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Naturkraftwerk
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung sowie Einrichtungen
zur Erzeugung nutzbringender elektrischer Energie aus großen Strömungsmengen, die
mit relativ geringer Geschwindigkeit fließen, beispielsweise aus Gezeitenströmungen
oder Meeresströmungen oder vo-m Wind. Die Erfindung bezieht sich auch auf solche
geringen Strömungen großer Mengen, die von Wasser verursacht werden, das hinter
Wehren aufgestaut ist, sowie a-uf Vorrichtungen, die langsam vom Wind angetrieben
werden.
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Es gibt viele Vorschläge, wie die Gezeiten genutzt werden.
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können, um elektrische Energie zu erzeugen. Jedoch sind die meisten
Vorschläge entweder nicht durchführbar, ökologisch nicht vertretbar oder würden
so teuer werden, daß sie für die Praxis unbrauchbar sind.
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Das Problem bei Gezeitenströmungen oder Meeresströmungen liegt darin,
daß obgleich unermeßliche Wassermengen in Bewegung versetzt werden, die nutzbaren
Geschwindigkeiten der Bewegung zu gering sind. Zumeist liegen sie in der Größenordnung
von fünf und nur selten von zehn Knoten. Gezeiten- oder Ozeanströmungen sind deswegen
zu langsam, um herkömmliche Turbinen zur Erzeugung von Elektrizität direkt zu betreiben.
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Außerdem sind die verfügbaren Fallhöhen des Wassers für die Turbinen
zu gering. Folglich sind die Wasserströmungsgeschwindigkeiten außerordentlich gering
im Vergleich zu den Strömungsgeschwindigkeiten, wie sie in den wirtschaftlich arbeitenden
Wasserkraftwerken in der Praxis liegen. Es ist schon vorgeschlagen und praktiziert
worden, auch Gezeitenwasser an Wehren aufzustauen. Diese arbeiten nur in der Zeit
zwischen Flut und Ebbe für die Elektrizitätserzeugung, wenn das hinter den Wehren
aufgestaute Wasser durch Turbinen mit genügender Falihöhe freigegeben wird. Für
niedrige Fallhöhen werden besondere, sehr viel pol ige Generatoren benötigt.
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Die vorliegende Erfindung zielt darauf ab, eine Wasserströmung mit
hoher Geschwindigkeit verfügbar zu machen, die ausreicht, einenelektrischen Generator
bei relativ hohen Drehzahlen zu betreiben. Hierbei soll jedoch diese Fließgeschwindigkeit
von einer Strömung mit niedriger Geschwindigkeit abgeleitet werden, entweder von
einer Gezeitenströmung, einer Meeresströmung, der Strömung als Ergebnis einer Flut
hinter einem Wehr oder dem Wind.
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Die Lösung dieser Aufgabe wird mit der vorliegenden Erfindung Im wesentlichen
mit den in den Ansprüchen angegebenen Merkmalen erzielt.
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Mit der Erfindung wird ein Weg für eine wirtschaftliche Erzeugung
von Elektrizität aufgèzeigt. Die so erzeugte L lektrlzität kann beispielsweise direkt
für die Elektrolyse von Wasser verwendet werden, um Wasserstoff als chemischen Brennstoff
verfügbar zu machen.
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Es sind bereits Vorschläge zur Nutzbarmachung der Kraft von Wellen
und Gezeiten gemacht worden, bei denen die in diesen Bewegungen steckende Energie
zur Betätigung von Kolbenpumpen und d-amit zum Anheben einer Arbeitsflüssigkeit,
gewöhnlich des betreffenden Meer oder Seewassers, in ein höher gelegenes Reser--voir,
verwendet wird, um so ein Wassergefäl le entstehen zu lassen, dessen potentielle
Energie dann zum Erzeugen von ElektrizTtät genutzt werden kann.
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Gegenüber diesen Vorschlägen zeichnet sich die vorliegende Erfindung
dadurch aus, daß sie eine natürliche, im wesentlichen hori2ontale Strömung mit verhältnismäßig
niedriger Geschwindigkeit einer natürlichen Flüssigkeit zum Antrieb von Drehvorrichtungen,
wie beispielsweise einer Archimedischen Schraube, benutzt, um Arbeitsflüssigkeit
zu einem Strömungsverstärker zu fördern, ohne daß in der Arbeitsflüssigkelt ein
Gefälle gebildet wird, so daß die relativ langsame -Bewegung eine großen Menge der
natürlichen Flüssigkeit direkt und ohne Erzeugung eines Gefäl-les in eine steuerbare,
jedoch viel schnellere Strömung einer relativ kleinen Menge der ArbeitsflüssigkeiJ
umgewandelt wird, welche dann zur Erzeugung von Elektrizität verwendet werden kann.
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Die Arbeitsflüssigkeit kann sich in einem geschlossenen System befinden,
oder es ka-nn ein offenes System verwendet werden, in welchem die natürliche Flüssigkeit,
beispielsweise See- (Meer-) oder Flußwasser zugleich die Arbeitsflüssigkeit ist.
In jedem Fall wird die geringe Strömungsgeschwindigkeit der natürlichen Flüssigkeit,
beispielsweise Meer- oder Flußwasser oder die Luft zum-Pumpen von relativ kleinen
Mengen eines Arbeitsmediums in einem Rohrsystem benutzt, welches zu einer Verengung
führt, wo sich eine Strömung mit hoher Geschwindigkeit einstellt und wobei diese
hohe Geschwindigkeit zum Antrieb einer Turbine, eines Peltonrades oder anderen Vorrichtungen
zurn Antrieb eines Generators zum Zwecke der Erzeugung von t;lektrizitAt dient.
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So kann die vorliegende Erfindung dazu beriuizt werden, aus Windkraft,
Flußströmung, Ebbe (im Gegensatz zu Flut) obgleich es auch möglich ist, von derjenigen
Strömung Gebrauch zu machen, die durch Eintangen des Fl utwassers hinter Wehren
entsteht, um auf diese Weise aus Meeresströmungen Elektrizität zu erzeugen.
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Es liegt auf der Hand, daß, wenn der Wasserströmung Energie entzogen
wird, nur ein Teil der gesamten vorhandenen Energie entzogen werden kann. Andernfalls
würde die Strömung aufhören.
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Deshalb ist es nicht nötig, da beispielsweise die Gezeitenströmung
so unermeßlich ist und die zu entziehende Energiemenge nur ein kleiner Teil davon
ist, daß der Wirkungsgrad der vorliegenden Vorrichtung hoch ist. Folglich ist die
Konstruktion der Ausrüstung auf der Seite mit dem niedrigen Druck nicht kritisch
und kann leichtgewichtig gemacht werden. Sie kann aus verschiedenen Materialien
mit großen Toleranzen hergestellt werden und erfordert keine speziel le Qual tikationen.
Im Falle von Flußströmung oder Meeresströmung könnte Elektrizität über 24 Stunden
pro Tag erzeugt werden und im Falle von Gezeitenströmung würde, da die Zeit des
Fluthochstandes und der maximalen Strömung sich fortschreitend längs den Küsten
verändert, ein großer Teil der gesamten installierten Kapazität fortwährend tlektrizität
erzeugen.
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Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteil der vorliegenden erfindung
ergeben sich aus der nachfolgeanden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand
der beigefügten Zeichnungen Es zeigen: Fig. 1 die Draufsicht auf eine Vorrichtung
zur Erzeugung von elektrischer Energie aus cr Gezeitenströmung,
Fig.
2 einen schematischen Schnitt entlang der Linie ll-ll in Fig. 1 und Fig. 3 eine
Draufsicht auf eine Abänderung der Vorrichtung aus den Figuren 1 und 2.
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In den Figuren 1 und 2 ist die Vorrichtung zur Erzeugung von Energie
aus der Gezeltenströmung dargestellt, wie sie an jedem geeigneten Ort entlang der
Küste installiert werden kann, in einer Meeresströmung oder in einem Flußbett. Die
Vorrichtung weist zwei mit Wasser gefüllte Rohre 1 und 2 auf, die sozusagen einen
Sekundärkreis bilden und die auf Pfeilern 3 über dem Grund des sich bewegenden Wassers
ruhen. Es wird zwar nicht ausgeschlossen, daß die Vorrichtung auch unmittelbar auf
dem Meeresboden angeordnet werden könnte, doch es erschelnt sinnvol 1er, die Anordnung
auf Pfeilern aufzusetzen und fest gegen Bewegungen des Meeresbodens zu verankern,
und die Anordnung selbst etwas über den Meeresboden zu erheben. Außerdem Tst es
auf diese Art weniger wahrscheinlich, daß die Vorrichtung durch sich auf dem Meeresboden
mitbewegte Stelne zerstört oder durch Sand verstopft werden kann, der durch den
Gezeltenfluß bewegt wird Die Rohre 1 und 2 sind an lhren In der Darstellung der
Figur 1 linken Enden abgedichtet und sind durch mehrere Querkammern 4 miteinander
verbunden, In der jeweils eine Antriebsvorrlchtung 5 in der Art einer Archimedischen
Schraube angeordnet ist, die auf einer horizontalen Welle 6 sitzt. Nachfolgend wird
nur keine der Kammern 4 Im Detail beschrleben. Es ist zu erkennen, daß die Antrlebsvorrichtung
das Wasser entweder Vom Rohr 1 zum Rohr 2 oder vom Rohr 2 zum Rohr 1 fördern wird.
Dies hängt von der Drehrichtung ab. Die Welle 6 erstreckt sich Uber dle Kammer 4
hinaus und bis in eine für niedrige Drehzahlen ausgelegte Antriebselnhelt 7, welche
aus einer Anzahl von Drehflügeln besteht, die gemelnsam auf der Welle 6 befestigt
sind Die Drehflügel können von einem Strömungsführungsrohr 8 umgeben werden. Der
vom dlcken Pfeil 9 marklerte Gezeitenfluß treibt die Einhelt 7 zum Drehen
in
die eine oder andere Richtung an. Dadurch fördert die Antriebsvorrichtung 5 Wasser
von einem Rohr zum anderen (von 1 zu 2 oder von 2 zu 1).
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Die Rohre 1 und 2 führen zu einem Hosenstück oder Verbindungsrohr
10, in welchem sich ein Strömungsableitungsventil 11 befindet, das verhindern soll,
daß Wasser, das durch ein Rohr 1 oder 2 fließt, in das andere Rohr überläuft. Das
Rohr 10 führt zu einer Verengung 12, wo die Strömung des Wassers zunimmt, so daß
das Wasser mit höherer Geschwindigkeit in eine Antriebskammer 14 hineinfließt. Diese
Antriebskammer entspricht einem herkömmlichen hydroelektrischen Generator. Sie enthält
Antriebsvorrichtungen, die so angeordnet sind, daß sie einen Generator 15 antrelben
können. Ein Auslaßrohr 16 aus der Antriebskammer 15 führt zu zwei Rücklaufrohren
17 und 18, von denen das Rohr 17 zum Rohr 1 zurückführt und das Rohr 18 zum Rohr
2. Die Einlässe zu den Rohren 17 und 18 werden von Ventilen 19 bzw. 20 gesteuert.
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Zum Betrieb der oben beschriebenen Vorrichtung sei angenommen, daß
der Gezeitenfluß in die Richtung der dem Pfeil 9 benachbarten kleinen Pfeile in
Fig. 1 verläuft und daß diese Strömung die Einheit 7 antriebt. Die Antriebsvorrlchtung
5 pumpt dann Wasser vom Rohr 1 zum Rohr 2. Die Ventile 11 und 20 befinden sich In
der in Figur 1 eingezeichneten Stellung. Das Ventil 11 lenkt die Strömung vom Rohr
2 in die Verengung 12. Das Ventil 20 verhindert eine Rückströmung durch das Rücklaufrohr
18. Das von allen Antriebsvorrlchtungen 5 in allen Kammern 4 beschleunigte Wasser
fließt so vom Rohr 2 durch die Verengung 12, um die Antriebes vorrichtung 14 und
den Generator 15 anzutreiben und kehrt über das Rücklaufrohr 17 zum Rohr 1 zurück.
Wenn sich die Tide ändert, wird die Drehrichtung der Elnheit 7 umgekehrt und die
Ventile 11, 19 und 20 werden umgeschaltet. Nun wird Wasser vom Rohr 2 zum Rohr 1
beschleunigt, fließt zur Verengung 12 und über das Rohr 18 zum Rohr 2 zurück.
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Wie zuvor schon erwähnt, gibt es mehrere Querkammern 4, von denen
jede mit einer Antriebseinheit 7 mit niedriger Geschwindigkeit und Antriebsvorrichtung
5 verbunden ist. Für jedes besondere Rohrsystem wird eine mögliche Höchstanzahl
von Kammern 4 gewählt. Nach Wunsch kann das System aus Rohren 1 und 2 und Querkammern
4 vervielfältigt und so angeordnet werden, daß alle in das Verbindungsrohr 10 führen,
so daß nur ein Generator 15 für mehrere Rohrsysteme benötigt werden würde.
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Die auf die Antriebsvorrichtungen 5, die Antriebseinheiten 7 und die
Rohre 1 und 2, welche eine verhältnismäßig große lichte Weite haben, wirkenden Drücke,
sind vcrhältnismäßig gering Folglich ist der Aufbau dieser Einrichtung nicht kritisch
und sie können in leichter Ausführung aus rohen Materialien, mit einem Minimum an
Toleranzanforderungen bei niedrigen Kosten hergestellt werden. Selbst wenn einige
der Antriebsvorrichtungen 5 und der Antriebseinheiten 7 Schaden nehmen würden, würde
die Vorrichtung noch zufriedenstellend weiterarbeiten, wenn auch mit niedrigerem
Wirkungsgrad, vorausgesetzt, daß die Rohre 1 und 2 abgedichtet bleiben.
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Die schraubenartige Antriebsvorrichtung 5 kann aus ganz dünnwandigem
Material hergestellt werden und ist vorzugsweise mit elne friktionsfreien Mantel
ausgestattet, der für eine gute Abdichtung auf der Innenfläche der Kammer 4 sorgt.
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In Abänderung könnten die Antriebsvorrichtungen 5 in einem Rohr angebracht
werden, wobei die Kante der Archimedischen Schraube an der Innenfläche des Rohrs
abgedichtet würde. Eine solche Schraube würde noch Flüssigkeit vorwärts treiben,
wenn sie sich in einer Flüssigkeit dreht. Das Problem der Abdichtung ist Jerillg,
da die Abdichtung nur ein kreisförmiger Ring zu sein traucht und keine Spirale,
wobei sich der kreisförmige Ring zwischen der Außenseite des Rohrs und der Innenseite
der Kammer 4 befindet.
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Anstelle einer Antr i ebvorri chtuntj mi t Artrh imedischer Schraube
wäre es möglich, eine Anzahl von Ventilatorfächerförmigen F 1 üge 1 -rädern zu verwenden,
die in ein Rohr- mit einer ringförmigen Abdichtung zwischen der Außenseite des Fächer
rohrs und der Innenseite der Kammer 4 eingepaßt sind. Jedoch wird angenommen, daß
die ventilatorförmige Antriebsvorrichtung nicht so wirksam ist, wie die Archimedische
Schraube. Das Steigmaß und der Durchmesser der Archimedischen Schraube lassen sich
im Verhältnis zur Gezeitenfl ußgeschwindigkeit und dem Durchmesser der Drehflügel
7 gut anpassen.
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Wenn die Vorrichung im Meerwasser installiert wird, könnte sich Meerwasserbewuchs,
wie beispielsweise Entenmuscheln störend bemerkbar machen. Es wird angenommen, daß
nian dayegen mit umkehrbarer Elektrolyse vorgehen könnte. Das Rohrsystem müßte abwechselnd
in einen elektrischen Kreis eingeschaltet werden, mit einer Stange, die als Kathode
bzw. als Anode wirkt, zur Anode oder Kathode gemacht werden müßte. Dies würde sehr
wahrscheinlich nur in Zeitabständen nötig sein, viel leicht wöchentlich oder monatlich
und würde von din Meerwasserbedi ngungen abhängen, die in dem Gebiet vorherrschen,
wo das Rohrsystem installiert wäre.
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Wenn die Rohre 1 und 2 lang genug sind und genügend Querkammern 4
vorhanden sind, ist es möglich, eine Generatoranordnung an jedem Ende der Rohre
vorzusehen und die Rohre 1 und 2, die in Fig. 1 (am linken Ende) abgedichtet dargestellt
sind, könnten symmetrisch zu einem weiteren System von Verbindungsrohr, Verengung,
Antriebsvorrichtungskammer und Rücklaufrohren geführt werden.
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Die Vorrichtung kann in ihrem geschiossenen system ständig eine Füllung,
das heißt auf Dauer dasselbe Wasser im Rohrsystem benutzen, man könnte, um die Korrosion
herabzusetzen, das Rohrsystem
mit Frischwasser oder jeder anderen
geeigneten Flüssigkeit füllen. Im Innern des Systems braucht also nicht Meereswdsser
benutzt zu weiden, wenn die Vorrichtung im Meer installiert wird.
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Vor dem Einbau läßt sich die Vorrichtung an Land montieren. Mit Luft
gefüllt, wäre sie schwimmtähig und könnte so zum Einsatzort transportiert werden.
An Ort und Stelle würde sie mit dem Innensystem geflutet und damit untergetaucht
werden. Das Einf-ließenlassen von frischem Wasser kann aus Tanks aus einem Hilfsschiff
erfolgen und aus der Vorrichtung würde zugleich die Luft entweichen.
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Die Vorrichtung kann erst mit dem Rumpf eines Hilfsschiffes und noch
durch Trossen verbunden sein. Man würde sie dann an den Winschen, mit Trossen aufhängen
und unter- Kontrolle absenken, bis die genaue Höhe über dem Meeresboden erreicht
wäre.
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Rund um den Umfang der Vorrichtung lassen sich Pfeiler anbringen,
in deren Führungen die Vorrichtung läuft, so daß sie senkrecht nach unten sinken
könnten, bis zur- Berührung mit dem Meeresboden.
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Dies könnte ferngesteuert oder mit Hilfe von Tauchern bewerkstelligt
werden. Die Pfeiler würden in ihrer Stellung festgelegt werden, nachdem sie mit
dem Boden Berührung haben, so daß die Vorrichtung auf den Pfeilern ruhen würde,
wobei sich ihre Unterfläche frei über dem Meeresboden befände. Eingesickertes Salzwasser
in den Rohren könnte jederzeit von einem Versorgungsschiff durch Einfüllen von frischem
Wasser in die Rohre entfernt werden.
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Wie zuvor schon abgehandelt, liegt der Grund dafür, die Vorrichlung
auf Pfeiler zu setzen, der in, eiri Ausspülen des Meeresbodens durch die Strömung,
die zwischen der Unterfläche der
Vorrichtung und dem Meeresboden
entstehen würde, zu vermeiden, und außerdem ist es auf diese Art weniger wahrscheinlich,
daß die Vorrichtung von Steinen beschädigt oder angetrieben und von Sand verstopft
wird.
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Die Installierung einer solchen Vorrichtung würde den zusätzlichen
Vorteil bieten, daß das betreffende Gebiet sogar weiter als Fischgründe benutzt
werden könnte. Schiffe könnten die Vorrichtung ohnehin ungehindert überqueren. Nur
das Fischen selbst müßte an der Stelle der Vorrichtung untersagl- werden, da verständlicherweise
in diesem Bereich keine Netze oder Leinen verwendet werden könnten.
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Selbst bei Beschädigung eines Teiles der Vorrichtung könnte sie in
den meisten Fällen noch mit einem geringeren Wirkungsgrad weiterarbeiten.
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Reparaturen könnten entweder auf dem Meeresgrund durch Taucher ausgeführt
werden, oder die Vorrichtung könnte durch bloßes Einpumpen von Luft in die Vorrichtung
vom Meeresboden angehoben werden.
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Im Falle eines Innensystems nit Frischwusser im geschlossenen Kreis
lauf könnte Luft ohne jegliche zusätzliche Maßnahmen direkt eingepumpt werden. Bei
offenen Systemen, wie sie nachstehend anhand von Figur 3 noch beschrieben werden
müßte vor- dem Füllen mit Luft eine Abdichtung des offenes Systems erfolgen.
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Hierfür könnten jedoch von vorn herein konstruktive Vorkehrungen getroffen
werden.
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Die Form der Einheit wäre derart, daß Luft ör-tlich in den Generatorabschnitt
gepumpt werden könnte, daiiiit der Generator von Luft und nicht von Wasser umgeben,
gewartet werden könnte, rnit den sich offensiciltlich d;j raus ergebenden Vorteilen.
Der Generatorabschnitt könnte durch eine Luftschleuse von oben her
nur
für diesen Abschnitt zugäng ich gemacht werden, wenn es erforderlich ist.
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lii vielen Fällen lassen sich in tiefem Wasser mehrere Einheiten übereinander
anordnen. Gleich welche Tiefe oder sonstigen örtlichen Bedingungen angetroffen werden,
lassen sich immer Hilfsmittel an der Vorrichtung anbringen, um die Strömungsgeschwindigkeit
durch die Vorrichtung hindurch durch Reduzieren des Bereiches für das ankommende
Wasser zu vergrößern und damit die Strömungsgeschwindigkeit durch die verfügbaren
Öffnungen zu verstärke.
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Selbstverständlich kann dies nur in einem gewissen Ausmaß durchgeführt
werden. Umso mehr jedoch die Strömungsgeschwindigkeit durch örtliche Veränderung
der Bedingungen verstärkt werden kann, desto kleiner ist die Anzahl der zu instal
1 ierenden Einheiten pro erzeugtem Megawatt. Unter Berücksichtigung örtlicher Bedingungen
könnte eine Anzahl vori Vorrichtungen so angeordnet werden, daß sie von selbst eine
Turbulenz oder einen Strudel erzeugen und damit würde die Kraft eines viel yrößeren
Wasservolumens verfügbar gemacht werden, als die die unmittelbar in Beziehung ir
Vorrichtung selbst steht. Die Beschleunigung der Wassermengen durch künstliche Mittel
(Beeinflussung) ist beispielsweise durch die Erzeugung eines in Drehbewegung versetzten
Wasserflusses denkbar.
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Cs ist bekannt, daß Strudel sich unter geeigneten Bedingungen selbst
unter Wasser erzeugen und daß die Wasserströmungsgeschwindikeit hierbei beträchtlich
erhöht wird. Folglich ist unter solchen Bedingungen mehr umsetzbare Energie vorhanden.
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Dasselbe Phänomen ist bei Tornados und Hurrikanen anzutreffen, bei
denen 5 i ch d i e L u f t rri i t hoher Geschwindigkeit zu drehen beginnt. Jedoch
wird es Jahre dauern, bis man solche Naturereignisse so gezielt erzeugen kann, daß
sie ausschließlich nutzbar gemacht werden können.
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Wenn auch die vorliegende Vorrichtung immer dasselbe Wasser im Rohrsystem
verwenden kann, so daß zur Herabsetzung der Korrosion es möglich ist, die Rohre
mit Frischwasser oder mit jeder anderen Flüssigkeit als Meereswasser zu füllen.
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Dennoch kann auch mit Meereswasser im inneren System der Vorrichtung
gearbeitet werden. Diese Vorrichtung würde in einem "Schwimmkörper" eingebaut und
dann zu einem Ort abgeschleppt werden, wo genügend Strömungsfluß vorhanden wäre.
Das kann dri an beliebiger Stelle im Meer sein. Dort würde der Schwimmkörper getaucht
und mit Seilen am Meeresboden verankert werden, um ihn am Ort zu halten, um so durch
ihn Energie nutzbar machen zu können.
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Bei der ungeheuren Weite des Meeres könnte ihm weit mehr Energie entzogen
werden, als jedem anderen Madium. Die entzogene Energie würde in der unendlichen
Weite von der dem Mechanismus umgebenden Mengen sich kaum bemerkbar mdcht-n.
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Bei der Annahme, daß es 100 PS braucht, um Wasser durch ein Rohr mit
rL 1 einem Querschnitt von 0,8 m² bei einer Geschwindigkeit von 9 km/h zu pumpen,
kann eine Vorstellung Volt der herausziehbaren Energie dann gewonnen werden, wenn
angenommen wird, daß in eIner Meeresströmung Billionen Ionnen von Wasser in jeder
Sekunde an einer bestimmten Stelle vorbeifließen.
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Infolge der geringen Anforderungen an den Wirkungsgrad, kann die Vorrichtung
aus jedem geeigneten Metall oder glasfaserverstärktem Kunststoff aus Beton oder
jedem neuen Material, was für diesen Zweck entwickelt werden könnte, bestehen.
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Die in den Figuren 1 und 2 dargestellte Vorrichtung läßt sich auch
zum Erzeugen von Elektrizität aus Windkraft vr'rwenden. In diesem Falle wird die
Vorrichtung auf dem Land angeordnet und die für niedrige Geschwindigkeit ausgelegte
Antriebseinheit 7 wird durch einen Luftpropeller oder ein Windrad ersetzt.
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Da jedoch ein Windrand nicht so wechselnden Winden wie Wasser an
den Küsten den Gezeiten ausgesetzt ist, fällt die Umkehrung der Strömung und das
Rücklaufrohr 18 und die Ventile 19 und 20 fort, sowie das Ventil 11, da das Rohr
2 direkt in die Verengung 12 führen kann.
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Die in den Figuren 1 und 2 dargestellte Vorrichtung kann auch im Wasser
mit einem Wehr verbunden werden, und die Niedriggeschwindigkeits-Antriebseinheiten
können in den Öffnungen des Wehres eingesetzt werden. In diesem Falle würde der
Gezeitenfluß in hohem Maße durch die strömungsführenden Rohre 8 verstärkt werden,
so daß nur eine kleinere Anzahl von Einheiten und Antriebsvorrichtungen zur Erzeugung
einer gegebenen Menge Energie erforderlich wäre.
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Bei einer weiteren Abänderung der in den Figuren 1 und 2 dargestellten
Vorrichtung erstreckt sich die Welle 6 durch die Kammer 4 hindurch und zu derselben
Welle sitzt auf der anderen Seite eine weitere Antriebseinheit, wie es in gestrichelten
Linien links in Fig. 2 dargestellt ist. Durch diese ~Vorrichtung würde das Drehmoment
an der scliraubenförmlgen Antriebs vorrichtung erhöht werden und die Antriebsvorrichtung
könnte besser- stabilisiert werden.
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Wie zuvor ausgeführt, ist das strömungsführende Rohr 8 nicht notwendigerweise
vorzusehen, jedoch kann es je nach den örtlichen Bedingungen rwünsch t ein, das
Rohr mit einer großen tunnelförmigen Mündung an je dem Ende auszurüsten, so daß
das Wasser durch dieses Rohr noch beschleunigt wird. Große Sorgfalt sollte dul die
Konfiguration dtr äußerlichen Ausbildung des Rohrs 8 verwendet werden, um unerwünschte
Turbulenzen zu verhindern, welche auf die Gezeitenströmung einwir-ken oder zu einer
Aus-Spülung des Meeresbodens führen könnten.
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In ciner Ausgestaltung könnte die Innenseite des .-trömungsführenden
Rohrs 8 mit einer Anzahl von schraubenförmig angeordneten Leitschaufeln ausgerüstet
werden, um dem durch das Rohr fließenden Wasser eine Drehbewegung zu zerteilen,
und so die Drehung der Propeller der Antriebseinheit 7 zu unterstützen. In diesem
Falle wäre es möglich, das Steigmaß der Propellerflügel steiler zu stellen, so daß
sie dem Wasserfluß weniger Widerstand bieten würden, ihm jedoch ein größeres Drehmoment
mit weniger Turbulenz und daher weniger Energieverlusten auf aufeinanderfolgende
Propeller durch das durch die vor ihnen liegenden Propeller bildende Hindernis entnehmen.
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Bei einer weiteren Abänderung der Vorrichtung, die in Fig. 3 dargestellt
ist, liegt ein oftenes System vor. Dieses System kann beispielsweise mit einem Rahmenwerk
gelenkig verbunden sein, das an luftgefüllten Tanks, die leicht als Warribojen dienen
könnten, hängt. Die Tanks weisen herabhängende Arme auf, welche mit Kolbenstangen
von Kolben verbunden sind, die in auf dem Meeresboden angeordneten Zylindern angeordnet
sind, wobei der Hub der Zylinder derart bemessen ist, daß er sich dem vollen Gezeitenstand
anpaßt. Die Zylinder weisen FlügelvenXile auf, die die Verbindungen mit dem Meer
und mit einem Rohr 40 steuern und das Ganze ist derart angeordnet, daß beim Fallen
eines Lufttanks Wasser in den Zylinder über den Kolben hineingezogen wird und wenn
der Lufttank angehoben wird, Wasser in das Rohr 40 gedrängt wird, in welchem die
Strömung zur Verengung hinläuft. Durch dieses Hilfsmittel wird Im Rohr nicht nur
durch Ebbe und Flut zusätzliche Strömung erzeugt, sondern auch durch die Wellenwirkung
oder den Seegang.
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In Fig. 3 Ist eine vereinfachte Ausführungsform dieser Art der Vorrichtung
dargestellt, bei der das Meerwasser nicht nur den langsam fließenden Strom darstellt,
sondern auch als Arbeitsmedlum verwendet wird. Bei dieser Ausführungsform führt
ein einfaches Rohr 40 zu einer Verengung 12, welche zu einer Antriebskammer 14 führt,
die mit einem Generator 15 verbunden Ist.
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Wiederum Ist eine Anzahl von Querkammern 21 mit dem Rohr 40
verbunden.
Es werden lediglich zwei solche Kammern dargestellt, wovon bei der einen der Betrieb
beim Gezeitenstrom in die eine Richtung und bei der anderen der Betrieb beim Gezeitenstrom
i-n die andere Richtung dargestelit wird. Jede Kammer enthält eine Antriebsvorrichtung
5, die auf einer horizontalen Welle angeordnet ist. Diese wird von einer langsam
laufenden Antriebseinheit 7 angetrieben, wie es auch bei den Vorrichtungen gemäß
Fig. 1 und 2 der Fall ist. An einem Ende führt jede Kammer durch eine Verbindung
22 in ein Rohr 23, welches direkt vom Meer in das Rohr 40 übergeht. Es sind Ventile
24 und 25 vorgesehen. Das Ventil 24 dient dazu, den Fluß vom Meer in die Verbindung
22 zuzulassen oder abzusperren, und das Ventil 25 ermöglicht oder verhindert den
Fluß von der Verbindung 22 oder dem Rohr 23 in das Rohr 40. Am anderen Ende tührt
jede Kammer durch eine weitere Verbindung 26 in ein Rohr 27, das ebenfalls direkt
vom Meer Zugang zum Rohr 40 verschafft. Es sind Ventile 28 und 29 vorgesehen, wobei
das Ventil 28 dazu dient, den Fluß vom Meer in die Verbindung 26 zuzulassen oder
abzusperren und das Ventil 29 ermöglicht oder verhindert den Fluß in das Rohr 27.
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Beim Betrieb der in Fig. 3 dargestellten Vorrichtung sind die Ventile
24, 25, 28, und 29, die mit jeder Kammer verbunden sind, wenn der Gezeitenstrom
in die eine Richtung verläuft, wie sie links dargestellt ist, so angeordnet, daß
Wasser von der Antriebsvorrichtung 5 gepumpt wird und durch die Verbindung 26 In
die Kammer 21 und durch die Verbindung 22 und das Rohr 23 herausfließt und in das
Rohr 40 hinein. Wenn sich jedoch die Gezeitenströmung umkehrt, wie es rechts dargestellt
ist, werden alle Ventile umgeschaltet, se daß das Wasser nun in jede Kammer durch
das Rohr 23 und die Verlilndung 22 in die Kammer 21 fließt und aus ihr heraus durch
dii' Verbindung 26 und das Rohr 27 In das Rohr 40. Dadurch ist die Strömunqsrichtung
im Rohr 40 immer die gleiche in welcher Richtung audi immer die Gezeitenströmung
veriäuftt Bei dieser Vorrichtung wird Meereswasser als Arbeitsfl üssigkelt verwendet
und das Wasser- wird durch ein Auslaßrohr 30 Ins Meer zurück abgelassen, nachdem
es zur Erzeugung vor Elektrizität verwendet worden ist.
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Die Ventile 24, 25, 28 und 29 sind so aufgebaut, daß sie entsprechend
der Strömungsrichtung ihre geeigneten Stellungen einnehmen.
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Es ist anzumerken, daß die in den Fig. 1, 2 und 3 dargestellte Vorrichtung
täglich über eine viel längere Zeit betrieben werden kann, als dies bei üblichen
Wehr-Gezeiten-Kraftwerken möglich ist und da sich die Uhrzeit der Gezeiten ändert,
wird immer ein großer Teil der gesamten installierten Kapazltät Elektrizität erzeugen.
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Es steht außer Frage, daß die abgegebene Leistung einer solchen Vorrichtung
nicht-mit der abgegebenen Leistung eines modernen Dampf-, hydroelektrischen oder
Atomkraftwerkes verglichen werden könnte. Jedoch spricht dafür, daß rund um die
Küsten des Landes eine große Anzahl von Vorrichtungen installiert werden könnten
und diese in einem Verbundnetz zusammengeschlossen werden könnten. Die Vorrichtung
erfordert nur geringen Kapitaleinsatz und benötigt über einen langen Zeitraum wenlg
Wartung und Aufmerksamkeit. Da außerdem die Vorrichtung oder ein großer Teil von
ihr untergetaucht arbeitet, sollte aus der Sicht der Umweltschützer nichts gegen
sie einzuwenden sein. Da für den Betrieb der Vorrichtung kein Brennstoff benötigt
wird, tritt keine Verschmutzung auf. Außerdem könnte die Vorrichtung zur Nutzbarmachung
von Meeresströmungen wie beispielsweise des Golfstroms, des Labradorstroms oder
des Humboldstroms Verwendung finden, und könnte auf diese Art über 24 Stunden am
Tag Elektrizität liefern. Ebenfalls könnte die Vorrichtung zur Nutzbarmachung von
Fl ußströmungen, insbesondere Dämmen verwendet werden, wo sie für die Befriedigung
von örtlichem Bedarf an Elektrizität, besonders an entfernt legenden Orte oder für
örtliche Anforderungen spezieller Art wie beispielsweise für Krankenhäuser oder
Verkehrsampel n verwendet werden könnte.
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Bei einer noch anderen Ausführungsform der Vorrichtung können die
Querkammern und die niedrig laufendes Antriebseinheiten mit einer Reihe von Rückhaltebecken
oder Schleusen verbunden werden, in denen beirn Auflaufen der Flut Wasser zurückgenalten
werden kann und durch Zwischenverbi ndungen zwischen den Becken könnte die Vorrichtung
so betrieben werden, daß unabhängig vom Gezeitenstand immer eine Wasserströmung
von einem zu einem anderen Becken vorhanden wäre, um eine Wasserströmung im einen
oder anderin der Rohre 1 tirid 2 zu verursachen. Diese Abänderung ist jedem ini
Hinblick auf eine Umweltbeeinflussung nicht so attraktiv.
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L e e r s e i t e