DE4230789A1 - Kraftwerk in der Meeresbrandung zur Stromerzeugung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Kraftwerk in der Meeresbrandung zur Stromerzeugung.

Erneuerbare Energie wird benötigt. In den letzten Jahren sind zunehmend Windkraftwerke aufgestellt worden. Die Wellen des Meeres werden bekanntlich durch Wind verursacht. Es handelt sich dabei zunächst um vertikale Wasserverschiebungen, bei der Brandung mit am Ufer auflaufenden Wellen kippen auch mit Gischt die oberen Teile der Wellen je in eine horizontale Strömung zum Strand um. Die sen Effekt gilt es mit geeigneten Rotoren zu nutzen. Ein hierfür zur Energiegewinnung geeigneter Rotor ist bereits in DE P 41 18 948.5 seinerzeit für robuste Wind­ kraftwerke beschrieben worden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, über ein in der Brandung des Meeres aufgestelltes/betriebenes Kraftwerk mit seinen Bauelementen zu berichten.

Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Einrichtung durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Die weitere Ausgestaltung der Erfindung ist den Unteransprüchen, der Zeichnung und deren Beschreibung zu entnehmen.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß zur Gewinnung erneuerbarer Energie nun auch der sehr weite, global vorhandene Meeresstrand mit dort eingesetzten Brandungskraftwerken genutzt werden kann. Solche Kraftwerke nutzen in erster Linie die horizontale Wasserströmung, die sich sozusagen am Ende der Brandung auch mit der Gischt ergibt. Auch die am Strand fast nie fehlenden Windkräfte können zusätz­ lich an dem über dem Wasser befindlichen horizontal gestellten radial zu beaufschlagenden Rotor des Kraftwerkes - durch technische Mittel verbessert - angreifen. Wesentlich für das Betreiben solcher Kraftwerke sind der keilförmige radial zum Strand ausge­ richtete Brandungskörper mit seiner zum Strand ansteigenden Deckplatte und der über ein Gerüst an der Hinterkante des auch schwimmbaren Brandungskörpers befestigte trommelförmige horizontal angeordnete Rotor, der quer zur aus der Gischt ein­ treffenden Wasser-Luftbläschenströmung breit dimensionierbare Schaufeln besitzt. Die Generatoren zur Stromgewinnung haben dann seitlich des genannten Gerüstes über dem Wasser, angekoppelt an der horizontalen Welle des Rotors - vorhanden zu sein.

Zur Summierung der Brandungskräfte sollten die Seitenflächen des Brandungskörpers erhöht sein, wofür auch Platten je seitlich angeschweißt sein könnten. Die vordere Auflagefläche des Brandungskörpers kann sinngemäß verbreitert sein. Erfolgt punktual vorn am Grund des Ufers die Verankerung des zum Teil in Wasser befindlichen Kraftwerkes, so ist bei einem schwimmenden Brandungskörper stets mit der richtigen Einstellung des Kraft­ werkes in der Brandung bzw. im Wind zu rechnen. Es ist zudem auch möglichst viel Wind in den Spalt zur Beaufschlagung des Rotors einzubringen, der zwischen der hinteren Oberkante des Brandungskörpers und der Trommel des horizontal gesetzten Rotors liegt. Eine trichterförmige Zusatzvorrichtung vor oberen Teilen des Rotors scheint daher zur besseren Windausnutzung angebracht. Hierfür werden auch in DE P 41 18 948.5 Hinweise gegeben. Selbst mitten im Meer könnten durch Pontons künstlich sozusagen "Untiefen", sekundär Brandung und Gischt erzeugend, für Brandungskraftwerke hergestellt werden.

Auch unabhängig vom Strand lassen sich über tieferen Gewässern künstlich Brandungsverhältnisse über schräg ansteigenden Platten im Be­ reich der Meeresoberfläche zugleich bei Windeinwirkung herstellen. Die hierfür erforderlichen Schwimmkörper können sogar aus ausgedienten Schiffen bestehen, was größere Beweglichkeit er­ laubt und mehr Sicherheit für das Brandungskraftwerk erbringt.

Es zeigen

Fig. 1 ein Kraftwerk zur Stromerzeugung in der Brandung am Meeresufer/Brandungskraftwerk mit dem radial zum Strand nach. Verankerung 11 ausgerichteten Brandungskörper 1, die durch Gewichte 14 beschwerte, auf den Grund horizontal abgesenkte Vorderkante des Brandungskörpers 1, die eben aus dem Wasser herausragende Hinterkante 7 des Brandungskraftwerkes 1, 4, 5 u. a., die zum Strand hin ansteigende Oberplatte 16 des sich fast ganz im Wasser befindlichen Brandungskörpers 1, welcher die mit den Wellen auflaufende Brandungsenergie, aus der sich eine horizontale Strömung zum Strand ergibt, an einen horizontal gestellten trommelförmigen Rotor mit Schaufeln 4 u. 5 weitergibt, die Welle 2 dieses breit auslegbaren radial vor allem durch Wasser beaufschlagbaren Rotors 4 mit Schaufeln 5, das in die Luft ragende Gerüst 3 seitlich an der Hinterkante 7 des Brandungskörpers 1 zur Aufnahme der Laufbuchsen der Welle 2, den seitlich des Gerüstes 3 befindlichen Generator 8 zur Strom­ erzeugung, welcher mit der Welle 2 des Rotors 4 u. 5 gekoppelt ist und den nicht vom Wasser überspülten Strand.

Fig. 2 auf einem senkrechten Schnitt das Prinzip des Betreibens eines Brandungskraftwerkes 1, 2, 3, 4, 5, 7, 8, 11, 15, 16, 16a, 19 u. a., die schräg in Richtung Brandung im Wasser eingebrachte, an Halte­ körpern wie Pontons befestigte Brandungsplatte 16, 16a (1), den hinteren Teil der Brandungsplatte 16, welcher in geringem Maße über den aktuellen Meereswasserspiegel herausragt, um nach Beauf­ schlagung des Rotors 4, 5 der Wasserströmung einen Abfluß zu er­ möglichen, das im Bereich des hinteren Teils der Brandungsplatte 16 befestigte, in die Luft ragende Gerüst 3, welches der Aufnahme der Welle 2 des horizontalen Rotors 4, 5 dient und zudem ggf. einen aus Blech bestehenden Trichter trägt, welcher den zugleich wirkenden Wind auf die Schaufeln 5 des Rotors 4 lenkt. Brandung-sekundäre Windenergie kann nicht nur am eigentlichen Strand, auch bekanntlich über Untiefen im Meer genutzt und mittels Auftrieb gebenden schwimmfähigen Körpern wie Schiffen künstlich mit schräggestellten Brandungsplatten hergestellt werden.

Fig. 3 den Blick auf ein größeres leistungsfähiges Kraftwerk (Hybridkraftwerk) 1a, 16a, 11, 2, 3, 4, 5, 8, u. a. welches dauerhaft Wasser- und Windkräfte des Meeres nutzt, die pontonartigen Schwimmkörper 1a, die beiderseits der schräg nach unten in das Wasser führenden Brandungsplatte 16a angeordnet/befestigt sind, die Verankerung des Kraftwerkes 11 am Meeresgrund, den die Meereswellen auslösenden Wind (Pfeil), die als Energiequelle genutzten Brandungswellen bzw. ihre Gischt konzentriert beiderseits durch die Schwimmkörper 1a, die technisch vorgegebene Ein-Weiter­ leitung der eingefangenen Brandungsenergie in den breiten Spalt zwischen Oberkante der Brandungsplatte 16a und dem darüber befindlichen horizontalen axial trommelförmigen Rotor 4 mit seiner synergetischen Schaufelbesetzung 5 zur wirksamen und dauerhaften Rotation und Gewinnung erneuerbarer Energie bzw. Strom durch den Generator 8. Ist etwa das obere Drittel des Rotors 4, 5 gegen die direkte Windeinwirkung abgeschirmt, ist mit weiterer Leistungssteigerung des Kraftwerkes zu rechnen. Ein trichterförmiger Vorbau fördert zugleich die Nutzung von Wind­ kräften. Auch in tieferen Gewässern können solche Kraftwerke/Hybrid­ kraftwerke zur Stromgewinnung eingesetzt werden.

Fig. 4 den Blick auf ein Schiff 1c, welches axial die Brandungs­ platte 16a in fester Verbindung mit dem Schiffskörper 1c ent­ hält, die Vorrichtung für die erforderliche Verankerung 11 während des Betriebes, das breite Heck des Schiffes 1c mit der weiten und dort auch tiefen Öffnung über der zum Bug hin ansteigenden Brandungsplatte 16a, welche also überall vom Schiffskörper 1c umgeben und getragen wird, die damit stets gegebene richtige Einstellung der Brandungsplatte 16a zur Meeresoberfläche, die unter Zuhilfenahme des Schiffskörpers 1c installierte weitere Kraftwerkausstattung mit dem Gerüst 3 über der hinteren Kante 7 der Brandungsplatte 16a, die Aufnahme dort der Welle 2 des horizontal über der Kante 7 angeordneten Rotors 3, 4 mit Schaufeln 5, wobei bei dieser Ausführung mit einem Schiffskörper 1c noch zusätzlich ein ziemlich groß zu dimensionierender Meereswasser­ abfluß 20 zurück zum Meer hinter der hinteren Kante 7 der Brandungs­ platte 16a durch Teile des Schiffskörpers 1c erforderlich ist.

Claims (13)

1. Kraftwerk in der Meeresbrandung zur Stromerzeugung, dadurch gekennzeichnet,
daß das Kraftwerk für die Ausnutzung der Wellen- und Windenergie Brandungskörper (1) oder Brandungsplatten (16a) besitzt, auf denen an der Küste oder auf dem Meer die Brandungswellen mit Gischt auflau­ fen und zugleich mit Wind Strömungsenergie dauerhaft liefern,
daß die schräg in das Wasser gegen die Wellen/Wind hineinführende Brandungsplatte (16, 16a) völlig oder zum großen Teil von Schwimm­ körpern pontonartig (1, 1a) zur Energiegewinnung getragen wird,
daß das Kraftwerk bzw. sein Brandungskörper (1, 16, 16a) eine Verankerungsvorrichtung vor den Wellen/Wind konzentrisch - den Schwerpunkt des Kraftwerkes berücksichtigend - besitzt, wodurch zugleich die richtige Position des Kraftwerkes vor den Wellen bzw. im Wind erreicht wird,
daß sich die hintere Kante (7) des Brandungskörpers/der Brandungs­ platte (1, 16, 16a) während des Betriebes des Kraftwerkes nur ein wenig über dem aktuell mittleren Meereswasserspiegel befindet,
daß sich je seitlich der hinteren Kante (7) der Brandungsplatte (16, 16a) ein in die Luft ragendes Gerüst (3) zur Aufnahme des horizontal angeordneten Rotors (4, 5) befindet,
daß bei zumindest zweifacher Lagerung der Welle (2) der zuge­ hörige Rotor (4, 5) extrem breit zur Kraft-Energiegewinnung aus­ gelegt sein kann,
daß der Rotor (4, 5) um die Welle (2) bei auch Luftgehalt trommel­ förmige Gestalt hat, so daß die eintreffenden Kräfte am langen Hebel zur Welle (2) wirken,
daß radial zur Welle (2) auf der Trommel (4) des Rotors seine Schaufeln (5) synergetisch angeordnet/befestigt sind,
daß dieser Rotor (4, 5) bei seiner horizontalen Anordnung am hinteren Teil des Brandungskörpers (1, 16, 16a) bzw. der Brandungs­ platte (16, 16a, 7) Strömungsenergie sowohl als Gischtwasser als auch des Windes aufzunehmen vermag und in kraftvolle Drehung umwandelt,
daß für die Energieerzeugung breite horizontale trommelförmige Rotoren (4, 5) zur radialer Beaufschlagung durch Strömungen ein­ gesetzt werden,
daß Generatoren zur Stromerzeugung beiderseits an den Enden der Welle (2) angekoppelt werden können
und daß diese Art der Kraftwerke (1, 2, 3, 4, 5, 7, 8, 11, 15, 16, 16a u. a.) sich nicht nur für den Betrieb am Strand sondern auch in tiefen Gewässern des Meeres zur Gewinnung erneuerbarer Energie eignet.

2. Kraftwerk nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei dem Einsatz des Kraftwerkes (1, 2, 3, 4 u. a.) die Vorder­ kante (15) des Brandungskörpers (1, 16) mit Gewichten (14) zur Auflage auf den Grund beschwert wird, wodurch sich eine bessere Ausnutzung der Brandungsenergie ergeben kann.

3. Kraftwerk nach Patentanspruch 1-2, dadurch gekennzeichnet, daß sich an der Vorderkante (15) des Brandungskörpers (1, 16) bzw. vorn an der Brandungsplatte eine mäßig flexible, schwere Platte zur Auflage und Abschluß zum Grund befindet, wofür sich eine zudem beständige bleihaltige Gummiplatte eignen dürfte.

4. Kraftwerk nach Patentanspruch 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß auch ohne Schwimmkörper (1, 1a) ein Kraftwerk (1, 2, 3 u. a.) Im Brandungsbereich auf einer drehbaren Hebebühne bei ständiger Steuerung betrieben werden könnte.

5. Kraftwerk nach Patentanspruch 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwimmkörper (1, 1a) des Kraftwerkes (1, 2, 3 u. a.) aus je zwei Schiffen bestehen, zwischen denen das Brandungskraftwerk (1, 2, 3 u. a.) insbesondere die Brandungsplatte (16, 16a) ange­ ordnet/befestigt sind, wodurch sich große Beweglichkeit und auch Sicherheit bei Sturm ergäbe.

6. Kraftwerk nach Patentanspruch 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß nur ein Schwimmkörper (1, 1a) einen Motor zur Fortbewegung des Kraftwerkes (1, 2, 3 u. a.) besitzt.

7. Kraftwerk nach Patentanspruch 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß isolierte Kabel als Stromleitung zum Verbraucher vorhanden sind.

8. Kraftwerk nach Patentanspruch 1-7, dadurch gekennzeichnet, daß der Energieaufnahmeraum/Spalt zwischen dem Rotor (4, 5) und der Hinterkante (7) der Brandungsplatte (16, 16a) durch eine Hebevorrichtung des Rotors (4, 5), die am Gerüst (3) befestigt sein kann, in Abhängigkeit zur Brandungsstärke vergrößert oder ange­ paßt verkleinert werden kann.

9. Kraftwerk nach Patentanspruch 1-8, dadurch gekennzeichnet, daß von vornherein ein Schiff (1c) oder ein einheitlicher schiffartiger Schwimmkörper mit eigener Fortbewegung (1c) für den Zweck hergestellt wird, ein mit Brandung und Wind be­ triebenes Kraftwerk - entsprechend mit Brandungsplatte 16a - aufzunehmen.

10. Kraftwerk nach Patentanspruch 1-9, dadurch gekennzeichnet, daß schon in Gebrauch gewesene Schiffe, Kähne zu Brandungs­ kraftwerken der oben genannten Art zur Stromerzeugung umgebaut und eingesetzt werden.

11. Kraftwerk nach Patentanspruch 1-10, dadurch gekennzeichnet, daß besonders auf Schiffen (1c) für den Generator (8) zur Stromerzeugung zur Strömungsausnutzung - Wasser und Wind - auch axial beaufschlagbare Turbinen Verwendung finden.

12. Kraftwerk nach Patentanspruch 1-11, dadurch gekennzeichnet, daß die Brandungsplatte (16, 16a) Profilierungen zur Verstärkung der Brandungsenergieübertragung auf den Rotor (4, 5) aufweist.

13. Kraftwerk nach Patentanspruch 1-12, dadurch gekennzeichnet, daß die Brandungsplatte (16, 16a) eine mediale Längsfurche oder medial einen kielartigen Knick (pfeilförmig nach unten gerichtet) besitzt oder daß quere Riffelungen der Brandungsplatte (16, 16a) vorhanden sind.