NO320518B1 - Bolgekraftverk - Google Patents

Description

Den foreliggende oppfinnelsen angår et bølgekraftverk omfattende et arrangement av innbyrdes sammenkoblede flyteenheter og hvor hver flyteenhet omfatter en flytepongtong, en stabilisatorenhet og koblingsmidler for den innbyrdes sammenkoblingen av flyteenhetene. Kraften produseres ved innbyrdes vertikal bevegelse av flyteenhetene samtidig som hver flyteenhet er låst i horisontalplanet. Slik at bølgene beveger flyteenhetene styrt i horisontalplanet slik at de kun beveger seg vertikalt.

Det er gjennom patentlitteraturen kjent en rekke forslag til konstruksjoner av bølgekraftverk, for å kunne utnytte energien i bølger til å produsere elektrisk energi.

US 4,742,241 viser anordning for omforming av bølgeenergi til en utnyttbar form for energi, og spesielt til fluidtrykk. Anordningen omfatter en felles rammestruktur med et stort antall flyteanordninger koblet til energi om form ere.

US 4,622,473 viser en offshore plattform med et flertall flyteelementer opphengt under seg. Flyteelementene beveger seg vertikalt oppover idet en bølgetopp passerer, og tyngdekraften fører til at flyteelementene beveger seg vertikalt nedover idet en bølgebunn passerer. Den vertikale bevegelsen utnyttes til å pumpe et fluid med et trykk gjennom et hydraulikksystem, hvoretter trykket utnyttes til å generere elektrisk energi som overføres ved hjelp av kabler til land.

US 3,204,110 viser et bølgekraftverk med to flytelegemer som er innbyrdes forbundet ved en boltforbindelse og hvor det videre er anbrakt en buet tannstang og et tannhjul for overføring av energi til en aksel ved innbyrdes bevegelse mellom flytelegemene om boltforbindelsen.

Videre viser US 1,497,205 viser et bølgekraftverk omfattende flytelegemer som kan bevege seg vertikalt i bølgene. I hvert hjørne hos hvert flytelegeme står det en stolpe og tannstenger montert til flytelegemet, og tannstengene driver en aksling montert på toppen av bølgekratfverket.

Det er med andre ord generelt kjent at kraft kan produseres gjennom å konvertere et hydraulisk trykk som er generert av bølger til elektrisk kraft i en generator. Ulempene ved kjent teknikk er imidlertid mange men fremfor alt er det et problem at flytelegemer som beveger seg i bølgene er ustabile og beveger seg uheldig i forhold til hverandre slik at det er vanskelig å oppnå en god relativ bevegelse som kan utnyttes til å skape for eksempel et hydraulisk trykk.

Formålet med den foreliggende oppfinnelsen er å fremskaffe et bølgekraftverk som unngår ulempene nevnt ovenfor. Hensikten er videre å oppnå en relativ bevegelse mellom de ulike flyteenhetene som er egnet for å skape et hydraulisk trykk samtidig som forbindelsen mellom enhetene kan benyttes til å drive en hydraulisk pumpe, gjeme skjult slik at den er skjermet mot bølgenes og miljøets påvirkning. Videre er den en hensikt at den relative bevegelsen skal være mest mulig stabil. Dette muliggjør til sammen at hydraulisk fluid kan pumpes i flere "ledd" fra et element til det neste og videre til en generator slik at bølgebevegelsen utnyttes best mulig. Videre vil denne løsningen være økonomisk gunstig da den gir en løsning med få generatorer og mange pumpeenheter.

Med utgangspunkt i de ovenfor angitte hensikter og kjent teknikk er det derfor frembrakt foreliggende oppfinnelse ved et bølgekraftverk omfattende et arrangement av innbyrdes sammenkoblede flyteenheter. Arrangementet er forankret til sjøbunnen via forankringsbøyer og hvor hver flyteenhet omfatter en flytepongtong, en stabilisatorenhet og koblingsmidler for den innbyrdes sammenkoblingen av flyteenhetene. Foreliggende oppfinnelse er kjennetegnet ved at koblingsmidlene (48) tillater en fri vertikal bevegelse av flyteenhetene (22) i forhold til hverandre, samtidig som koblingsmidlene (48) holder de innbyrdes sammenkoblede flyteenhetene (22) i et hovedsakelig konstant innbyrdes forhold i horisontalplanet, hvorved den innbyrdes vertikal bevegelse av flyteenhetene (22) fra bølgepåvirkning overføres gjennom en energioverføringsanordning som igjen driver en kraftproduserende enhet.

Dette gir en løsning hvor flyteenhetene beveger seg styrt i en innbyrdes relativ vertikal bevegelse. Pumpebevegelsen kan skje mellom hver enhet ved en egnet overføring og flere enheter kan pumpe til en felles generatorenhet enten i serie eller i parallell.

I en utførelsesform som er foretrukket omfatter bølgekraftverket et hydraulikksystem omfattende en rekke pumpeenheter, for generering av trykk hos et hydraulikkfluid i hydraulikksystemet, og minst en aggregatenhet for utnyttelse av det genererte trykket hos hydraulikkfluidet til produksjon av elektrisk energi.

Det er videre foretrukket at pumpeenhetene drives av den innbyrdes vertikale bevegelsen til flyteenhetene, gjerne gjennom at flyteenhetene omfatter en horisontal tangstang som ved innbyrdes bevegelse av flyteenheten i forhold til nærliggende flyteenheter dreier et tannhjul hos den nærliggende flyteenheten, hvor så tannhjulet driver en av pumpeenhetene.

Det er en betydelig fordel ved foreliggende oppfinnelse at flyteenhetene er låst i horisontal retning slik at de kun beveger seg vertikalt slik at denne innbyrdes relative bevegelse kan utnyttes til å drive en pumpe for hydraulisk fluid som igjen driver en generator for elektrisk kraft. Fluidet kan i ulike utførelsesformer være både væske og gass.

Den foreliggende oppfinnelsen vil i det følgende bli beskrevet ved hjelp av et foretrukket utførelseseksempel, hvor det henvises til de vedlagte tegningene: Fig. 1 viser kraftverket i samsvar med oppfinnelsen anbrakt i sjøen; Fig. 2 viser en illustrasjon av kraftverket sett ovenfra; Fig. 3 viser en illustrasjon av kraftverket sett fra siden; Fig. 4 viser flyteenheten og bestanddeler av denne; Fig. 5 viser tverrsnitt av koblingsmidlene for sammenkobling av flere flyteenheter, hentet som utsnitt fra fig. 4; og Fig. 6 viser den innbyrdes vertikale bevegelsen til flere sammenkoblede flyteenheter i perspektiv.

Det henvises nå til fig. 1, hvor et kraftverk 10 i samsvar med oppfinnelsen er plassert i sjøen. En sjøkabel 11 leder den produserte elektriske energien til land, hvor kraftledninger 14 transporterer energien videre til forbrukere.

Kraftverket i det foretrukne utførelseseksemplet består av et arrangement 20 av flyteenheter 22 (fig. 2). Arrangementet 20 består her av en oppstilling av ti ganger syv flyteenheter 22. I hvert hjørne er arrangementet 20 ved hjelp av en eller flere vaiere 24 oppi ågret i en forankringsbøye 26, som forankrer arrangementet 20 til havbunnen.

En rad 27 av flyteenhetene omfatter aggregat enheter 28, denne raden sees øverst i fig. 2 og er markert med sorte felter. Aggregatenhetene 28 vil bli beskrevet i detalj lenger ned.

I fig. 3 er det vist hvordan forankringsbøyene 26 er forankret til havbunnen. Det skal bemerkes at vaierne 24 er utstyrt med strekkakkumulatorer (ikke vist) for å oppta strekkrefter. Samtidig er vaierne 24 i lengde tilpasset slik at tidevannsvariasjoner ikke får betydning for opplagringen.

En flyteenhet 22 er vist i detalj i fig. 4. Flyteenheten 22 omfatter en flottør 40 festet ved hjelp av en leddforbindelse 42 til en sylinderformet stang eller stabilisatorenhet 44. Til stabilisatorenheten 44, ovenfor flottøren 40, er det festet et fagverk 46, som opptar krefter i horisontal og vertikal retning for hver flyteenhet 22. Flottøren 40 er laget av et ytre lag av glassfiber eller liknende, og sørger for oppdriften til flyteenheten 22. Flottøren 40 har vesentlig avrundede former for å kunne bevege seg fleksibelt over bølgene, og leddforbindelsen 22 bidrar også til dette ved at flottøren 40 kan svinge både om lengdeaksen til leddforbindelsen 42 og om aksen vinkelrett på denne, ved innfestingen av leddforbindelsen 42 til stabilisatorenheten 44.

Stabilisatorenheten 44 er langstrakt og strekker seg i en dybde under havoverflaten. Stabilisatorenheten 44 består fortrinnsvis av et stålrør fylt med betong eller liknende, og har til hensikt å stabilisere flyteenheten 22 i sjøen, slik at denne opprettholder en stabil vertikal posisjon, samtidig som at stabilisatorenheten 44 vil kunne ha en dempende virkning på de dynamiske momentkreftene som vil kunne påvirke flyteenheten 22 ved bølgebevegelser.

Flyteenhetene 22 er innbyrdes festet til hverandre gjennom festemidler 48 hos fagverket 46. Festemidlene 48 er vist i detalj i utsnittene A og B i fig. 5, hentet fra fig. 4. Festemidlene 48 er anbrakt i hvert hjørne av fagverket 46, og omfatter et vesentlig utragende element 50 (utsnitt A) tilpasset til å kunne opptas i et vesentlig hult element 52 (utsnitt B). I utførelseseksemplet kan altså hver flyteenhet festes til fire andre flyteelementer.

Det skal bemerkes at festemidlene 48 i fig. 5 er vist ovenfra, og at det i fig. 4 kan

sees at festemidlene 48 har en lengdeutstrekning. På denne måten kan det utragende elementet 50 forskyves i vertikal retning opp og ned i forhold til det hule elementet 52. Samtidig kan det sees at festemidlene 48 hindrer innbyrdes horisontal bevegelse av flyteenhetene 22.

Dette er nærmere også vist i fig. 6, hvor fire flyteenheter 22 er vist innbyrdes forskjøvet i vertikal retning i forhold til hverandre. Her er det også vist deler av et

hydraulikksystem 60. Hydraulikksystemet 60 omfatter en rekke pumpeenheter, som kan sees som en rekke rektangulære bokser i fig. 6. Disse pumpeenhetene drives av et roterende tannhjul som løper langs en tangstang langs hjørnet på fagverket 46 hos nærliggende flyteenhet. Ved innbyrdes vertikal bevegelse av de to flyteenhetene vil pumpeenheten drives, og hydraulikkfluid vil pumpes til aggregatenhetene 28 nevnt ovenfor.

Aggregatenhetene 28 anvender det hydrauliske trykket til å produsere elektrisk energi, som så overføres via sjøkablene 12 til land. Hydraulikkfluidet med lavt trykk ledes deretter tilbake mot pumpeenhetene. Hydraulikksystemet kan videre omfatte akkumulator enheter for utjevning av trykkvariasjoner. Videre er overføringskanaler i hydraulikksystemet fortrinnsvis anbrakt inne i hule rør som utgjøres av fagverket 46, på denne måten kan overføringskanalene skjules for ytre påkjenninger.

Claims (5)

1. Bølgekraftverk, omfattende et arrangement (20) av innbyrdes sammenkoblede flyteenheter (22), hvor arrangementet (20) er forankret til sjøbunnen via forankringsbøyer (26), og hvor hver flyteenhet omfatter en flytepongtong (40) koblet til en stabilisatorenhet (44) og hvor hver flyteenhet (22) videre er koblet til minst én nærliggende flyteenhet (22) ved hjelp av koblingsmidler (48), karakterisert ved at koblingsmidlene (48) tillater en fri vertikal bevegelse av flyteenhetene (22) i forhold til hverandre, samtidig som koblingsmidlene (48) holder de innbyrdes sammenkoblede flyteenhetene (22) i et hovedsakelig konstant innbyrdes forhold i horisontalplanet, hvorved den innbyrdes vertikal bevegelse av flyteenhetene (22) fra bølgepåvirkning overføres gjennom en energioverføringsanordning som igjen driver en kraftproduserende enhet.

2. Bølgekraftverk i samsvar med patentkrav 1, karakterisert ved at energioverføringsanordningen omfatter et hydraulikksystem (60) omfattende en rekke pumpeenheter, for generering av trykk hos et hydraulikkfluid i hydraulikksystemet, og minst en aggregatenhet (28) for utnyttelse av det genererte trykket hos hydraulikkfluidet for produksjon av elektrisk energi.

3. Bølgekraftverk i samsvar med patentkrav 2, karakterisert ved at pumpeenhetene drives av den innbyrdes vertikale bevegelsen til flyteenhetene (22).

4. Bølgekraftverk i samsvar med patentkrav 3, karakterisert ved at flyteenhetene omfatter en horisontale tangstang som ved innbyrdes bevegelse av flyteenheten i forhold til nærliggende flyteenheter dreier et tannhjul hos den nærliggende flyteenheten, hvor så tannhjulet driver en av pumpeenhetene.

5. Bølgekraftverk ifølge et eller flere av de foregående krav ved at flyteenhetene pumper hydraulisk fluid til aggregatenheten i serie eller parallell.