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Gezeitenkraftanlage Die Erfindung bezieht sich auf eine Gezeitenkraftanlage
mit mehreren Staubecken und im Staudamm eingebauten Wasserkraftmaschinen, bei der
das Gezeitenwasser in beiden Richtungen die Kraftmaschinen in regelbarer Weise durchströmt.
Das wesentlich Neue besteht darin, daß vier Staubecken mit je einem besonderen Kraftmaschinensatz
nebeneinander angeordnet sind, gleichzeitig verschieden hohe Wasserspiegel haben
und so mit dem Meere in Verbindung gesetzt werden, daß immer mindestens zwei Kraftmaschinensätze
im Betriebe sein müssen, dabei kommen während einer Ebbe- und Flutbewegung zwei
Becken zweimal und zwei Becken viermal zur Arbeitsleistung. Außerdem kann zwischen
jedem Staubecken und seinem Kraftmaschinensatz eine besondere Vorkammer eingebaut
und jede Vorkammer mit jeder anderen Vorkammer durch absperrbare Kanäle in Verbindung
gebracht werden, so daß jeder Kraftmaschinensatz, während er nicht von seinem Becken
aus gespeist wird, von jedem anderen Becken aus in Betrieb genommen werden kann.
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In der Zeichnung ist eine der Erfindung gemäße Gezeitenkraftanlage
in einem Ausführungsbeispiele dargestellt. Abb. z veranschaulicht die Gesamtanlage,
wobei A, B, C, D
vier Staubecken und Q ein Maschinenhaus bezeichnen. Abb.
2 stellt in einem Querschnitt die stufenmäßige Wasserverteilung in den vier Staubecken
zur Zeit des höchsten und des niedrigsten Wasserstandes im Meer sowie eine Wasserkraftmaschine
dar: Abb. i ist ein Grundriß der -Anlage, während Abb. ¢ in einem auf die Zeit bezogenen
Schaubild die Wasserbewegung im Meere und in den vier Staubecken während einer ungefähr
zwölfundeinhalbstündigen Ebbe- und Flutbewegung veranschaulicht und darin die Kurve
A-G L-A die Wasserbewegung im ersten Becken A, die Kurve B-F-K-N-B die Wasserbewegung
im zweiten Becken B, die Kurve C-E-j-O-C die Wasserbewegung im dritten Becken
C, die Kurve D-M-P-D die Wasserbewegung im vierten Becken D und die mittlere
dicke Linie H
die Flutkurve darstellt.
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Die vier Staubecken A, B, C, D sind durch die Abschlußvorrichtungen
a, die Vorkammern R, S, T, U und das Maschinenhaus Q mit den eingebauten
Wasserkraftmaschinen W vom Meere getrennt. Außerdem sind noch am Meere Schützen
b o. dgl. angeordnet, um die ganze Anlage oder einzelne Becken absperren zu können.
Als Kraftmaschinen werden zweckmäßig Turbinen verwendet, die in das Maschinenhaus
so eingebaut sind, daß durch wechselseitiges Öffnen und Schließen der Zuflußöffnungen
c und der Abflußöffnungen d oder der Zuflußöffnungen e und der Abflußöffnungen f
der Strom des Betriebswassers nach beiden Richtungen durch die Wasserkraftmaschinen
geleitet werden kann, jeweils den Wasserständen in dem Meere und den Becken entsprechend.
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Für jedes Staubecken ist eine besondere Vorkammer und eine besondere
Maschinenanlage vorgesehen.- Die von den einzelnen
Maschinen entwickelte
Kraft wird in eine gemeinsame Kraftsammelstelle zusammengefaßt. Die Vorkammern R,
S, T, U befinden sich zwischen den Abschlußvorrichtungen a der Becken und
den Maschinenanlagen. Um das Betriebsgefälle jedes der vier Becken durch jede der
vier Kraftmaschinensätze ausnutzen zu können, sind Verbindungskanäle z bis 6 vorgesehen
mit Absperrvorrichtungen 7 bis 15, durch die jede Vorkammer an jede andere Vorkammer
und den dazugehörigen Maschinensatz angeschlossen werden kann, ohne daß der Wasserinhalt
des zu einem in Betrieb befindlichen Maschinensatz gehörigen abgesperrten Beckens
verändert wird.
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Die Wirkungsweise der Anlage ist folgende. Zur Zeit des höchsten und
des niedrigsten Standes des Meeresspiegels ist das erste Bekken A leer, das
zweite Becken B ein Drittel gefüllt, das dritte Becken C zwei Drittel gefüllt
und das vierte Becken D ganz voll (Abb. 2).
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Der Höhenunterschied der veränderlichen Wasserspiegel zwischen Höchststand
der Flut und äußerstem Tiefstand der Ebbe wird auf drei Meter, als Zeit des Höchststandes
der Flut 12 Uhr 2', des Tiefststandes der Ebbe 6 Uhr =4' und dann wieder des Höchststandes
der Flut z2 Uhr 26' angenommen. Als Anfang ist in Abb. q. die Zeit des Höchststandes
der Flut 12 Uhr 2' angenommen. Das Wasser strömt zu dieser Zeit weiterhin aus dem
Meere durch die Wasserkraftmaschinen in das dritte, bei Höchststand der Flut zwei
Drittel gefüllte Becken C, wie das Kurvenstück E in Abb. q. ersichtlich macht, und
in das bei Höchststand der Flut ein Drittel gefüllte zweite Becken B entsprechend
dem Kurvenstück F. Es sind deshalb an den zugehörigen Maschinensätzen die Wasserwege
c und f geöffnet, dagegen diejenigen c und d geschlossen. Das Gefälle des Beckens
C ist gegen = Uhr q.' erschöpft, sobald nahezu ein Ausgleich seines Spiegels mit
dem Meeresspiegel stattgefunden hat und letzterer wieder zu sinken beginnt. Nun
wird das Becken C abgesperrt, so daß sein Wasserinhalt aufgespeichert bleibt. Gleichzeitig
wird der Wasserzufluß aus dem Meere nach dem ersten leeren Becken A geöffnet (s.
das Kurvenstück G), so daß wieder zwei Maschinensätze Kraft erzeugen. Das Gefälle
des zweiten, bei Höchststand der Flut ein Drittel gefüllt gewesenen Beckens B wird
erschöpft sein, wenn der Meeresspiegel gegen x Uhr 45' auf ungefähr drei Viertel
seiner Höhe abgeebbt ist. Das Becken B wird dann abgesperrt und sein - Wasserinhalt
aufgespeichert gehalten. Bereits vor Absperrung der Becken B und
A, etwa gegen x Uhr q.5', wenn der Meeresspiegel schon etwas gesunken ist,
wird der Wasserabfluß des bei Höchststand der Flut zwei Drittel gefüllt gewesenen
und jetzt gänzlich gefüllten Beckens C, dessen Wasserspiegel jetzt über dem des
Meeres liegt, durch die Kraftmaschinen nach dem Meere geöffnet, so daß wieder zwei
Maschinensätze Kraft entwickeln (s. das Kurvenstück J). Dazu werden die Wasserwege
e und f des zu dem Becken C gehörenden Maschinensatzes geschlossen und die Wasserwege
c und d geöffnet. Der Wasserabfluß wird auf an sich bekannte Weise geregelt und
bemessen so daß der Wasserspiegel des Beckens C zur Zeit der tiefsten Ebbe, also
gegen 6 Uhr z4', wieder auf zwei Drittel der Fluthöhe angekommen ist und gegen 8
Uhr 18' mit dem inzwischen wieder auf ein Viertel der Fluthöhe angekommenen Meeresspiegel
auf gleicher Höhe ist. Das Becken C wird dann abgesperrt, wodurch weiterer Wasserzufluß
zunächst verhindert wird.
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Gegen 3 Uhr wird der Wasserabfluß des bei Höchstflut ein Drittel gefüllt
gewesenen Beckens B, dessen Wasserspiegel jetzt über dem Meeresspiegel liegt, durch
seine Kraftmaschinen hindurch nach dem Meere, wie bei Becken C beschrieben, geöffnet
und der Wasserabfluß so geregelt und bemessen, daß sein Wasserspiegel zur Zeit der
tiefsten Ebbe, also gegen 6 Uhr z¢', wieder auf ein Drittel der Fluthöhe angekommen
ist und sich 'sodann gegen 7 Uhr 16' mit dem Meeresspiegel, der sich noch auf Ebbe
befindet, ausgleicht (s. das Kurvenstück K). Das Becken B wird dann abgesperrt und
bleibt zunächst leer.
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Der Wasserzufluß in das bei Höchststand der Flut leer gewesene Becken
A wird so geregelt und bemessen, daß der Wasserspiegel desselben zur Zeit, wenn
sich der Meeresspiegel auf halber Höhe befindet, also gegen 3 Uhr 8', auf gleicher
Höhe angekommen ist (s. das Kurvenstück G). Das Becken wird dann abgesperrt, und
sein Wasserinhalt bleibt vorläufig aufgespeichert. Gegen 4 Uhr 30' wird der Wasserabfluß
dieses Beckens, dessen Wasserspiegel sich jetzt über dem Meeresspiegel befindet,
durch die Kraftmaschinen hindurch nach dem Meere geöffnet und so geregelt und bemessen,
daß das Becken A zur Zeit der tiefsten Ebbe um 6 Uhr 1q.' wieder leer ist (s. das
Kurvenstück L). Das Becken A wird jetzt abgesperrt und leer gehalten.
Der Wasserstand in den vier -Becken ist demnach zur Zeit der tiefsten Ebbe um 6
Uhr 1q.' wieder der gleiche wie beim Höchststand der Flut. Es ist nämlich das erste
Becken A wieder leer, das zweite Becken B ein Drittel -gefüllt, das dritte
Becken C zwei Drittel gefüllt und das vierte Becken D, das zu Anfang schon gefüllt
war, noch ganz voll.
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Im weiteren Betriebe wird der Wasserabfluß aus dem bei Höchststand
der Flut und auch jetzt noch vollen vierten Beckens D gegen 7 Uhr 16' durch die
Kraftmaschinen hindurch
nach dem Meer geöffnet und die Wasserentnahme
so geregelt und bemessen, daß sich sein .Wasserspiegel auf mittlerer Fluthöhe gegen
9 Uhr 2o' mit dem Meeresspiegel ausgleicht (s. das Kurvenstück M). Das Becken D
wird dann abgesperrt.
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Die Wasserspiegel der vier Sammelbecken befinden sich von 9 Uhr 2o'
an unter dem Meeresspiegel, und zwar der des ersten BeckensA seit 6 Uhr i4', der
des zweiten Beckens B seit 7 Uhr i6', der des dritten Beckens C seit 8 Uhr 18' und
der des vierten Beckens D seit 9 Uhr 2o'.
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Gegen 7 Uhr 46' wird der Wasserzufluß durch die Kraftmaschinen aus
dem Meere nach dem bei Höchststand der Flut ein Drittel gefüllten Beckens B geöffnet,
bis dieses gegen io Uhr 53' wieder seinen vorschriftsmäßigen Wasserinhalt, ein Drittel
der Fluthöhe, erlangt hat (s. das Kurvenstück N). Dann wird das Becken B abgesperrt.
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Ferner wird gegen 9 Uhr der Wasserzufluß aus dem Meere durch die Kraftmaschinen
nach dem dritten, bei Höchststand der Flut zwei Drittel gefüllt gewesenen Becken
C geöffnet und so geregelt und bemessen, daß dasselbe um 12 Uhr 26', zur Zeit des
abermaligen Höchststandes der Flut, seinen anfänglichen Wasserinhalt wieder erlangt
hat (s. das Kurvenstück 0). Der Wasserzufluß zu diesem Becken wird zunächst nicht
abgesperrt, sondern bleibt, wie eingangs erwähnt, bestehen.
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Der Wasserzufluß aus dem Meere durch die Kraftmaschinen nach dem vierten,
bei Höchststand der Flut voll gewesenen Becken D wird gegen io Uhr 22' geöffnet
und so geregelt und bemessen, daß das Becken D zur Zeit des Höchststandes der Flut
um 12 Uhr 25' wieder ganz gefüllt ist (s. das Kurvenstück P). Dann wird das Becken
D abgesperrt, und sein Wasserinhalt bleibt aufgespeichert.
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Zur Zeit des wieder eingetretenen Hochstandes der Flut um 12 Uhr 26'
ist der Wasserinhalt sämtlicher Becken nun wieder derselbe wie um 12 Uhr 2' und
6 Uhr i4'. Es ist wieder das erste Becken A leer, das zweite Becken B ein Drittel
gefüllt, das dritte Becken C zwei Drittel gefüllt und das vierte Becken D ganz voll.
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Der Betrieb setzt sich, wie zu Anfang beschrieben, mit dem zwei Drittel
gefüllten Becken C, dann mit dem ein Drittel gefüllten Becken B und so weiter fort.
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Um auch die nach der vorstehend angegebenen Betriebsweise zeitweilig
nicht benutzten Kraftmaschinen außerdem noch in Betrieb nehmen zu können und eine
vollkommenere Gleichmäßigkeit der Krafterzeugung durch an sich bekannte Vergrößerung
der Maschinenleistung herbeiführen zu können, sind die Verbindungskanäle i, 2, 3,
4, 5 und 6 zwischen den einzelnen Vorkammern R, S, T, U vorgesehen, durch
welche nach Abschluß der Schleusen a jede der Vorkammern mit jeder anderen Vorkammer
und deren Maschinensatz durch Öffnen der eingebauten Abschlußvorrichtungen 7, 8,
9, io, ii, i2 13, 14, 15 in Verbindung gebracht werden kann. Es wird z. B., wenn
der Wasservorrat im Becken B besonders groß ist, nachdem die Absperrvorrichtung
a des Beckens A geschlossen ist, die Absperrvorrichtung 8 des Verbindungskanals
2 geöffnet und so der Wasserzufluß aus der Vorkammer S in die Vorkammer R und zu
den Betriebsmaschinen des ersten Beckens A geleitet. In umgekehrter Richtung kann
bei höherem Wasserstande im Meere jedes Becken auch durch den Maschinensatz jedes
anderen Beckens hindurch durch Öffnen des Schaltweges aufgefüllt werden.