-
Anlage zur Ausnutzung der Energie, die bei Wechsel von Ebbe und Flut
frei wird, mit zwei voneinander durch ein Wehr getrennten Staubecken Die Erfindung
bezieht sich auf eine Anlage zur Ausnutzung der Energie, die bei Wechsel von Ebbe
und Flut frei wird. Die Anlage umfaßt in an sich bekannter Weise Staubecken, die
zur Aufnahme des Wassers während der Flut dienen, mit den notwendigen Schleusen,
ferner ein Wehr, in dem die hydroelektrischen Kraftmaschinen angeordnet sind, und
ein Abflußstaubecken, in das das Wasser abfließt, nachdem es eine Arbeitsleistung
innerhalb des Wehrs ausgeführt hat.
-
Die Erfindung hat im wesentlichen Verbesserungen bei Anlagen dieser
Art zum Gegenstande, die den Zweck haben, die in den Aufnahmebecken für das Wasser
während der Flut verfügbare .Gefällhöhe besser auszunutzen und die Wasserturbinen,
die im allgemeinen Niederwasserturbinen sind, so anzuordnen,. daß sie die größtmögliche
Arbeitsleistung liefern.
-
Man kennt bereits Anlagen zur Ausnutzung der i@Teereseneigie, bei
denen die Wasserturbinen sich senkrecht entsprechend den Schwankungen des Wasserspiegels
in dem das Flutwasser aufnehmenden Staubecken verschieben, so daß die Gefällhöhe
des auf die Turbinen wirkenden Wassers trotz dauernder Verringerung des Wasserspiegels
in dem das Flutwasser aufnehmenden Staubecken unverändert bleibt. Bei diesen bekannten
Anlagen ist der Schwimmkörper ein starrer Teil der Kammer, der die Turbine enthält,
was dazu zwingt, dem eingetauchten Teil große Abmessungen zu geben, damit ein Auftrieb
auftritt, der imstande ist, das gesamte Gewicht der Kammer auszugleichen. Wenn man
derartige zu große Abmessungen vermeiden wollte, war man bisher gezwungen, in dem
schwimmenden Kasten die Turbine und den elektrischen Stromerzeuger nicht unmittelbar
zu kuppeln, sondern eine Übertragung zwischen der schwimmenden Turbine und dem festen
Stromerzeuger mit einer verschiebbarenKupplung vorzusehen. Dadurch wurde aber die
mechanische Ausbildung der Anlage sehr umständlich. Wenn man, um diese Schwierigkeiten
zu vermeiden, unmittelbar den elektrischen Stromerzeuger mit der Turbine in dem
schwimmenden Kasten kuppelte, so war man bisher genötigt, die Abmessungen des eingetauchten
Teils entsprechend groß auszuführen, was zur Folge hatte, daß man in dem
Boden
des Behälters unterhalb des die Kraftmaschine enthaltenden Kastens eine tiefe Grube
ausheben mußte, in der der untere Teil des Kastens schwamm.
-
Man war also genötigt, gewissermaßen den einen Nachteil durch einen
anderen zu ersetzen.
-
Die Erfindung ermöglicht eine Beseitigung dieser Schwierigkeiten und
eine unmittelbare Kupplung des elektrischen Stromerzeugers mit der Turbine unter
Vermeidung einer übermäßigen Höhenabmessung des die Turbine tragenden Kastens. Zur
Erreichung dieses Zweckes sind entsprechend der Erfindung der Schwimmer und der
die Turbine tragende Kasten voneinander getrennt. Die die Turbinen tragenden Kästen
sind stromabwärts mit Bezug auf das Wehr oberhalb des Niederwassers angeordnet und
mit besonderen Schwimmkörpern verbunden, die stromaufwärts mit Bezug auf das Wehr
oberhalb des Oberwassers und fast in der gleichen waagerechten Ebene wie die die
Turbinen tragenden Kästen angeordnet sind. Infolge dieser Anordnung können die in
den Turbinentragkästen vorgesehenen Wasserauslaßöffnungen sehr tief angeordnet werden,
was gestattet, am besten die verfügbare Gefällhöhe auszunutzen und eine Wasserkammer
zu schaffen, in der die Turbinen eingetaucht arbeiten.
-
Auf der Zeichnung ist beispielsweise eine Ausführungsform einer Anlage
nach der Erfindung dargestellt.
-
Abb. i zeigt eine Gesamtansicht der Anlage im Grundriß; Abb.2 zeigt
einen Querschnitt durch das Wehr in größerem Maßstabe; Abb. 3 ist ein Schnitt nach
Linie 3-3 der Abb. 2; Abb. 4 ist ein Schnitt nach den Linien 4-4, 5-5, 6-6 und 7-7
der Abb. 2.
-
Die auf der Zeichnung dargestellte Anlage umfaßt Aufnahmestaubecken
a, b, c für das Flutwasser, die mit dem Meer durch Schützen 1, 2, 3 verbunden
sind, sowie ein Auslaßstaubecken d, das ebenfalls durch einen Schützen 6 mit dem
Meer verbunden ist. Schützen 4, q.', 7, 7' verbinden untereinander die verschiedenen
Staubecken a, b, c, und die Staubecken a und d sind durch ein Wehr
f
voneinander getrennt, in dem die Wasserturbinen und die elektrischen Stromerzeuger
angeordnet sind.
-
Nach der Erfindung sind die verschiedenen Krafteinheiten, die je aus
einer Wasserturbine j und einem elektrischen Generator i bestehen, in Kästen
5 untergebracht, die stromabwärts mit Bezug auf das Wehr f angeordnet sind. Diese
Kästen 5 sind mittels Träger g mit Schwimmkörpern p verbunden, die stromaufwärts
mit Bezug auf das Wehr f angeordnet sind und auf dem Wasser des Staubeckens a schwimmen.
Die Turbinentragkästen 5 und die Schwimmkörper p folgen so den Verschiebungen des
Wasserspiegels in dem Staubecken a. Die Kästen 5 nehmen bei ihren Verschiebungen
Schützen v mit sich, die in Rinnen ,,v (Abb. 3) des Wehrs f und des Fundaments s
gleiten. Diese Schützen v sind mit Durchflußöffnungen o versehen, die den Eintritt
des Wassers in die Turbinenkästen 5 gestatten. Die Turbinenkästen 5 sind an ihrem
unteren Teil mit Wasseraustrittsöffnungen o' versehen, die so tief wie möglich angeordnet
sind. Die Turbinen j befinden sich so im eingetauchten Zustande j e in einer Wasserkammer
im unteren Teil der Kästen 5. Senkrechte Führungen is (Abb. 2), die starr an dem
Wehr f vorgesehen. sind, und Gleitführungen t, die an den Schwimmkörpern p befestigt
sind, dienen zur Führung der Schwimmkörper p in senkrechter Richtung und verhindern
eine waagerechte Verschiebung der Schwimmkörper p.
-
Die Anlage arbeitet in der folgenden Art (Fig. I) .
-
Bei Hochflut sind die Schützen i, 2 und 3 offen, und das Wasser in
den Staubecken a, b, c
ist ebenso hoch wie die Hochflut. Die Schützen 6, 4
und 4', 7, 7' sind geschlossen.
-
Am Ende der Flut werden die Schützen 1, 2 und 3 geschlossen. Man nutzt
dann das Wasser des Staubeckens a aus, das durch die Turbinen j hindurchströmt,
um dann in das Auslaßstaubecken d abzufließen. Wenn der Wasserspiegel in dem Staubecken
a so weit gefallen ist, daß die Kästen 5 fast auf dem Boden aufruhen, öffnet man
den Schützen 7', der dann in das Staubecken a das Wasser aus dem Staubecken b übertreten
läßt. Infolgedessen steigt der Wasserspiegel in dem Staubecken a wieder an, und
infolgedessen werden auch die Kästen 5 wieder hochgehoben. Hierauf senkt sich der
Wasserspiegel in dem Staubecken a wieder bis zur Erschöpfung des Wassers in dem
Becken b. Man öffnet dann die Schützen 4 und 4', die die Ausnutzung des Wassers
in dem Staubecken c gestatten.
-
Sobald das Meer während dieses Vorganges den tiefsten Wasserspiegel
in dem Staubecken d unterschritten hat, öffnet man den Schützen 6, so daß das Wasser
nunmehr frei in das Meer zurückströmen kann. Diese Schützen 6 bleiben offen bis
zu dem Augenblick, in dem beim Wiedererscheinen der Flut der tiefste Wasserspiegel
des Staubeckens d erreicht ist. Die Flut steigt dann bis zu den Schützen 1, 2 und
3, und diese werden geöffnet, sobald der Wasserspiegel des Meeres denjenigen der
Staubecken a, b, c erreicht hat. Von diesem Augenblick an nutzen die
Turbinen
unmittelbar die Energie des Meeres aus, und zwar bis zum Ende des Fluthochstandes.
Von nun an wiederholt sich der Kreislauf der Vorgänge, der also ein ununterbrochenes
Arbeiten der Turbinen gestattet. Während die Stetigkeit des Antriebes durch die
Anordnung der Staubecken gesichert wird, wird die Stetigkeit der Leistung und infolgedessen
auch die Stetigkeit der Geschwindigkeit der Motorwelle durch die obenerwähnten verschiebbaren
Schützen v erzielt, die mit den die Turbinen tragenden Kästen 5 fest verbunden sind
und deren senkrechte Verschiebung durch die Senk- und Hubbewegungen der Schwimmkörper
p bewirkt wird (Abb. 2 und q.). Die Durchflußöffnung o in jedem Schieber v ist so
eingestellt, daß die zur Erzeugung des Stromes der mit der Turbine j gekuppelten
Wechselstrommaschine i notwendige Wassermenge hindurchströmt. Die Wechselstrommaschine
i. befindet sich oberhalb eines Zwischenbodens h. Die in die Wasserkammer der Turbine
j einfließende Wassermenge ist gleichbleibend, da der Schützen v mit der Durchflußöffnung
o sich stets selbsttätig in seiner Lage den Schwankungen des Wasserspiegels in dem
Staubecken a anpaßt.
-
Die Bewegung der Schützen zwischen den verschiedenen Staubecken, wie
sie beschrieben ist, gestattet, zwischen den Wasserspiegeln im Staubecken a und
im Staubecken d stets einen Höhenunterschied aufrechtzuerhalten, der größer ist
als die Gefällhöhe zwischen der Durchflußöffnung o und der Wasseraustrittsöffnung
o'.
-
Als Turbinen werden solche Turbinen verwendet, die für geringe Gefällhöhen
üblich sind. Eine Anlage nach der Erfindung kann auch für Meeresteile mit geringem
Höhenunterschied zwischen Flut und Ebbe von etwa 5 bis 6 m an ausgeführt werden.