DE102004058258A1 - Apparatus and method for generating electrical energy from a sea current - Google Patents

Apparatus and method for generating electrical energy from a sea current Download PDF

Info

Publication number
DE102004058258A1
DE102004058258A1 DE102004058258A DE102004058258A DE102004058258A1 DE 102004058258 A1 DE102004058258 A1 DE 102004058258A1 DE 102004058258 A DE102004058258 A DE 102004058258A DE 102004058258 A DE102004058258 A DE 102004058258A DE 102004058258 A1 DE102004058258 A1 DE 102004058258A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
power
water turbine
speed
power generation
generation plant
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE102004058258A
Other languages
German (de)
Inventor
Andreas Dr. Basteck
Martin Dr. Tilscher
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Voith Turbo GmbH and Co KG
Original Assignee
Voith Turbo GmbH and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Voith Turbo GmbH and Co KG filed Critical Voith Turbo GmbH and Co KG
Priority to DE102004058258A priority Critical patent/DE102004058258A1/en
Priority to KR1020077012957A priority patent/KR20070085927A/en
Priority to PCT/EP2005/012777 priority patent/WO2006058725A1/en
Priority to US11/720,564 priority patent/US20080101865A1/en
Priority to EP05811336A priority patent/EP1817497A1/en
Priority to CNA2005800398713A priority patent/CN101061313A/en
Publication of DE102004058258A1 publication Critical patent/DE102004058258A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • 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
    • 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
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D15/00—Transmission of mechanical power
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H47/00—Combinations of mechanical gearing with fluid clutches or fluid gearing
    • F16H47/06—Combinations of mechanical gearing with fluid clutches or fluid gearing the fluid gearing being of the hydrokinetic type
    • F16H47/08—Combinations of mechanical gearing with fluid clutches or fluid gearing the fluid gearing being of the hydrokinetic type the mechanical gearing being of the type with members having orbital motion
    • 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
    • F05B2260/00—Function
    • F05B2260/40—Transmission of power
    • F05B2260/403—Transmission of power through the shape of the drive components
    • F05B2260/4031—Transmission of power through the shape of the drive components as in toothed gearing
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H61/00—Control functions within control units of change-speed- or reversing-gearings for conveying rotary motion ; Control of exclusively fluid gearing, friction gearing, gearings with endless flexible members or other particular types of gearing
    • F16H61/38—Control of exclusively fluid gearing
    • F16H61/48—Control of exclusively fluid gearing hydrodynamic
    • F16H61/50—Control of exclusively fluid gearing hydrodynamic controlled by changing the flow, force, or reaction of the liquid in the working circuit, while maintaining a completely filled working circuit
    • F16H61/52—Control of exclusively fluid gearing hydrodynamic controlled by changing the flow, force, or reaction of the liquid in the working circuit, while maintaining a completely filled working circuit by altering the position of blades
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/20—Hydro energy
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/30—Energy from the sea, e.g. using wave energy or salinity gradient
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70—Wind energy
    • Y02E10/72—Wind turbines with rotation axis in wind direction

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Other Liquid Machine Or Engine Such As Wave Power Use (AREA)
  • Hydraulic Turbines (AREA)

Abstract

Energieerzeugungsanlage zur Gewinnung von elektrischer Energie aus einer Meeresströmung, umfassend einen Antriebsstrang mit einer Eingangswelle und einer Ausgangswelle, wobei die Eingangswelle wenigstens mittelbar von einer Wasserturbine angetrieben wird und die Ausgangswelle wenigstens mittelbar einen elektrischen Generator antreibt, der mit einem elektrischen Netz verbunden ist, wobei das elektrische Netz eine im Wesentlichen konstante Netzfrequenz aufweist und wobei der Antriebsstrang ein Leistungsverzweigungsgetriebe mit einem ersten Leistungszweig und wenigstens einem zweiten Leistungszweig umfasst und der erste Leistungszweig und der zweite Leistungszweig miteinander über ein Leistungsverzweigungsgetriebe und eine hydrodynamische Komponente in Verbindung stehen.A power plant for recovering electrical energy from a sea current, comprising a power train having an input shaft and an output shaft, the input shaft being driven at least indirectly by a water turbine, and the output shaft at least indirectly driving an electrical generator connected to an electrical network, wherein the electrical network has a substantially constant line frequency, and wherein the drive train comprises a power split transmission with a first power branch and at least a second power branch and the first power branch and the second power branch communicate with each other via a power split transmission and a hydrodynamic component.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Erzeugung elektrischer Energie aus einer Meeresströmung, wobei die erzeugte elektrische Energie insbesondere in ein elektrisches Netz mit einer im Wesentlichen konstanten Netzfrequenz eingespeist wird.The The invention relates to an apparatus and a method for producing electrical energy from a sea current, wherein the generated electrical Energy in particular in an electrical network with a substantially constant grid frequency is fed.

Meeresströmungen bieten ein großes Potential zur Gewinnung elektrischer Energie, ohne dass bei der Energieerzeugung Emissionen freigesetzt werden. Solche Meeresströmungen liegen entweder dauerhaft vor, ein Beispiel hierfür ist der Golfstrom, oder sie werden durch Gezeiten verursacht. Für Letzteres sind insbesondere Gebiete interessant, bei denen der Tidenhub besonders stark ist und bei welchen geographische Besonderheiten, wie beispielsweise enge Durchströmungsbereiche oder besonders ausgeformte Buchtbereiche, zu einer ausgeprägten Meeresströmung führen. Liegen besondere Bedingungen vor, so kann der Wellengang zum Antrieb von getauchten Strömungskraftmaschinen ausgenutzt werden. Solche Bedingungen können durch künstliche Maßnahmen, wie Einströmungsbecken, geschaffen werden, durch welche die den Wellen innewohnende kinetische Energie ausgenutzt werden kann.Provide ocean currents a big Potential for the production of electrical energy, without that at the Energy production emissions are released. Such ocean currents are either permanently before, an example of this is the Gulf Stream, or she are caused by tides. For the latter are in particular Interesting areas where the tidal range is particularly strong and in which geographic features, such as narrow flow areas or specially shaped bay areas, lead to a pronounced ocean current. Lie special conditions, so the swell to the drive of submerged turbomachinery be exploited. Such conditions can be caused by artificial Activities, like inflow basin, created through which the kinetic energy inherent in the waves can be exploited.

Eine der Besonderheiten beim Antrieb einer Wasserturbine durch eine Meeresströmung ist in einem zeitlich variablen Leistungseintrag zu sehen. Solche zeitlichen Fluktuationen treten auch in Dauerströmungsgebieten auf. Dieser Umstand ist zunächst erstaunlich, dennoch zeigen Messungen bei Strömungskraftmaschinen mit einer üblichen Tauchtiefe von einigen zehn Metern beispielsweise im Golfstrom, dass für derartige Energieerzeugungsanlagen mit einem zeitlich variablen Leistungseintrag zu rechnen ist. Dies liegt zum einen an Wettereinflüssen und den hieraus resultierenden Wellenbewegungen. Zum anderen haben Messungen das Auftreten von Turbulenzen in Meeresströmungen nachgewiesen. Diese liegen sowohl bei Gezeitenströmungen wie auch bei dauerhaften Strömungsmustern im Meer vor und sind insbesondere in einem Wassertiefenbereich bis zu 50 Metern ausgeprägt, der bevorzugt zur Energieerzeugung vorgesehen ist.A the peculiarities of driving a water turbine by a sea current is to be seen in a temporally variable performance entry. Such temporal Fluctuations also occur in continuous flow areas. This condition is amazing at first Nevertheless, measurements on turbomachines show with a usual Diving depth of some ten meters, for example in the Gulf Stream, that for Such power generation plants with a time-variable Performance entry is to be expected. This is partly due to weather conditions and the resulting wave movements. On the other hand have measurements demonstrated the occurrence of turbulence in ocean currents. These lie in tidal currents as well even with permanent flow patterns in the sea in front and are especially in a water depth range up pronounced to 50 meters, which is preferably provided for power generation.

Neben der zeitlichen Schwankung der in einer Meeresströmung zur Verfügung stehenden kinetischen Energie sind Besonderheiten bezüglich der Charakteristik und Dynamik bei der mechanischen Energiewandlung der kinetischen Energie des Strömungsmediums in die kinetische Energie einer Wasserkraftturbine zu beachten. Somit liegt auf der Eingangswelle eine System inhärente Charakteristik für die Leistungskonvertierung vor, die einer bestimmten Strömungsgeschwindigkeit der Meeresströmung ein optimales Drehzahl-/Drehmomentenverhältnis entsprechend der Schnelllaufzahl für die Leistungsaufnahme zuordnet, welches wiederum von der Geometrie und der Gestaltung des Leistungsaufnehmers abhängt.Next the temporal variation of those available in a sea current kinetic energy are characteristics regarding the characteristics and Dynamics in the mechanical energy conversion of kinetic energy of the flow medium to pay attention to the kinetic energy of a hydropower turbine. Thus, a system inherent characteristic is present on the input shaft for the Power conversion in front of a certain flow rate the ocean current an optimal speed / torque ratio accordingly the high speed number for assigns the power consumption, which in turn depends on the geometry and the design of the power sensor depends.

Diese Charakteristik der Leistungskonvertierung liegt auch bei anderen Strömungsmaschinen, etwa Windkraftmaschinen, vor. Strömungskraftmaschinen zur Entnahme von Energie aus einer Meeresströmung unterscheiden sich aber von Windkraftanlagen, da aufgrund der höheren Dichte des Strömungsmediums ein hohes Drehmoment auf den Leistungsaufnehmer bewirkt wird und dieser daher im Verhältnis zu den weiteren Komponenten der Energieerzeugungsanlage, etwa einem Antriebsstrang und dem elektrischen Generator sowie den mechanischen Haltestrukturen, kleinbauend ist. Hieraus folgt die Notwendigkeit, den Antriebsstrang und die elektrische Maschine der Energieerzeugungsanlage ebenfalls möglichst kleinbauend auszubilden, um die Gesamtanlage in strömungstechnischer Hinsicht zu verbessern. Bezüglich der in der Energieerzeugungsanlage verwendeten elektrischen Generatoren besteht jedoch ein Hindernis bei einer angestrebten Verringerung der Baugröße darin, dass der von der Meeresströmung angetriebene Leistungsaufnehmer mit relativ geringer Drehzahl von typischerweise unter 20 U/min umläuft. Ohne Zwischenschaltung von Getrieben zwischen Wasserturbine und elektrischem Generator führt eine geringe Umlaufgeschwindigkeit der elektrischen Maschine zwingend zu einer Vergrößerung der Baugröße.These Characteristic of the power conversion lies also with others Turbomachines, about Wind turbines, before. Flow combustion engines but to withdraw energy from a sea current differ of wind turbines, because of the higher density of the flow medium a high torque is effected on the power sensor and this therefore in proportion to the other components of the power plant, such as a Powertrain and the electric generator as well as the mechanical Haltestrukturen, is kleinbauend. Hence the need to the powertrain and the electrical machine of the power plant also preferably form small-scale to the overall system in fluidic Respect to improve. In terms of consists of the electric generators used in the power generation plant but an obstacle to achieving a goal of reducing the size in it, that of the ocean current driven power sensors with a relatively low speed of typically revolves below 20 rpm. Without interposition of gears between water turbine and electric generator leads one low rotational speed of the electric machine mandatory to an enlargement of the Size.

Speist eine von einer Meeresströmung angetriebene Energieerzeugungsanlage elektrische Energie in ein elektrisches Verbundnetz ein, welches eine starre Netzfrequenz aufweist, so ergeben sich weitere Anforderungen. Wird von einer variablen Drehzahl des Leistungsaufnehmers, d. h. der Wasserturbine, der Energieerzeugungsanlage ausgegangen, so führt ein ebenfalls drehzahlvariabel betriebener elektrischer Generator zur Notwendigkeit, Frequenzumrichter zur Einspeisung in das elektrische Verbundnetz zu verwenden. Diese regen den elektrischen Generator mit der erforderlichen Frequenz an bzw. sorgen für die Kompensation einer Differenz zur bestehenden Netzfrequenz. Dieser Ansatz ist aber insofern mit Schwierigkeiten behaftet, da die Besonderheiten der Leistungskonvertierungscharakteristik bei Strömungskraftmaschinen nur unzureichend von Frequenzumrichtern abgebildet werden können. Hierbei ist es nur mit entsprechend hohem Aufwand möglich, zu einer adäquaten Netzeinspeisequalität insbesondere in Bezug auf die Oberschwingungsbelastung und die Erzeugung von Blindleistungen zu gelangen.feeds one of a sea current powered power generation plant in an electrical energy electrical interconnection network having a fixed network frequency, this results in further requirements. Is from a variable Speed of the power sensor, d. H. the water turbine, the power generation plant gone out, so leads a likewise variable speed operated electric generator to the need to drive frequency converter for feeding into the electrical Use interconnected network. These rain the electric generator with the required frequency or provide for the compensation of a difference to the existing network frequency. But this approach is so far with Difficulties, since the peculiarities of the power conversion characteristics at Flow combustion engines insufficiently reproduced by frequency converters. in this connection It is only possible with a correspondingly high effort, in particular to an adequate network feed quality in terms of the harmonic load and the generation of To achieve reactive power.

Wird stattdessen ein alternativer Weg beschritten und die Wasserturbine so ausgebildet, dass beispielsweise durch die Einstellung von Schaufelradwinkeln, eine Drehzahlkonstanz des Leistungsaufnehmers sichergestellt wird, so kann auch ein wenigstens mittelbar vom Leistungsaufnehmer angetriebener elektrischer Generator drehzahlstarr ausgebildet werden. Solche drehzahlstarren Energieerzeugungsanlagen können bei der Verwendung von asynchronen Generatoren aufgrund des prinzipienbedingten Schlupfes auf einfache Art und Weise auf ein elektrisches Verbundnetz aufgeschaltet werden. Nachteilig ist jedoch, dass durch die Einstellung der Schaufelradstellung zur Konstanthaltung der Drehzahl des Leistungsaufnehmers eine verminderte Energieeffizienz resultiert, d. h. der Leistungsaufnehmer kann der Meeresströmung nicht die maximale Energie entnehmen.Will be an alternative way instead Steps and the water turbine is designed so that, for example, by adjusting Schaufelradwinkeln, a constant speed of the power sensor is ensured, it can also be formed at least indirectly driven by the power take-off electric generator speed. Such speed-locked power generation plants can be switched on the use of asynchronous generators due to the principle-based slip in a simple manner to a composite electrical network. The disadvantage, however, that due to the setting of the Schaufelradstellung to keep the rotational speed of the power sensor, a reduced energy efficiency results, ie the power sensor, the sea current can not take the maximum energy.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Erzeugung elektrischer Energie aus einer Meeresströmung sowie ein Verfahren zum Betrieb derselben anzugeben, welche die voranstehend beschriebenen Nachteile überwindet. Insbesondere soll eine solche Energieerzeugungsanlage im Teillastbereich mit einer variablen Drehzahl des Leistungsaufnehmers bei gleichzeitig konstanter Drehzahl des elektrischen Generators betrieben werden können. Ferner soll die Energieerzeugungsanlage die Realisierung weiterer Betriebszustände erlauben. Insbesondere soll oberhalb einer Drehzahlschwelle eine Drehzahlabregelung des Leistungsaufnehmers möglich sein, um das Auftreten von Kavitation zu verhindern und die Fischpopulation vor schädigenden Umlaufdrehzahlen zu schützen. Im Leistungsbereich der Drehzahlkonstanz sollte eine Stoßreduktion und eine Kurzzeitenergiespeicherung zum Auffangen und Verwerten von Laststößen und Leistungsspitzen möglich sein. Ferner soll die Energieerzeugungsanlage im Volllastbereich eine Momentenabregelung sowie besondere Betriebszustände, wie das Stilllegen und die Reaktion auf einen Lastabwurf, realisieren können.Of the Invention is based on the object, a device for generating electric energy from a sea current and a method of operating the same which overcomes the disadvantages described above. In particular, such a power generation plant in the partial load range with a variable speed of the power sensor at the same time constant speed of the electric generator are operated can. Furthermore, the power generation plant is the realization of more operating conditions allow. In particular, should above a speed threshold a Speed control of the power sensor may be possible to the occurrence prevent cavitation and protect the fish population from damaging To protect circulating speeds. In the power range of the speed constancy should be a shock reduction and a short-term energy storage for catching and recycling of load surges and Power peaks possible be. Furthermore, the power generation plant in the full load range a torque control as well as special operating conditions, such as the shutdown and the reaction to a load shedding realize can.

Zur Lösung der Aufgabe hat der Erfinder zunächst erkannt, dass eine von einer Meeresströmung angetriebene Wasserturbine über ein Getriebe mit einem schnell laufenden elektrischen Generator verbunden werden muss, um den elektrischen Generator im Verhältnis zur Wasserturbine hinreichend kleinbauend ausbilden zu können. Zusätzlich erfindungsgemäß wird die Verbindung zwischen der Wasserturbine und dem elektrischen Generator mittels eines Antriebsstrangs hergestellt, welcher ein hydrodynamisches Getriebe umfasst. Das hydrodynamische Getriebe dient zum einen der Drehzahlübersetzung, zum anderen zur Realisierung der Drehzahlvariabilität der Wasserturbine bei gleichzeitiger Drehzahlkonstanz des elektrischen Generators. Dies wird durch die Regelung und Steuerung wenigstens einer hydrodynamischen Komponente im hydrodynamischen Getriebe bewirkt, wobei insbesondere eine Ausbildung des hydrodynamischen Getriebes als Leistungsverzweigungsgetriebe bevorzugt wird.to solution the task has the inventor first recognized that a water turbine powered by a sea current over a Transmission connected to a high-speed electrical generator must be in relation to the electric generator To be able to train a water turbine sufficiently small. In addition, according to the invention, the Connection between the water turbine and the electric generator produced by means of a drive train, which is a hydrodynamic Gear includes. The hydrodynamic transmission serves for one of Speed translation, for others to realize the speed variability of the water turbine at the same time Speed constancy of the electric generator. This is done by the Control and control of at least one hydrodynamic component effected in the hydrodynamic transmission, in particular a training of the hydrodynamic transmission as a power split transmission is preferred.

Entsprechend einer vorteilhaften Ausgestaltung umfasst der erfindungsgemäße Antriebsstrang ein Überlagerungsgetriebe, beispielsweise ein Planetengetriebe, zur Leistungsverzweigung in einen ersten Leistungszweig und wenigstens einen zweiten Leistungszweig. Im ersten Leistungszweig ist eine schnell umlaufende Welle zum Antrieb eines elektrischen Generators angeordnet. Der zweite Leistungszweig steht mit dem ersten Leistungszweig über eine hydrodynamische Komponente, beispielsweise einen hydrodynamischen Wandler, eine hydrodynamische Kupplung oder einen Trilockwandler, in wenigstens mittelbarer Wirkverbindung. Durch die Regelung und Steuerung des Leistungsflusses über die hydrodynamische Komponente und des Grades der Kopplung zwischen dem ersten Leistungszweig und dem zweiten Leistungszweig kann die Drehzahlvariabilität des Leistungsaufnehmers und damit eine maximale Energieentnahme aus der Meeresströmung bei gleichzeitig konstanter Drehzahl des elektrischen Generators sichergestellt werden.Corresponding an advantageous embodiment of the drive train according to the invention comprises a superposition gear, For example, a planetary gear, the power split in a first power branch and at least one second power branch. In the first power branch is a fast rotating shaft to the drive an electric generator arranged. The second power branch stands with the first power branch via a hydrodynamic component, For example, a hydrodynamic converter, a hydrodynamic Clutch or a Trilockwandler, in at least indirect operative connection. By regulating and controlling the power flow over the hydrodynamic component and the degree of coupling between the first power branch and the second power branch, the Speed variability of the Leistungsaufnehmers and thus a maximum energy consumption the ocean current at the same time constant speed of the electric generator be ensured.

Beim Anlaufen der Wasserturbine aus dem Stand wird der elektrische Generator zunächst beschleunigt bis er seine Solldrehzahl erreicht und eine Synchronisation mit dem elektrischen Netz durchgeführt werden kann. Im dann erreichten Normalbetrieb prägt die Netzfrequenz dem elektrischen Generator und damit dem ersten Leistungszweig eine von der Polzahl abhängige Solldrehzahl auf. Eine typische Drehzahl des elektrischen Generators ist beispielsweise 1500 U/min, so dass kleinbauende elektrische Generatoren verwendet werden können. Außerdem ist bei derart hohen Drehzahlen auf der Welle des ersten Leistungszweigs auch ein effektiver Betrieb einer wenigstens mittelbar mit dem ersten Leistungszweig verbundenen hydrodynamischen Komponente, die dem zweiten Leistungszweig zugeordnet ist, möglich. Aufgrund des durch die hydrodynamische Komponente geregelten bzw. gesteuerten Leistungsflusses zwischen dem ersten und dem zweiten Leistungszweig ist es nun möglich, die Wasserturbine mit einer für die Leistungskonvertierung optimalen Drehzahl zu führen.At the Starting the water turbine from the state becomes the electric generator first accelerates until it reaches its target speed and a synchronization can be performed with the electrical network. Im then reached Normal operation coins the grid frequency of the electric generator and thus the first Power branch on a dependent of the number of poles target speed. A typical speed of the electric generator is, for example 1500 rpm, so that uses small-sized electric generators can be. Besides that is at such high speeds on the shaft of the first power branch also an effective operation of at least indirectly with the first Power branch connected hydrodynamic component that the second power branch is assigned, possible. Because of by the hydrodynamic component controlled or controlled power flow between the first and the second power branch, it is now possible, the Hydro turbine with a for to perform the power conversion optimal speed.

Wird als hydrodynamische Komponente zur Schaffung einer Verbindung zwischen dem ersten und dem zweiten Leistungszweig ein hydrodynamischer Stellwandler verwendet, so zeigt sich, dass bezüglich des Drehzahl-/Leistungs- und des Drehzahl-/Momentverhältnisses die Charakteristik des Stellwandlers der Charakteristik des Leistungsaufnehmers entspricht. Dies kann zur Realisierung eines Selbstregelungseffekts ausgenutzt werden. Ein Antriebsstrang mit einem Stellwandler kann so ausgelegt werden, dass mit einer bestimmten, im Wesentlichen konstanten Stellung des Leitrades des Stellwandlers die Wasserturbine bezüglich ihrer Drehzahl leistungsoptimal bei gleichzeitig konstanter Umlaufdrehzahl des elektrischen Generators geführt werden kann. Demnach ist bei Verwendung eines Stellwandlers im leistungsverzweigten Antriebsstrang einer erfindungsgemäßen Energieerzeugungsanlage keine Regelung im eigentlichen Sinne zur Einstellung einer leistungsoptimalen Drehzahl der Wasserturbine notwendig.If a hydrodynamic torque converter is used as the hydrodynamic component for establishing a connection between the first and the second power branch, it turns out that with regard to the speed / power and the speed / torque ratio, the characteristic of the variable speed transformer corresponds to the characteristic of the power sensor. This can be exploited to realize a self-regulation effect. One Drive train with a variable converter can be designed so that with a certain, substantially constant position of the stator of the torque converter, the water turbine with respect to their speed can be performed optimal performance while maintaining constant rotational speed of the electric generator. Accordingly, when using a variable converter in the power-split drive train of a power generation plant according to the invention no regulation in the true sense for setting a power-optimal speed of the water turbine necessary.

Zur Vermeidung der Bildung von Kavitationsblasen darf eine maximale Drehzahl der Wasserturbine nicht überschritten werden. Außerdem steigt mit zunehmender Drehzahl der Wasserturbine die Verletzungsgefahr für Meerestiere. Ab einer bestimmten Drehzahlschwelle, welche im einzelnen von der Gestaltung und der Größe der Wasserturbine sowie der vorliegenden Strömungsrichtung und Strömungsgeschwindigkeit abhängt, wird daher entsprechend einer bevorzugten Gestaltung der Energieerzeugungsanlage bzw. entsprechend eines bevorzugten Betriebsverfahrens eine Begrenzung der Umlaufgeschwindigkeit der Wasserturbine vorgenommen. Je nach Art der Auslegung wird einer dieser beiden Faktoren entscheidend bei der Festlegung einer oberen Drehzahlschwelle für die Wasserturbine der Energieerzeugungsanlage sein.to Avoiding the formation of cavitation bubbles may be a maximum Speed of the water turbine can not be exceeded. In addition, rises with increasing speed of the water turbine the risk of injury for marine animals. From a certain speed threshold, which in detail of the Design and size of the water turbine as well as the present flow direction and flow rate depends is therefore according to a preferred embodiment of the power generation plant or according to a preferred operating method, a limitation the circulation speed of the water turbine made. Depending on Type of interpretation will be crucial to one of these two factors when setting an upper speed threshold for the water turbine be the power generation plant.

Für die erfindungsgemäße Energieerzeugungsanlage wird die Drehzahlführung zur Drehzahlbegrenzung der Wasserturbine mittels der gewählten Einstellung für die hydrodynamische Komponente im hydrodynamischen Getriebe bewirkt. Wird beispielsweise ein Stellwandler verwendet und ist der Antriebsstrang der erfindungsgemäßen Energieerzeugungsanlage vorteilhaft leistungsverzweigt ausgebildet, so kann der Leistungsübertragung vom ersten Leistungszweig zum zweiten Leistungszweig über eine Veränderung der Einstellung des Leitrads des Stellwandlers bewirkt werden. Im Allgemeinen wird hierzu jene Leitradstellung verlassen, bei der die Wasserturbine leistungsoptimal geführt wird.For the power generation plant according to the invention becomes the speed control to limit the speed of the water turbine by means of the selected setting for the hydrodynamic component causes in the hydrodynamic transmission. For example, if a torque converter is used and is the powertrain the power generation plant according to the invention formed advantageous branched, so the power transmission from the first power branch to the second power branch via a change the adjustment of the stator of the variable converter can be effected. in the In general, this Leitradstellung is left, in the the water turbine is performed optimally performance.

Der Schwelldrehzahl ist bei einer optimalen Leistungsaufnahme, d. h. einer Leistungsaufnahme entlang der Parabolik, auch eine Schwelle in der Leistungsaufnahme zugeordnet. Bei Variationen in der Eingangsleistung, welche oberhalb dieser Leistungsschwelle liegt, ist es zur Einhaltung der Drehzahlkonstanz der Wasserturbine notwendig, die hydrodynamische Komponente im hydrodynamischen Getriebe zu regeln. Die hierfür notwendigen Sensoren zur Erfassung der Drehzahl der Wasserturbine sowie die Ausbildung eines auf die hydrodynamische Komponente wirkenden Reglers können im Rahmen des fachmännischen Könnens realisiert werden.Of the Threshing speed is at an optimal power consumption, i. H. a power consumption along the parabolik, also a threshold in the power consumption assigned. For variations in input power, which is above this performance threshold, it is for compliance the speed constancy of the water turbine necessary, the hydrodynamic Component in the hydrodynamic transmission to regulate. The necessary for this Sensors for detecting the speed of the water turbine and the Forming a regulator acting on the hydrodynamic component can within the framework of the expert Can s will be realized.

Ein besonderer Vorteil der erfindungsgemäßen Energieerzeugungsanlage mit hydrodynamischem Getriebe ist darin zu sehen, dass für den Betriebszustand einer drehzahlabgeregelten Wasserturbine Fluktuationen im Leistungseintrag und insbesondere zeitlich schnell wechselnde Lastschwankungen gedämpft werden und deren Energieeintrag zur kurzfristigen Beschleunigung der Wasserturbine und damit als Kurzzeitenergiespeicher genutzt werden können. Diese Eigenschaft begründet sich darin, dass durch die geregelte oder gesteuerte Einstellung der hydrodynamischen Komponente ein bestimmter Arbeitspunkt festlegt ist. Um diesen Arbeitspunkt sind dann in einem bestimmten Drehzahlintervall Schwankungen in der Drehzahl der Wasserturbine möglich. Hierfür wird eine Schwankungsbreite von ± 10 % und bevorzugt ± 5 % und insbesondere bevorzugt ± 3 % noch toleriert.One particular advantage of the power generation plant according to the invention with hydrodynamic transmission can be seen in that for the operating state a speed-regulated water turbine fluctuations in the power input and in particular temporally quickly changing load fluctuations are damped and their energy input for short-term acceleration of the water turbine and thus can be used as a short-term energy storage. These Property justified It is that through the regulated or controlled attitude of the hydrodynamic component defines a specific operating point is. At this operating point are then in a certain speed interval fluctuations in the speed of the water turbine possible. For this is a Fluctuation range of ± 10 % and preferably ± 5 % and more preferably ± 3 % still tolerated.

Trifft nun aufgrund eines Turbulenzeffekts ein Laststoß auf die Wasserturbine auf, so wird die Drehzahl in einem gewissen Umfang ansteigen und damit die kurzzeitig zur Verfügung gestellte zusätzliche Leistung in das System einfließen. Dies hat zum einen den Zweck, dass diese zusätzliche Leistung nutzbar wird, und zum anderen, dass Laststöße abgefedert und nicht durch die mechanischen Haltestrukturen aufgenommen werden müssen. Dies wirkt sich vorteilhaft auf die Reduzierung der Drehmomentenstöße im Triebstrang und somit auf die Standzeit der Energieerzeugungsanlage aus.Meets now due to a turbulence effect a load impact on the water turbine, so the speed will increase to some extent and thus the short-term available asked additional Power into the system. On the one hand, this has the purpose of making use of this additional power, and secondly, that load impacts are cushioned and not absorbed by the mechanical support structures have to. This has an advantageous effect on the reduction of the torque pulses in the drive train and thus on the life of the power generation plant.

Im Teillastbereich, in dem die erfindungsgemäße Energieerzeugungsanlage leistungsoptimal entlang der Parabolik und vorteilhafterweise ab einer bestimmten Drehzahlschwelle drehzahlbegrenzt bzw. drehzahlgeführt betrieben wird, schließt sich der Volllastbereich an. Dieser ist dadurch charakterisiert, dass ein Maximaldrehmoment auf dem Leistungsaufnehmer erreicht wird. Oberhalb dieser Drehmomentschwelle findet eine Drehmomentabregelung für die Wasserturbine statt, wobei für die erfindungsgemäße Energieerzeugungsanlage neben der Einstellung der hydrodynamischen Komponente im Antriebsstrang zusätzliche Stellelemente verwendet werden, die die von der Wasserturbine aufgenommene Leistung begrenzen. In einer vorteilhaften Ausführungsform wird durch eine Veränderung der Winkelstellung der Schaufelräder der Wasserturbine eine Leistungsbegrenzung erzielt, welche aber langsame Reaktionszeiten aufweist, während durch die Einstellung der hydrodynamischen Komponente, im Fall eines Stellwandlers durch die Einstellung des Stellrades, eine kurzzeitige Leistungsbegrenzung für den elektrischen Generator vorgenommen wird. Somit kann das träge System der Winkelverstellung der Schaufelräder der Wasserturbine kurzzeitig mit dem schneller einstellbaren Stellwandler überbrückt werden.in the Part load range in which the power generation plant according to the invention performance optimal along the parabolik and advantageously off a certain speed threshold speed limited or speed operated operated will close the full load range. This is characterized by the fact that a maximum torque is achieved on the power sensor. Above this torque threshold is a torque control for the water turbine instead of being for the power generation plant according to the invention in addition to the adjustment of the hydrodynamic component in the drive train additional Actuators are used, which are absorbed by the water turbine Limit performance. In an advantageous embodiment is by a change the angular position of the paddle wheels the water turbine achieves a power limitation, but which has slow reaction times while adjusting the hydrodynamic component, in the case of a variable converter the setting of the setting wheel, a short-term power limitation for the electric generator is made. Thus, the slow system the angular adjustment of the impellers of the water turbine for a short time be bridged with the faster adjustable positioner.

Wird als hydrodynamische Komponente anstatt eines Stellwandlers eine hydrodynamische Kupplung verwendet, so kann keine Selbstregelung zur leistungsoptimalen Führung der Wasserturbine realisiert werden. Für diesen Fall muss die Einstellung der hydrodynamischen Kupplung aktiv geregelt werden, um im Teillastbereich die Drehzahl der Wasserturbine leistungsoptimal entlang der Parabolik zu führen. Vorteilhaft bei der Verwendung einer hydrodynamischen Kupplung anstatt eines Stellwandlers ist jedoch eine Steigerung der Leistungseffizienz des Antriebsstrangs insbesondere unter Volllastbedingungen. Wird als alternative hydrodynamische Komponente ein Trilockwandler verwendet, so ergeben sich ebenfalls bezüglich der Effizienz in bestimmten Leistungsbereichen bzw. Betriebsphasen Vorteile gegenüber einem hydrodynamischen Stellwandler.Acts as a hydrodynamic component Instead of a torque converter uses a hydrodynamic coupling, so no self-regulation can be realized for optimal performance management of the water turbine. In this case, the setting of the hydrodynamic coupling must be actively controlled in order to guide the speed of the water turbine in the partial load range along the Parabolik. However, an advantage of using a hydrodynamic coupling instead of a variable speed drive is an increase in the power efficiency of the drive train, in particular under full load conditions. If a trilock converter is used as the alternative hydrodynamic component, advantages compared with a hydrodynamic converter also arise with regard to the efficiency in certain power ranges or operating phases.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Figuren genauer beschrieben. Im Einzelnen ist Folgendes dargestellt: following The invention will be described in more detail with reference to figures. In detail the following is shown:

1 zeigt eine erfindungsgemäße Energieerzeugungsanlage in schematisch vereinfachter Art und Weise. 1 shows a power generation plant according to the invention in a schematically simplified manner.

2 zeigt eine bevorzugte Ausgestaltung des Antriebsstrangs der Energieerzeugungsanlage mit einem ersten und einem zweiten Leistungszweig. 2 shows a preferred embodiment of the powertrain of the power plant with a first and a second power branch.

3 zeigt drei Betriebsbereiche einer erfindungsgemäßen Energieerzeugungsanlage im Drehzahl-/Drehmomentdiagramm. 3 shows three operating ranges of a power generation plant according to the invention in the speed / torque diagram.

4 zeigt den Selbstregelungseffekt bei Verwendung eines hydrodynamischen Stellwandlers im Antriebsstrang zur Realisierung einer leistungsoptimalen Drehzahlführung im Teillastbereich. 4 shows the self-regulation effect when using a hydrodynamic torque converter in the drive train to realize a performance-optimal speed control in the partial load range.

5 stellt die Einstellung des Leitrades eines hydrodynamischen Stellwandlers beim Übergang zwischen den einzelnen Betriebsbereichen aus 3. 5 represents the setting of the stator of a hydrodynamic actuator at the transition between the individual operating areas 3 ,

6 illustriert die Kurzzeitenergiespeicherung und die Laststoßreduktion einer erfindungsgemäßen Energieerzeugungsanlage im drehzahlabgeriegelten Bereich. 6 illustrates the short-time energy storage and the load shock reduction of a power generation plant according to the invention in the speed-locked range.

7 zeigt in schematisch vereinfachter Weise drei Regelungsebenen für den Betrieb einer erfindungsgemäßen Energieerzeugungsanlage. 7 shows in a schematically simplified manner three control levels for the operation of a power generation plant according to the invention.

1 zeigt die erfindungsgemäße Energieerzeugungsanlage in schematisch vereinfachter Art und Weise. Hierbei wird ein elektrischer Generator 11, der an ein elektrisches Netz 60 angekoppelt ist, mittels einer Wasserturbine 3 wenigstens mittelbar angetrieben. Die Wasserturbine 3 kann im Rahmen des fachmännischen Ermessens ausgestaltet sein. Beispielsweise kann eine zwei- oder mehrflügelige Propellerstruktur gewählt werden. Ferner können um die Wasserturbine zusätzliche Strukturen vorgesehen werden, welche zum Schutz oder zur Leitung der Strömung dienen. Erfindungsgemäß wird zwischen der Wasserturbine 3 und dem elektrischen Generator 11 ein hydrodynamischer Antriebsstrang 1 verwendet. Unter einem hydrodynamischen Antriebsstrang 1 wird in der vorliegenden Erfindung ein leistungsverzweigter Antriebsstrang verstanden, der einen ersten Leistungszweig 7 und wenigstens einen zweiten Leistungszweig 18 umfasst. Zur Leistungsverzweigung der antriebsseitig dem hydrodynamischen Antriebsstrang zugeführten Leistung wird ein Leistungsverzweigungsgetriebe verwendet, beispielsweise kann dies ein Planetenradsatz sein. Abtriebsseitig des Leistungsverzweigungsgetriebes 5 wird mittels einer hydrodynamischen Komponente, die dem zweiten Leistungszweig zugeordnet ist, eine Verbindung zwischen dem ersten und dem zweiten Leistungszweig 7, 18 hergestellt, so dass es möglich ist, ausgehend von einer konstanten Umlaufgeschwindigkeit des elektrischen Generators 11 der Wasserturbine 3 unterschiedliche Umlaufgeschwindigkeiten aufzuprägen. 1 shows the power generation plant according to the invention in a schematically simplified manner. This is an electric generator 11 that connected to an electrical network 60 is coupled by means of a water turbine 3 driven at least indirectly. The water turbine 3 can be designed within the scope of expert judgment. For example, a two- or multi-bladed propeller structure can be selected. Furthermore, additional structures can be provided around the water turbine, which serve to protect or to guide the flow. According to the invention, between the water turbine 3 and the electric generator 11 a hydrodynamic drive train 1 used. Under a hydrodynamic drive train 1 is understood in the present invention, a power-split drive train, a first power branch 7 and at least a second power branch 18 includes. For power branching of the drive side, the power supplied to the hydrodynamic drive train, a power split transmission is used, for example, this may be a planetary gear. Output side of the power split transmission 5 is connected by means of a hydrodynamic component, which is assigned to the second power branch, a connection between the first and the second power branch 7 . 18 made so that it is possible, starting from a constant rotational speed of the electric generator 11 the water turbine 3 to impose different rotational speeds.

Die Energieerzeugungsanlage kann ferner optionale Komponenten aufweisen. Dies sind zusätzliche Getriebe, die dem hydrodynamischen Antriebsstrang vor- oder nachgeschaltet sind. In 1 dient eine als Planetenradgetriebe ausgebildete Übersetzungsstufe 4 zu einer ersten Übersetzung der Drehzahl der Wasserturbine. Ferner kann zwischen dem hydrodynamischen Antriebsstrang 1 und dem elektrischen Generator 11 ein Übertragungselement 50 vorgesehen sein, welches eine Kupplung und/oder einer Bremse umfasst. Diese können sich auch zwischen dem zusätzlichen Getriebe 4 und dem hydrodynamischen Antriebsstrang 1 befinden.The power plant may further include optional components. These are additional gears that are upstream or downstream of the hydrodynamic drive train. In 1 serves as a planetary gear formed translation stage 4 to a first translation of the speed of the water turbine. Furthermore, between the hydrodynamic drive train 1 and the electric generator 11 a transmission element 50 be provided, which comprises a clutch and / or a brake. These can also be between the extra gear 4 and the hydrodynamic drive train 1 are located.

In 1 werden im Einzelnen die mechanischen Halterungsstrukturen für die Energieerzeugungsanlage nicht dargestellt. Bevorzugt wird eine Ausführungsform, bei der die in 1 gezeigten Komponenten als Baueinheit zusammengefasst und mit einem wasserdichten Gehäuse umhüllt sind, so dass diese Baueinheit als ganzes tauchbar ist. Diese Baueinheit kann dann entlang einer Stützstruktur bis auf eine für die Energiegewinnung bevorzugte Tiefe gebracht werden.In 1 Specifically, the mechanical support structures for the power plant are not shown. Preferred is an embodiment in which the in 1 shown components are combined as a unit and coated with a waterproof housing, so that this unit is submersed as a whole. This assembly can then be brought along a support structure to a preferred depth for energy production.

2 zeigt eine vorteilhafte Ausgestaltung des hydrodynamischen Antriebsstrangs 1 einer erfindungsgemäßen Energieerzeugungsanlage. Hierbei ist im Einzelnen dessen Eingangswelle 2 mit der Wasserturbine 3 einer erfindungsgemäßen Windkraftanlage wenigstens mittelbar verbunden. Im vorliegenden Fall ist ein Getriebe 4 mit einem konstanten Übersetzungsverhältnis zwischen dem Rotor 3 der Windkraftmaschine und der Eingangswelle 2 platziert. Im hier dargestellten Ausführungsbeispiel wird als Leistungsverzweigungsgetriebe 5 des Antriebsstranges 1 ein Planetenradgetriebe verwendet, wobei die Eingangswelle 2 mit dem Planetenradträger 6 in Verbindung steht. Im Leistungsverzweigungsgetriebe 5 liegen nun zwei Leistungszweige vor, der erste Leistungszweig 7 führt Leistung über das Sonnenrad 9 des Planetenradgetriebes zur Ausgangswelle 10 des Antriebsstrangs. Diese Ausgangswelle 10 treibt wenigstens mittelbar den elektrischen Generator 11 an und steht in Wirkverbindung mit dem hydrodynamischen Stellwandler 12. Hierzu ist die Ausgangswelle 10 wenigstens mittelbar mit dem Pumpenrad 13 des hydrodynamischen Stellwandlers 12 verbunden. Als Reaktionsglied 15 wird im hydrodynamischen Wandler 12 ein Leitrad mit Stellschaufeln verwendet, mit dem der Leistungsfluss auf das Turbinenrad 14 eingestellt werden kann. Über das Turbinenrad 14 erfolgt wiederum ein Leistungsrückfluss, der über einen zweiten, starren Planetenradsatz 16 geführt wird, und seinerseits auf das Außenrad 17 des Leistungsverzweigungsgetriebes 5 wirkt und das Übersetzungsverhältnis beeinflusst. Dies stellt den zweiten Leistungszweig 18 des Leistungsverzweigungsgetriebes dar, der dem Leistungsrückfluss dient. 2 shows an advantageous embodiment of the hydrodynamic drive train 1 a power generation plant according to the invention. Here, in detail, its input shaft 2 with the water turbine 3 a wind turbine according to the invention at least indirectly connected. In the present case is a transmission 4 with a constant gear ratio between the rotor 3 the wind turbine and the input shaft 2 placed. In the embodiment shown here is as a power split transmission 5 of the drive train 1 used a planetary gear, wherein the input shaft 2 with the planet carrier 6 communicates. In the power split transmission 5 There are now two power branches, the first power branch 7 performs power over the sun gear 9 of the planetary gear to the output shaft 10 of the powertrain. This output shaft 10 at least indirectly drives the electric generator 11 and is in operative connection with the hydrodynamic torque converter 12 , For this purpose, the output shaft 10 at least indirectly with the impeller 13 of the hydrodynamic converter 12 connected. As a reaction member 15 is in the hydrodynamic converter 12 a stator used with adjusting vanes, with which the power flow to the turbine wheel 14 can be adjusted. About the turbine wheel 14 In turn, there is a power return flow, which is via a second, rigid planetary gear set 16 is guided, and in turn on the outer wheel 17 of the power split transmission 5 acts and affects the gear ratio. This represents the second power branch 18 the power split transmission, which serves the power return.

Für den Betrieb der erfindungsgemäßen Energieerzeugungsanlage werden drei wesentliche Betriebsbereiche unterschieden. Diese sind in 3 skizziert. Hierbei ist die von der Wasserturbine aufgenommene Leistung in beliebigen Einheiten in Abhängigkeit der Drehzahl der Wasserturbine ebenfalls in beliebigen Einheiten dargestellt.For the operation of the power generation plant according to the invention three main operating ranges are distinguished. These are in 3 outlined. Here, the power absorbed by the water turbine in arbitrary units depending on the speed of the water turbine is also shown in any units.

In einem mit I bezeichneten Bereich wird die Energieerzeugungsanlage in Teillast betrieben. Dieser beginnt ab einer bestimmten Drehzahl und endet bei einer bestimmten Drehzahlschwelle Dmax. Die in 3 dargestellte Kurve im Betriebsbereich I stellt eine Sollkurve dar, welche eine leistungsoptimale Drehzahlführung der Wasserturbine 3 skizziert. Einem bestimmten Leistungseintrag wird demnach eine optimale Drehzahl der Wasserturbine 3 zugeordnet. Dreht die Wasserturbine 3 mit einer geringeren oder einer höheren Drehzahl als die optimale Drehzahl, so kann von der Energieerzeugungsanlage keine optimale Leistung der Meeresströmung entzogen werden. In der vorliegenden Anmeldung wird für eine leistungsoptimale Drehzahlführung im Betriebsbereich I auch der Begriff einer Drehzahlführung entlang der Parabolik verwendet.In an area designated I, the power generation plant is operated at partial load. This starts at a certain speed and ends at a certain speed threshold D max . In the 3 illustrated curve in the operating range I represents a setpoint curve, which is a performance-optimal speed control of the water turbine 3 outlined. A certain power input is therefore an optimal speed of the water turbine 3 assigned. Turn the water turbine 3 at a lower or higher speed than the optimum speed, the power plant can not extract optimal ocean current power. In the present application, the concept of a speed control along the parabolic system is used for a performance-optimal speed control in the operating range I.

Für die erfindungsgemäße Energieerzeugungsanlage wird ein elektrischer Generator 11 mit einer konstanten, vorzugsweise schnellen Umlaufdrehzahl verwendet. Einmal an die Netzfrequenz gekoppelte Synchrongeneratoren werden in ihrer Umlaufdrehzahl durch das elektrische Verbundsnetz 60 gestützt. Dies gilt in einem hinreichenden Umfang auch für Asynchrongeneratoren, wenn diese in einem steil verlaufenden Linearbereich betrieben werden. Ausgehend von dieser konstanten Drehzahl des elektrischen Generators 11 wird durch die Steuerung und/oder Regelung der Wirkverbindung zwischen dem ersten Leistungszweig 7 und dem zweiten Leistungszweig 18 des Antriebsstrangs 1, d. h. des Leistungsflusses über die hydrodynamische Komponente, die eingangsseitige Drehzahl des Antriebsstrangs und damit die Drehzahl der Wasserturbine 3 so geführt, dass diese immer mit einer leistungsoptimalen Drehzahl umläuft.For the power generation plant according to the invention is an electric generator 11 used with a constant, preferably fast rotating speed. Once coupled to the grid frequency synchronous generators are in their rotational speed through the electrical grid 60 supported. This applies to a sufficient extent for asynchronous generators, if they are operated in a steep linear range. Starting from this constant speed of the electric generator 11 is controlled by the control and / or regulation of the operative connection between the first power branch 7 and the second power branch 18 of the powertrain 1 , ie the power flow through the hydrodynamic component, the input-side speed of the drive train and thus the speed of the water turbine 3 guided so that this always rotates with a performance-optimal speed.

Wird als hydrodynamische Komponente ein hydrodynamischer Stellwandler 12 verwendet, so ergibt sich der Vorteil, dass zur leistungsoptimalen Drehzahlführung der Wasserturbine 3 keine Regelung im eigentlichen Sinne, sondern ein systeminhärenter Selbstregelungseffekt verwendet werden kann. Dies ist als Illustration in 4 dargestellt. Hierbei stellt die Kurve E die vom Windrotor aufgenommene Leistung dar, Kurve F ist die Leistung auf dem Sonnenrad 9, Kurve G die vom Antriebsstrang übertragene Leistung und Kurve H gibt die über den zweiten Leistungszweig 18 vom hydrodynamischen Wandler 12 auf das Leistungsverzweigungsgetriebe 5 zurückfließende Leistung an. Zusätzlich ist die Einstellung des Leitrades 15 des hydrodynamischen Stellwandlers dargestellt. Sichtbar ist, dass bei einer optimalen Leistungsaufnahme entlang der Parabolik, die durch die Charakteristik des Antriebsstrangs 1 nachgebildet werden kann, mit einer über den gesamten dargestellten Teillastbereich mit einer im Wesentlichen gleich bleibenden Leitradstellung des hydrodynamischen Wandlers 12 gearbeitet werden kann. Diese Einstellung wird nachfolgend als die justierte Einstellung des hydrodynamischen Wandlers 12 bezeichnet. Es ist also keine Regelung des Leitrads nötig, um die Konstanz der Ausgangsdrehzahl des Antriebsstrangs zur Beschickung des elektrischen Generators 11 bei gleichzeitiger variabler optimaler Wasserturbinendrehzahl zu erreichen. Hierbei wird darauf verwiesen, dass die Steilheit der die Leistungsaufnahme charakterisierenden Parabel durch die Übersetzungsdimensionierung der Komponenten des Leistungsverzweigungsgetriebes in Verbindung mit der Dimensionierung des hydrodynamischen Wandlers eingestellt werden kann. Diese Charakteristik des erfindungsgemäßen Antriebsstranges 1 wird nachfolgend als Selbstregelung bezeichnet.Is a hydrodynamic component, a hydrodynamic torque converter 12 used, so there is the advantage that the power optimal speed control of the water turbine 3 no regulation in the true sense, but a system-inherent self-regulation effect can be used. This is as an illustration in 4 shown. Here, the curve E represents the power absorbed by the wind rotor, curve F is the power on the sun gear 9 , Curve G is the power transmitted by the powertrain and curve H is the one over the second power branch 18 from the hydrodynamic converter 12 on the power split transmission 5 backflowing performance. In addition, the setting of the stator 15 of the hydrodynamic converter. Visible is that at optimal power consumption along the parabolic, which is characterized by the characteristics of the powertrain 1 can be reproduced, with a partial load range over the entire shown with a substantially constant Leitradstellung the hydrodynamic converter 12 can be worked. This setting will be referred to below as the adjusted hydrodynamic transducer setting 12 designated. Thus, it is not necessary to control the stator to the constancy of the output speed of the drive train for charging the electric generator 11 to achieve simultaneous variable optimal water turbine speed. It should be noted that the slope of the power consumption characterizing parabola can be adjusted by the translation dimensioning of the components of the power split transmission in conjunction with the dimensioning of the hydrodynamic converter. This characteristic of the drive train according to the invention 1 is hereinafter referred to as self-regulation.

Der Betriebsbereich I, bei dem leistungsoptimal unter Teillastbedingungen einer Meeresströmung kinetische Energie durch den Leistungsaufnehmer der erfindungsgemäßen Energieerzeugungsanlage entnommen wird, könnte nun entlang der Leistungsparabolik bis zum Volllastbereich mit konstanter Drehzahl geführt werden. Üblicherweise würde bei einer solchen Betriebsführung aber ab einem bestimmten Leistungeintrag eine Drehzahlschwelle Dmax überschritten, welche zur Kavitationsvermeidung oder zum Schutz des Fischbestands zu beachten ist. Ab dieser Schwelldrehzahl Dmax wird daher vorzugsweise der Betriebsbereich I verlassen und zu einem Betriebsbereich II übergewechselt, der durch eine Konstanthaltung der Drehzahl der Wasserturbine gekennzeichnet ist.The operating range I, in which optimal power under partial load conditions of a sea current kinetic energy is removed by the power sensor of the power generation plant according to the invention, could now be performed along the power parabolics to the full load range at a constant speed. Usually, however, would in such a management from ei nem certain power input exceeded a speed threshold D max , which is to be observed to avoid cavitation or to protect the fish stock. From this threshold speed D max , therefore, the operating range I is preferably left and transferred to an operating range II, which is characterized by a constant maintenance of the rotational speed of the water turbine.

Für die Ausgestaltung des Antriebsstrangs 1 mit einem hydrodynamischen Stellwandler 12 als hydrodynamische Komponente ist in 5 der Übergang zwischen den einzelnen Betriebsbereichen gezeigt. Im Betriebsbereich I mit leistungsoptimaler Drehzahlführung wird im Sinne des Selbstregelungseffekts mit einer im Wesentlichen gleich bleibenden Leitradstellung, im vorliegenden Fall bei 25 % des Stellweges gearbeitet. Beim Übergang vom Betriebsbereich I auf den drehzahlbegrenzten Betriebsbereich II wird diese optimale Leitradstellung verlassen und das Leitrad des hydrodynamischen Stellwandler 12 in Abhängigkeit des Leistungseintrags an der Wasserturbine 3 so nachgestellt, dass die Wasserturbinendrehzahl im Wesentlichen konstant bleibt und lediglich das von der Wasserturbine 3 aufgenommene Drehmoment und damit die aufgenommene Leistung variiert. Im Betriebsbereich II kann in einer Ausgestaltung anstatt einer tatsächlichen Drehzahlschwelle ein bestimmter Drehzahlverlauf, bevorzugt ein besonders steiler Drehzahlverlauf, gewählt werden. Charakterisierend für den Betriebsbereich II ist, dass die leistungsoptimale Drehzahlführung verlassen wird.For the design of the powertrain 1 with a hydrodynamic torque converter 12 as hydrodynamic component is in 5 the transition between the individual operating areas shown. In operating range I with power-optimal speed control is in the sense of self-regulation effect with a substantially constant Leitradstellung, worked in this case at 25% of the travel. In the transition from operating range I to the speed-limited operating range II, this optimal Leitradstellung leave and the stator of the hydrodynamic torque converter 12 depending on the power input at the water turbine 3 adjusted so that the water turbine speed remains essentially constant and only that of the water turbine 3 recorded torque and thus the recorded power varies. In operating range II, in one embodiment, instead of an actual speed threshold, a specific speed curve, preferably a particularly steep speed curve, can be selected. Characteristic for operating range II is that the performance-optimized speed control is left.

Ferner ist in 5 der Übergang des drehzahlbegrenzten Betriebsbereichs II auf dem drehmomentbegrenzten Betriebsbereich III dargestellt. Hierbei wird die Steuerung und/oder Regelung zum Bewirken einer Drehzahlkonstanz oberhalb eines Schwellmoments an der Windturbine 3 verlassen. Um nun eine unerwünschte Zunahme der Leistungserzeugung der Wasserturbine 3 im Betriebsbereich III zu verhindern, wird mit zusätzlichen Maßnahmen, beispielsweise eine Veränderung der Schaufelradstellung der Wasserturbine 3 oder einer Verstellung eines zugeordneten Leitapparats, der Leistungseintrag durch die Wasserturbine 3 begrenzt und damit ein weiterer Drehzahlanstieg zur Drehmomentenbegrenzung verhindert. Zur Überbrückung der trägen Regelung der Schaufelradstellung der Wasserturbine 3 bei Leistungszunahme im Betriebsbereich III wird zunächst die Leitradstellung des hydrodynamischen Stellwandlers 12 geändert, um kurzzeitige Momentenstöße bzw. -erhöhungen durch den Antriebsstrang abzuwenden, was aber eine kurzfristige Drehzahlerhöhung der Wasserturbine bewirkt, diese wird aber durch die im zweiten Schritt erfolgende Schaufelradverstellung der Wasserturbine 3 eingegrenzt. Dies ist im Einzelnen in 5 nicht dargestellt.Furthermore, in 5 the transition of the speed-limited operating range II shown on the torque-limited operating range III. Here, the control and / or regulation for effecting a speed constancy above a threshold torque at the wind turbine 3 leave. Now to an undesirable increase in power generation of the water turbine 3 to prevent in the operating area III, with additional measures, such as a change in the Schaufelradstellung the water turbine 3 or an adjustment of an associated distributor, the power input by the water turbine 3 limited and thus prevents a further increase in speed to limit the torque. To bridge the sluggish regulation of the bucket wheel position of the water turbine 3 when power is increased in the operating range III, the Leitradstellung the hydrodynamic converter initially 12 changed, in order to avert momentary torque surges or increases by the drive train, but this causes a short-term increase in the speed of the water turbine, but this is due to the taking place in the second step paddle wheel adjustment of the water turbine 3 limited. This is in detail in 5 not shown.

6 stellt nun den Fall des Betriebsbereichs II dar, bei dem durch die Dejustage des hydrodynamischen Stellwandlers 12 oberhalb einer bestimmten Drehzahlschwellbereichs eine bestimmte Solldrehzahl der Wasserturbine 3 aufgeprägt wird. Die dargestellte Kurvenschar stellt unterschiedliche Leitradstellungen (H = 25 %–100 % Stellweg) dar. Im vorliegenden Fall ist der hydrodynamische Stellwandler bei mit einer Leitradstellung von H = 25 % Stellwert justiert. Aus 6 ist ersichtlich, dass durch die Dejustage des hydrodynamischen Stellwandlers 12 unterschiedliche Arbeitspunkte gewählt werden können. Dies eröffnet die Möglichkeit, die Drehzahl der Wasserturbine 3 einzustellen. Im einfachsten Fall wird so die Drehzahl begrenzt, zusätzlich ist es möglich, die Arbeitspunkte für die gewünschte Drehzahl der Wasserturbine 3 entlang einer Kurve einzustellen, die von dem durch die Wasserturbine 3 aufgenommenen Drehmoment abhängt. Hierdurch ist es möglich, insbesondere die Weichheit des Antriebsstrangs an der Grenze zum Volllastbetrieb anzupassen. 6 now represents the case of the operating range II, in which by the maladjustment of the hydrodynamic torque converter 12 above a certain Drehzahlschwellbereichs a certain target speed of the water turbine 3 is imprinted. The set of curves shows different Leitradstellungen (H = 25% -100% travel). In the present case, the hydrodynamic torque converter is adjusted at a Leitradstellung H = 25% control value. Out 6 It can be seen that by the misalignment of the hydrodynamic torque converter 12 different operating points can be selected. This opens up the possibility of the speed of the water turbine 3 adjust. In the simplest case, the speed is limited, in addition it is possible, the operating points for the desired speed of the water turbine 3 to adjust along a curve that from that through the water turbine 3 absorbed torque depends. This makes it possible, in particular to adapt the softness of the drive train at the limit of full load operation.

Um jeden durch Dejustage des hydrodynamischen Stellwandlers eingestellten Arbeitspunkt im Betriebsbereich II ergibt sich wiederum die parabolische Leistungsaufnahmecharakteristik, welche bei variierenden Strömungsgeschwindigkeiten durchlaufen wird. Diese Situation ist in 6 dargestellt. Hierbei ist zu beachten, dass die Einstellung eines bestimmten Arbeitspunkts langsam, d. h. im Sekunden- bis Minutenbereich, vorgenommen werden kann und in Abhängigkeit zur mittleren Strömungsgeschwindigkeit steht. Die möglichen Schwankungen um diesen Arbeitspunkt, die durch die Systemcharakteristik des Antriebsstrangs bei Verwendung eines hydrodynamischen Wandlers 12 jeweils durch eine Selbstregelung ausgeglichen werden, sind kurzzeitige Effekte, die durch Fluktuationen entstehen. Diese Schwankungsbreite sollte ± 30 % der gewünschten Drehzahl im Arbeitspunkt, bevorzugt ± 10 % und insbesondere bevorzugt ± 5 % nicht überschreiten.To each set by misadjustment of the hydrodynamic converter operating point in the operating range II, in turn, results in the parabolic power consumption characteristic which is traversed at varying flow velocities. This situation is in 6 shown. It should be noted that the setting of a certain operating point can be made slowly, ie in the second to minute range, and is dependent on the mean flow velocity. The possible variations around this operating point, due to the system characteristics of the drive train when using a hydrodynamic converter 12 each compensated by a self-regulation, are short-term effects that arise due to fluctuations. This fluctuation range should not exceed ± 30% of the desired speed at the operating point, preferably ± 10%, and most preferably ± 5%.

Neben den voranstehend beschriebenen Betriebsbereichen I–III können auch zusätzliche Betriebszustände auftreten, etwa das Anfahren oder Abschalten der Energieerzeugungsanlage, die Synchronisation des elektrischen Generators mit der Netzfrequenz, ein Lastabwurf, ein Notstopp oder spezielle Betriebszustände, etwa ein Test- oder Schonbetrieb. Zur Realisierung der unterschiedlichen Betriebsbereiche und Betriebszustände wird eine Ausgestaltung der Regelung und Steuerung für die erfindungsgemäße Energieerzeugungsanlage in Form einer hierarchischen Struktur mit einer Unterteilung in drei Regelungsebenen bevorzugt. Dies ist in 7 skizziert. Die erste Regelungsebene ist die Energieerzeugungsanlage selbst. Bevorzugt wird hierbei die Ausbildung des Antriebsstrangs der Energieerzeugungsanlage mit einem hydrodynamischen Stellwandler als hydrodynamische Komponente, was zu einer Selbstregelung führt. Gleichwohl sind alternative hydrodynamische Komponenten, wie eine hydrodynamische Kupplung oder ein Trilockwandler aus Effizienzgründen ebenso denkbar. Für diesen Fall muss diese systeminhärente Selbstregelung durch eine aktive Regelung zur Drehzahlführung der Wasserturbine ersetzt werden. Diese erste Regelungsebene wird von der zweiten Regelungsebene überlagert, welche die Regler für die Schaufelradstellung, die Einstellung der hydrodynamischen Komponente und einen Regler für die Leistungselektronik des Generators umfasst. In dieser Ebene findet für jeden der genannten Regler ein Soll-Ist-Wertvergleich statt, woraufhin entsprechende Stellsignale ausgegeben werden.In addition to the operating ranges I-III described above, additional operating states may occur, such as the startup or shutdown of the power generation plant, the synchronization of the electric generator with the grid frequency, a load shedding, an emergency stop or special operating conditions, such as a test or Schonbetrieb. To realize the different operating ranges and operating states, an embodiment of the control and regulation for the power generation plant according to the invention in the form of a hierarchical structure with a subdivision into three control levels is preferred. This is in 7 outlined. The first control level is the power generation plant itself. In this case, preference is given to the formation of the drive train of the power generation plant with a hydrodynamic Actuator as a hydrodynamic component, which leads to a self-regulation. Nevertheless, alternative hydrodynamic components, such as a hydrodynamic coupling or a trilock converter, are also conceivable for reasons of efficiency. In this case, this system-inherent self-regulation must be replaced by an active control for speed control of the water turbine. This first control level is superimposed by the second control level, which comprises the controls for the Schaufelradstellung, the setting of the hydrodynamic component and a controller for the power electronics of the generator. In this level, a nominal / actual value comparison takes place for each of the named regulators, whereupon corresponding actuating signals are output.

Erfindungsgemäß ist nicht jeder Regler der zweiten Regelungsebene für alle Betriebsbereiche bzw. Betriebszustände aktiviert. Eine Steuerung der Regleraktivierung sowie einer Reglergewichtung bzw. einem graduierten Umschalten zwischen einzelnen Reglern wird durch die dritte Regelungsebene bewirkt. Diese wählt nicht nur in Abhängigkeit des Betriebszustandes bzw. des Betriebsbereiches die zu regelnden Größen aus, sondern es ist auch möglich, für ein und dieselbe Größe, z. B. der Schaufelradstellung, unterschiedliche Regler oder unterschiedliche Reglereinstellungen zu verwenden. Hierdurch kann die Regelungscharakteristik und die Regelungsgeschwindigkeit auf die jeweils spezielle Situation angepasst werden. Ferner ergibt sich über die dritte Regelungsebene als übergeordnete Steuerungsebene eine Einstellung der Reglersollwerte sowie der gewählten Arbeitspunkte.According to the invention is not Each controller of the second control level for all operating ranges or operating conditions activated. A control of the controller activation and a controller weighting or a graduated switching between individual controllers is through the third level of regulation. This not only chooses in dependence the operating state or the operating range to be controlled Sizes out, but it is also possible for a and the same size, e.g. B. paddle wheel position, different knobs or different ones To use controller settings. As a result, the control characteristic and the speed of regulation to the particular situation be adjusted. Furthermore, this results in the third level of regulation as a parent Control level, a setting of the controller setpoints and the selected operating points.

Claims (15)

Energieerzeugungsanlage zur Gewinnung von elektrischer Energie aus einer Meeresströmung, umfassend 1.1 einen Antriebsstrang (1) mit einer Eingangswelle (2) und einer Ausgangswelle (10); 1.2 die Eingangswelle (2) wird wenigstens mittelbar von einer Wasserturbine (3) angetrieben; 1.3 die Ausgangswelle (10) treibt wenigstens mittelbar einen elektrischen Generator (11) an, der mit einem elektrischen Netz (60) verbunden ist, wobei das elektrische Netz (60) eine im Wesentlichen konstante Netzfrequenz aufweist; 1.4 der Antriebsstrang (1) umfasst ein Leistungsverzweigungsgetriebe (5) mit einem ersten Leistungszweig (7) und wenigstens einem zweiten Leistungszweig (18); 1.5 der erste Leistungszweig (7) und der zweite Leistungszweig (18) stehen miteinander über ein Leistungsverzweigungsgetriebe (5) und eine hydrodynamische Komponente (12) in Verbindung.Power generating plant for recovering electrical energy from a sea current comprising 1.1 a powertrain ( 1 ) with an input shaft ( 2 ) and an output shaft ( 10 ); 1.2 the input shaft ( 2 ) is at least indirectly from a water turbine ( 3 ) driven; 1.3 the output shaft ( 10 ) drives at least indirectly an electric generator ( 11 ) connected to an electrical network ( 60 ), the electrical network ( 60 ) has a substantially constant network frequency; 1.4 the powertrain ( 1 ) comprises a power split transmission ( 5 ) with a first power branch ( 7 ) and at least one second power branch ( 18 ); 1.5 the first power branch ( 7 ) and the second power branch ( 18 ) are connected to each other via a power split transmission ( 5 ) and a hydrodynamic component ( 12 ) in connection. Energieerzeugungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die hydrodynamische Komponente (12) ein hydrodynamischer Stellwandler oder eine hydrodynamische Kupplung oder ein Trilockwandler ist.Power generation plant according to claim 1, characterized in that the hydrodynamic component ( 12 ) is a hydrodynamic converter or a hydrodynamic coupling or a Trilockwandler. Energieerzeugungsanlage nach wenigstens einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die hydrodynamische Komponente (12) abtriebsseitig zum Leistungsverzweigungsgetriebe (5) angeordnet ist.Power generation plant according to at least one of claims 2 or 3, characterized in that the hydrodynamic component ( 12 ) on the output side to the power split transmission ( 5 ) is arranged. Energieerzeugungsanlage nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die hydrodynamische Komponente (12) wenigstens mittelbar mit der Antriebswelle des elektrischen Generators (11) verbunden ist.Power generation plant according to at least one of claims 1 to 3, characterized in that the hydrodynamic component ( 12 ) at least indirectly with the drive shaft of the electric generator ( 11 ) connected is. Energieerzeugungsanlage nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Generator (11) als schnell laufender Generator ausgebildet ist.Power generating plant according to at least one of claims 1 to 4, characterized in that the electric generator ( 11 ) is designed as a fast-running generator. Energieerzeugungsanlage nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Wasserturbine (3) und der Eingangswelle (2) des Antriebsstrangs ein Übersetzungsgetriebe (4) angeordnet ist.Power generation plant according to at least one of claims 1 to 5, characterized in that between the water turbine ( 3 ) and the input shaft ( 2 ) of the drive train a transmission gear ( 4 ) is arranged. Energieerzeugungsanlage nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass im ersten Leistungszweig (7) und/oder dem zweiten Leistungszweig (18) zusätzliche Standgetriebe (16) zur Drehzahlanpassung vorgesehen sind.Power generation plant according to at least one of claims 1 to 6, characterized in that in the first power branch ( 7 ) and / or the second power branch ( 18 ) additional stand gears ( 16 ) are provided for speed adjustment. Energieerzeugungsanlage nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Wasserturbine (3), der Antriebsstrang (1) und der elektrische Generator (11) als Baueinheit ausgebildet sind, welche tauchbar ist.Power generation plant according to at least one of claims 1 to 7, characterized in that the water turbine ( 3 ), the drive train ( 1 ) and the electric generator ( 11 ) are designed as a structural unit, which is submersible. Verfahren zum Betrieb einer Energieerzeugungsanlage nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Energieerzeugungsanlage im Teillastbereich der Wasserturbine (3) eine leistungsoptimale Drehzahl aufprägt.Method for operating a power generation plant according to at least one of claims 1 to 8, characterized in that the power generation plant in the partial load range of the water turbine ( 3 ) imposes a performance-optimal speed. Verfahren zum Betrieb einer Energieerzeugungsanlage nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehzahl der Wasserturbine oberhalb einer Drehzahlschwelle (Dmax) entlang einer Sollkurve geführt wird.Method for operating a power generation plant according to at least one of claims 1 to 9, characterized in that the speed of the water turbine above a speed threshold (D max ) is guided along a setpoint curve. Verfahren zum Betrieb einer Energieerzeugungsanlage nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehzahl im Wesentlichen konstant gehalten wird.Method for operating a power generation plant according to claim 9, characterized in that the rotational speed substantially is kept constant. Verfahren zum Betrieb einer Energieerzeugungsanlage nach wenigstens einem der Ansprüche 1 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Energieerzeugungsanlage bei Laststößen die Drehzahl in einem bestimmten Drehzahlintervall variabel ist.Method for operating a power generation plant according to at least one of claims 1 or 10, characterized in that the energy In the case of load surges, the speed of rotation is variable within a certain speed interval. Verfahren zum Betrieb einer Energieerzeugungsanlage nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass oberhalb eines maximalen Drehmoments an der Wasserturbine (3) durch die Einstellung der hydrodynamischen Komponente (12) das auf den elektrischen Generator (11) übertragene Moment begrenzt wird.Method for operating a power generation plant according to at least one of claims 1 to 10, characterized in that above a maximum torque at the water turbine ( 3 ) by the adjustment of the hydrodynamic component ( 12 ) on the electric generator ( 11 ) transmitted torque is limited. Verfahren zum Betrieb einer Energieerzeugungsanlage nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass oberhalb des maximalen Drehmoments an der Wasserturbine (3), die von der Wasserturbine (3) aus der Meeresströmung entnommene Leistung begrenzt wird.Method for operating a power generation plant according to claim 13, characterized in that above the maximum torque at the water turbine ( 3 ), by the water turbine ( 3 ) is limited from the ocean current taken power. Verfahren zum Betrieb einer Energieerzeugungsanlage nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Leistungsbegrenzung durch die Verstellung der Schaufelräder der Wasserturbine (3) und/oder eines der Wasserturbine (3) zugeordneten Leitapparats (15) bewirkt wird.Method for operating a power generation plant according to claim 14, characterized in that the power limitation by the adjustment of the impellers of the water turbine ( 3 ) and / or one of the water turbine ( 3 ) associated Leitapparats ( 15 ) is effected.
DE102004058258A 2004-12-03 2004-12-03 Apparatus and method for generating electrical energy from a sea current Withdrawn DE102004058258A1 (en)

Priority Applications (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102004058258A DE102004058258A1 (en) 2004-12-03 2004-12-03 Apparatus and method for generating electrical energy from a sea current
KR1020077012957A KR20070085927A (en) 2004-12-03 2005-11-30 Hydrodynamic drive train for energy converters that use ocean currents
PCT/EP2005/012777 WO2006058725A1 (en) 2004-12-03 2005-11-30 Hydrodynamic drive train for energy converters that use ocean currents
US11/720,564 US20080101865A1 (en) 2004-12-03 2005-11-30 Hydrodynamic Drive Train for Energy Converters that use Ocean Currents
EP05811336A EP1817497A1 (en) 2004-12-03 2005-11-30 Hydrodynamic drive train for energy converters that use ocean currents
CNA2005800398713A CN101061313A (en) 2004-12-03 2005-11-30 Hydrodynamic drive train for energy converters that use ocean currents

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102004058258A DE102004058258A1 (en) 2004-12-03 2004-12-03 Apparatus and method for generating electrical energy from a sea current

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102004058258A1 true DE102004058258A1 (en) 2006-06-08

Family

ID=35929817

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102004058258A Withdrawn DE102004058258A1 (en) 2004-12-03 2004-12-03 Apparatus and method for generating electrical energy from a sea current

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20080101865A1 (en)
EP (1) EP1817497A1 (en)
KR (1) KR20070085927A (en)
CN (1) CN101061313A (en)
DE (1) DE102004058258A1 (en)
WO (1) WO2006058725A1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102007020615A1 (en) 2007-04-30 2008-11-06 Voith Patent Gmbh Powertrain for a diving power generation plant
RU2500901C2 (en) * 2008-02-27 2013-12-10 Эмитек Гезельшафт Фюр Эмиссионстехнологи Мбх Honeycomb element with flexible connection points
CN103939263A (en) * 2014-04-24 2014-07-23 南通大学 Screw-type permanent magnetic bearing fault-tolerant structure ocean current generator set

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8007231B2 (en) * 2008-07-17 2011-08-30 Dennis Gray Flowing water energy device
US7948108B2 (en) * 2009-02-06 2011-05-24 Ignacio Peralta Systems and methods for converting marine currents into electrical energy
ES2395067B1 (en) * 2011-07-08 2013-10-31 Demetrio FERNÁNDEZ LÓPEZ MULTIPLIER DEVICE FOR MOTOR TORQUE FOR GENERATION OF ELECTRICAL ENERGY.
CN103307248B (en) * 2013-06-26 2015-11-25 重庆大学 Reverse-flow type hydrodynamic mechanical automatic variable transmission device
DE102014213295A1 (en) * 2013-11-14 2015-05-21 Voith Patent Gmbh Hydrodynamic converter and adjusting device for such a converter
CN103644279B (en) * 2013-12-23 2015-12-09 重庆望江工业有限公司 A kind of constant speed output gear case for wind power generating set
DE102018009534B4 (en) 2018-12-07 2024-04-04 Pepperl+Fuchs Se Clamping device with inductive query unit

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004088132A1 (en) * 2003-03-31 2004-10-14 Voith Turbo Gmbh & Co. Kg Drive train for the transmission of a variable power

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4321755B4 (en) * 1993-06-30 2006-07-27 Harald Von Hacht Vegetative drive conception with the aid of a stepless servo-mechanical transmission

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004088132A1 (en) * 2003-03-31 2004-10-14 Voith Turbo Gmbh & Co. Kg Drive train for the transmission of a variable power

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102007020615A1 (en) 2007-04-30 2008-11-06 Voith Patent Gmbh Powertrain for a diving power generation plant
EP1998040A2 (en) 2007-04-30 2008-12-03 Voith Patent GmbH Drive train for a submersible energy generation device
US8039977B2 (en) 2007-04-30 2011-10-18 Voith Patent Gmbh Drive train for an immersion energy production system
RU2500901C2 (en) * 2008-02-27 2013-12-10 Эмитек Гезельшафт Фюр Эмиссионстехнологи Мбх Honeycomb element with flexible connection points
CN103939263A (en) * 2014-04-24 2014-07-23 南通大学 Screw-type permanent magnetic bearing fault-tolerant structure ocean current generator set
CN103939263B (en) * 2014-04-24 2016-04-13 南通大学 Screw type Permanent-magnet bearing fault-tolerant architecture ocean current power generation unit

Also Published As

Publication number Publication date
US20080101865A1 (en) 2008-05-01
WO2006058725A1 (en) 2006-06-08
CN101061313A (en) 2007-10-24
EP1817497A1 (en) 2007-08-15
KR20070085927A (en) 2007-08-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2006058725A1 (en) Hydrodynamic drive train for energy converters that use ocean currents
EP1608872B1 (en) Drive train for the transmission of a variable power
DE10357292B4 (en) A method of controlling a powertrain for a speed-controlled turbofan engine, power shock reduction, and short-term energy storage
EP1756423B1 (en) Energy generation installation with an adjustable-speed gear
DE10361443B4 (en) Control for a wind turbine with hydrodynamic transmission
DE60105298T2 (en) SEA wave transducer
WO2008113699A2 (en) Energy conversion device with hydraulic drive
DE102011087109B3 (en) Apparatus and method for recovering energy from a fluid flow
DE102007028582A1 (en) Wind turbine e.g. wind generator, for generating electrical energy from wind energy, has generator-sided and main-sided frequency converters that supply reactive power to electrical load and receive power from load
EP2182200A2 (en) Method and device for controlling the power of a submerged water power station
DE102009028612A1 (en) Wind turbine and method for controlling the operation of a wind turbine
EP1283359A1 (en) Wind energy power plant
EP2729695B1 (en) Run-of-the-river or marine current power plant and method for operating the same
EP2589794A2 (en) Configuration of a wave energy converter for converting energy from a wave movement of a fluid into another form of energy
DE4112730C2 (en) Device for the generation of electric current by hydropower
DE102011084573A1 (en) Stepless adjustable hydromechanical power-split transmission for e.g. wind power plant for converting flow energy into electric energy, has control device adjusting hydraulic pump such that output shaft exhibits constant output speed
DE102007020615A1 (en) Powertrain for a diving power generation plant
DE102005054539B3 (en) Wind turbine operating method, involves carrying out control or regulation change on hydrodynamic components of control gear to change transformation ratios in gear after occurrence of operational circumstances of power limitation
DE102011101368A1 (en) Flow power plant and method for its operation
DE2930073A1 (en) Wind driven power generator - has rotor within casing profiled to increase air velocity to utilise low wind speeds
WO2004094872A1 (en) Drive train having variable input speed and constant output speed
DE102011121544A1 (en) Wind energy plant of wind park, has generator that is driven by rotor through gear unit so that generated power is delivered to handoff point, and load that is switched between generator and handoff point, so as to consume power
EP3171019A1 (en) Method for operating a run-of-river powerplant
DE8706387U1 (en) Gearboxes for small wind and hydroelectric power plants
DE10221348B4 (en) Process for designing a wind turbine and then a set of wind turbines with different nominal powers

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
8130 Withdrawal