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Title:
DEVICE FOR PRODUCING ELECTRICAL ENERGY FROM HYDRODYNAMIC POWER
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/1999/027251
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a device for producing electrical energy from hydrodynamic power, comprising a water power station with a turbine (4) and a generator (5), the entire water power station or at least its turbine (4) and generator (5) being contained in a commercially available standard container (1) identical to the containers used for water, air, road or railway transport. The pre-assembled water station, disposed in the container (1), can be conveyed in a simple and rational way, up to its destination place where it is simply mounted and started up. No costly building proceeding is required on the operational site. The inventive device can be conveyed on demand and if need be, rapidly, from one operational site to another one.

Inventors:
SCHNYDER ROBERT (CH)
Application Number:
PCT/CH1998/000483
Publication Date:
June 03, 1999
Filing Date:
November 12, 1998
Export Citation:
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Assignee:
SCHNYDER ROBERT (CH)
International Classes:
E02B9/00; F03B13/08; F16M3/00; H02K7/18; (IPC1-7): F03B13/08; E02B9/00; H02K7/18; E04H5/02; F16M3/00; B65D88/12; F01D5/10
Foreign References:
US4224526A1980-09-23
US4078388A1978-03-14
US4321475A1982-03-23
US4098077A1978-07-04
US3791682A1974-02-12
US4053787A1977-10-11
US4804855A1989-02-14
Attorney, Agent or Firm:
Lauer, Joachim (Hug Interlizenz AG Nordstrasse 31 Zürich, CH)
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Claims:
PATENTANSPRUCHE
1. Vorrichtung zur Erzeugung von elektrischer Energie aus Wasserkraft mit einer Wasserkraftanlage mit Turbine (4) und Generator (5), dadurch gekennzeichnet, dass die Wasserkraftanlage, zumindest jedoch Turbine und Generator der Wasserkraftanlage in einen handelsüblichen NormContainer (1), wie er für den Schiffs, Luft, Strassenoder Bahntransport verwendet wird, eingebaut ist/sind.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wasserkraftanlage in einem Einschubrahmen (3) montiert ist, welcher in den Container (1) eingeschoben bzw. einschiebbar ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Einschubrahmen (3), insbesondere zur Ausbildung von Lagerböcken fur die Turbine (4) und/oder den Generator (5) ein oder mehrere mit Sand oder dergl. befüllbare Kasten (9) vorgesehen sind.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass an oder in den Kästen (9) Mittel (11) zum Entleeren ihres Inhaltes vorgesehen sind.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14, dadurch gekennzeichnet, dass ein Halterahmen (19) vorgesehen ist, welcher dazu ausgebildet ist, am Aufstellungsort der Vorrichtung auf einem Fundamentsockel (18) befestigt zu werden und vorzugsweise den Container (1) als Ganzes aufzunehmen und auf dem Fundamentsockel (18) gegen Verschiebung zu sichern.
6. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Halterrahmen (19) für den Transport in dem Container (1) untergebracht werden kann.
7. Vorrichtung nach einem der Anspruche 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Ruckwand (17) des Containers 1) mit einer mit einem abnehmbarem Deckel verschliessbaren Offnung zwecks Durchfuhrung der Wasserzufuhr oderabflussleitung (21,22) versehen ist.
8. Vorrichtung nach einem der Anspruche 17, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der geöffneten Containerturen (2) als Seitenwande sowie weiteren Elementen (2426) ein geschlossener Vorraum (23) aufbaubar ist, welcher mit einer Eingangstur (28) sowie einer Offnung zwecks Durchfuhrung der Wasserzufuhr oderabflussleitung (21,22) versehen ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die weiteren Elemente (2426) fur den Aufbau des Vorraums (23) fur den Transport im Container (1) untergebracht werden konnen.
10. Vorrichtung nach einem der Anspruche 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Turbine (4) eine KaplanRohrturbine ist.
Description:
BESCHREIBUNG TITEL Vorrichtung zur Erzeugung von elektrischer Energie aus Wasserkraft TECHNISCHES GEBIET Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erzeugung von elektrischer Energie aus Wasserkraft mit einer Wasserkraftanlage mit Turbine und Generator im Leistungsbereich zwischen ca. 5 kW und 200 kW.

STAND DER TECHNIK Anlagen dieser verhältnismässig geringen Grosse werden z. B. von einer Firma SFL Wasserkraftanlagen GmbH in D-86707 Westendorf bzw. D-88430 Rot an der Rot angeboten und haben sich an den verschiedensten Einsatzorten zur lokalen Stromerzeugung gut bewahrt. Sie sind für Niederdruck ausgelegt. Für ihren Betrieb ist bereits ein mittlerer Bach, der um die 300-1200 l/s Wasser führt und aber eine nicht zu grosse Distanz ein Gefälle von einigen Metern, typisch 2-10 m, aufweist, ausreichend.

Geeignete Bäche finden sich vor allem in gebirgigen Regionen in grösserer Anzahl.

Ublicherweise werden die bekannten Wasserkraftanlagen in ein kleines Gebaude eingebaut und tuber Zufuhr-und Abflussleitungen an den Wasserlauf angeschlossen. Das Gebäude ist mit speziellen Fundamenten zur Auflagerung der Turbine und des Generators versehen und muss nach den Angaben des Herstellers der Wasserkraftanlage erstellt werden.

DARSTELLUNG DER ERFINDUNG Durch die Erfindung wird eine Vorrichtung mit einer Wasserkraftanlage der vorbeschriebenen Art geschaffen, wobei die Wasserkraftanlage jedoch als Ganzes, zumindest aber Turbine und Generator der Wasserkraftanlage in einen handelsüblichen Norm- Container, wie er für den Schiffs-, Luft-, Strassen-oder Bahntransport verwendet wird, eingebaut ist/sind.

Durch den Einbau in den Container werden Transport, Aufstellung und Inbetriebnahme der Wasserkraftanlage erheblich erleichtert.

Der Container dient hierbei nicht nur als Transportbehältnis ; er ersetzt auch das vor Ort bisher erforderliche Gebaude. Im Container kann die Wasserkraftanlage bereits beim Hersteller komplett vormontiert und ggf. getestet werden, so dass am eigentlichen Betriebsort kein speziell geschultes Personal mehr benötigt wird. Derart vormontiert stellt die erfindungsgemasse Vorrichtung ein bereits funktionsfertiges, kompaktes Kraftwerk dar. Das Kraftwerk ist als Ganzes mobil und kann dadurch ggf. auch nur vorrübergehend an Orten eingesetzt werden, wo die Erstellung einer dauernden Installation nicht erforderlich ist oder sich nicht lohnt und wo bisher praktisch ausschliesslich Dieselgeneratoren mit den von diesen ausgehenden nachteiligen Larm-und Abgasimissionen eingesetzt wurden.

Die vor Ort notwendigen Baumassnahmen zur Aufstellung der erfindungsgemässen Vorrichtung beschränken sich neben dem jedenfalls notwendigen Anschluss an den Wasserlauf auf die Herstellung eines ausreichend festen Untergrundes wie z. B einer einfachen Betonplattform oder eines einfachen rahmenförmigen Betonfundaments, was auch durch nicht aber spezifische Kenntnisse verfugendes Personal ohne weiteres ausführbar ist.

Spezielle Verankerungsmittel für den Container auf der Plattform oder dem Fundament, wie z. B. ein den Container aufnehmender und umgreifender Rahmen, können ebenfalls durch den Hersteller bereits vorgefertigt und in dem Container mit angeliefert werden.

Vorzugsweise wird die Wasserkraftanlage in einem in sich ausgesteiften Rahmen montiert und dann zusammen mit diesem in den Container eingeschoben. An dem Container selbst sind in diesem Fall abgesehen von einer verschliessbaren Offnung für die Durchfuhrung des Zu-oder Abflusses keinerlei Veranderungen erforderlich, was dessen Transportierbarkeit auf die übliche Weise sicherstellt. So montiert ist die Wasserkraftanlage zusammen mit dem Rahmen aus dem Container auch wieder herausziehbar und dadurch für eine Wartung bzw. Reparatur gut zuganglich. Der Rahmen kann auch mit Kästen versehen sein, die wahrend des Tranports leer sind, vor Ort jedoch mit Sand oder einem vergleichbaren Material befüllt werden können und die im befüllten Zustand die bisher üblichen festen Sockel für die Turubine und den Generator ersetzen.

Mit weiterem Vorteil können auch noch Elemente vorgesehen werden, aus welchen in Verbindung mit den Containertüren vor Ort z. B. ein geschlossener Vorraum aufgebaut werden kann. Auch diese Elemente können vorgefertigt und in dem Container mit angeliefert werden.

KURZE ERLAUTERUNG DER FIGUREN Die Erfindung soll nachfolgend anhand eines Ausfuhrungsbeispiels im Zusammenhang mit der Zeichnung näher erläutert werden. In der Zeichnung zeigt : Fig. 1 eine Art Langsschnitt durch eine Vorrichtung nach der Erfindung ; Fig. 2 eine Art Horizontalschnitt durch dieselbe Vorrichtung ; und Fig. 3 zwei alternative Anschlussvarianten der Vorrichtung an einen Wasserlauf.

WEGE ZUR AUSFUHRUNG DER ERFINDUNG In der Zeichnung bezeichnet 1 einen Container aus Metall, wie er gewöhnlich für den Schiffs-, Luft, Strassen-oder Bahntransport von Gütern verwendet wird (Iso-Norm-Container). Derartige Container weisen eine Standardbreite von 8 Fuss, eine Hoche zwischen 8 und 9.6 Fuss und eine Lange von 20 oder 40 Fuss auf und verfügen an einer ihrer beiden Schmal-bzw. Stirnseiten aber eine mit zwei Schwenktüren 2 verschliessbare Be-und Entladeoffnung. Ihr Boden ist mit Holzbohlen ausgelegt.

In dem Container 1 ist in einem Rahmen 3 eine von den Zufuhr- und abflussleitungen abgesehen, komplette Wasserkraftanlage montiert, welche eine Turbine 4, einen Generator 5 mit Schwungmasse 6 sowie elektrische Schaltschränke 7 umfasst.

Der Rahmen 3 ist aus starken Metallprofilen aufgebaut und mit Verstrebungen 8 in sich ausgesteift. Weiter ist er als Einschubrahmen ausgebildet, so dass die Elemente der Wasserkraftanlage ausserhalb des Containers in ihm montiert und dann zusammen mit dem Rahmen 3 in den Container 1 eingeschoben werden können.

Zur Beschwerung des Rahmens 3 am Aufstellungsort der Wasserkraftanlage sowie zur Ausbildung von Lagerböcken für die Turbine 4 und den Generator 5 sind in dem Rahmen 3 mehrere mit Sand oder dergl. befüllbare Kästen 9 vorgesehen. 10 bezeichnet Einfüllschieber für diese Kästen und 11 Auslaufschieber, so dass das Füllmaterial bei Bedarf auch wieder entnommen werden kann.

Die Auslaufschieber 11 können z. B mittels eines Zugseiles 12 bedient werden. Zur Erleichterung des Entleerens können die Kasten 9 einen leicht nach aussen geneigten Boden aufweisen und/oder können zusatzlich auch noch pneumatische Fluidisier- rinnen oder Vibrations-bzw. Kettenfödererer eingebaut sein, die in der Zeichnung jedoch nicht dargestellt sind.

Der dargestellte Container 1 entspricht der oben erwahnten langen Ausführung mit 40 Fuss Lange und ist dadurch in der Lage, ausser den bereits genannten Elementen auch noch eine Auslaufwanne 13 aufzunehmen. 14 bezeichnet eine Abdeckung für diese Wanne. Die Auslaufwanne 13 ist bezuglich ihres Niveaus etwas tiefer als die Turbine 4 angeordnet und aber ein Saugrohr 15 mit Gefälle mit der Turbine 4 verbunden. Das Saugrohr 15 erweitert sich in seiner Breite von der Turbine 4 zur Auslaufwanne 13 hin. An ihrem in der Zeichnung rechten Ende mündet die Auslaufwanne in einem Anschlussflansch 16. Im Bereich dieses Anschlussflansches 16 ist die hintere Containerwand 17 mit einer Offnung versehen, welche mittels eines Deckels oder dergleichen für den Transport des Containers 1 verschlossen werden kann. Der Anschlussflansch 16 kann, muss aber nicht, mit der hinteren Containerwand 17 verbunden sein.

Wie in Fig. 2 erkennbar ist die Wasserkraftanlage vorzugsweise in dem Container 1 etwas gegenüber dessen Langsachse aus der Mitte heraus seitlich versetzt angeordnet, so dass in dem Container neben der Wasserkraftanlage ein Durchgang 29 bis zur hinteren Containerwand 17 freibleibt und alle Teile der Anlage einschliesslich Schaltschranke 7 gut zuganglich sind.

Am Ort, wo die vorbeschriebene Vorrichtung aufgestellt und in Betrieb genommen werden soll, genügt es, für den Container eine geeignete Plattform 18 beispielsweise aus Beton vorzusehen. Um den Container 1 auf dieser Plattform zu befestigen ist mit Vorteil ein spezieller Rahmen 19 vorgesehen, welcher genau an den Container angepasst ist und diesen zumindest vorn und hinten umfasst und dadurch an einer Verschiebung hindert. Der Rahmen 19 kann mit Ankern 20 auf der Plattform 18 befestigt werden. Der Rahmen 19 ist mit Vorteil aus mehreren Teilen zusammengesetzt, welche in dem Container verstaut und in diesem angeliefert werden können.

Ist der Container 1 aufgestellt und ggf. mittels des Rahmens 19 befestigt, genügt es, die Turbine 4 an ein Einlaufrohr 21 aus Kunststoff oder Stahl und die Auslaufwanne 13 an einen Auslauf- kanal 22 z. B. aus entsprechenden Materialien anzuschliessen.

Hierzu musse natürlich die vorderen Schwenktüren 2 geöffnet und der Deckel von der erwähnten Offnung in der hinteren Container- wand 17 abgenommen werden.

Die 90° geöffneten Containertüren 2 können als Seitenwände auch noch in eine Vorraumkonstruktion 23 einbezogen werden, für deren Vorderwand 24, Decke 25 und ggf. auch Boden 26 allerdings zusätzliche plattenförmige Elemente erforderlich sind. Diese können allerdings, wie der aussere Rahmen 19, bereits vorgefertigt und in dem Container 1 verstaut mit angeliefert werden. Die Vorderwand 24 ist hierbei vorzugsweise mit einer Tur 28 versehen. Weiter musse die Vorderwand 24 und/oder das Deckenelement 25 natürlich eine Öffnung für den Eintritt des Einlaufrohres 21 freilassen.

Geeignete Wasserkraftanlagen des vorbeschriebenen Typs und von geeigneter Grosse können komplett z. B. von einer Firma SFL Wasserkraftanlagen GmbH in D-86707 Westendorf bzw. D-88430 Rot an der Rot bezogen werden. In einer Ausführung mit einer doppelt regulierten Kaplan-S-Rohrtubine von 600 cm Durchmesser, mit einem Einlaufdurchmesser von 800 cm, einem Auslaufquerschnitt von 70 cm x 200 cm und bei einem Gefalle von 7-10 m (ergibt ca. 1200 l/s) beträgt die Netto-Leistung solcher Anlagen ca. 90 kW. Sofern bei solchen Turbinen der Wasserspiegel im Auslaufbereich ausreichend hoch eingestellt wird (z. B. knapp unter der Oberkante der Auslaufwanne 13) entsteht dort ein gewisser Stau, der es erlaubt, das Einlaufrohr nicht nur mit Gefälle, sondern auch aber eine Böschung oder Gelandekante hinweg abschnittsweise mit Steigung zu verlegen, wie dies Fig.

3a) zeigt. Alternativ kann der Anschluss an einen Wasserlauf natürlich auch gemäss Fig 3b) ausgeführt sein. In Fig. 3 ist der Oberwasserspiegel jeweils mit Owsp und der Unterwasserspiegel im Abflussbereich mit Uwsp bezeichnet.

Bei den übrigen im Container 1 hinter der Auslaufwanne 13 in Fig. 1 und 2 dargestellten und mit 27 bezeichneten Elementen handelt es sich um Maschinen zum Bohren, Drehen, Fräsen etc, welche mit dem erzeugten Strom betrieben und im Bereich von Anlagen der beschriebenen Art stets nützlich sind.

Es versteht sich, dass die Wasserkraftanlage in dem Container auch umgekehrt eingebaut werden konnte, so dass das Wasser in die Vorrichtung durch die Containerrückwand 17 eintritt und diese durch die vordere Tür wieder verlässt.




 
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