WO2024056907A1 - Modulares system und wasserkraftwerk - Google Patents

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WO2024056907A1
WO2024056907A1 PCT/EP2023/075547 EP2023075547W WO2024056907A1 WO 2024056907 A1 WO2024056907 A1 WO 2024056907A1 EP 2023075547 W EP2023075547 W EP 2023075547W WO 2024056907 A1 WO2024056907 A1 WO 2024056907A1
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WO
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power plant
hydroelectric power
weir
water
plant body
Prior art date
Application number
PCT/EP2023/075547
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English (en)
French (fr)
Inventor
Christian Winkler
Original Assignee
DIVE Turbinen GmbH & Co. KG
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Publication date
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Publication of WO2024056907A1 publication Critical patent/WO2024056907A1/de

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03B—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
    • F03B13/00—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates
    • F03B13/08—Machine or engine aggregates in dams or the like; Conduits therefor, e.g. diffusors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03B—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
    • F03B11/00—Parts or details not provided for in, or of interest apart from, the preceding groups, e.g. wear-protection couplings, between turbine and generator
    • F03B11/08—Parts or details not provided for in, or of interest apart from, the preceding groups, e.g. wear-protection couplings, between turbine and generator for removing foreign matter, e.g. mud
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2240/00—Components
    • F05B2240/40—Use of a multiplicity of similar components
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2240/00—Components
    • F05B2240/90—Mounting on supporting structures or systems
    • F05B2240/93—Mounting on supporting structures or systems on a structure floating on a liquid surface
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2270/00—Control
    • F05B2270/10—Purpose of the control system
    • F05B2270/18—Purpose of the control system to control buoyancy

Definitions

  • the invention relates to a modular system and a hydroelectric power plant.
  • the hydroelectric power plant can generate electrical energy using at least one turbomachine.
  • the energy conversion system known from WO 91/17359 has the disadvantage that the construction of the entire system and the required structure on the weir is complex.
  • An object of the invention is to provide a hydroelectric power plant and a modular system that enable improved design and functionality.
  • a hydroelectric power plant which is arranged during operation on a weir arranged in a flowing water, which separates an upper water of the flowing water from a lower water of the flowing water, wherein at least one flow machine is provided, which during operation is at least indirectly influenced by one of The water flow is driven from the upper water to the underwater, with a power plant body on which the water flow is in operation the underwater emerges, is at least partially arranged in the underwater and wherein the power plant body is designed as a buoyant power plant body.
  • the task is solved by a modular system with several such hydroelectric power plants, whereby the hydroelectric power plants can be at least indirectly connected to one another.
  • an inlet part is provided and that the power plant body can be moved or towed to the weir in such a way that the inlet part can be at least partially submerged in the upper water.
  • This allows the hydroelectric power station to be driven or towed to the weir. It can be easily put into operation at the weir without the need for any complex measures. In particular, there is no need to build an additional structure.
  • the inlet part is arranged so that it can be at least partially raised, in particular pivoted upwards, relative to the power plant body. This allows flexible adaptation to local conditions, especially to the respective weir.
  • At least one support element in particular a support poster, is provided on the inlet part and that the inlet part can be supported on the weir via the at least one support element during operation.
  • An advantageous operating position can thus be achieved.
  • a certain degree of independence from the specific design of the weir can be achieved.
  • the at least one turbomachine is arranged at least partially, in particular at least essentially, in the inlet part and/or that at least one floating body and/or at least one flotsam and/or ice separator is arranged on the inlet part. This ensures reliable operation.
  • At least one floating body is arranged on the power plant body and that the floating body is designed in such a way that a draft of the power plant body in the underwater can be variably adjusted. This allows operations to be optimized. It is advantageous that the draft of the power plant body in the underwater is set during operation so that a power plant inlet, through which the water flow is supplied, in particular sucked in, is immersed in the upper water at a predetermined minimum depth. This allows the water to be advantageously sucked in.
  • a system technology intended for generating electricity by means of the turbomachine is provided, which is carried by the power plant body, and / or that at least one cable drum is provided, which is at least essentially carried by the power plant body, the cable drum being used to roll up a flexible Cable is used to electrically connect the system technology to an external power network during operation.
  • a self-propelled mechanism is provided, which is used to move the power plant body in the water, and/or that at least one damper is provided, which is arranged horizontally between the weir and the power plant body, and/or that at least one damper is provided, which is arranged on a long side of the power plant body.
  • At least one fish ladder is provided, which can be arranged on a long side of a power plant body in such a way that fish can climb from the lower water to the upper water during operation. This means that ecological requirements can be met. A larger range of uses can be realized.
  • a hydropower turbine available on the market including generator and auxiliary units can be installed on a power plant body with floating bodies.
  • Different can Techniques are used that can be installed compactly on the power plant body.
  • the turbomachine can be designed as a Kaplan, propeller or flow-through turbine.
  • the turbomachine can be designed as a water wheel and a hydroelectric screw. Such turbomachines can be installed on the floating power plant body.
  • the entire floating hydroelectric power plant is preferably mobile and not permanently attached to the structure.
  • the floating hydroelectric power station is preferably moved to the weir with a minimal draft underwater, for which it can either have its own drive or can be pulled by a tug or winches.
  • Part of the hydroelectric power plant is preferably moved over the weir crest so that the suction/lift chamber or the power plant inlet/turbine inlet is above the headwater level. If it is not possible to get over the weir crest due to the location alone, there is also the optional possibility of folding the suction/lifting chamber or the power plant inlet/turbine inlet up and down.
  • the suction/lifting chamber preferably has a separation point with a pivot point, sealing surface and drive.
  • the floating hydroelectric power station can be held securely in position, it is preferably either "raked” into the body of the weir or, depending on its size, moored to the weir and/or weir pillars and/or bank with one or more forelines, aftlines, foresprings and aftsprings. In some cases it can be additionally stabilized with a “chest” or cross line between the fore/aft line and spring. Raking into the weir body is preferably carried out via the suction/lift chamber or the power plant inlet/turbine inlet.
  • the floating hydroelectric power plant is then lowered/immersed to operating level, preferably via one or more controlled floating bodies.
  • the draft is preferably set so that the suction/lift chamber or the power plant inlet/turbine inlet is immersed in the upper water and the floating body does not rest on the river bottom in the lower water.
  • These controlled floating bodies can also be used to actively regulate the position of the entire floating hydroelectric power plant in order to achieve an optimal draft of the input and output To ensure outlet, which is particularly advantageous when the water level changes.
  • the suction/lift chamber or the power plant inlet/turbine inlet can then be “raked” into the weir body if it can absorb the additional load.
  • the floating hydroelectric power station can be attached to the weir/weir pillar/bank using lines. Lowering can also ensure that the suction/lift chamber or the power plant inlet/turbine inlet is submerged in the upper water to a minimum depth.
  • the floating hydroelectric power plant can then be put into operation.
  • the suction/lifting chamber or the power plant inlet/turbine inlet is preferably evacuated using a vacuum pump and the water is sucked up to the turbine until it can start. As soon as the turbine is in operation and there is a continuous water column from inlet to outlet, the vacuum pump is usually no longer needed.
  • the draft can be ideally regulated by one or more controlled floating bodies, depending on the operating point.
  • the entire system technology including turbine, generator, control, electronics, transformer, etc., is preferably located on the floating body, so that only a power supply from land may be required.
  • the power supply is preferably provided via a flexible cable, which can be connected to the power grid with a plug on land, in particular on the weir, on the weir crest or on the bank. This connector can be detached and the cable can then be rolled up onto the cable drum located on the float.
  • the entire floating hydroelectric power plant can be floated away, for which it preferably has its own drive or for which a tugboat or winches can be used. It can then be safely moored in a place protected from floating debris.
  • the system can be switched off by ventilating the suction/lifting chamber, which will also cause it to float quickly as long as it is above the floating bodies is not counteracted.
  • the entire floating hydroelectric power station can be brought to a minimum draft, so that it floats, and held at a safe distance from the weir using ropes.
  • the floating hydroelectric power plant can be supplemented with one or more floating fish passages.
  • the turbine generates sufficient attracting flow for fish and creatures so that they can find their way into the floating fish ladder.
  • one or more floating bodies are preferably attached to the inlet. These can also be designed as flotsam and ice separators. In order to prevent or minimize icing, corresponding components can be heated.
  • the difference in height between the upper water level and the underwater level can determine the fall height.
  • Flotsam and ice separators and/or floating bodies and possibly several floating bodies can be provided at the inlet.
  • Fine rakes can be used to protect fish, round arch rakes and rake rods can be provided. Fine screens and the like can be provided parallel, transversely or obliquely to the flow.
  • the shape of the calculating rods can be round, square or rectangular.
  • the inlet and the rakes and the like can be provided with a heater to protect against frost.
  • Rake cleaners and/or rake rakes and/or rake bars and/or rake arms and/or a drive for the rake cleaner which can be designed hydraulically or electrically, can be provided.
  • a suction/lift chamber and/or a power plant inlet or a turbine inlet can be provided.
  • One or more extendable and lockable supports, which can be actuated hydraulically or electrically, can be provided on the suction chamber.
  • the arrangement can be vertical or oblique.
  • a vacuum system can be provided.
  • a suction chamber can be suitable for lifting and provided with a sealing surface.
  • a pivot point or an axis of rotation can be specified if the suction chamber is for lifting.
  • a drive for lifting the suction chamber which can be hydraulic or electrical, can be provided if the suction chamber is for lifting.
  • Dampers that act horizontally and/or vertically can be provided, especially if there is contact with the weir during operation.
  • a lower edge of the turbine inlet can be kept constantly above the weir using buoyancy bodies (floating bodies), whereby a sufficient distance can be guaranteed.
  • a turbomachine designed as a water turbine can be designed as a Kaplan, propeller or flow-through turbine with a vertical, horizontal or inclined axis.
  • a generator can be implemented with or without a gearbox and with or without a belt.
  • a suction pipe or a turbine outlet can optionally be closed with closure means in order to use the suction pipe volume as a buoyancy body.
  • the buoyancy body can be implemented with or without a drive and/or with or without a control.
  • the functionality of a ship or a pontoon or the like can be realized.
  • One or more buoyancy tanks can be provided for buoyancy control and as a counterweight to the turbine and/or the inlet.
  • An electrical system can also serve as a counterweight to the turbine and inlet.
  • the system can have turbine control and monitoring. It can also have a transformer and a medium-voltage switchgear.
  • a hydraulic unit can be provided.
  • the at least one cable drum can be used for power cables and/or control cables. At least one cable drum can be arranged on land or on the floating power plant. Low voltage or medium voltage is preferably used.
  • a plug system can be used for easy disconnection and connection.
  • One or more extendable and lockable supports which can be actuated hydraulically or electrically, can be provided on the floating body.
  • the arrangement of the supports can be vertical or oblique.
  • One or more attachment points can also be provided on the floating hydroelectric power plant to moor the floating hydroelectric power station. Mooring can be done with the weir and/or with weir pillars and/or other floating hydroelectric power plants.
  • One or more attachment points can be provided on the weir and/or on weir pillars or on other hydroelectric power plants in order to moor the floating hydroelectric power plant.
  • FIG. 1 shows a hydroelectric power plant in a schematic, excerpted representation in a side view transverse to a flow direction of the watercourse according to a first exemplary embodiment, with an arrangement on a weir being shown and possible levels or water levels of an upper and lower water being shown;
  • Fig. 2 is a schematic, spatial representation of the hydroelectric power plant shown in Fig. 1, with an arrangement on a weir being shown and possible levels or water levels of an upper and lower water being shown;
  • FIG. 3 shows the hydroelectric power plant shown in FIG. 2, with a fish ladder additionally shown in a schematic representation in accordance with a possible embodiment
  • FIG. 4 shows an arrangement of several hydroelectric power plants and fish ladders to illustrate a modular system, showing a view from above, in which the hydropower plants and the fish ladders are arranged on a weir;
  • FIG. 5 shows the arrangement shown in FIG. 4 according to a modified embodiment for further illustration of the modular system
  • Fig. 6 shows a hydroelectric power plant in a schematic view from above on a weir to explain further possible configurations and Fig. 7 shows the hydroelectric power station shown in Fig. 6 in a side view.
  • Fig. 1 shows a hydroelectric power plant 1 in a schematic, excerpted representation in a side view transverse to a flow direction 10 of the river 2 according to a first exemplary embodiment.
  • the hydroelectric power plant 1 is shown at a weir 3, so that operation of the hydroelectric power plant 1 is possible.
  • the weir 3 separates an upper water 4 of the river 2 from a lower water 5 of the river 2.
  • the hydroelectric power plant 1 has a turbomachine 6, which is driven at least indirectly by a water flow guided from the upper water 4 to the lower water 5.
  • the turbomachine 6 can be designed as a turbine 6.
  • the water flow can be guided through the turbine 6 or the turbine 6 can be driven in another way, as is possible, for example, by an air flow.
  • the turbomachine 6 can also be designed in a different way.
  • Fig. 2 shows a schematic, spatial representation of the one in Fig.
  • hydroelectric power plant 1 shown hydroelectric power plant 1, wherein an arrangement of the hydroelectric power plant 1 on the weir 3 is shown obliquely from above and possible levels or water levels of the upper water 4 and the lower water 5 are shown.
  • the hydroelectric power plant 1 comprises a power plant body 7, from which the water flow exits into the underwater 5.
  • the power plant body 7 is designed as a buoyant power plant body 7.
  • the power plant body 7 is partially arranged in the underwater 5, whereby the power plant body does not sit on the ground but rather floats in the water and is therefore partially above the waterline.
  • a separate inlet part 8 is pivotally attached to the power plant body 7.
  • the inlet part 8 can be pivoted upwards relative to the power plant body 7 so that it can be lifted over the weir 3. This allows the power plant body 7 to move to the weir 3 or be towed to the weir 3 so that the inlet part 8 passes over the weir and then back down can be pivoted. Then the inlet part 8 is partially immersed in the upper water 4, as illustrated in FIG. 1.
  • Fig. 3 shows the hydroelectric power plant 1 shown in Fig. 2, with a fish ladder 41 additionally shown in a schematic representation according to a possible embodiment.
  • a support element 9 designed as a support cushion 9 is arranged on the inlet part 8, on which the inlet part 8 is supported on the weir 3 during operation, i.e. in the swung-down state.
  • the turbomachine 6 is arranged at the top in the inlet part 8, so that at least partial protection against moisture can be provided.
  • the power plant body 7 includes a floating body 15.
  • the floating body 15 is designed so that a draft 17 of the power plant body 7 in the underwater 5 can be variably adjusted.
  • the floating body can have one or more bait tanks 22, of which the bait tank 22 is illustrated and marked as an example in FIGS. 1 and 3. This can ensure a buoyancy adjustment, in particular buoyancy control, and/or a counterweight to the turbomachine 6 and/or a counterweight to the inlet part 8 and/or the minimum depth 21 and the like.
  • the draft 17 of the power plant body 7 in the underwater 5 is continuously regulated and is thus set so that a power plant inlet 20, through which the water flow is guided into the inlet part 8, is immersed in the upper water 4 at the predetermined minimum depth 21.
  • a flotsam and ice separator 16 is provided, through which the water flow is guided in order to protect the devices, in particular the turbomachine 6.
  • the flotsam and ice separator 16 can be heated.
  • a system technology 25 required for generating electricity using the turbomachine 6 is already provided in the floating hydroelectric power plant 1.
  • the system technology 25 is therefore preferably also carried by the power plant body 7.
  • a cable drum 26 is provided, which is also carried by the power plant body 7.
  • the cable drum 26 is used to roll up a flexible cable 27, which during operation is used to electrically connect the system technology 25 to an external power network 28, which is used for energy supply on land 29, for example.
  • a self-drive 35, 36 is provided, which can have drive screws 35, 36. The self-propulsion enables the power plant body 7 to be moved in the water. If the power plant body 7 is moved very close to the weir 3, in particular up to abutment, then at least one damper 38 is preferably provided, which is arranged horizontally between the weir 3 and the power plant body 7 in the end position of the hydroelectric power plant 1 on the weir 3. This results in an indirect contact of the power plant body 7 with the weir 3 by means of the damper 38.
  • dampers 39 can be provided, of which only the damper 39 is marked to simplify the illustration.
  • the respective damper 39 is arranged on one of the long sides 40 of the power plant body 7, with only the long side 40 being marked to simplify the illustration.
  • a fish ladder 41 is arranged on a long side 40 of a power plant body 7. The fish ladder 41 enables fish to climb from the lower water 5 into the upper water 4.
  • Fig. 4 shows an arrangement of several hydroelectric power plants 1A to 1F and fish ladders 41A, 41B to illustrate a modular system 50, with a view from above being shown.
  • Each of the hydroelectric power plants 1A to 1F is designed corresponding to a hydroelectric power plant 1.
  • Each of the fish ladders 41A, 41B is designed according to the fish ladder 41.
  • the hydroelectric power plants 1A to 1F and the fish ladders 41 A, 41 B are arranged on a weir 3.
  • the hydroelectric power plants 1A to 1F can first be driven or towed individually to the weir 3 and then connected next to each other on the weir 3, for example with the weir 3 and/or with each other.
  • two of the hydroelectric power plants 1A to 1F are arranged next to each other, with between each pair of Hydroelectric power plants 1A to 1F each have one of the fish ladders 41 A, 41 B arranged.
  • FIG 5 shows the arrangement shown in FIG Fish ladder 41 A, 41 B is arranged.
  • the number of hydroelectric power plants 1A to 1F is not limited to six. Furthermore, arrangements with fewer than six hydroelectric power plants 1A to 1F can also be implemented. In addition, any arrangement can be implemented with or without at least one fish ladder 41.
  • FIG. 6 shows a hydroelectric power plant 1 in a schematic view from above at a weir 3 to explain further possible configurations. Furthermore, FIG. 7 shows the hydroelectric power plant 1 shown in FIG. 6 in a side view.
  • one or more attachment points 55, 56 can be provided, which are used for mooring to the weir 3, to weir pillars or other floating bodies or the like.
  • 3 attachment points 55', 56' can be provided on the weir for mooring.
  • Lines 55", 56" can be used for mooring.
  • one or more supports 57, 58, 59, 60 can be provided, which can be extendable and lockable and can be designed electrically or hydraulically.
  • the supports 57, 58, 59, 60 can be arranged vertically or obliquely.
  • Correspondingly designed supports 61, 62 can additionally or alternatively be provided on the inlet part 8.
  • Retaining elements 63 in particular rake rods or fine screens, can be provided on the inlet part 8, which can be oriented in particular transversely or obliquely to the inflow 10.
  • a cross section of rule bars or the like can be round, square or rectangular.
  • a drive 64 can be provided for a screen cleaner 65, which can be hydraulic or electric.
  • a suction/lifting chamber 66 can be provided on the inlet part 8, which forms the power plant inlet or turbine outlet. There is a pivot point 67 between the liftable inlet part 8 and the power plant body 7, with a sealing surface 67 being formed for the suction chamber 66 for lifting.
  • a drive 65 for lifting the suction chamber 66 can be designed hydraulically or electrically.
  • the turbomachine 6 can drive a generator 69 with or without a gear.
  • the turbomachine 6 can be a water turbine with a vertical, horizontal or inclined axis.
  • a vacuum system 70 can be provided.
  • the floating body 15 can have one or more bait tanks 75, with only the bait tank 75 being marked to simplify the drawing.
  • a suction pipe 76 of the hydroelectric power plant 1 can be closed in order to use the suction volume as a buoyancy body.
  • the inlet part 8 can be supported on the weir 3 via the support element 9 serving as a damper.
  • the term “weir” is to be understood broadly, so that support can be provided in particular on a weir panel, a weir panel, a weir field, a weir, a dam or the like and in particular on a weir crown.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract

Wasserkraftwerk (1), das im Betrieb an einem in einem Fließgewässer (2) angeordneten Wehr (3), das ein Oberwasser (4) des Fließgewässers (2) von einem Unterwasser (5) des Fließgewässers (2) trennt, angeordnet ist, wobei zumindest eine Strömungsmaschine (6) vorgesehen ist, die im Betrieb zumindest mittelbar von einer von dem Oberwasser (4) zu dem Unterwasser (5) geführten Wasserströmung angetrieben ist, und wobei ein Kraftwerkskörper (7), an dem im Betrieb die Wasserströmung in das Unterwasser (5) austritt, zumindest teilweise in dem Unterwasser (5) angeordnet ist. Vorgeschlagen wird, dass der Kraftwerkskörper (7) als schwimmfähiger Kraftwerkskörper (7) ausgebildet ist. Ferner ist ein modulares System (50) mit mehreren solchen Wasserkraftwerken (1A – 1F) angegeben, wobei die Wasserkraftwerke (1A - 1F) zumindest mittelbar miteinander verbindbar sind.

Description

Beschreibung
Modulares System und Wasserkraftwerk
Die Erfindung betrifft ein modulares System und ein Wasserkraftwerk. Das Wasserkraftwerk kann hierbei elektrische Energie mittels zumindest einer Strömungsmaschine erzeugen.
Aus der WO 91/17359 ist ein Energieumsetzungssystem bekannt, das die Strömungsenergie eines von einem höheren zu einem tieferen Niveau fließenden Wassers umsetzt, indem zugeführtes Gas in einem Siphon verdichtet wird, das dann eine trocken angeordnete Turbine antreibt.
Das aus der WO 91/17359 bekannte Energieumsetzungssystem hat den Nachteil, dass die Erstellung der Gesamtanlage und des benötigten Bauwerks am Wehr aufwändig ist.
Eine Aufgabe der Erfindung ist es, eine Wasserkraftwerk und ein modulares System anzugeben, die eine verbesserte Ausgestaltung und Funktionsweise ermöglichen. Insbesondere ist es eine Aufgabe der Erfindung ein Wasserkraftwerk und ein modulares System anzugeben, die in vereinfachter Weise an einem Wehr in Betrieb genommen werden können.
Die Aufgabe wird durch eine Wasserkraftwerk mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1 und durch ein modulares System mit den Merkmalen des Patentanspruchs 10 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Die Aufgabe wird durch ein Wasserkraftwerk, das im Betrieb an einem in einem Fließgewässer angeordneten Wehr, das ein Oberwasser des Fließgewässers von einem Unterwasser des Fließgewässers trennt, angeordnet ist, gelöst, wobei zumindest eine Strömungsmachine vorgesehen ist, die im Betrieb zumindest mittelbar von einer von dem Oberwasser zu dem Unterwasser geführten Wasserströmung angetrieben ist, wobei ein Kraftwerkskörper, an dem im Betrieb die Wasserströmung in das Unterwasser austritt, zumindest teilweise in dem Unterwasser angeordnet ist und wobei der Kraftwerkskörper als schwimmfähiger Kraftwerkskörper ausgebildet ist.
Ferner wird die Aufgabe durch ein modulares System mit mehreren solchen Wasserkraftwerken gelöst, wobei die Wasserkraftwerke zumindest mittelbar miteinander verbindbar sind.
Vorteilhaft ist es, dass ein Einlassteil vorgesehen ist und dass der Kraftwerkskörper so an das Wehr fahrbar beziehungsweise schleppbar ist, dass das Einlassteil zumindest teilweise in das Oberwasser tauchbar ist. Dadurch kann das Wasserkraftwerk an das Wehr gefahren oder geschleppt werden. Am Wehr kann es auf einfache Weise in Betrieb genommen werden, ohne dass aufwändige Maßnahmen erforderlich sind. Speziell kann auf die Errichtung eines zusätzlichen Bauwerks verzichtet werden.
Vorteilhaft ist es, dass das Einlassteil relativ zu dem Kraftwerkskörper zumindest teilweise anhebbar, insbesondere nach oben schwenkbar, angeordnet ist. Dadurch kann eine flexible Anpassung an die örtlichen Gegebenheiten, insbesondere an das jeweilige Wehr, erfolgen.
Vorteilhaft ist es, dass an dem Einlassteil zumindest ein Stützelement, insbesondere ein Stützposter, vorgesehen ist und dass das Einlassteil im Betrieb über das zumindest eine Stützelement an dem Wehr abstützbar ist. Somit kann eine vorteilhafte Betriebsstellung erzielt werden. Außerdem kann eine gewisse Unabhängigkeit von der speziellen Ausgestaltung des Wehr erzielt werden.
Vorteilhaft ist es, dass die zumindest eine Strömungsmaschine zumindest teilweise, insbesondere zumindest im Wesentlichen, in dem Einlassteil angeordnet ist und/oder dass an dem Einlassteil zumindest ein Schwimmkörper und/oder zumindest ein Treibgut- und/oder Eisabscheider angeordnet ist. Dadurch kann ein zuverlässiger Betrieb gewährleistet werden.
Vorteilhaft ist es, dass an dem Kraftwerkskörper zumindest ein Schwimmkörper angeordnet ist und dass der Schwimmkörper so ausgestaltet ist, dass ein Tiefgang des Kraftwerkskörpers im Unterwasser variabel einstellbar ist. Dadurch kann der Betrieb optimiert werden. Vorteilhaft ist es, dass der Tiefgang des Kraftwerkskörpers im Unterwasser im Betrieb so eingestellt ist, dass ein Kraftwerkseinlauf, über den die Wasserströmung zugeführt, insbesondere angesaugt, wird, mit einer vorgegebenen Mindesttiefe in das Oberwasser eintaucht. Hierdurch kann ein vorteilhaftes Ansaugen des Wassers erfolgen.
Vorteilhaft ist es, dass eine zur Stromerzeugung mittels der Strömungsmaschine vorgesehene Anlagentechnik vorgesehen ist, die von dem Kraftwerkskörper getragen ist, und/oder dass zumindest eine Kabeltrommel vorgesehen ist, die zumindest im Wesentlichen von dem Kraftwerkskörper getragen ist, wobei die Kabeltrommel zum Aufrollen eines flexiblen Kabels dient, das im Betrieb zum elektrischen Verbinden der Anlagentechnik mit einem externen Stromnetz dient. Hierdurch können alle wesentlichen Komponenten in des Wasserkraftwerk integriert und somit in einfacher Weise an den Einsatzort gebracht werden.
Vorteilhaft ist es, dass ein Eigenantrieb vorgesehen ist, der zum Verfahren des Kraftwerkskörpers im Wasser dient, und/oder dass zumindest ein Dämpfer vorgesehen ist, der horizontal zwischen dem Wehr und dem Kraftwerkskörper angeordnet ist, und/oder dass zumindest ein Dämpfer vorgesehen ist, der an einer Längsseite des Kraftwerkskörpers angeordnet ist. Hierdurch ist eine vorteilhafte Bewegung des Wasserkraftwerks an den Einsatzort möglich. Ferner können mehrere solche Wasserkraftwerke jeweils für sich an den Einsatzort gefahren werden und dort modular zu einem System zusammengesetzt werden.
Bei einem Wasserkraftwerk und besonders bei einem modularen System ist es vorteilhaft, dass zumindest eine Fischaufstiegshilfe vorgesehen ist, die so an einer Längsseite eines Kraftwerkskörpers anordenbar ist, dass im Betrieb ein Fischaufstieg von dem Unterwasser in das Oberwasser ermöglicht ist. Hierdurch können ökologische Vorgaben eingehalten werden. Es kann eine größere Einsatzmöglichkeit realisiert werden.
Besonders kann bei dem schwimmenden Wasserkraftwerk eine am Markt verfügbare Wasserkraftturbine einschließlich Generator und Nebenaggregate auf einem Kraftwerkskörper mit Schwimmkörpern installiert werden. Dabei können verschiedene Techniken eingesetzt werden, welche sich kompakt auf dem Kraftwerkskörper installieren lassen. Insbesondere kann die Strömungsmachine als Kaplan-, Propelleroder Durchströmturbine ausgebildet sein. Ferner kann die Strömungsmaschine als Wasserrad und Wasserkraftschnecke ausgebildet sein. Solche Strömungsmaschinen können auf dem schwimmenden Kraftwerkskörper installiert werden.
Dann ist das gesamte schwimmende Wasserkraftwerk vorzugsweise mobil und nicht fest mit dem Bauwerk verbunden. Das schwimmende Wasserkraftwerk wird vorzugsweise mit minimalem Tiefgang im Unterwasser an das Wehr herangefahren, wofür es entweder über einen eigenen Antrieb verfügen kann oder durch einen Schlepper bzw. Seilwinden gezogen werden kann. Dabei wird ein Teil des Wasserkraftwerks vorzugsweise über die Wehrkrone hinweggefahren, so dass sich die Saug-/Heberkammer bzw. der Kraftwerkseinlauf/Turbinenzulauf über dem Oberwasserspiegel befindet. Fall es standortbedingt durch ein Aufschwimmen alleine nicht möglich ist, über die Wehrkrone hinwegzukommen, besteht auch die optionale Möglichkeit, die Saug-/Heberkammer bzw. den Kraftwerkseinlauf/Turbinenzulauf hoch und runter zu klappen. In diesem Fall weist die Saug-/Heberkammer vorzugsweise eine Trennstelle, mit Drehpunkt, Dichtfläche und Antrieb auf.
Damit das schwimmende Wasserkraftwerk sicher in Position gehalten werden kann, wird es je nach Möglichkeit vorzugsweise entweder am Wehrkörper „eingeharkt“ oder je nach Größe mit einer oder mehreren Vorleinen, Achterleinen, Vorsprings und Achtersprings am Wehr und/oder Wehrpfeiler und/oder Ufer festgemacht. Teilweise kann es zwischen Vor-/Achterleine und Spring jeweils zusätzlich mit einer „Brust“- oder Querleine stabilisiert werden. Das „Einharken“ am Wehrkörper erfolgt vorzugsweise über die Saug-/Heberkammer bzw. den Kraftwerkseinlauf/Turbinenzulauf.
Anschließend wir das schwimmende Wasserkraftwerk vorzugsweise über einen oder mehrere gesteuerte Schwimmkörper auf Betriebsniveau abgesenkt/eingetaucht. Dabei wird der Tiefgang vorzugsweise so eingestellt, dass die Saug-/Heberkammer bzw. der Kraftwerkseinlauf/Turbinenzulauf in das Oberwasser eintaucht und der Schwimmkörper im Unterwasser nicht auf der Flusssohle aufsitzt. Über diese gesteuerten Schwimmkörper kann auch die Position des gesamten schwimmenden Wasserkraftwerks aktiv geregelt werden, um einen optimalen Tiefgang von Ein- und Auslauf sicherzustellen, was insbesondere bei sich ändernden Wasserspiegel von Vorteil ist.
Durch das Absenken kann dann die Saug-/Heberkammer bzw. der Kraftwerkseinlauf/ Turbinenzulauf am Wehrkörper „eingeharkt“ werden, wenn dieser die zusätzliche Belastung aufnehmen kann. Alternativ oder zusätzlich kann über Leinen das schwimmende Wasserkraftwerk am Wehr/Wehrpfeiler/Ufer fixiert werden. Durch das Absenken kann auch sichergestellt werden, dass die Saug-/Heberkammer bzw. der Kraftwerkseinlauf/Turbinenzulauf mit einer Mindesttiefe im Oberwasser eingetaucht ist.
Anschließend kann das schwimmende Wasserkraftwerk in Betrieb genommen werden. Dabei wird vorzugsweise über eine Vakuumpumpe die Saug-/Heberkammer bzw. der Kraftwerkseinlauf/Turbinenzulauf evakuiert und das Wasser bis zur Turbine gesaugt, bis diese Starten kann. Sobald die Turbine im Betrieb ist und es eine durchgehende Wassersäule von Einlauf bis Auslauf gibt wird, wird die Vakuumpumpe in der Regel nicht mehr benötigt.
Während des Anfahrens und des Betriebs der Anlage kann je nach Betriebspunkt durch den einen oder die mehreren gesteuerten Schwimmkörper der Tiefgang ideal geregelt werden. Auf dem Schwimmkörper befindet sich vorzugsweise auch die gesamte Anlagentechnik, inkl. Turbine, Generator, Steuerung, Elektronik, Trafo, etc., so dass lediglich noch eine Stromversorgung vom Land erforderlich sein kann. Die Stromversorgung erfolgt vorzugsweise über ein flexibles Kabel, welches am Land, insbesondere am Wehr, an der Wehrkrone oder am Ufer, mit einem Stecker mit dem Stromnetz verbunden sein kann. Dieser Stecker kann gelöst werden, und das Kabel kann dann auf die auf dem Schwimmkörper befindliche Kabeltrommel aufgerollt werden.
Im Hochwasserfall kann das gesamte schwimmende Wasserkraftwerk weggeschwommen werden, wofür es vorzugsweise über einen eigenen Antrieb verfügt oder wofür ein Schlepper bzw. Seilwinden dienen können. Es kann dann an einem vor Treibgut geschützten Platz sicher festgemacht werden.
Im Notfall kann die Anlage durch Belüften der Saug-/Heberkammer abgeschaltet werden, wodurch sie auch schnell auftreiben wird, solange über die Schwimmkörper nicht gegengesteuert wird. Alternativ kann im Hochwasserfall das gesamte schwimmende Wasserkraftwerk auf minimalen Tiefgang gebracht werden, so dass es also aufschwimmt, und in einem sicheren Abstand zum Wehr über Seile gehalten werden.
Um einen sicheren Fischaufstieg zu gewährleisten, kann das schwimmende Wasserkraftwerk mit einer oder mehreren schwimmenden Fischaufstiegsanlagen ergänzt sein. Dabei erzeugt die Turbine ausreichende Lockströmung für Fische und Lebewesen, so dass diese den Einstieg in die schwimmenden Fischaufstiegsanlage finden können.
Um Schäden am Wehr zu verhindern, befinden sich vorzugsweise sowohl horizontal als auch vertikal Dämpfer am Schwimmkörper sowie an der Saug-/Heberkammer bzw. dem Kraftwerkseinlauf/ Turbinenzulauf. Um einen Lastausgleich zu gewährleisten, sind vorzugsweise ein oder mehrere Schwimmkörper am Einlauf angebracht. Diese können auch als Treibgut- und Eisabscheider ausgeführt werden. Um eine Vereisung zu verhindern bzw. zu minimieren, können entsprechende Bauteile beheizt werden.
Der Höhenunterschied zwischen Oberwasserspiegel und Unterwasserspiegel kann die Fallhöhe vorgeben. Treibgut- und Eisabscheider und/oder Schwimmkörper und eventuell mehrere Schwimmkörper können am Einlauf vorgesehen sein. Es können Feinrechen als Fischschutz, Rundbogenrechen und Rechenstäbe vorgesehen sein. Feinrechen und dgl. können parallel, quer oder schräg zur Anströmung vorgesehen sein. Die Form der Rechenstäbe kann rund, quadratisch oder rechteckig sein. Der Zulauf und die Rechen und dgl. können mit einer Heizung gegen Frost versehen sein. Es können Rechenreiniger und/oder Rechenharke und/oder Rechenbalken und/oder Rechenarm und/oder ein Antrieb für den Rechenreiniger, der hydraulisch oder elektrisch ausgeführt sein kann, vorgesehen sein.
Es können eine Saug-/Heberkammer und/oder ein Kraftwerkseinlauf beziehungsweise ein Turbinenzulauf vorgesehen sein. Ein oder mehrere ausfahrbare und arretierbare Stützen, die hydraulisch oder elektrisch betätigbar sein können, können an der Saugkammer vorgesehen sein. Die Anordnung kann vertikal oder schräg erfolgen. Es kann ein Vakuumsystem vorgesehen sein. Eine Saugkammer kann zum Anheben geeignet und mit einer Dichtfläche versehen sein. Ein Drehpunkt beziehungsweise eine Drehachse können vorgeben sein, falls die Saugkammer zum Anheben ist. Es kann ein Antrieb zum Anheben der Saugkammer, der hydraulisch oder elektrisch ausgeführt sein kann, vorgesehen sein, falls die Saugkammer zum Anheben ist.
Dämpfer, die horizontal und/oder vertikal wirken, können besonders dann vorgesehen sein, falls im Betrieb ein Kontakt zum Wehr besteht. Über Auftriebskörper (Schwimmkörper) kann eine Unterkante des Turbinenzulaufs konstant über dem Wehr gehalten werden, wobei ein ausreichend Abstand gewährleistet werden kann.
Eine als Wasserturbine ausgebildete Strömungsmaschine kann als Kaplan-, Propelleroder Durchströmturbine mit vertikaler, horizontaler oder geneigter Achse ausgestaltet sein. Ein Generator kann mit oder ohne Getriebe sowie mit oder ohne Riemen realisiert sein. Ein Saugrohr bzw. ein Turbinenauslauf kann optional mit Verschlussmitteln verschlossen werden, um das Saugrohrvolumen als Auftriebskörper zu nutzen. Der Auftriebskörper kann mit oder ohne Antrieb und/oder mit oder ohne Steuerung realised sein. Es können eine Funktionsweise eines Schiffs oder eines Pontons oder dgl. realisiert werden.
Es können ein oder mehrere Baiasttanks zur Auftriebsregelung und als Gegengewicht zur Turbine und/oder dem Einlauf vorgesehen sein. Eine elektrisches Anlage kann auch als Gegengewicht zu Turbine und Einlauf dienen. Die Anlage kann eine Turbinenregelung und -Überwachung aufweisen. Ferner kann sie einen Trafo und eine Mittelspannungsschaltanlage aufweisen. Ferner kann ein Hydraulikaggregat vorgesehen sein. Außerdem kann die zumindest eine Kabeltrommel für Energiekabel und/oder Steuerkabel dienen. Zumindest eine Kabeltrommel kann landseitig oder auf dem schwimmenden Kraftwerk angeordnet sein. Es wird vorzugsweise eine Niederspannung oder eine Mittelspannung genutzt. Es kann ein Steckersystem zum einfachen ab- und anklemmen genutzt werden.
Es können eine oder mehrere ausfahrbare und arretierbare Stützen, die hydraulisch oder elektrisch betätigbar sein können, am Schwimmkörper vorgesehen sein. Die Anordnung der Stützen kann vertikal oder schräg sein. Es können auch ein oder mehrere Anhängepunkte am schwimmenden Wasserkraftwerk vorgesehen sein, um das schwimmende Wasserkraftwerk zu vertäuen. Ein Vertäuen kann mit dem Wehr und/oder mit Wehrpfeilern und/oder anderen schwimmenden Wasserkraftwerken erfolgen. Es können ein oder mehrere Anhängepunkte am Wehr und/oder an Wehrpfeilern oder an anderen Wasserkraftwerken vorgesehen sein, um das schwimmende Wasserkraftwerk zu vertäuen.
Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden anhand der in den schematischen Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Hierbei zeigen:
Fig. 1 ein Wasserkraftwerk in einer schematischen, auszugsweisen Darstellung in einer Seitenansicht quer zu einer Fließrichtung des Fließgewässers entsprechend einem ersten Ausführungsbeispiel, wobei eine Anordnung an einem Wehr dargestellt ist und mögliche Niveaus beziehungsweise Wasserstände eines Ober- und Unterwassers gezeigt sind;
Fig. 2 eine schematische, räumliche Darstellung des in Fig. 1 gezeigten Wasserkraftwerks, wobei eine Anordnung an einem Wehr dargestellt ist und mögliche Niveaus beziehungsweise Wasserstände eines Ober- und Unterwassers gezeigt sind;
Fig. 3 das in Fig. 2 gezeigte Wasserkraftwerk, wobei zusätzlich eine Fischaufstiegshilfe entsprechend einer möglichen Ausgestaltung in einer schematischen Darstellung gezeigt ist;
Fig. 4 eine Anordnung aus mehreren Wasserkraftwerken und Fischaufstiegshilfen zur Veranschaulichung eines modularen Systems, wobei eine Ansicht von oben gezeigt ist, bei der die Wasserkraftwerke und die Fischaufstiegshilfen an einem Wehr angeordnet sind;
Fig. 5 die in Fig. 4 gezeigte Anordnung entsprechend einer abgewandelten Ausgestaltung zur weiteren Veranschaulichung des modularen Systems;
Fig. 6 ein Wasserkraftwerk in einer schematischen Ansicht von oben an einem Wehr zur Erläuterung weiterer möglicher Ausgestaltungen und Fig. 7 das in Fig. 6 gezeigte Wasserkraftwerk in einer Seitenansicht.
Fig. 1 zeigt ein Wasserkraftwerk 1 in einer schematischen, auszugsweisen Darstellung in einer Seitenansicht quer zu einer Fließrichtung 10 des Fließgewässers 2 entsprechend einem ersten Ausführungsbeispiel. Hierbei ist das Wasserkraftwerk 1 an einem Wehr 3 dargestellt, so dass ein Betrieb des Wasserkraftwerks 1 möglich ist. Das Wehr 3 trennt ein Oberwasser 4 des Fließgewässers 2 von einem Unterwasser 5 des Fließgewässers 2.
Das Wasserkraftwerk 1 weist eine Strömungsmaschine 6 auf, die zumindest mittelbar von einer von dem Oberwasser 4 zu dem Unterwasser 5 geführten Wasserströmung angetrieben wird. Hierbei kann die Strömungsmaschine 6 als Turbine 6 ausgebildet sein. Je nach Ausgestaltung kann die Wasserströmung durch die Turbine 6 geführt werden oder auch ein anderes Antreiben der Turbine 6 erfolgen, wie es beispielsweise durch einen Luftstrom möglich ist. Ferner kann die Strömungsmaschine 6 auch auf andere Weise ausgebildet sein.
Im folgenden ist das Wasserkraftwerk 1 auch in Bezug auf die Fig. 2 weiter beschrieben. Fig. 2 zeigt hierbei eine schematische, räumliche Darstellung des in Fig.
1 gezeigten Wasserkraftwerks 1, wobei eine Anordnung des Wasserkraftwerks 1 an dem Wehr 3 von schräg oben dargestellt ist und mögliche Niveaus beziehungsweise Wasserstände des Oberwassers 4 und des Unterwassers 5 gezeigt sind.
Das Wasserkraftwerk 1 umfasst einen Kraftwerkskörper 7, an dem die Wasserströmung in das Unterwasser 5 austritt. Der Kraftwerkskörper 7 ist als schwimmfähiger Kraftwerkskörper 7 ausgebildet. Der Kraftwerkskörper 7 ist teilweise in dem Unterwasser 5 angeordnet, wobei der Kraftwerkskörper nicht aufsitzt sondern im Wasser schwimmt und sich somit teilweise über der Wasserlinie befindet.
An dem Kraftwerkskörper 7 ist in diesem Ausführungsbeispiel ein separates Einlassteil 8 schwenkbar befestigt. Das Einlassteil 8 ist relativ zu dem Kraftwerkskörper 7 so nach oben schwenkbar, dass es über das Wehr 3 gehoben werden kann. Dadurch kann der Kraftwerkskörper 7 an das Wehr 3 fahren beziehungsweise an das Wehr 3 geschleppt werden, so dass das Einlassteil 8 über das Wehr gelangt und dann wieder nach unten geschwenkt werden kann. Dann taucht das Einlassteil 8 teilweise in das Oberwasser 4 ein, wie es in Fig. 1 veranschaulicht ist.
Im folgenden ist das Wasserkraftwerk 1 auch in Bezug auf Fig. 3 weiter beschrieben. Fig. 3 zeigt das in Fig. 2 gezeigte Wasserkraftwerk 1 , wobei zusätzlich eine Fischaufstiegshilfe 41 entsprechend einer möglichen Ausgestaltung in einer schematischen Darstellung gezeigt ist. An dem Einlassteil 8 ist ein als Stützpolster 9 ausgebildetes Stützelement 9 angeordnet, an dem das Einlassteil 8 im Betrieb, also im heruntergeschwenkten Zustand, an dem Wehr 3 abgestützt ist. Die Strömungsmaschine 6 ist oben in dem Einlassteil 8 angeordnet, so dass ein zumindest teilweise Schutz vor Nässe gegeben sein kann.
Der Kraftwerkskörper 7 umfasst einen Schwimmkörper 15. Der Schwimmkörper 15 ist so ausgestaltet, dass ein Tiefgang 17 des Kraftwerkskörpers 7 im Unterwasser 5 variabel einstellt werden kann. Beispielsweise kann der Schwimmkörper hierfür ein oder mehrere Baiasttanks 22 aufweisen, von denen in Fig. 1 und 3 examplarisch der Baiasttank 22 veranschaulicht und gekennzeichnet ist. Dadurch können eine Auftriebseinstellung, insbesondere Auftriebsregelung, und/oder ein Gegengewicht zur Strömungsmaschine 6 und/oder ein Gegengewicht zum Einlassteil 8 und/oder die Mindesttiefe 21 und dergleichen gewährleisten werden. Bevorzugt wird der Tiefgang 17 des Kraftwerkskörpers 7 im Unterwasser 5 kontinuierlich geregelt und somit so eingestellt ist, dass ein Kraftwerkseinlauf 20, über den die Wasserströmung in das Einlassteil 8 geführt wird, mit der vorgegebenen Mindesttiefe 21 in das Oberwasser 4 eintaucht. Ferner ist ein Treibgut- und Eisabscheider 16 vorgesehen, durch den der Wasserstrom geführt wird, um die Einrichtungen, insbesondere die Strömungsmaschine 6, zu schützen. Der Treibgut- und Eisabscheider 16 kann beheizt sein.
Außerdem ist eine zur Stromerzeugung mittels der Strömungsmaschine 6 erforderliche Anlagentechnik 25 in dem schwimmenden Wasserkraftwerk 1 bereits vorgesehen. Dadurch können alle zur Stromerzeugung benötigten Einrichtungen in das Wasserkraftwerk 1 integriert werden. Dadurch können alle Einrichtungen in besonders einfacher Weise zusammen, nämlich als Wasserkraftwerk 1, an das Wehr 3 befördert werden. Insbesondere kann eine separate Beförderung über den Landweg eingespart werden. Auch eine Montage und dergleichen am Wehr kann somit entfallen. Die Anlagentechnik 25 wird also vorzugsweise ebenfalls vom Kraftwerkskörper 7 getragen.
Außerdem ist eine Kabeltrommel 26 vorgesehen, die ebenfalls von dem Kraftwerkskörper 7 getragen ist. Die Kabeltrommel 26 dient zum Aufrollen eines flexiblen Kabels 27, das im Betrieb zum elektrischen Verbinden der Anlagentechnik 25 mit einem externen Stromnetz 28 dient, das beispielsweise am Land 29 zur Energieversorgung dient. Bei einer bevorzugten Ausgestaltung ist ein Eigenantrieb 35, 36 vorgesehen, der Antriebsschrauben 35, 36 aufweisen kann. Der Eigenantrieb ermöglicht ein Verfahren des Kraftwerkskörpers 7 im Wasser. Wenn der Kraftwerkskörper 7 sehr nahe, insbesondere bis auf Anlage, an das Wehr 3 gefahren wird, dann ist vorzugsweise zumindest ein Dämpfer 38 vorgesehen, der in der Endposition des Wasserkraftwerks 1 am Wehr 3 horizontal zwischen dem Wehr 3 und dem Kraftwerkskörper 7 angeordnet ist. Dadurch kommt es zu einer mittelbaren Anlage des Kraftwerkskörpers 7 an dem Wehr 3 mittels des Dämpfers 38.
Ferner können Dämpfer 39 vorgesehen sein, von denen zur Vereinfachung der Darstellung nur der Dämpfer 39 gekennzeichnet ist. Der jeweilige Dämpfer 39 ist an einer der Längsseiten 40 des Kraftwerkskörpers 7 angeordnet, wobei zur Vereinfachung der Darstellung nur die Längsseite 40 gekennzeichnet ist. Eine Fischaufstiegshilfe 41 ist in diesem Ausführungsbeispiel an einer Längsseite 40 eines Kraftwerkskörpers 7 angeordnet. Über die Fischaufstiegshilfe 41 ist ein Fischaufstieg von dem Unterwasser 5 in das Oberwasser 4 ermöglicht.
Fig. 4 zeigt eine Anordnung aus mehreren Wasserkraftwerken 1A bis 1F und Fischaufstiegshilfen 41 A, 41 B zur Veranschaulichung eines modularen Systems 50, wobei eine Ansicht von oben gezeigt ist. Jedes der Wasserkraftwerke 1A bis 1 F ist entsprechend einem Wasserkraftwerk 1 ausgebildet. Jede der Fischaufstiegshilfen 41 A, 41 B ist entsprechend der Fischaufstiegshilfe 41 ausgebildet. Die Wasserkraftwerke 1A bis 1 F und die Fischaufstiegshilfen 41 A, 41 B sind an einem Wehr 3 angeordnet. Hierbei können die Wasserkraftwerke 1A bis 1F zunächst einzeln an das Wehr 3 gefahren beziehungsweise geschleppt werden und dann an dem Wehr 3 nebeneinander beispielsweise mit dem Wehr 3 und/oder untereinander verbunden werden. In dieser Anordnung sind exemplarisch jeweils zwei der Wasserkraftwerke 1A bis 1 F nebeneinander angeordnet, wobei zwischen jedem Paar von Wasserkraftwerken 1A bis 1F jeweils eine der Fischaufstiegshilfen 41 A, 41 B angeordnet ist.
Fig. 5 zeigt die in Fig. 4 gezeigte Anordnung entsprechend einer abgewandelten Ausgestaltung zur weiteren Veranschaulichung des modularen Systems 50. Bei dieser Anordnung sind jeweils drei der Wasserkraftwerke 1A bis 1F nebeneinander angeordnet, wobei zwischen jeweils einer Gruppe von drei Wasserkraftwerken 1A bis 1 F eine Fischaufstiegshilfe 41 A, 41 B angeordnet ist.
Bei dem in Fig. 4 und 5 veranschaulichten System 50 ist die Anzahle der Wasserkraftwerke 1A bis 1 F nicht auf sechs begrenzt. Ferner können auch Anordnungen mit weniger als sechs Wasserkraftwerken 1A bis 1F realisiert werden. Außerdem können auch beliebige Anordnungen mit oder ohne zumindest einer Fischaufstiegshilfe 41 realisiert werden.
Fig. 6 zeigt ein Wasserkraftwerk 1 in einer schematischen Ansicht von oben an einem Wehr 3 zur Erläuterung weiterer möglicher Ausgestaltungen. Ferner zeigt Fig. 7 das in Fig. 6 gezeigte Wasserkraftwerk 1 in einer Seitenansicht.
An dem Wasserkraftwerk 1 , insbesondere an dem Kraftwerkskörper 7 können ein oder mehrere Anhängepunkte 55, 56 vorgesehen sein, die zum Vertäuen mit dem Wehr 3, mit Wehrpfeilern oder anderen Schwimmkörpern oder dgl. dienen. Hierbei können zum Vertäuen beispielsweise am Wehr 3 Anhängepunkte 55‘, 56‘ vorgesehen sein. Zum Vertäuen können Leinen 55“, 56“ dienen. Ferner können eine oder mehrere Stützen 57, 58, 59, 60 vorgesehen sein, die ausfahrbar und arretierbar sowie elektrisch oder hydraulisch ausgeführt sein können. Die Stützen 57, 58, 59, 60 können vertikal oder schräg angeordnet sein. Am Einlassteil 8 können zusätzlich oder alternativ entsprechend ausgebildete Stützen 61 , 62 vorgesehen sein.
Am Einlassteil 8 können Rückhalteelemente 63, insbesondere Rechenstäbe oder Feinrechen, vorgesehen sein, die insbesondere quer oder schräg zur Anströmung 10 orientiert sein können. Ein Querschnitt von Rechenstäben oder dgl. kann rund, quadratisch oder rechteckig sein. Hierbei kann ein Antrieb 64 für einen Rechenreiniger 65 vorgesehen sein, der hydraulisch oder elektrisch sein kann. An dem Einlassteil 8 kann eine Saug-/Hebekammer 66 vorgesehen sein, die den Kraftwerkseinlauf beziehungsweise Turbinenauslauf ausbildet. Zwischen dem anhebbaren Einlassteil 8 und dem Kraftwerkskörper 7 ist ein Drehpunkt 67 gegeben, wobei für die Saugkammer 66 zum Anheben eine Dichtfläche 67 ausgebildet ist. Ein Antrieb 65 zum Anheben der Saugkammer 66 kann hydraulisch oder elektrisch ausgebildet sein. Die Strömungsmaschine 6 kann einen Generator 69 mit oder ohne Getriebe antreiben. Die Strömungsmaschine 6 kann als Wasserturbine mit vertikaler, horizontaler oder geneigter Achse sein. Ferner kann ein Vakuumsystem 70 vorgesehen sein.
Der Schwimmkörper 15 kann ein oder mehrere Baiasttanks 75 aufweisen, wobei zur Vereinfachung der Zeichnung nur der Baiasttank 75 gekennzeichnet ist. Ein Saugrohr 76 des Wasserkraftwerks 1 kann bei einer möglichen Ausgestaltung verschlossen werden, um das Saugvolumen als Auftriebskörper zu nutzen.
Das Einlassteil 8 kann sich über das als Dämpfer dienende Stützelement 9 an dem Wehr 3 abstützen. Der Begriff des Wehrs ist hierbei breit zu verstehen, so dass eine Abstützung insbesondere an einer Stautafel, einer Wehrtafel, einem Wehrfeld, einem Stauwehr, einer Staumauer oder dergleichen und insbesondere an einer Wehrkrone erfolgen kann.
Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsformen beschränkt.

Claims

Patentansprüche
1. Wasserkraftwerk (1), das im Betrieb an einem in einem Fließgewässer (2) angeordneten Wehr (3), das ein Oberwasser (4) des Fließgewässers (2) von einem Unterwasser (5) des Fließgewässers (2) trennt, angeordnet ist, wobei zumindest eine Strömungsmaschine (6) vorgesehen ist, die im Betrieb zumindest mittelbar von einer von dem Oberwasser (4) zu dem Unterwasser (5) geführten Wasserströmung angetrieben ist, und wobei ein Kraftwerkskörper (7), an dem im Betrieb die Wasserströmung in das Unterwasser (5) austritt, zumindest teilweise in dem Unterwasser (5) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Kraftwerkskörper (7) als schwimmfähiger Kraftwerkskörper (7) ausgebildet ist.
2. Wasserkraftwerk nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass ein Einlassteil (8) vorgesehen ist und dass der Kraftwerkskörper (7) so an das Wehr (3) fahrbar beziehungsweise schleppbar ist, dass das Einlassteil (8) zumindest teilweise in das Oberwasser (4) tauchbar ist.
3. Wasserkraftwerk nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Einlassteil (8) relativ zu dem Kraftwerkskörper (7) zumindest teilweise anhebbar, insbesondere nach oben schwenkbar, angeordnet ist.
4. Wasserkraftwerk nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Einlassteil (8) zumindest ein Stützelement (9), insbesondere ein Stützposter (9), vorgesehen ist und dass das Einlassteil (8) im Betrieb über das zumindest eine Stützelement (9) an dem Wehr (3) abstützbar ist.
5. Wasserkraftwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Strömungsmaschine (6) zumindest teilweise, insbesondere zumindest im Wesentlichen, in dem Einlassteil (8) angeordnet ist und/oder dass an dem Einlassteil (8) zumindest ein Schwimmkörper (15) und/oder zumindest ein Treibgut- und/oder Eisabscheider (16) angeordnet ist. Wasserkraftwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Kraftwerkskörper (7) zumindest ein Schwimmkörper (15) angeordnet ist und dass der Schwimmkörper (15) so ausgestaltet ist, dass ein Tiefgang (17) des Kraftwerkskörpers (7) im Unterwasser (5) variabel einstellbar ist. Wasserkraftwerk nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Tiefgang (17) des Kraftwerkskörpers (7) im Unterwasser (5) im Betrieb so eingestellt ist, dass ein Kraftwerkseinlauf (20), über den die Wasserströmung zugeführt, insbesondere angesaugt, wird, mit einer vorgegebenen Mindesttiefe (21) in das Oberwasser (4) eintaucht. Wasserkraftwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine zur Stromerzeugung mittels der Strömungsmaschine (6) vorgesehene Anlagentechnik (25) vorgesehen ist, die von dem Kraftwerkskörper (7) getragen ist, und/oder dass zumindest eine Kabeltrommel (26) vorgesehen ist, die zumindest im Wesentlichen von dem Kraftwerkskörper (7) getragen ist, wobei die Kabeltrommel (26) zum Aufrollen eines flexiblen Kabels (27) dient, das im Betrieb zum elektrischen Verbinden der Anlagentechnik (25) mit einem externen Stromnetz (28) dient. Wasserkraftwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein Eigenantrieb (35, 36) vorgesehen ist, der zum Verfahren des Kraftwerkskörpers (7) im Wasser dient, und/oder dass zumindest ein Dämpfer (38) vorgesehen ist, der horizontal zwischen dem Wehr (3) und dem Kraftwerkskörper (7) angeordnet ist, und/oder dass zumindest ein Dämpfer (39) vorgesehen ist, der an einer Längsseite (40) des Kraftwerkskörpers (7) angeordnet ist.
10. Modulares System (50) mit mehreren Wasserkraftwerken (1A - 1 F), die nach einem der Ansprüche 1 bis 9 ausgebildet sind, wobei die Wasserkraftwerke (1A - 1 F) zumindest mittelbar miteinander verbindbar sind. 11. Modulares System (50) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Fischaufstiegshilfe (41) vorgesehen ist, die so an einer Längsseite (40) eines Kraftwerkskörpers (7) anordenbar ist, dass im Betrieb ein Fischaufstieg von dem Unterwasser (5) in das Oberwasser (4) ermöglicht ist.
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Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4540313A (en) * 1984-04-06 1985-09-10 Williams And Broome, Inc. Apparatus for the generation of hydroelectric power and method of manufacturing and installing same
WO1991017359A1 (en) 1990-04-27 1991-11-14 Hydro Energy Associates Limited Hydro-electric power conversion system
DE19542469A1 (de) * 1995-11-09 1997-05-15 Walter Ing Falkinger Aufstellung eines Wasserkraftwerks auf einer schwimmenden Konstruktion
DE102009007028A1 (de) * 2009-02-02 2010-08-12 Michael Pokriefke Schwimmende Wasserkraftanlage mit Fischaufstiegshilfe
DE202012010149U1 (de) * 2012-10-22 2012-12-20 Erneuerbare Energien Europa E3 Gmbh Wasserkraftwerk zur Wandlung der potentiellen Wasserenergie
WO2018152208A1 (en) * 2017-02-14 2018-08-23 KNIGHT, Bradford G. Modular envelope hydrodynamic electrification system

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4540313A (en) * 1984-04-06 1985-09-10 Williams And Broome, Inc. Apparatus for the generation of hydroelectric power and method of manufacturing and installing same
WO1991017359A1 (en) 1990-04-27 1991-11-14 Hydro Energy Associates Limited Hydro-electric power conversion system
DE19542469A1 (de) * 1995-11-09 1997-05-15 Walter Ing Falkinger Aufstellung eines Wasserkraftwerks auf einer schwimmenden Konstruktion
DE102009007028A1 (de) * 2009-02-02 2010-08-12 Michael Pokriefke Schwimmende Wasserkraftanlage mit Fischaufstiegshilfe
DE202012010149U1 (de) * 2012-10-22 2012-12-20 Erneuerbare Energien Europa E3 Gmbh Wasserkraftwerk zur Wandlung der potentiellen Wasserenergie
WO2018152208A1 (en) * 2017-02-14 2018-08-23 KNIGHT, Bradford G. Modular envelope hydrodynamic electrification system

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