DE19948198A1 - Meeresstrom-Kraftwerk - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Meeresstrom-Kraftwerk. Hierbei handelt es sich nicht nur um ein bekanntes Gezeitenkraftwerk, welches die Energie von Ebbe und Flut ausnutzt, sondern um ein Kraftwerk, welches Meeresströmungen, die über alle Weltmeere ständig gegeben sind, Energie entzieht. DOLLAR A Die Erfindung schlägt vor, ein Meeresstrom-Kraftwerk auszubilden, welches dem Meeresstrom Strömungsenergie entzieht und die entzogene Energie in elektrische Energie umsetzt. Das erfindungsgemäße Meeresstrom-Wasserkraftwerk wird hierbei unterhalb des Wasserspiegels, beispielsweise mehr als 50 m unterhalb des Wasserspiegels eingesetzt und kann auch dann eine relativ große Leistung zur Verfügung stellen, wenn die Fließgeschwindigkeit des Meeresstroms relativ gering ist, beispielsweise im Bereich von 1,5 m/Sek odeer weniger. Dies wird dadurch erreicht, daß das Wasserkraftwerk ein Wasserrad bzw. einen Rotor (Turbine oder Propeller) aufweist, der über einen Durchmesser von beispielsweise 10 m oder mehr, bevorzugt zwischen 30 m und 120 m verfügt.
Description
Die Erfindung betrifft ein Meeresstrom-Kraftwerk. Hierbei handelt es sich nicht nur
um ein bekanntes Gezeitenkraftwerk, welches die Energie von Ebbe und Flut aus
nutzt, sondern um ein Kraftwerk, welches Meeresströmungen, die über alle Welt
meere ständig gegeben sind, Energie entzieht.
Solche Meeresströmungen sind regelmäßig großräumige stationäre Stromsysteme,
deren Entstehen sich auf die Schubkraft des Gewindes an der Meeresoberfläche
(Triftstrom), innere Druckkräfte (Gradientenstrom) sowie die Erdrotation (Coriolis
kraft) und die Topografie des Meeresbodens und der Küsten bestimmend zurückfüh
ren lassen. Als wichtigste Meeresströmungen seien beispielhaft die Nord- und Süd
äquatorialströme, Kuroshio, Ostaustralstrom, Golfstrom, Brasilstrom, Agulhasstrom,
Nordpazifischer Strom, Nordatlantischer Strom, Westwinddrift, Kalifornischer
Strom, Humboldtstrom, Kanarenstrom, Benguelastrom, Westaustralstrom, äquato
riale Gegenströme, Alaskastrom, Norwegischer Strom, Westspitzbergenstrom, Ost
grönlandstrom, Labradorstrom, Irmingerstrom, Oyashio sowie der Falklandstrom ge
nannt. Neben den bekannten Oberflächenströmungen in den Weltmeeren gibt es
ausgeprägt im Atlantischen und Pazifischen Ozean die äquatorialen Unterströme (bis
2,5 m/Sek Fließgeschwindigkeit), die in einer Tiefe von rund 100 m (oder tiefer)
unter dem westwärts gerichteten Südäquatorialstrom direkt auf den Äquator ost
wärts fließen.
Die Erfindung schlägt vor, ein Meeresstrom-Kraftwerk auszubilden, welches dem
Meeresstrom Strömungsenergie entzieht und die entzogene Energie in elektrische
Energie umsetzt. Das erfindungsgemäße Meeresstrom-Wasserkraftwerk wird hierbei
unterhalb des Wasserspiegels, beispielsweise mehr als 50 m unterhalb des Wasser
spiegels eingesetzt und kann auch dann eine relativ große Leistung zur Verfügung
stellen, wenn die Fließgeschwindigkeit des Meeresstroms relativ gering ist, bei
spielsweise im Bereich von 1,5 m/Sek oder weniger. Dies wird dadurch erreicht,
daß das Wasserkraftwerk ein Wasserrad bzw. einen Rotor (Turbine oder Propeller)
aufweist, der über einen Durchmesser von beispielsweise 10 m oder mehr,
bevorzugt zwischen 30 m und 120 m verfügt.
Fig. 1 zeigt beispielhaft im Querschnitt ein erfindungsgemäßes Meeresstrom-
Wasserkraftwerk. Dieses Kraftwerk weist ein ringförmiges Gehäuse auf, welches
über eine sehr hohe Festigkeit verfügt. Gleichzeitig ist das ringförmige Gehäuse als
Konzentrator (Mantel) ausgebildet, so daß die Strömungsgeschwindigkeit in den
Ring eintretenden Wassers erhöht wird und im zentralen Bereich des Gehäuses ist
ein Wasserrad bzw. ein Rotor ausgebildet, welcher sich - von der Strömungs
geschwindigkeit des Wassers angetrieben - dreht und hierbei gleichzeitig einen
Generatorläufer eines Generators antreibt. Hierbei ist der Generator nicht mit einer
Welle an der Turbine gekoppelt, sondern das Polrad des Generatorläufers ist außen
am Wasserrad befestigt. Somit trägt das Wasserrad bzw. trägt der Rotor des
Kraftwerks den Generatorläufer, welcher von einem Generatorstator im Gehäuse
des Wasserkraftwerks umgeben ist. Die auf das Wasserrad wirkenden Kräfte
werden von Lagern aufgenommen, die auf einem Tragstern ruhen, welcher den
Gehäusering durchsetzt.
Bevorzugt weist der Rotor bzw. das Wasserrad und/oder das Gehäuse des Wasser
kraftwerks Hohlräume auf, die geflutet werden können, so daß sich ein Gleichge
wicht des Wasserkraftwerks zum Wasser einstellt. Damit ist sichergestellt, daß das
Lager des Wasserkraftwerks nur noch den Schub des strömenden Wassers aufneh
men muß.
Die Hohlräume können beim Transport des Wasserkraftwerks zum Standort mit Luft
gefüllt werden. Dann kann ein Schiff das Wasserkraftwerk schwimmend zum
Standort transportieren. Sobald das Wasserkraftwerk seinen vorgesehenen Standort
erreicht hat, werden die Hohlkammern - je nach Bedarf - mit Wasser, vorzugsweise
Seewasser, geflutet, damit das Wasserkraftwerk langsam zu Boden sinken kann.
Sollte ein Umsetzen des Wasserkraftwerks oder eine Reparatur notwendig sein,
kann das Wasser aus den gefluteten Hohlkammern wieder herausgedrückt werden.
Es ist möglich, das Wasserkraftwerk sowohl direkt am Boden zu verankern oder
aber in einem gewissen Abstand zum Meeresboden mit entsprechenden am Meeres
boden arretierten Ketten oder Seilen oder anderen Aufbauten zu fixieren.
Die von dem Generator erzeugte Energie wird mittels Kabeln abgeführt und direkt
in ein Energienetz eingespeist. Auch ist es möglich, mit der von den Meeresstrom-
Wasserkraftwerk erzeugten Energie Meerwasserentsalzungsanlagen mit Strom zu
versorgen.
Auch wenn Meeresströmungen über relativ geringe Fließgeschwindigkeiten verfü
gen, kann das folgende Zahlenbeispiel verdeutlichen, daß sehr große Mengen an
elektrischer Energie (und eine entsprechende Leistung von mehr als 500 KW)
erzeugt werden können, je nachdem, wie groß die Meeresstromgeschwindigkeit ist
und wie groß der Wasserrad-Durchmesser des Kraftwerks ausgebildet ist.
So ist es beispielsweise möglich, bei einer Meeresstromgeschwindigkeit von 1,5
m/Sek und einem Wasserrad-Durchmesser von 25 m bereits eine Leistung von 500
KW bereitzustellen. Wird der Durchmesser des Wasserrads auf 80 m erhöht, ist
eine Leistung von 5 MW möglich. Bei einem Wasserrad-Durchmesser von 36 m ist
noch eine Leistung von 1 MW möglich.
Steigt die Meeresstromgeschwindigkeit an, so steigt der Betrag der elektrischen
Leistung in der dritten Potenz hierzu.
Der besondere Vorteil des erfindungsgemäßen Meeresstrom-Kraftwerks besteht
darin, daß es dort eingesetzt werden kann, wo praktisch das Kraftwerk selbst nicht
die Umwelt stört. Gleichzeitig kann mit dem Meeresstrom-Kraftwerk eine Energie
quelle zugängig gemacht werden, welche nahezu unversiegbar ist und deren Verhal
ten sehr genau vorausberechenbar ist. Trotz der Größe des Meeresstrom-Wasser
kraftwerks kann dieses durch das Fluten der Hohlräume bzw. durch das Heraus
pressen des Wassers aus den Hohlräumen sehr genau in den Meeresströmungen
positioniert werden, wo es keinen negativen Einfluß auf die Schiffahrt hat, weil es
unterhalb der üblichen Tiefgänge von Seeschiffen liegt.
Es sei angemerkt, daß das erfindungsgemäße Meeresstrom-Kraftwerk auch dazu
verwendet werden kann, Ebbe- bzw. Flut-Strömungen, die sich regelmäßig mit einer
Tide einstellen, auszunutzen. Hierzu ist es zweckmäßig, daß die Rotorblätter so
ausgebildet sind, daß sie Strömungen von beiden Seiten umsetzen können (Rotation
in zwei verschiedene Richtungen) oder sich bevorzugt mit Änderung der Strömungs
richtung verdrehen können.
Claims (5)
1. Transportables Meeresstrom-Kraftwerk mit einem Gehäuse, welches einen Ge
nerator, bestehend aus einem Generatorläufer und einem Generatorstator, auf
nimmt, wobei der Generator mittels eines Rotors, welcher mit dem Generatorläufer
verbunden ist, angetrieben wird.
2. Meeresstrom-Kraftwerk mit einem Rotor mit mindestens einem Rotorblatt,
welches einen Generatorläufer des Generators des Kraftwerkes trägt.
3. Meeresstrom-Kraftwerk nach einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Rotorblätter (Propeller) wenigstens einen
Hohlraum aufweisen, welcher mit Wasser geflutet werden kann und aus welchem
gegebenenfalls das Wasser wieder herausgedrückt wird.
4. Meeresstrom-Kraftwerk nach einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse des Kraftwerkes wenigstens zum Teil
als Konzentrator ausgebildet ist, mittels welchem die Strömungsgeschwindigkeit
des in das Kraftwerk eintretendes Wasser vergrößert wird.
5. Meeresstrom-Kraftwerk nach einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse des Kraftwerkes geschlossene Hohlräu
me aufweist, welche mit Wasser flutbar sind und aus welchen das Wasser gegebe
nenfalls wieder ausgedrängt werden kann.
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