AT501728B1 - Wasserkraftwerk - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft ein Wasserkraftwerk zur Energiegewinnung, welches in Flussläufen anbringbar ist und mehrere auf Achsen gelagerte, an den Wasserstand anpassbare Wasserräder aufweist, wobei der Wasserzulauf in der unteren Hälfte der Wasserräder erfolgt und jede Achse einen Generator antreibt, wobei weiters die Achsen der Wasserräder in den Seitenwän-5 den einer Generatorenkammer gelagert sind.

Bei bekannten Wasserkraftwerken sind aufwendige Anlagen, wie Stauseen, Staumauern etc. notwendig. Bei Flusskraftwerken treten zusätzlich Schwierigkeiten bei unterschiedlichem Wasserstand auf, so dass Kraftwerke bei Hoch- oder Niedrigwasser oft abgeschaltet werden müs-io sen.

Aus der DE 198 17 550 A1 ist in diesem Zusammenhang eine Wasserkraftanlage bekannt geworden, bei welcher mehrere bootförmige Tragekörper im Flusslauf schwimmend angeordnet werden, welche mit durchgehenden Achsen verbunden sind. Auf den Achsen sind zwischen 15 den einzelnen Bootskörpern Wasserräder montiert, die von der natürlichen Wasserströmung angetrieben werden, wobei die gewonnene Energie mittels Generatoren in elektrische Energie umgewandelt wird. Mehrere derartige Wasserkraftwerke können in kurzem Abstand hintereinander im Flussbett angeordnet werden. Durch die Verwendung von Schwimmkörpern passt sich die Anlage automatisch an den jeweiligen Wasserstand an und ist auch bei Hochwasser ver-20 wendbar. Nachteilig ist lediglich die Tatsache, dass die Anlage bei Hochwasser Gefahr läuft, mitgerissen zu werden, sodass sich eine derartige Anordnung lediglich für kleinere Kraftwerke und ruhigere Fließgewässer eigenen wird. Ähnlich wie bei der DE 198 17 550 A1 ist auch aus der GB 165 339 A eine Wasserkraftanlage 25 bekannt, deren Wasserräder auf Schwimmkörpern (Pontons) gelagert sind.

Aus der DE 202 09 427 U1 ist ein Wasserrad bekannt, welches zur Stromerzeugung dient und an den jeweiligen Wasserstand angepasst werden kann. Das Wasserrad ist beidseitig gelagert, wobei sich die Achse des Wasserrades in einer Führung bewegt und mechanisch, hydraulisch 30 oder pneumatisch in der Höhe verstellt werden kann. Die Führungseinrichtung des Wasserrades wird dabei so hoch gebaut, dass selbst bei Höchststand des Gewässers die Möglichkeit besteht, das Wasserrad aus dem Wasser in eine Position anzuheben, in der man es unterqueren kann. Die Anbindung eines Generators, sowie die Kombination mehrerer Wasserräder zu einem Wasserkraftwerk ist allerdings in der DE 202 09 427 U1 nicht geoffenbart. 35

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Wasserkraftwerk der eingangs beschriebenen Art derart weiterzubilden, dass auch große Einheiten in Flussläufen mit häufig auftretendem Hochwasser sicher betrieben werden können. 40 Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, die Generatorenkammer eine im Flussbett verankerte Grundplatte aufweist und in abgedichteten Führungsschlitzen der Seitenwände der Generatorkammer vertikal verschiebbare Dichtplatten angeordnet sind, welche von den Achsen der Wasserräder durchsetzt sind. 45 Gemäß vorliegender Erfindung weist somit das Kraftwerk eine massive Generatorenkammer auf, welche im Flussbett verankert ist. Die Wände der Generatorenkammer, sowie deren Grundplatte bestehen vorzugsweise aus Stahlbeton und weisen eine Höhe auf, die dem Wasserstand bei Hochwasser überragt. Das Innere der Generatorenkammer wird gegenüber dem Flusswasser durch die vertikal verschiebbaren Dichtplatten abgedichtet. Mehrere derartige Kraftwerke so können bevorzugt im Unterlauf von Staumauern nacheinander angeordnet sein.

Erfindungsgemäß weist die Generatorenkammer im Bereich der Führungsschlitze in die Grundplatte der Generatorenkammer eingelassene, gegen das Eindringen von Wasser abgedichtete Schächte auf, welche bei Niedrigwasser die abgesenkten Dichtplatten aufnehmen. 55 3 AT 501 728 B1

Erfindungsgemäß ist eine von einem Wasserstandsensor gesteuerte, elektromotorische, pneumatische oder hydraulische Hebeeinrichtung zur Höhenverstellung jeder Einheit aus Wasserrädern samt dem jeweils zugeordneten Generator vorgesehen. 5 Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsvariante der Erfindung sind insbesondere bei einer Anordnung von mehreren Wasserrädern auf einer Achse mit der Hebeeinrichtung verbundene Tragarme vorgesehen, an welchen die Achse der Wasserräder außerhalb der Generatorenkammer zusätzlich gelagert ist. io Erfindungsgemäß können zumindest an den äußeren Enden der Tragarme Leiteinrichtungen zur Wasserführung vorgesehen sein.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand von teils schematischen Zeichnungen näher erläutert. 15 Es zeigen Fig. 1 eine Gesamtansicht des erfindungsgemäßen Wasserkraftwerks in einer dreidimensionalen Darstellung, Fig. 2 Details des Wasserkraftwerks gemäß Fig. 1, sowie Fig. 3 Details einer zweiten Ausführungsvariante des Wasserkraftwerks ebenfalls in einer dreidimensionalen Darstellung. 20 Das in den Fig. 1 und 2 dargestellte Wasserkraftwerk weist eine Generatorenkammer 1 auf, die im Wesentlichen aus einer im Flussbett verankerten Grundplatte 2 und Seitenwänden 3 besteht, die am vorderen Ende in einer strömungsgünstigen Form zusammengefasst sind. In den Seitenwänden 3 der Generatorenkammer 1 sind mit Dichtungen 5' abgedichtete Führungsschlitze 4 angeordnet, in welchen vertikal verschiebbare Dichtplatten 5 angeordnet sind. Die 25 Dichtplatten 5 werden von den Achsen 6 der Wasserräder 7 durchsetzt, wobei in der dargestellten Ausführungsvariante pro Achse 6 auf jeder Außenseite der Generatorenkammer 1 zwei Wasserräder 7 angeordnet sind. Es sind auch andere Ausführungsvarianten mit nur einem Wasserrad 7 auf jeder Seite bzw. mit mehreren Wasserrädern möglich. In bestimmten Abständen wird der Innenraum der Generatorenkammer 1 durch Zwischenwände 22 unterteilt, an 30 welchen sich die Seitenwände 3 abstützen.

Jede der Achsen 6 treibt einen Generator 8 an, welche im Inneren der trockenen Generatorenkammer 1 angeordnet ist. Die jeweils einer Achse 6 zugeordneten Einheit aus Wasserrädern 7 und Generator 8 kann mit einer elektromotorischen, pneumatischen oder hydraulischen Hebe-35 einrichtung 9, welche an beiden Innenseiten der Seitenwände 3 angeordnet sind, an den jeweiligen Wasserstand angepasst werden. Dazu ist an der Außenseite der Seitenwände 3 oder der Dichtplatten 5 ein vor Spritzwasser geschützter Wasserstandsensor 10 angeordnet, welche die Hebeeinrichtung 9 steuert. 40 Die Generatorenkammer 1 weist im Bereich der Führungsschlitze 4 jeweils Schächte 11 auf, die in die Grundplatte 2 der Generatorenkammer eingelassen sind und gegen das Eindringen von Wasser mit einer Schutzeinrichtung 18 abgedichtet sind. Die Schächte 11 dienen dazu, die bei Niedrigwasser abgesenkten Dichtplatten 5 aufzunehmen. Den Schächten 11 sind Pumpen 12 zugeordnet, mit welchen eingedrungenes Wasser in den Flusslauf zurück gepumpt werden 45 kann.

Insbesondere bei der Verwendung von mehreren Wasserrädern 7 auf jeder Seite der Generatorenkammer 1 können Tragarme 13, vorzugsweise aus einem Leichtmetall, verwendet werden, an welchen die Achsen 6 der Wasserräder 7 außerhalb der Generatorenkammer 1 zusätzlich so gelagert sind. Bei der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsvariante sind an den äußeren Enden der Tragarme 13 Leiteinrichtungen 14 zur Wasserführung angeordnet. Die Leiteinrichtungen sind leicht schräg gestellt und schützen die Wasserräder vor Treibgut. Am Anströmende ist das Kraftwerk ebenfalls durch eine Auffangeinrichtung 15 geschützt, um Treibgut von der Anlage fern zu halten. 55

Claims (5)

1. 4 AT 501 728 B1 In Fig. 2 sind zwei unterschiedliche Ausführungen der Hebeeinrichtung 9 näher dargestellt. So kann die Hebeeinrichtung 9 beispielsweise Hydraulikstempel 16 aufweisen oder durch einen Elektromotor 17 über einen Spindelantrieb 19 gehoben bzw. abgesenkt werden (siehe Detail links oben). Der Antrieb des Generators 8 erfolgt über ein Tellerrad 20 und eine Antriebsspindel 5 21. Zur Verringerung des Gewichts der Wasserräder 7 können deren Schaufeln aus Leichtmetall vorzugsweise aus Aluminium bestehen. io Bei der Ausführungsvariante gemäß Fig. 3 enden die Tragarme 13 bereits zwischen dem ersten und dem zweiten Wasserrad 7, sodass die Achse 6 außerhalb der Generatorenkammer 1 auf jeder Seite nur einmal gelagert ist. Die Anlage kann eine hier nicht weiter dargestellte Überdachung als Wetter- und/oder Schall-15 schütz aufweisen. Patentansprüche: 1. Wasserkraftwerk zur Energiegewinnung, welches in Flussläufen anbringbar ist und mehre re auf Achsen (6) gelagerte, an den Wasserstand anpassbare Wasserräder (7) aufweist, wobei der Wasserzulauf in der unteren Hälfte der Wasserräder (7) erfolgt und jede Achse (6) einen Generator (8) antreibt, wobei weiters die Achsen (6) der Wasserräder (7) in den Seitenwänden (3) einer Generatorenkammer (1) gelagert sind, dadurch gekennzeichnet, 25 dass die Generatorenkammer (1) eine im Flussbett verankerte Grundplatte (2) aufweist und in abgedichteten Führungsschlitzen (4) der Seitenwände (3) der Generatorkammer (1) vertikal verschiebbare Dichtplatten (5) angeordnet sind, welche von den Achsen (6) der Wasserräder (7) durchsetzt sind.
2. 2. Wasserkraftwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Generatorenkam mer (1) im Bereich der Führungsschlitze (4) in eine Grundplatte (2) der Generatorenkammer (1) eingelassene, gegen das Eindringen von Wasser abgedichtete Schächte (11) aufweist, welche bei Niedrigwasser die abgesenkten Dichtplatten (5) aufnehmen.
3. 3. Wasserkraftwerk nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine von einem Wasserstandsensor (10) gesteuerte, elektromotorische, pneumatische oder hydraulische Hebeeinrichtung (9) zur Höhenverstellung jeder Einheit aus Wasserrädern (7) samt dem jeweils zugeordneten Generator (8) vorgesehen ist.
4. 4. Wasserkraftwerk nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass mit der Hebeeinrichtung (9) verbundene Tragarme (13), vorzugsweise aus einem Leichtmetall, vorgesehen sind, an welchen die Achsen (6) der Wasserräder (7) außerhalb der Generatorenkammer (1) zusätzlich gelagert sind.
5. 5. Wasserkraftwerk nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass an den Tragarmen (13) zumindest am äußeren Ende Leiteinrichtungen (14) zum Schutz der Wasserräder (7) und/oder zur Wasserführung vorgesehen sind. so Hiezu 3 Blatt Zeichnungen 55