DE29819222U1

DE29819222U1 - Tiefsee-Kraftwerk

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Publication number: DE29819222U1
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Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1998-10-28
Filing date: 1998-10-28
Publication date: 1999-05-12
Anticipated expiration: 2008-10-29

Description

Gegenstand der Erfindung ist ein

" Tiefsee-Kraftwerk " zur Gewinnung von Strom

Kraftwerke zur Gewinnung von Strom sind in vielen Variationen bekannt.

Die geläufigste seit über 100 Jahren ist die Nutzbarmachung der Wasserkraft, wobei der Druck des Wassers in Turbinen in drehbarer Energie Stromgeneratoren antreibt. Um immer höhere Drücke auf die Turbinen ausüben zu können, wurde Wasser auch mit zusätzlicher Energie in Dampf umgewandelt.

Jede nutzbare Kraft, ob Wind-, Muskel- oder Gezeitenkraft wurde bisher zur Gewinnung von Strom verwendet.

Seit etwa 50 Jahren wird zur Stromgewinnung auch die Kernspaltung bzw. Kernfusion, welche auch als Atomkraft bezeichnet wird, zur Stromgewinnung genutzt. Diese Kraft ist jedoch unberechenbar und überaus gefährlich, weil zum Beispiel die anfallende Asche für nachkommende Generationen hochgradig giftig ist.

Außerdem ist bei einem sogenannten Super-GAU in dicht besiedeltem Gebiet wie zum Beispiel Deutschland durch die dann frei werdende Radioaktivität ein ganzes Volk zum Aussterben verurteilt. Auch ist der hierbei verseuchte Boden über viele tausend Jahre nicht mehr für Menschen nutzbar.

Um diese Nachteile zu vermeiden, schlägt der Erfinder ein ¹¹ Tiefsee-Kraftwerk" vor. Es besteht, in seinen Ausmaßen variabel, vergleichbar herkömmlichen großen Schiffscontainern aus zusammengeschweißten Stahlplatten.

Als Beispiel soll ein rechteckiger Stahlbehälter von 50 Metern Breite und Höhe sowie 300 Metern Länge in einem Hafenbecken so vorgefertigt werden, dass er während der Bauzeit in tieferem Gewässer von etwa 70 Metern von Schleppern an seinem verbleibenden Platz weiter gefertigt wird, bis der endgülige kubische Körper zusammengeschweißt ist.

Die erste Bauphase beginnt damit, dass im Meeresboden etwa 50 bis 100 Meter tiefe Bohrlöcher in einer Reihe parallel zur Brandung angeordnet werden. In diese Bohrlöcher werden Anker eingelassen, welche am oberen Ende eine Kettenöse haben. Parallel dazu werden im Abstand von 200 Metern ebenfalls die gleiche Anzahl an Bohrungen mit entsprechenden Ankerösen eingebracht.

Nachdem ein im Hafen vorgefertigter schwimmfähiger Behälter soweit montiert ist, dass eine entsprechende Wassertiefe ausreicht, wird dieser von Schleppern in tiefere Gewässer gezogen.

Bevor dieser Behälter jedoch gezogen wird, muss an seinem Boden ein Halbtunnel in Längsrichtung angebracht werden.

In diesem Halbtunnel sind große Turbinen und Arbeitsgeräte angeordnet.

In der Mitte des Halbtunnels ist ein viereckiger Schacht so angebracht, dass in ihm später ein Aufzug montiert werden kann.

Rings um den schwimmfähigen Behälter sind ebenfalls halbschalenförmige Bleche verschweißt, die nach Fertigstellung jeweils schwimmfähige Behälter darstellen, so dass der Charakter eines Triomarans gegeben ist.

Dieser so geformte Behälter wird nunmehr an seinen späteren Standort geschleppt und mit dicken Ketten an die vorher eingebrachten Anker befestigt.

In dem Halbtunnel ist ein Ventil so angeordnet, dass beim Öffnen Meerwasser durch die Turbine und eine Rohrverbindung, welche den Tunnel durchstößt, in das Innere des Beckens einströmen kann. Auf die innenliegende Wasserfläche wird nunmehr ein schwimmfähiger Floßboden angebracht, welcher dem Arbeitspersonal dazu dient, weitere Behälterwände und die damit verbundenen Verstärkungen zu montieren. Je nach Fertigstellung einer weiteren Erhöhung der Behälterwände wird über das Ventil Meerwasser durch dieTurbine in das Behälterinnere geleitet, wobei sich der Floßboden immer der Arbeitshöhe anpasst. Nachdem der schwimmfähige Stahlbebälter seine endgültige Höhe von 50 Meter erreicht hat, wird ein weiterer Metallboden als wasserdichte Abschlussfläche eingeschweißt. Vorher wird Schritt für Schritt der schwimmfähige Floßboden entfernt. Es entsteht also eine Plattform aus Stahlblech von 50 Metern Breite und 300 Metern Länge.

Im Anschluss daran werden weitere 10 Meter Behälterwände als Rehiing in einer Schräglage aufgestockt. In dieser Schräglage sind selbstschließende Klappen angeordnet. Danach wird eine zweite Plattform von ebenfalls 50 m * 300 m so eingebracht, dass ein Zwischenraum von etwa 3 Meter Höhe geschaffen ist und die Plattform als endgültiges Oberdeck vor Wind und Wellen schützt. In der Mitte der Plattform ist ein rechteckiger Turm von etwa 20 Meter Höhe errichtet. In diesem Turm ist der Fahrstuhl angeordnet, der den untenliegenden Tunnel durchstößt und dicht verschweißt ist. In diesem Tunnel sind Kompressor und Luftdruckbehälter angeordnet. Im Oberdeck befinden sich Trichter und auf der Brandungsseite sind Klappen, die sich dann öffnen, wenn der Druck einer herannahenden Wasserwelle gegen die Seitenplanken drückt. Diese Klappen schließen selbsttätig durch ihr Eigengwicht. Das einfließende Wasser wird über die Trichter dem Behälterboden zugeführt. Diese Trichter sind jedoch im Zwischendeck mit Drosselklappen zu verschließen.

Nachdem das so fertiggestellte" Tiefsee-Kraftwerk" seine endgülige Wassertiefe erreicht hat und nur noch 5-10 Meter über dem Meeresboden ist, liegen die Ankerketten herabhängend vom Tiefsee-Kraftwerk auf dem Meeresboden. Nunmehr werden alle gefluteten Luftbehälter rings um das Tiefsee-Kraftwerk mit Hilfe eines Kompressors voll Luft geblasen, wobei das Wasser durch ein Ventil ins Meer zurückgedrückt wird. Danach werden die Ventile geschlossen und das Tiefsee-Kraftwerk vergrößert durch den Auftrieb den Abstand zum Meeresboden.

Es wird dann ein Ventil geöffnet, das in einem Rohr eingebaut ist und zur Turbine führt. Eine abfließende Leitung von der Turbine führt in die offene See.

Nunmehr wird Luftdruck zwischen Wasserspiegel im Inneren des Tiefsee-Kraftwerk und des Bodens gepresst, so dass die Wassermassen durch das geöffnete Ventil, durch die Turbine und das Abflussrohr unterhalb des Meeresspiegels gepresst werden. Nachdem die gesamte Wassermenge aus dem Rumpf des Tiefsee-Kraftwerkes herausgedrückt wurde, wird das Ventil wieder verschlossen, und das ganze Tiefsee-Kraftwerk wird nur noch von den Ankerketten festgehalten. Das Tiefsee-Kraftwerk ragt jetzt in der gewüschten Höhe, nur an den Ketten befestigt, aus der Wasseroberfläche. Würde man nun die Ankerketten lösen, ragte das gesamte Tiefsee-Kraftwerk um weitere 25 Meter aus der Wasseroberfläche empor. Diese Auftriebskraft ist jedoch gewollt, denn öffnet man jetzt das Ventil, welches die erste Turbine mit Wasser versorgt, wird mit hohem Druck Meerwasser in den Rumpf des Tiefsee-Kraftwerkes geströmt. Die Turbine wird hierbei unter Druck vom Meerwasser durchströmt und treibt den Generator zur Stromerzeugung an, und zwar so lange, bis der Rumpf des Tiefsee-Kraftwerkes zu etwa 60 % gefüllt ist. Dabei wird die Luft im inneren des Behälters zusammengedrückt. Ein Endschalter schaltet das Ventil zur ersten Turbine ab, sobald ein bestimmter Wasserspiegel erreicht ist.

Danach öffnet sich ein zweites Ventil, das durch den Innentunnel

eine zweite Turbine mit Wasser speist.

Die oben anstehende kompriemierte Luft und die Auftriebskräfte

drücken bzw. saugen das im Rumpf stehende Wasser durch die

Abflussleitung am Meeresspiegel heraus, wobei die

zweite Turbine durch die Kraft des Auftriebs und der komprimierten Luft ihre Drehbewegung an den Generator zur Stromgewinnung nutzt.

(Unmittelbar im oder über dem Generator wird

Pressluft eingeimpft) Dieses geschieht immer im Wechsel, so dass ständig Strom

produziert wird, und zwar Voll- und Minderlast.

Bei sehr rauhem Seegang bleibt der Rumpf des Tiefsee-Kraftwerkes gefüllt. Er kann auch durch Ausschalten des Endschalters und Absperren der Ventile so viel Wasser

aufnehmen, dass ein Absinken auf den Meeresgrund möglich ist.

In dieser Phase kann das Kraftwerk bedingt seine Arbeit weiter

verrichten. Es würde nur der Turm des Fahrstuhls über den

Meeresspiegel,mal 10, mal 20 Meter empor ragen. Damit der

absaugende Generator die über ihm liegende Wassersäule schneller an das Oberflächenwasser bringt und somit der Turbine mehr Kraft verleiht, wird unmittelbar vor dem

Generator Pressluft eingeimpft. Dieses Luft-Wassergemisch gelangt schneller an die Oberfläche. Sobald die See ruhiger ist, wird wieder Luft zwischen Wasserspiegel und dem Trennboden geblasen, und der Arbeitsgang kann wiederum im oberen Bereich verrichtet werden.

Anhand einer schematischen Darstellung soll nun die Erfindung des Tiefsee-Kraftwerkes im Einzelnen näher beschrieben werden:

Figur T zeigt das Tiefsee-Kraftwerk im

Schnitt von der Seite, wobei alle Kammern mit Luft gefüllt an Ankerketten im Meeresboden verankert sind, so dass diese Ankerketten eine Zuglast von von einer etwa 25 Meter Wassersäule den Stahlbehälter unterhalb des Meeresspiegels zieht.

Figur 2 zeigt das Tiefsee-Kraftwerk im

im Schnitt ebenfalls in der Seitenansicht, wobei jedoch das Tiefseekraftwerk von innen mit Meerwasser gefüllt ist und der Kompressionsraum einem Luftdruck ausgesetzt ist.

Das Tiefsee-Kraftwerk besteht aus einem Stahlbehälter (Nr. 1). Rings um den Stahlbehälter (Nr. 1) sind Halbschalen (Nr.2) angeordnet. Auf dem Innenboden des Stahlbehälters (Nr.1) ist ein Tunnel (Nr.3) so verschweißt, dass eine dichte, halbtunnelförmige Röhre (Nr.3) entstanden ist, welche unabhängig von dem gesamten Stahlkörper (Nr. 1) eine eigenständige Druckkammer bildet. Im oberen Bereich des Stahlbehälters (Nr. 1) ist eine weitere Luftkammer (Nr.4) entstanden, und zwar durch den Trennboden (Nr.5) und die Plattform (Nr.6). Zentrisch im Rumpf des Stahlbehälters (Nr.1) ist ein Fahrstuhlschacht (Nr.7) so angeordnet, dass er die am Boden liegende Tunnelröhre (Nr.3) durchtrennt und so den Tunnel begehbar macht.

In dem Tunnel (Nr.3) sind Turbinen (Nr.8 und Nr.9) angebracht. Die eine Turbine (Nr.8) ist durch ein Rohr (Nr. 10), welches den Stahlbehälter (Nr. 1) durchtrennt, verbunden. Ein Ventil (Nr.11) dichtet die Rohrleitung (Nr.10) ab. Ein Standrohr (Nr. 12) dient als Abfluss und Schwimmerschalter. Die andere Turbine (Nr.9) hat eine Zulaufleitung (Nr. 13),

welche die Tunnelröhre (Nr.3) durchdringt und im Innenraum des

Stahlbehälters (Nr. 1) endet. In dem Abflussrohr (Nr. 14), das gleitend dem Meeresspiegel

angepasst ist, befindet sich ein Absperrventil (Nr. 15).

Zugehörig zum Stahlbehälter (Nr. 1) sind Ankerketten (Nr. 16),

welche in tiefen Bohrlochankern (Nr. 17) mit

Ankerösen (Nr. 18 und Nr. 19) verankert sind. Die am Stahlbehälter (Nr. 1) ringsum angeordneten Halbschalen (Nr.2) sind mit einer Druckluftleitung (Nr.20) über

einen Kompressor (Nr.21) verbunden.

Am unteren Ende der Halbschalen (Nr.2) ist ein Ventil (Nr.22). Rings um die Plattform (Nr.6) ist wannenmäßig eine Rehling (Nr.23) angebracht. In diese Rehling (Nr.23) sind auf der Brandungsseite Pendelklappen (Nr.24) eingebaut. Durch diese Pendelklappen (Nr.24) können Brandungswellen eingefangen

werden. Sie verschließen sich, sobald der Wellendruck nachgelassen hat. Der hierbei anliegende höhere Wasserspiegel wird über die Trichter (Nr.27) dem

Stahlbehälterboden (Nr. 1) zugeführt. Zur Montage des Stahlbehälters (Nr. 1) ist innenliegend ein Floßboden (Nr.25) eingelagert. Der so gefertigte Stahlkörper (Nr. 1) mit den entsprechend

eingebauten Geräten und Armaturen stellt das

Tiefsee-Kraftwerk dar. Damit der Arbeitsbetrieb aufgenommen werden kann, wird mit Hilfe des Kompressors (Nr.21) das Wasser aus den Halbschalen (Nr.2) über die Ventile (Nr.22) heraus gepresst. Anschließend wird das Ventil (Nr.22) verschlossen. Danach wird in den Stahlbehälter (Nr. 1) zwischen der innen

liegenden Wasserfläche und dem Trennboden (Nr.5) mit Hilfe des

Kompressors (Nr.21) Luft gepumpt, so dass dieser Zwischenraum

als Kompressionsraum (Nr.26) vollkommen über das nunmehr geöffnete Ventil (Nr. 15) durch die Ablaufteitung (Nr. 14) ins offene Meer abgeführt wird.

Sobald der Kompressionsraum (Nr.26) bis zur Zulaufleitung (Nr.13) vom Wasser befreit ist, wird das Ventil (Nr. 15) verschlossen, und der gesamte Stahlbehälter (Nr. 1) erhält über die Luftkammern einen Auftrieb,

wodurch sehr starke Zugspannungen auf die Ankerketten (Nr. 16) und die eingebrachten Bohrverankerungen (Nr. 17 und Nr. 18) wirken. Dieser so im Auftrieb etwa bis zur Hälfte aus dem Wasser ragende Stahlbehälter (Nr. 1) stellt das Tiefsee-Kraftwerk dar.

Damit die Turbine (Nr.8) nunmehr angetrieben werden kann,

wird das Ventil (Nr. 11) geöffnet, und eine Wassersäule von etwa 50 Meter treibt die Turbine (Nr.8) solange an, bis der

Stahlbehälter (Nr.1), zu etwa 60 % gefüllt, den Endschalter (Nr.12)

betätigt und das Ventil (Nr.11) wieder verschließt.

In Wechselwirkung wird nun das Ventil (Nr. 15) geöffnet,

und die komprimierte Luft aus dem Kompressionsraum (Nr.26) sowie die Zugkräfte aus den Halbschalen (Nr.2) lassen das anstehende Wasser über das Zulaufrohr (Nr.13), die Turbine (Nr.9) und die Ablaufleitung (Nr. 14) in die offene See abfließen.

Die Auftriebskräfte und der Kompressionsdruck werden so über

die Turbinen (Nr.9) und entsprechende Stromaggregate in elektrische Energie umgewandelt.

Diese Arbeitsweise geschieht immer in Wechselwirkung,

wobei das Tiefsee-Kraftwerk auch so gesteuert werden kann, dass die meiste Energie während der Spitzenzeit produziert wird.

Sobald das Tiefsee-Kraftwerk seinen tiefsten Punkt erreicht hat,

können anstehende Wasserwellen auf der Brandungsseite

Klappen öffnen und schließen und einen höheren Wasserdruck auf

das Zulaufrohr (Nr. 13) ausüben.

Bei sehr schwerer See kann das Tiefsee-Kraftwerk auch auf Grund gesetzt werden, so dass nur der Fahrstuhlschacht (Nr.7) aus der Brandung heraus ragt, und in diesem Fall beim Wiederauftauchen die Luftkammer (Nr.4) dem Auftrieb zusätzliche Kraft verleiht.

Hierbei werden die Ventile (Nr.28) verschlossen.

Die Winkel am Stahlbehälterboden (Nr. 1) bieten sich als Luftdruckkammern (Nr.29) an, indem man ein Blech oben und unten verschweißt. Sämtliche Luftkammern werden bei Schwachkraftzeiten mit Pressluft gefüllt, so dass immer ausreichend Luft zur Impfung der Turbine (Nr.9) vorhanden ist.

Das austretende Wasser-Luft-Gemisch ist eine Bereicheaing für die Meere. Der Meeresboden (Nr.31) und der Meeresspiegel (Nr.30) müssen so gewählt werden, dass auch bei hohen Sturmfluten der Fahrstuhlschacht (Nr.7) heraus ragt.damit der Kompressor (Nr.21) ausreichend Luftzufuhr erhält.

Claims

Gebrauchsmusteransprüche

Gebrauchsmusteranspruch 1

dadurch gekennzeichnet, dass an einem Stahlbehälter (Nr. 1) umlaufend Haibschaien (Nr.2) angeordnet sind, und dass in diesem Stahibehäiter (Nr. 1) am Stahlbehälterboden (Nr. 1) eine Tunnelröhre (Nr.3) so angeordnet ist, dass diese Tunnelröhre (Nr.3) zentrisch durch den Stahlbehälter (Nr. 1) einen Zwischenraum (Nr.4) von einem Fahrstuhl im Schacht (Nr.7) aus begangen werden kann.

Gebrauchsmusteranspruch 2

dadurch gekennzeichnet, dass im Meeresboden parallel zum Stahlbehälter (Nr. 1) etwa 30-50 m tiefe Ankerlöcher (Nr. 18 und Wr. 19) sind, welche an der tiefsten Stelle Ankerhaken in das Erdreich einrasten.

Gebrauchsmusteranspruch 3 dadurch gekennzeichnet, dass in der

Tunnelröhre (Nr.3) Turbinen (Nr.8 u.9) sowie ein Ventil (Nr.11 angeordnet sind.

Diese Ventile (Nr.11 u. 15) haben nur die Aufgabe das Zulauf rohr (Nr.13) und das Abflussrohr (Nr.14) zu bestätigen.

Gebrauchsmusteranspruch
4 dadurch gekennzeichnet, dass in der

Rehlingwand (Nr.23) selbstschließende Ventilklappen (Nr.24) eingebaut sind, und dass die Wassermassen über einen Trichter (Nr.27) dem Behälterboden zugeführt werden und die höhere Wassersäule den Kompressionsdruck auf das Zulaufrohr (Nr. 13) erhöht. Das Zulaufrohr (Nr.27) kann durch Ventile (Nr.28) gesichert werden.