DE102004055078A1

DE102004055078A1 - Generation of electricity through water has a pipe inserted into a water reservoir, at a great depth, containing turbines to drive water pumps and a turbine at the pipe end to generate electricity

Info

Publication number: DE102004055078A1
Application number: DE102004055078A
Authority: DE
Inventors: Vladimir Bagashev
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2004-11-15
Filing date: 2004-11-15
Publication date: 2006-05-24

Abstract

To generate electricity using water as a medium, a vertical pipe (1) is inserted into a water reservoir to a great depth e.g. 500 m, containing a number of turbines (A1-A20) in succession within the pipe up to a depth level under the water surface e.g. 50 m. A further vertical pipe section (2), over the water surface, contains a number of water pumps (B1-B10) powered by the turbines and leads into a curved section (3) at a height e.g. of 100 m and a downward vertical section (4) toward the water surface and parallel to the other vertical sections. A turbine (C) to generate electricity is mounted at the pipe end toward the water. A vacuum is created within the pipe before working.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Gewinnung von Elektroenergie im Medium Wasser gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The The invention relates to a device for the production of electrical energy in the medium water according to the generic term of claim 1

Vorrichtungen zur Gewinnung von Elektroenergie im Medium Wasser sind in verschiedener Form bekannt. So werden zum Beispiel Flüsse oder Bäche mit Staudämmen aufgestaut und die dadurch gewonnene Lageenergie mittels Turbinen in elektrischen Strom umgewandelt. An fließenden Gewässern ist auch eine Energiegewinnung mittels Wasserrädern. Die Wirkung der Gezeiten am Meer kann zum Beispiel mit Gezeitenkraftwerken wie an der Mündung der Rance bei Saint-Malo ausgenutzt werden. Allerdings sind der Energiegewinnung durch die Gezeiten wegen der wenigen geeigneten Standorte und der relativ geringen Energieausbeute Grenzen gesetzt.devices for the recovery of electric energy in the medium of water are in different Form known. For example, rivers or streams with dams are dammed up and the resulting positional energy by means of turbines in electricity transformed. On flowing waters is also an energy production by means of water wheels. The effect of the tides At the sea, for example, with tidal power plants as at the mouth of the Rance exploited at Saint-Malo. However, the energy production by the tides because of the few suitable locations and the relatively low energy yield limits.

Weiterhin kann mit der Ausnutzung der Temperaturdifferenz zwischen Wasser in der Tiefsee und Wasser an der Oberfläche besonders in warmen, d. h. tropischen oder subtropischen Regionen Energie gewonnen werden. Hierzu wird mittels langer Rohrleitungen das Wasser aus der Tiefe nach oben gefördert. Das warme Oberflächenwasser wird entweder selbst mit Hilfe von Unterdruck verdampft und nach dem Durchgang durch eine Dampfturbine mit Hilfe des kalten Wassers wieder kondensiert, so dass ein Dampfdruck und somit eine Energieerzeugung stattfindet, oder es wird mit Hilfe des warmen Wassers eine Flüssigkeit mit niedrigem Siedepunkt, zum Beispiel Ammoniak, verdampft und selbige nach Durchgang durch eine Dampfturbine mittels des kalten Wassers ebenfalls wieder kondensiert. Durch die Vorgehensweise im ersten Fall kann zusätzlich Trinkwasser gewonnen werden, während durch die zweite Vorgehensweise eine höhere Energieausbeute möglich ist, da keine Unterdruckerzeugung nötig ist. Allerdings ist auch bei diesen Energiegewinnungsvorrichtungen die Ausbaufähigkeit begrenzt, da eine solche Vorrichtung wirtschaftlich nur an relativ steilen Küsten mit einem warmen Klima betrieben werden kann. Nur so kann die Rohrleitung zum Fördern des kalten Tiefenwassers ausreichend kurz gehalten werden.Farther can with the exploitation of the temperature difference between water in the deep sea and water on the surface especially in warm, d. H. tropical or subtropical regions energy can be gained. For this purpose, the water from the depth by means of long pipes promoted to the top. The warm surface water is either vaporized by itself with the help of negative pressure and after the Passage through a steam turbine with the help of cold water again condenses, leaving a vapor pressure and thus an energy production takes place or it becomes a liquid with the help of warm water with low boiling point, for example ammonia, evaporates and selbige after passing through a steam turbine by means of the cold water also condensed again. By the procedure in the first Case may additionally Drinking water can be won while a higher energy yield is possible by the second procedure, since no vacuum generation necessary is. However, even with these energy recovery devices the expandability limited, since such a device economically only relative to steep coasts can be operated with a warm climate. Only so can the pipeline to promote the cold deep water are kept sufficiently short.

Die vorliegende Erfindung nutzt die Druckdifferenz zwischen Wasseroberfläche und Tiefsee zur Erzeugung von Energie. Hierzu wird mit Hilfe von Ballast ein evakuiertes Rohr, in dem eine Anzahl von Turbinen montiert ist, auf eine große Tiefe, vorzugsweise ca. 550 Meter versenkt. Das Rohr befindet sich hierbei lotrecht im Wasser und erstreckt bis zu einer bestimmten Tiefe unterhalb der Wasseroberfläche, vorzugsweise ca. 50 Meter. An dieses Rohr angesetzt ist ein weiteres Rohr, das ebenfalls lotrecht nach oben zeigt und sich bis über die Wasseroberfläche erstreckt. Dieser gesamte zweite Rohrabschnitt ist ebenfalls evakuiert. Die Länge dieses Rohrs beträgt vorzugsweise etwa 150 Meter, so dass sich das Ende des Rohres in einer Höhe von ca. 100 Metern über der Wasseroberfläche befindet. In diesem Rohrabschnitt ist eine bestimmte Anzahl von Wasserpumpen montiert, die mit den Turbinen aus dem ersten Rohrabschnitt derart verschaltet sind, dass der durch die genannten Turbinen erzeugte Strom die Pumpen antreibt. Hierbei ist mindestens die erste der genannten Pumpen unterhalb der Wasseroberfläche montiert.The present invention utilizes the pressure difference between water surface and Deep sea for the production of energy. This is done with the help of ballast an evacuated tube in which a number of turbines are mounted, on a big one Depth, preferably about 550 meters sunk. The tube is here perpendicular to the water and extends to a certain depth below the water surface, preferably about 50 meters. Attached to this tube is another tube, the also points vertically upwards and extends over the water surface. This entire second pipe section is also evacuated. The Length of this Tube is preferably about 150 meters, so that the end of the tube in a height from about 100 meters above the water surface located. In this pipe section is a certain number of Water pumps mounted with the turbines from the first pipe section are connected such that the generated by said turbines Electricity drives the pumps. Here is at least the first of the mounted pumps below the water surface.

An diesem zweiten Rohrabschnitt schließt sich ein 180 ° Bogen an, der ebenfalls evakuiert ist und dessen Ende lotrecht nach unten zeigt. Vom Ende dieses Bogens führt ein dritter Rohrabschnitt lotrecht nach unten bis auf eine Höhe kurz oberhalb der Wasseroberfläche. Dieser Rohrabschnitt ist evakuiert und durch einen Verschlussmechanismus abgedichtet, der beim Auftreffen von Wasser auf der Innenseite automatisch geöffnet wird. Am Ende dieses Rohrabschnitts ist eine Turbine montiert.At this second tube section is followed by a 180 ° arc, which is also evacuated and its end vertically down shows. From the end of this arc leads a third section of pipe perpendicular down to a height short above the water surface. This pipe section is evacuated and by a locking mechanism sealed, which automatically hangs when water hits the inside open becomes. At the end of this pipe section a turbine is mounted.

Nach der Öffnung des unteren Endes des ersten Rohrabschnitts strömt das Wasser unter hohem Druck in das Rohr hinein. Die montierten Turbinen werden daher durch das Wasser angetrieben und erzeugen Strom, der dazu genutzt wird, die höher liegenden Pumpen im zweiten Rohrabschnitt anzutreiben. Mit Hilfe der genannten Pumpen wird das Wasser bis zum Bogen transportiert und stürzt von dort auf die Turbine am Ende des dritten Rohrabschnitts hinab. Die in der Turbine erzeugte Energie kann als Nutzenergie abgeführt werden.To the opening At the lower end of the first pipe section, the water flows under high pressure into the pipe. The assembled turbines are therefore by the Powered by water and generate electricity that is used to higher lying To drive pumps in the second pipe section. With the help of the mentioned Pumps the water is transported to the bow and falls from there down to the turbine at the end of the third pipe section. In the The turbine generated energy can be dissipated as useful energy.

Eine mögliche Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Erzeugung von Elektroenergie im Medium Wasser ist auf den nachfolgenden Zeichnungen dargestellt. Der submarine Teil der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht aus einem mittels Ballast beschwerten Rohr 1, das bis eine Tiefe von 550 Metern abgesenkt ist. Als Ballast lässt sich zum Beispiel bei einem erfindungsgemäßen Rohrabschnitt 1 mit einer doppelwandigen Ausführung das ohnehin zur Verfügung stehende Wasser ausnutzen. Dieser submarine Rohrabschnitt 1 ist auf der Unterseite luftdicht verschlossen.A possible embodiment of a device according to the invention for generating electrical energy in the medium of water is shown on the following drawings. The submarine part of the device according to the invention consists of a tube weighted by ballast 1 which is lowered to a depth of 550 meters. As ballast can be, for example, in a pipe section according to the invention 1 use the already available water with a double-walled version. This submarine pipe section 1 is hermetically sealed on the underside.

Im Inneren des Rohrabschnitts 1 sind in gewissen Abständen insgesamt zwanzig Turbinen A1–A20 montiert. An dem versenkten Rohrabschnitt 1 schließt sich der aus dem Wasser ragende Rohrabschnitt 2 an, in welchen die Pumpen B1–B10 montiert sind. Dieser Rohrabschnitt 2 ist luft- und wasserdicht an den ersten Rohrabschnitt 1 angeschlossen.Inside the pipe section 1 At intervals, a total of twenty turbines A1-A20 are mounted. At the sunken pipe section 1 closes the protruding from the water pipe section 2 in which the pumps B1-B10 are mounted. This pipe section 2 is air- and waterproof to the first pipe section 1 connected.

In einer Höhe von ca. 100 Metern über dem Wasserspiegel schließt sich an den zweiten Rohrabschnitt ein Bogen 3 an, dessen Ende wieder senkrecht nach unten zeigt. Von diesem Bogen 3 aus erstreckt sich ein weiterer senkrechter Rohrabschnitt 4 nach unten bis kurz vor die Wasseroberfläche. Das Ende des Rohrabschnitts 4 ist luftdicht abgesperrt. Kurz vor dem Ende befindet sich die Turbine C.At an altitude of approx. 100 meters above the water level, an arch joins the second pipe section 3 at, the end of which again points vertically downwards. From this arch 3 out extends another vertical pipe section 4 down to just before the water surface. The end of the pipe section 4 is sealed airtight. Shortly before the end is the turbine C.

Vor der Inbetriebnahme wird die gesamte Anordnung evakuiert, das heißt es wird ein relatives Vakuum innerhalb der verschiedenen Rohrabschnitte 1, 2, 3, 4 erzeugt. Nach Öffnung des unteren Verschlusses strömt das Wasser getrieben durch die Druckdifferenz nach oben (siehe Pfeilrichtung) und treibt dabei zunächst die Turbinen A1–A20 im Rohrabschnitt 1 an. Diese erzeugen Strom, welcher dazu benutzt wird, die Pumpen B1–B10 im Rohrabschnitt 2 ihrerseits anzutreiben. Da das Wasser zunächst von der Druckdifferenz und dann von den Pumpen B1–B10 immer weiter angetrieben wird, wird es bis auf 100 Meter über dem Meeresspiegel transportiert, wo es dann durch den Bogen 3 wieder nach unten auf die Turbine C geleitet wird. Der Verschluss am Ende des Rohrabschnitts 4 wird automatisch durch das hereinstürzende Wasser geöffnet, das mittels der Turbine C die Nutzenergie des Kraftwerkes erzeugt.Before commissioning, the entire assembly is evacuated, that is, it becomes a relative vacuum within the various pipe sections 1 . 2 . 3 . 4 generated. After opening the lower closure, the water flows driven by the pressure difference upwards (see arrow), thereby driving first the turbine A1-A20 in the pipe section 1 at. These generate power, which is used to pump B1-B10 in the pipe section 2 to drive on their part. As the water is initially driven by the pressure difference and then by the pumps B1-B10, it is transported to 100 meters above sea level, where it then passes through the bow 3 is directed back down to the turbine C. The closure at the end of the pipe section 4 is automatically opened by the incoming water, which generates the useful energy of the power plant by means of the turbine C.

Claims

Device for generating electric energy in the medium of water, characterized by a vertical pipe section ( 1 ), which is guided in a water reservoir to a large depth, with a number of turbines (A1 to A20), which are mounted one behind the other in the above-mentioned pipe section to a depth below the water surface, then a further vertical pipe section ( 2 ) which extends over the water surface and in which a number of water pumps (B1 to B10) are mounted, then an arc ( 3 ) and then a third pipe section ( 4 ) parallel to the two vertical pipe sections ( 1 . 2 ) directed downwards towards the water level and at the end of which a turbine (C) is mounted.

Apparatus according to claim 1, characterized by the arrangement of at least the lowest pump (B1) below the Water surface.

Apparatus according to claim 1 or 2, characterized by a vacuum inside the device before startup.

Device according to one of claims 1 to 3, characterized by a supply of the pump (B1 to B10) in the vertical pipe section ( 2 ) by the in the turbines in the pipe section ( 1 ) generated electricity.