CH703024B1 - Means for generating electric power from wave energy. - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Erzeugung von Elektroenergie aus Wasserwellenenergie unter Nutzung insbesondere der Wasserwellenenergie von Binnenseen oder Stauseen, wie auch im offenen Meer oder an Flussläufen, mit der wellenverursachte Bewegungen von Schiffen oder Booten zur Energiegewinnung genutzt werden können, ohne hierzu separate Anlagen errichten zu müssen. Dies erfolgt dergestalt, dass das Schiff (1) über mindestens ein Seil (5, 5´) mit einem Gegengewicht (6, 10) verbunden ist und dass das Seil (5, 5´) mindestens eine Umlenkrolle teilweise umschlingt und diese infolge der Auf- und Abbewegung in eine drehende Bewegung in gleichbleibender Richtung versetzt.The invention relates to a device for generating electrical energy from water wave energy using in particular the water wave energy of lakes or reservoirs, as well as in the open sea or rivers, can be used with the wave-induced movements of ships or boats for energy, without having to set up separate facilities have to. This takes place in such a way that the ship (1) is connected to a counterweight (6, 10) via at least one cable (5, 5 ') and that the cable (5, 5') at least partially wraps around at least one deflection roller and this due to the up - Offset and offset in a rotating movement in the same direction.

Description

Beschreibung description

[0001 ] Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Erzeugung von Elektroenergie aus Wasserwellenenergie unter Nutzung insbesondere der Wasserwellenenergie von Binnenseen oder Stauseen, wie auch im offenen Meer oder an Flussläufen. The invention relates to a device for generating electrical energy from water wave energy using in particular the water wave energy of lakes or reservoirs, as well as in the open sea or on rivers.

[0002] Wasserwellen enthalten sowohl kinetische Energie der Wellenbewegung als auch potenzielle Energie aus Druckunterschieden zwischen Wellenberg und Wellental, und es wurden bereits diverse Versuche unternommen, diese Energie zur Erzeugung von elektrischer Energie zu nutzen, z.B. durch Schwimmersysteme durch Relativbewegung zwischen Festkörpern oder Vorrichtungen nach dem Prinzip einer oszillierenden Wassersäule (Erzeugung eines Luftstaus, wie z.B. in der DE-C-4 331 988 oder DE-C-4 345 270 beschrieben). Water waves contain both kinetic energy of wave motion and potential energy from pressure differentials between wave crest and trough, and various attempts have already been made to use this energy to generate electrical energy, e.g. by floating systems by relative movement between solids or devices according to the principle of an oscillating water column (generation of an air accumulation, as described, for example, in DE-C-4 331 988 or DE-C-4 345 270).

In der DE-C-4 324 1 10 wird eine Unterwasserturbine für Küstenbereiche vorgeschlagen, die unter einer horizontal angeordneten Platte in einer Tauchtiefe von etwa 1/3 der von den Wellen beeinflussten Wassertiefe angeordnet ist. Die in Oberflächennähe vorhandene Wellenenergie wird dabei unter die Platte in die pulsierende Strömung umgeleitet. In DE-C-4 324 1 10 an underwater turbine for coastal areas is proposed, which is arranged under a horizontally arranged plate in a depth of about 1/3 of the influenced by the waves water depth. The near-surface wave energy is diverted under the plate in the pulsating flow.

Bei einer Vorrichtung gemäss DEOS 2 756 434 ist eine Hebeleinrichtung zur Umwandlung der Auf- und Abwärtsbewegung von Schwimmelementen in eine Antriebskraft vorgesehen, wobei Schwimmelemente und Hebeleinrichtung derart verbunden sind, dass die Wellenenergie in mechanische Energie der Hebeleinrichtung umgewandelt wird. Hierzu ist eine Vielzahl von Schwimmelementen nach einem vorgegebenen Muster im Meereswasser angeordnet. Die Abstände der Schwimmelemente voneinander sind so gewählt, dass eine Druckwelle im Wasser unter Anstossen von Schwimmelementen schräg abgelenkt wird und wenigstens teilweise mit einer weiteren Druckwelle zusammentrifft, und Schwimmelemente abgelenkt werden, um die Restenergie der Welle zu nutzen. Die Bewegung der Schwimmelemente wird in eine treibende Kraft für eine Maschine gewandelt. Eine ähnliche Einrichtung ist in der US-A-4 073 142 offenbart. In a device according to DEOS 2 756 434 a lever device for converting the up and down movement of floating elements is provided in a driving force, wherein floating elements and lever means are connected such that the wave energy is converted into mechanical energy of the lever device. For this purpose, a plurality of floating elements according to a predetermined pattern in the sea water is arranged. The distances of the floating elements from each other are chosen so that a pressure wave in the water is deflected obliquely under impact of floating elements and at least partially coincides with another pressure wave, and floating elements are deflected to use the residual energy of the shaft. The movement of the floating elements is converted into a driving force for a machine. A similar device is disclosed in US-A-4 073 142.

Weiterhin ist es auch bekannt, die Auf- und Abbewegung gefesselter Bojen zu nutzen (siehe z.B. US-A-4 599 858). Die genannten Vorrichtungen sind zumeist aufwändig in Errichtung und Unterhalt. Furthermore, it is also known to use the up and down movement of tethered buoys (see, for example, US-A-4 599 858). The devices mentioned are usually complex in construction and maintenance.

[0003] Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zur Erzeugung von Elektroenergie aus Wasserwellenenergie zu schaffen, die die Nachteile des vorgenannten Standes der Technik meidet und die geeignet ist, auch kleine Wellenbewegungen, wie sie insbesondere auf Binnenseen oder Stauseen auftreten, effektiv zur Energiegewinnung zu nutzen. The invention is therefore an object of the invention to provide a device for generating electrical energy from water wave energy, which avoids the disadvantages of the aforementioned prior art and which is suitable even small undulations, as they occur in particular on lakes or reservoirs, effectively to use for energy.

Die Aufgabe ist mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Ein schwimmfähiger Körper ist mittels Seilen vertäut und gleich mit vertikal beweglichen Gewichten verbunden, die eine vom Wellengang verursachte Auf- und Abbewegung des Körpers nachvollziehen und mittels einer Rollenführung in eine gleichbleibende Drehbewegung wandeln. Dabei wird der Rotor eines Generators in gleicher Richtung gedreht und erzeugt dadurch elektrische Energie, die nachfolgend gewandelt wird. The object is solved with the features of claim 1. A buoyant body is moored by means of ropes and connected directly to vertically movable weights, which track a caused by the swell up and down movement of the body and convert by means of a roller guide in a constant rotational movement. The rotor of a generator is rotated in the same direction and thereby generates electrical energy, which is subsequently converted.

[0004] Bevorzugte Ausgestaltungen sind in den abhängigen Patentansprüchen offenbart. So ist der Körper neben speziellen Körpern bevorzugt ein Schiff oder Boot beliebiger Grösse, wobei schon kleine Wellen nutzbar sind, die Auf- und Abbewegungen (Kipp- und/oder Neigebewegungen) von wenigstens 5-10 cm des Schiffes oder Bootes generieren. Bevorzugt ist das Schiff oder Boot im Hafen- oder Strandbereich eines Sees an einem Mast vertäut, der in Verbindung mit Seilzügen eine Multiplikation der Schiffsbewegung ermöglicht. Das Schiff wird längs und/oder quer dazu von den Wellen gehoben und sinkt wieder infolge der Schwerkraft. Über die Seilmechanismen wird eine Relativbewegung erzeugt, die den Generator antreibt. Ggf. kann der Generator auch auf dem Schiff selbst angeordnet sein. Preferred embodiments are disclosed in the dependent claims. So the body is in addition to special bodies preferably a ship or boat of any size, with even small waves are available, the up and down movements (tilting and / or tilting movements) of at least 5-10 cm of the ship or boat generate. Preferably, the ship or boat is moored in the harbor or beach area of a lake to a mast, which allows in conjunction with cables multiplication of the ship's movement. The ship is lifted longitudinally and / or transversely by the waves and sinks again due to gravity. About the cable mechanisms, a relative movement is generated, which drives the generator. Possibly. the generator can also be arranged on the ship itself.

Bei grösseren Wassertiefen kann auch eine auf dem Grund zu verankernde Boje Basis für die Rollenführung sein, wobei eine solche Anordnung dann ebenfalls in Havariesituationen als Notstromaggregat anwendbar ist. In the case of larger water depths, a buoy to be anchored on the ground may also be the basis for the roller guidance, such an arrangement then also being applicable in emergency situations as an emergency power generator.

Der infolge Wellenbewegung erzeugte Schwung wird für eine längere Bewegung genutzt, insbesondere bei grösseren bewegten Massen. The momentum generated by wave motion is used for longer movement, especially with larger moving masses.

Somit wird die erforderliche Vertäuung und wellenverursachte Bewegung von Schiffen oder Booten zur Energiegewinnung genutzt, ohne dazu separate Anlagen errichten zu müssen. Jedoch sind auch Ausführungsformen mit speziell dafür ausgebildeten Körpern möglich, z.B. Körper, die gegeneinander/miteinander und/oder an einem Mast auf- und abbewegt werden. Bevorzugt dient die erzeugte Energie der Eigenversorgung eines Schiffes und/oder von Hafenanlagen. Thus, the required mooring and wave-induced movement of ships or boats is used to generate energy without having to build separate facilities. However, embodiments with specially designed bodies are also possible, e.g. Bodies that are moved up and down against each other and / or on a mast. The energy generated preferably serves the self-supply of a ship and / or port facilities.

[0005] Die Erfindung wird nachfolgend in einem Ausführungsbeispiel anhand einer Zeichnung näher beschrieben. Die Zeichnung zeigt in einer Figur eine schematisierte Darstellung der Einrichtung zur Erzeugung von Elektroenergie aus Wasserwellenenergie. The invention will be described in more detail in an embodiment with reference to a drawing. The drawing shows in a figure a schematic representation of the device for generating electrical energy from water wave energy.

[0006] Ein im Hafenbereich eines Sees 2 liegendes Schiff 1 ist mittels Seilen 5, 5<'>an einem Mast 4, der im Seegrund 4 verankert ist, vertäut. Eine evtl, zusätzliche Sicherheitsvertäuung ist möglich. A lying in the harbor area of a lake 2 ship 1 is by means of ropes 5, 5 <'> to a mast 4, which is anchored in the lake bottom 4, moored. A possible, additional Sicherheitsvertäuung is possible.

Das Seil 5 wird vom Befestigungspunkt an Deck des Schiffs 1 über eine Generatorrolle 7 an der Spitze des Masts 4 und weiter zu einem Gegengewicht 6 geführt. Ein zweites Seil 5<'>wird von einem Befestigungspunkt unterhalb des Decks um eine darunterliegende und am Mast befindliche Umlenkrolle 8 zu einer weiteren Generatorrolle 9 an der Mastspitze und weiter zu einem zweiten Gegengewicht 10 geführt. Die Generatorrollen 7, 9 sind auf den Rotorwellen von nicht explizit dargestellten Generatoren angeordnet. The rope 5 is guided from the point of attachment to the deck of the ship 1 via a generator roller 7 at the top of the mast 4 and further to a counterweight 6. A second cable 5 '' is guided from an attachment point below the deck to an underlying and located on the mast deflection roller 8 to another generator roller 9 at the mast top and on to a second counterweight 10. The generator rollers 7, 9 are arranged on the rotor shafts of not explicitly shown generators.

Wird das Schiff 1 durch den Wellengang gehoben (5-10 cm sind bereits ausreichend), sinkt das Gegengewicht 6, und infolge der Seilreibung auf der Generatorrolle 7 wird die Rotorwelle eines Generators gedreht. Gleichzeitig wird das Gegengewicht 10 durch den Zug des Seils 5<'>angehoben und treibt somit die andere Generatorrolle 9. Sinkt das Schiff 1 nachfolgend, so werden umgekehrte Bewegungen der Gegengewichte 6, 10 und der Generatorrollen 7, 9 erzeugt. Wei- If the ship 1 is lifted by the waves (5-10 cm are already sufficient), the counterweight 6 drops, and due to the rope friction on the generator roller 7, the rotor shaft of a generator is rotated. At the same time the counterweight 10 is lifted by the train of the rope 5 <'> and thus drives the other generator roller 9. If the ship 1 subsequently sinks, reverse movements of the counterweights 6, 10 and the generator rollers 7, 9 are generated. WEI

2 2

Claims (5)

terhin könnten die Generatorrollen 7, 9 auch mit einem Freilauf versehen sein. Gleichzeitig werden also Auf- und Abbewegungen und die jeweiligen Gegenbewegungen in drehende Bewegungen gewandelt. Die so erzeugte elektrische Energie wird anschliessend anforderungsgemäss gewandelt. Liste der Bezugszeichen [0007] 1 Schiff 2 See 3 Seegrund 4 Mast 5 Seil 6 Gewicht 7 Generatorrolle 8 Umlenkrolle 9 Generatorrolle 10 Gegengewicht Patentansprüche 1. Einrichtung zur Erzeugung von Elektroenergie aus Wasserwellenenergie unter Nutzung der Wasserwellenenergie insbesondere von Binnenseen oder Stauseen, wie auch im offenen Meer oder an Flussläufen, wobei Wasserwellen eine Auf- und Abbewegung eines schwimmfähigen Körpers erzeugen können, dadurch gekennzeichnet, dass der schwimmfähige Körper über mindestens ein Seil (5, 5<'>) mit einem Gegengewicht (6, 10) verbunden ist und dass das Seil (5, 5<'>) mindestens eine Umlenkrolle teilweise umschlingt und infolge der Auf- und Abbewegung des Körpers die Umlenkrolle in eine drehende Bewegung in gleichbleibender Richtung versetzt wird, wobei ein Rotor eines Generators zur Erzeugung elektrischer Energie in gleicher Richtung gedreht wird. terhin the generator rollers 7, 9 could also be provided with a freewheel. At the same time, therefore, up and down movements and the respective countermovements are transformed into rotating movements. The electrical energy generated in this way is subsequently converted according to the requirements. List of reference numbers [0007] 1 ship 2 lake 3 lake bottom 4 mast 5 rope 6 weight 7 generator roll 8 pulley 9 generator roll 10 counterweight claims 1. A device for generating electrical energy from water wave energy using the water wave energy in particular of lakes or reservoirs, as well as in the open sea or rivers, water waves can generate an up and down movement of a buoyant body, characterized in that the buoyant body over at least a rope (5, 5 <'>) is connected to a counterweight (6, 10) and that the rope (5, 5 <'>) wraps around at least one deflection roller and due to the up and down movement of the body, the deflection roller in a rotating movement is set in the same direction, wherein a rotor of a generator for generating electrical energy is rotated in the same direction. 2. Einrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Umlenkrolle eine Generatorrolle (7, 9) ist und oberhalb des schwimmfähigen Körpers angeordnet ist, wobei bevorzugt zwei Generatorrollen vorgesehen sind. 2. Device according to claim 1, characterized in that the at least one deflection roller is a generator roller (7, 9) and is arranged above the buoyant body, wherein preferably two generator rollers are provided. 3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Umlenkrolle an einer oberen Spitze eines vertikal angeordneten Masts (4) vorgesehen ist. 3. Device according to claim 1 or 2, characterized in that the deflection roller is provided at an upper tip of a vertically arranged mast (4). 4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der schwimmfähige Körper ein Boot oder Schiff (1 ) ist und dass für die gleichzeitige Nutzung von Auf- und Abbewegung resp. Bewegung und Gegenbewegung je Generatorrolle (7, 9) ein zugehöriges Seil (5, 5<'>) und je ein Gegengewicht (6, 10) vorgesehen ist. 4. Device according to one of claims 2 to 3, characterized in that the buoyant body is a boat or ship (1) and that for the simultaneous use of up and down movement resp. Movement and counter-movement per generator roller (7, 9) an associated rope (5, 5 <'>) and a respective counterweight (6, 10) is provided. 5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Generatorrollen (7, 9) infolge Wandlung der linearen Auf- und Abbewegung in gleiche Richtung gedreht werden. 35. Device according to one of claims 2 to 4, characterized in that the generator rollers (7, 9) are rotated due to conversion of the linear up and down movement in the same direction. 3