in particular as a rotor 6.
  • the hydroelectric power plant 16 is arranged below the sea surface 5, i. H. Also, the blades 7 of the top water turbines 13 are completely submerged.
  • the mast 14 ends below the sea surface 5, so that in certain cases the shipping traffic is not hindered.
  • three pairs of two water turbines 13 are arranged, wherein these are arranged one above the other and separately from each other.
  • the blades 7 of the blade body 1 1 of the first water turbine 13 point in a direction of rotation and the blades 7 of the blade body 1 1 of the second water turbine 13 point in an opposite direction of rotation.
  • Fig. 9 shows the hydroelectric power plant according to the invention, supplemented by a
  • Wind turbine 17 in an alternative embodiment, in a
  • the hydroelectric power plant 16 has a foundation 1, which is firmly anchored in the water bottom, a mast 14 and a water engine, the eight here
  • Hydro turbines 13 consists. On the mast 14, the eight water turbines 13 are arranged horizontally, wherein each of these water turbines 13 comprises at least: an electric generator and a blade body 1 1, which serves in particular as a rotor 6.
  • the hydroelectric power plant 16 is arranged only partially below the sea surface 5 in FIG. 9, where there is high swell, ie. H. the blades 7 of the top two water turbines 13 are acted upon by spray and wind.
  • a wind turbine 17 is arranged with a wind generator.
  • FIG. 10 shows a water turbine 13 according to the invention with a jacket foundation 18 in a top view and in a sectional view.
  • the jacket is a truss structure made of steel, which is similar to the construction of conventional electricity pylons. At its four feet, the jacket with piles in the
  • the blade body 1 1 has nine identical in shape and size segments
  • the blade body 1 1 is connected and the blade body 1 1 form.
  • the blade body 1 1 is rotatably mounted around the jacket construction.
  • FIG. 11 shows a water turbine 13 according to the invention with a tripod foundation 19 in a top view and in a sectional view.
  • the tripod is a tripod construction made of steel tubes that underwater the
  • Support main post This tripod is anchored by small piles by ramming in the seabed.
  • the blade body 1 1 has nine identical in shape and size segments
  • the blade body 1 1 is
  • FIG. 12 shows three water turbines 13 according to the invention with a tripile foundation 20 in a top view and in a sectional view.
  • the tripile consists of three steel pillars that are anchored under water. Over water, a tripod construction is placed on these steel pillars.
  • the three blade body 1 1 has nine identical in shape and size Segments 12, the tripile - construction arranged in a ring, releasably connected to each other and the blade body 1 1 form. Each blade body 1 1 is rotatably arranged around each one of the three steel pillars the tripile - construction.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Wasserkraftwerk, welches zumindest ein Fundament, einen Mast und eine Wasserkraftmaschine besitzt. Am Mast ist zumindest eine Wasserturbine horizontal angeordnet, wobei diese Wasserturbine zumindest umfasst: einen elektrischen Generator und Schaufelkörper.

Description

BESCHREIBUNG
Wasserkraftwerk
Ein Wasserkraftwerk ist ein bekannter Kraftwerkstyp, bei welchem die kinetische Energie des Wassers in mechanische Energie und nachfolgend in elektrische Energie umwandelt wird. Diesbezüglich bekannte Kraftwerkstyp sind u. a. Gezeitenkraftwerke, welches insbesondere den Tidenhub nutzt, Meeresströmungskraftwerke, welches die kinetische Energie von Meeresströmungen nutzt, oder Wellenkraftwerk, welche im Unterschied zu einem Gezeitenkraftwerk, nicht der Tidenhub, sondern die Energie der kontinuierlichen Meereswellen selbst ausgenutzt.
In Wasserkraftwerken kommen Wasserkraftmaschinen zum Einsatz, welche die im Wasser gespeicherte potentielle und/oder kinetische Energie in elektrische Arbeit umsetzen.
Genutzt wird dabei insbesondere: die potentielle Energie von Wasser von insbesondere aufgestauten
Fließgewässern, wie Bächen, Flüssen, Strömen, die kinetische Energie (Bewegungsenergie) des Wassers von Fließgewässern und die Bewegungsenergie der Gezeiten, welche bedingt durch die Gravitation des Mondes das Meerwasser ansteigen und sinken lässt.
Zu den Wasserkraftmaschinen gehören u. a. die Wasserturbine und das Wasserrad.
Eine Wasserturbine wandelt die kinetische Energie des Wassers in mechanische Energie um. Diese erhaltene Drehbewegung wird beispielsweise zum Antrieb eines Generators, welcher der elektrischen Stromerzeugung dient, genutzt.
BESTÄTIGUNGSKOPIE Ein Wasserrad wird durch Wasserkraft in Rotation versetzt, dabei wird die potentielle und kinetische Energie des Wassers genutzt, um beispielsweise einen Generatoren von einem Wasserkraftwerk anzutreiben.
Wasserkraftwerke, welche sowohl im Bereich der ausschließlichen Wirtschaftszone (AWZ), des Festlandsockels, auf hoher See, in Fließgewässern oder von Einmündungen von Gewässern ins Meer mit vergleichsweise geringem technischem Aufwand und geringen Kosten einsetzbar sind, sind nicht bekannt. In den vorgenannten Bereichen sind dabei unterschiedliche Strömungsarten der Meeresströmung, wie Meereswellen, Tidenhub, Auftrieb, Salinität oder Thermohalinität anzutreffen. Außerdem sind dort unterschiedliche Luftströmungen, wie Euler- Wind, geostrophischer Wind,
Gradientenwind und zyklostrphischere Winde, und Gemische aus Wasser und Luft (Gischt) anzutreffen. Wasserkraftwerke, welche unterschiedliche Strömungsarten der Meeresströmung und zumindest teilwiese unterschiedliche Luftströmungen für die Erzeugung von elektrischem Strom nutzen sind nicht bekannt. Wasserkraftwerke für nur einige der o. g. Bereiche sind bekannt, jedoch technisch sehr aufwendig und haben sich im Praxisbetrieb nicht durchsetzen können, obwohl ein diesbezüglich hoher Bedarf seit längerem besteht.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Wasserkraftwerk bereit zu stellen, welches die Nachteile des Standes der Technik überwindet, einen technisch einfachen Aufbau besitzt und universell einsetzbar ist.
Die Aufgabe der Erfindung wird durch ein Wasserkraftwerk mit den Merkmalen gemäß dem Anspruch 1 gelöst.
Erfindungswesentlich ist, dass am Mast zumindest eine Wasserturbine horizontal angeordnet ist, wobei diese Wasserturbine zumindest umfasst: einen elektrischen Generator und Schaufelkörper.
Damit ist grundsätzlich ermöglicht:
• Einsatz im Wasser in den unterschiedlichen Strömungsarten der
Meeresströmungen (Abflüssen der Ströme ins Meer, Auftrieb, Salinität Thermohalinität, Tidenströmung,)
• Einsatz in der Luft (in den unterschiedlichen Luftströmungen wie Euler- Wind, geostrophische Wind, Gradientwind, zyklostrophischen Winde und
• Einsatz in den Gemischen des Wassers und der Luft (Wellen und
Wellengemische mit Luft).
Die Erzeugung von elektrischem Strom erfolgt auf der Basis, dass die Befestigung am Bodengrund insbesondere masseschlüssig ist.
Der Einsatz der Erfindung kann in den Zonen erfolgen:
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Die Unteransprüche 2 bis 13 geben weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung gemäß Anspruch 1 wieder, ohne diese zu begrenzen.
Bevorzugt ist, dass das Fundament eines der Fundamenttypen: Monopile, Jacket, Tripod, Tripile, Schwerkraftfundament, Bucket-Fundament oder schwimmendes Fundament ist.
Bevorzugt ist, dass am Mast mindestens ein Paar von zwei Wasserturbinen angeordnet ist, wobei diese übereinander, gesondert voneinander angeordnet sind und die Schaufeln des Schaufelkörpers der ersten Wasserturbine in eine Drehrichtung weisen und die Schaufeln des Schaufelkörpers der zweiten Wasserturbine in eine gegenläufige
Drehrichtung weisen
Durch gegenläufige Drehbewegung der beiden Schaufelkörper, d. h. rechts-drehend und links-drehend, wird in einfachster Art und Weise das Aufheben von Kräften realisiert, die ansonsten zu Unstabilitäten, beispielsweise in dem Fall wo beide rechts-drehend würden.
Bevorzugt ist, dass der Schaufelkörper aus zumindest zwei Segmenten besteht, die miteinander lösbar verbunden sind. Damit ist eine modulare Bauweise ermöglicht, so dass die einzelnen Segmente kostengünstig eingeschwommen werden und vor Ort montiert werden können. Dadurch dass diese Segmente lenzfähig sind, können diese durch Trimmen, d. h. entsprechendes Befüllen oder Evakuieren des Wassers genau, insbesondere höhengenau positioniert werden.
Durch den modularen Aufbau sind mehrere Einzelteile wie bei einer angeschnittenen Torte vorhanden. Diese sollten das Maß nicht überschreiten, sodass die einzelnen Module bzw. Segmente einfach und kostengünstig transportierbar sind.
Geeignetes Maß der Fertigung gut zu transportieren mit einem normalen Schubboot. Keine Sonderanfertigung von Spezialschiffen notwendig, wie bei Windkraftanlagen oft nötig.
Bevorzugt ist, dass die Segmente jeweils einen lenzfähigen Grundkörper besitzen.
Damit ist in einfacher Art und Weise ein Trimmen durch Verwenden von Lenzpumpen des jeweiligen Schaufelkörpers sowie eine Höhenregulierung ermöglicht. Außerdem ist damit die Möglichkeit eröffnet in bestimmten, gewünschten Betriebszuständen einen Auftrieb des Schaufelkörpers zu erhalten.
Bevorzugt ist, dass der Schaufelkörper senkrecht zur Mittellinie des Masts angeordnet ist und der Mast mittig durch den Schaufelkörper geführt ist. Damit ist konstruktiv einfacher Art und Weise eine stabile Bauweise realisiert.
Bevorzugt ist, dass zumindest der oberste Schaufelkörper durch die Meeresströmung, Wellengang und/oder Wind beaufschlagbar ist.
Damit kann das erfindungsgemäße Wasserkraftwerke unterschiedliche Strömungsarten der Meeresströmung und zumindest teilwiese unterschiedliche Luftströmungen für die Erzeugung von elektrischem Strom nutzen.
Bevorzugt ist, dass am Mast eine Windkraftanlage (Windgenerator), eine Photovoltaik- Anlage und/oder ein Plattform angeordnet ist oder sind.
Durch diese konstruktive Lösung können weitere Funktionalitäten in einfacher Art und
Weise und mit relativ geringem technischem Aufwand ermöglicht werden.
Durch die Wellen wird die Energie des Wassers aufgenommen und somit die Energie der Luft an die des Wassers übertragen (Energieerhaltungssatz).
Die damit übertragene Energie des Wassers kann somit durch die Wasserkraftanlagen aufgenommen werden. Damit kann die gesamte Energie der Wasseroberfläche, welche sich um das Gebiet der Windanlagen befindet, energetisch ausgenutzt werden.
Somit kann zu den Strömungsenergien zusätzlich noch die umgewandelte Energie des
Wassers zu Strom umgewandelt werden.
Außerdem ist es möglich, das erfindungsgemäße Wasserkraftwerk in bestehende Windkraftanlagen, beispielsweise durch die Befestigung um den Schaft von
Windkraftanlagen, zu integrieren und damit eine größere energetische Leistung pro Aufstellungsort zu erreichen. Diese Kombination der Nutzung von Wind und Strömung ist sehr effektiv und sehr ökologisch.
Die zusätzliche Anbringung einer Photovoltaik-Anlage ermöglicht zusätzlich die effektive Nutzung der Sonnenenergie zur Elektroenergieerzeugung. Bevorzugt ist. dass der elektrische Generator im Schaufelkörper angeordnet ist.
Die Anordnung der Generatoren am Mast wirkt sich vorteilhaft auf die Statik aus, da durch die Masseverteilung und somit Schwerpunkt nach unten Erdmittelpunkt sich ein vorteilhafte Ergebnis ergibt.
Durch die Anordnung der Generatoren am Mast wird die Strömungsenergie (Kolkung), welche am Bodengrund die Fundamente auskolkt vermindert bzw. gänzlich
aufgenommen. Es entstehen keine bzw. geringere Kosten für die Nachbesserung (Reparatur).
Die Aufgabe der Erfindung wird außerdem jeweils durch die Merkmale der Ansprüche 14 und 15 gelöst.
Die Erfindung wird nachfolgend an Ausführungsbeispielen näher erläutert, ohne damit alle Einsatzmöglichkeiten der Erfindung abschließend dargestellt zu haben.
Die Figuren zeigen:
Figur 1 eine erfindungsgemäße Wasserturbine in einer Draufansicht und in einer
Schnittdarstellung,
Figur 2 die erfindungsgemäße Wasserturbine gemäß Fig. 1 in einer Seitenansicht und in einer Schnittdarstellung,
Figur 3 eine erfindungsgemäße Wasserturbine in einer Draufansicht und in einer
Schnittdarstellung, in einer bezüglich Fig. 1 modifizierten Form,
Figur 4 die erfindungsgemäße Wasserturbine 13 gemäß Fig. 3 in einer Seitenansicht und
Schnittdarstellung, in einer bezüglich Fig. 1 modifizierten Form,
Figur 5 eine erfindungsgemäße Wasserturbine in einer Draufansicht und in einer
Schnittdarstellung, in einer bezüglich Fig. 1 und 3 weiteren alternativen
Form,
Figur 6 die erfindungsgemäße Wasserturbine 13 gemäß Fig. 5 in eine Seitenansicht und Schnittdarstellung in einer bezüglich Fig. lund 3 alternativer Form,
Figur 7 das erfindungsgemäße Wasserkraftwerk, ergänzt durch eine
Windkraftanlage 17, in einer schematischen Seitenansicht,
Figur 8 das erfindungsgemäße Wasserkraftwerk in einer schematischen Seitenansicht, Figur 9 das erfindungsgemäße Wasserkraftwerk, ergänzt durch eine
Windkraftanlage 17, in einer alternativen Ausfuhrungsform, in einer schematischen Seitenansicht,
Figur 10 eine erfindungsgemäße Wasserturbine mit einem Jacket-Fundament, in einer Draufansicht und in einer Schnittdarstellung,
Figur 1 1 eine erfindungsgemäße Wasserturbine mit einem Tripod-Fundament, in einer Draufansicht und in einer Schnittdarstellung, und
Figur 12 eine erfindungsgemäße Wasserturbine mit einem Tripile-Fundament, in einer Draufansicht und in einer Schnittdarstellung.
Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemäße Wasserturbinen in einer Draufansicht und in einer Schnittdarstellung.
Der Schaufelkörper 1 1 besitzt neun in Form und Größe identische Segmente 12, die um den Stator 10 ringförmig angeordnet, lösbar miteinander verbunden sind und den Schaufelkörper 1 1 bilden. Der Schaufelkörper 1 1 ist um den Stator 10 drehbar angeordnet. Der Stator 10 ist ein Teil des Masts, welcher mit dem Fundament 1 , in Fig. 1 nicht dargestellt, verbunden ist. Der Schaufelkörper 1 1 ist senkrecht zur Mittellinie des Masts angeordnet, wobei der Stator 10 mittig durch den Schaufelkörper 1 1 geführt ist.
Die Segmente 12 besitzen jeweils einen hohlen lenzfähigen Grundkörper, welcher in üblicher Art und Weise, insbesondere unter Verwendung einer Lenzpumpe, befüllt oder evakuiert werden kann.
An jedem Segment 12 ist an der Außenseite radial eine Schaufel 7 befestigt. Die somit insgesamt neun in Form und Größe identischen Schaufeln 7 sind symmetrisch über die Außenseite des Schaufelkörpers 1 1 verteilt, wobei alle Schaufeln 7 mit ihrer Öffnung in eine Richtung weisen. In Fig. 1 sind die Öffnungen entgegen dem Uhrzeigersinn angeordnet.
In jedem dritten Segment 12 ist ein Spulengehäuse 9 mit einem Magnet 3 angeordnet und im Stator 10 sind symmetrisch drei Spulen 8 angeordnet. Diese bilden, neben dem Schaufelkörpers 1 1, welcher als Rotor 6 dient, die wesentlichen Teile des Generators.
Fig. 2 zeigt die erfindungsgemäße Wasserturbine 13 gemäß Fig. 1 in einer
Seitenansicht und Schnittdarstellung.
An den Stator 10, wobei in Fig. 2 zwei der drei Spulen 8 dargestellt sind, schließt sich der Schaufelkörpers 1 1 an. An der Außenseite des Schaufelkörpers 1 1 sind die Schaufeln 7 angeordnet.
Fig. 3 zeigt eine erfindungsgemäße Wasserturbine 13 in einer Draufansicht
und in einer Schnittdarstellung, in einer bezüglich Fig. 1 modifizierten
Form. Die in Fig. 3 dargestellte Wasserturbine 13 unterscheidet sich nur
bezüglich der Anordnung der Magneten 3 und der Spulen 8 von der gemäß
Fig. 1.
In jedem dritten Segment 12 ist ein Spulengehäuse 9 mit einer Spule 8 angeordnet und im Stator 10 sind symmetrisch drei Magneten 3 angeordnet.
Fig. 4 zeigt die erfindungsgemäße Wasserturbine 13 gemäß Fig. 3 in einer
Seitenansicht und Schnittdarstellung in einer bezüglich Fig. 1 modifizierten
Form.
An den Stator 10, wobei in Fig. 2 zwei der drei Magneten 3 dargestellt sind, schließt sich der Schaufelkörpers 1 1 an. An der Außenseite des Schaufelkörpers 1 1 sind die Schaufeln 7 angeordnet.
Fig. 5 zeigt eine erfindungsgemäße Wasserturbine in einer Draufansicht
und in einer Schnittdarstellung, in einer bezüglich Fig. 1 weiteren
alternativer Form.
Die in Fig. 5 dargestellte Wasserturbinen unterscheidet sich gemäß der in Fig. 1 dargestellten darin, dass in jedem dritten Segment 12 ein Generatorgehäuse 9 mit einem Generator 15 angeordnet ist.
Fig. 6 zeigt die erfindungsgemäße Wasserturbine 13 gemäß Fig. 5 in einer
Seitenansicht und Schnittdarstellung in einer bezüglich Fig. 1 alternativer
Form.
Fig. 7 zeigt das erfindungsgemäße Wasserkraftwerk, ergänzt durch eine
Windkraftanlage 17, in einer schematischen Seitenansicht.
Das Wasserkraftwerk 16 besitzt ein Fundament 1 , welches fest im Gewässerboden verankert ist, einen Mast 14 und eine Wasserkraftmaschine, die hier sechs
Wasserturbinen 13 besteht. Am Mast 14 sind die sechs Wasserturbinen 13 horizontal angeordnet, wobei jede dieser Wasserturbinen 13 zumindest umfasst: einen elektrischen Generator und einen Schaufelkörper 1 1, welcher insbesondere als Rotor 6 dient. Das Wasserkraftwerk 16 ist in Fig. 7, wo Windstille herrscht, unterhalb der
Meeresoberfläche 5 angeordnet, d. h. auch die Schaufeln 7 der obersten Wasserturbinen 13 sind vollständig eingetaucht.
Am Mast 14 sind drei Paare von jeweils zwei Wasserturbinen 13 angeordnet, wobei diese übereinander und gesondert voneinander angeordnet sind. Die Schaufeln 7 des Schaufelkörpers 1 1 der ersten Wasserturbine 13 weisen in eine Drehrichtung und die Schaufeln 7 des Schaufelkörpers 11 der zweiten Wasserturbine 13 weisen in eine gegenläufige Drehrichtung.
Am oberen Ende des Masts 14 ist eine Windkraftanlage 17 mit einem Windgenerator angeordnet.
Alternativ oder zusätzlich könnten eine Photovoltaik-Anlage Und/oder ein Plattform angeordnet sein.
Fig. 8 zeigt das erfindungsgemäße Wasserkraftwerk in einer schematischen
Seitenansicht.
Das Wasserkraftwerk 16 besitzt ein Fundament 1, welches fest im Gewässerboden verankert ist, einen Mast 14 und eine Wasserkraftmaschine, die hier sechs
Wasserturbinen 13 besteht. Am Mast 14 sind die sechs Wasserturbinen 13 horizontal angeordnet, wobei jede dieser Wasserturbinen 13 zumindest umfasst: einen elektrischen Generator und einen Schaufelkörper 1 1, welcher insbesondere als Rotor 6 dient. Das Wasserkraftwerk 16 ist unterhalb der Meeresoberfläche 5 angeordnet, d. h. auch die Schaufeln 7 der obersten Wasserturbinen 13 sind vollständig eingetaucht.
Der Mast 14 endet unterhalb der der Meeresoberfläche 5, so dass in bestimmten Fällen der Schiffsverkehr nicht behindert wird.
Am Mast 14 sind drei Paare von jeweils zwei Wasserturbinen 13 angeordnet, wobei diese übereinander und gesondert voneinander angeordnet sind. Die Schaufeln 7 des Schaufelkörpers 1 1 der ersten Wasserturbine 13 weisen in eine Drehrichtung und die Schaufeln 7 des Schaufelkörpers 1 1 der zweiten Wasserturbine 13 weisen in eine gegenläufige Drehrichtung.
Fig. 9 zeigt das erfindungsgemäße Wasserkraftwerk, ergänzt durch eine
Windkraftanlage 17, in einer alternativen Ausführungsform, in einer
schematischen Seitenansicht.
Das Wasserkraftwerk 16 besitzt ein Fundament 1, welches fest im Gewässerboden verankert ist, einen Mast 14 und eine Wasserkraftmaschine, die hier acht
Wasserturbinen 13 besteht. Am Mast 14 sind die acht Wasserturbinen 13 horizontal angeordnet, wobei jede dieser Wasserturbinen 13 zumindest umfasst: einen elektrischen Generator und einen Schaufelkörper 1 1, welcher insbesondere als Rotor 6 dient.
Das Wasserkraftwerk 16 ist in Fig. 9, wo hoher Wellengang herrscht, nur teilweise unterhalb der Meeresoberfläche 5 angeordnet, d. h. die Schaufeln 7 der obersten beiden Wasserturbinen 13 sind mit Gischt und Wind beaufschlagt.
Am Mast 14 sind vier Paare von jeweils zwei Wasserturbinen 13 angeordnet, wobei diese übereinander und gesondert voneinander angeordnet sind. Die Schaufeln 7 des Schaufelkörpers 1 1 der ersten Wasserturbine 13 weisen in eine Drehrichtung und die Schaufeln 7 des Schaufelkörpers 1 1 der zweiten Wasserturbine 13 weisen in eine gegenläufige Drehrichtung. Am oberen Ende des Masts 14 ist eine Windkraftanlage 17 mit einem Windgenerator angeordnet.
Fig. 10 zeigt eine erfindungsgemäße Wasserturbine 13 mit einem Jacket -Fundament 18 in einer Draufansicht und in einer Schnittdarstellung.
Das Jacket ist eine Fachwerkskonstruktion aus Stahl, die der Konstruktion von üblichen Strommasten gleicht. An seinen vier Füßen wird das Jacket mit Pfählen im
Meeresboden verankert. Die Jacket - Konstruktion hat sich bereits in der Ölindustrie in größeren Wassertiefen bewährt.
Der Schaufelkörper 1 1 besitzt neun in Form und Größe identische Segmente
12, die Jacket - Konstruktion ringförmig angeordnet, lösbar miteinander
verbunden sind und den Schaufelkörper 1 1 bilden. Der Schaufelkörper 1 1 ist um die Jacket - Konstruktion drehbar angeordnet.
Fig. 11 zeigt eine erfindungsgemäße Wasserturbine 13 mit einem Tripod -Fundament 19 in einer Draufansicht und in einer Schnittdarstellung.
Das Tripod ist eine Dreibeinkonstruktion aus Stahlrohren, die unter Wasser den
Hauptpfahl stützen. Dieses Dreibein wird mit kleinen Pfählen durch Einrammen im Meeresboden verankert.
Der Schaufelkörper 1 1 besitzt neun in Form und Größe identische Segmente
12, die Tripod - Konstruktion ringförmig angeordnet, lösbar miteinander
verbunden sind und den Schaufelkörper 1 1 bilden. Der Schaufelkörper 1 1 ist
um die Tripod - Konstruktion drehbar angeordnet.
Fig. 12 zeigt drei erfindungsgemäße Wasserturbinen 13 mit einem Tripile -Fundament 20 in einer Draufansicht und in einer Schnittdarstellung.
Das Tripile besteht aus drei Stahlpfeilern, die unter Wasser verankert werden. Über Wasser wird auf diesen Stahlpfeilern eine Dreibeinkonstruktion aufgesetzt.
Der drei Schaufelkörper 1 1 besitzt je neun in Form und Größe identische Segmente 12, die Tripile - Konstruktion ringförmig angeordnet, lösbar miteinander verbunden sind und den Schaufelkörper 1 1 bilden. Jeweils Schaufelkörper 1 1 ist um je einen der drei Stahlpfeilern die Tripile - Konstruktion drehbar angeordnet.
Liste der Bezugszeichen
Fundament 1 Generatorgehäuse 2
Magnet 3
Magnetgehäuse 4
Meeresoberfläche 5
Rotor 6 Schaufel 7
Spule 8
Spulengehäuse 9
Stator 10
Schaufelkörper 11 Segment 12
Wasserturbine 13
Mast 14
Generator 15
Wasserkraftwerk 16 Windkraftanlage 17
Jacket-Fundament 18
Tripod-Fundament 19
Tripile-Fundament 20

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Wasserkraftwerk, zumindest umfassend ein Fundament (1), einen Mast (14) und eine Wasserkraftmaschine, dadurch gekennzeichnet, dass am Mast (14) zumindest eine Wasserturbine (13) horizontal angeordnet ist, wobei diese Wasserturbine (13) zumindest umfasst: einen elektrischen Generator (15) und Schaufelkörper (1 1).
Wasserkraftwerk nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das
Fundament (1) eines der Fundamenttypen: Monopile, Jacket (18), Tripod (19), Tripile (20), Schwerkraftfundament, Bücket - Fundament oder schwimmendes Fundament ist.
Wasserkraftwerk nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass am
Schaufelkörper (1 1) zumindest ein Paar von zwei Schaufeln (7) radial angeordnet ist und alle diese Schaufeln (7) in eine der beiden Drehrichtun: weisen.
Wasserkraftwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass am Mast (14) mindestens ein Paar von zwei Wasserturbinen (13) angeordnet ist, wobei diese übereinander, gesondert voneinander angeordnet sind und die Schaufeln (7) des Schaufelkörpers (1 1) der ersten Wasserturbine (13) in eine Drehrichtung weisen und die Schaufeln (7) des Schaufelkörpers (1 1) der zweiten Wasserturbine (13) in eine gegenläufige Drehrichtung weisen.
Wasserkraftwerk nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der
Schaufelkörper (1 1) aus zumindest zwei Segmenten (12) besteht, die miteinander lösbar verbunden sind.
Wasserkraftwerk nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Segmente (12) jeweils einen lenzfähigen Grundkörper besitzen.
Wasserkraftwerk nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der
Schaufelkörper (1 1) senkrecht zur Mittellinie des Masten (14) angeordnet ist und der Mast (14) mittig durch den Schaufelkörper (1 1) geführt ist.
Wasserkraftwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest der oberste Schaufelkörper (1 1) durch die Meeresströmung, Wellengang und/oder Wind beaufschlagbar ist.
Wasserkraftwerk nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das
Fundament (1) im Bereich der sog. ausschließlichen Wirtschaftszone (AWZ), des Festlandsockels, auf hoher See, in Fließgewässern oder von Einmündungen von Gewässern ins Meer anordenbar ist.
10. Wasserkraftwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass am Mast (14) eine Windkraftanlage (17), eine Photo voltaik - Anlage oder ein Plattform angeordnet ist.
1 1. Wasserkraftwerk nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass im Rotor (6) des elektrischen Generators (15) sich die Spulen (8) für das Erregerfeld befinden.
12. Wasserkraftwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Stator (10) des elektrischen Generators (15) sich die Spulen (8) für das Erregerfeld befinden und der Stator (10) im Mast (14) angeordnet ist.
13. Wasserkraftwerk nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Generator (15) im Schaufelkörper (1 1) angeordnet ist.
14. Verwendung des Wasserkraftwerks gemäß einem der Ansprüche 1 bis 13 bei Euler- Wind oder Gradientwind.
15. Verwendung des Wasserkraftwerks gemäß einem der Ansprüche 1 bis 13 bei Auftrieb, Salinität, Tidenhub, Thermohalinität, Wärmeströmung und/oder Wellengang des Gewässers, in welchem sich das Offshore- Windkraftwerk angeordnet ist.
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