能量產(chǎn)生單元的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及用于由水力產(chǎn)生電能的能量產(chǎn)生單元，其中在商售的標準集裝箱中安裝至少一個渦輪機裝置，其中該渦輪機裝置布置在標準集裝箱內(nèi)延伸的通道中，其中該通道布置在周圍水體的流動方向上。在標準集裝箱處或其內(nèi)設置魚道。
【專利說明】能量產(chǎn)生單元
[0001]本發(fā)明涉及一種用于由水力產(chǎn)生電能的能量產(chǎn)生單元，其中在商售的標準集裝箱中裝入至少一個渦輪機裝置，其中該渦輪機裝置布置在標準集裝箱中延伸的通道內(nèi)，其中該通道布置在周圍水體的流動方向上。
[0002]已知大量在筑壩的水道上用于發(fā)電的裝置。然而，一方面這些裝置是對水體的生態(tài)系統(tǒng)的干預。尤其是，水壩或堤壩對于遷移的魚類來說乃是難以克服的障礙。另一方面，需要構建機器廠房來維護渦輪機。這意味著進一步花費和對水體的生態(tài)系統(tǒng)的干預。
[0003]DE 299 14 306 Ul示出一種水力發(fā)電站，其建筑部件部分由預制的集裝箱構成。DE 198 07 732 Al教導一種靈活的自給自足的魚梯，它可以根據(jù)要克服的高度可變地配置。AT 411 368 B用一種帶有可液壓關閉的閥門的魚類升降機，描述了攔河壩處的魚類上升問題。DE 10 2010 018 892 B3示出一種帶有渦輪機裝置和魚道的堤壩裝置。
[0004]WO 99/27251 Al描述了一種水力裝置，它作為整體、至少所述水力裝置的渦輪機和發(fā)電機裝入正如用于船舶、航空、公路或鐵道運輸?shù)纳淌蹣藴始b箱中。這樣一種商售的標準集裝箱的加寬到最寬的示例是按照ISO 688標準化的大容積集裝箱，一般已知作為20英尺或40英尺的集裝箱。
[0005]利用這樣的集裝箱使得在相對較小的水道上簡單而又迅速地提供電能成為可能。只要有駛入的可能性，該集裝箱便可以幾乎著水面準備好連接。然而，該獲取能量的方法沒有考慮到生態(tài)上所需的且往往對于魚類自由遷徙在法律上所要求的空間的要求。也許可以單獨設立相應的魚梯，但這會大大降低用于能量獲取的完整單元的優(yōu)點。
[0006]本發(fā)明的任務在于，創(chuàng)造一種在水道中用于發(fā)電的能量產(chǎn)生單元，其中在集裝箱中設置凹槽，在凹槽中放入其中設置渦輪機的封閉水流引導裝置，并且其中在該標準集裝箱處或其內(nèi)設置魚道。按照本發(fā)明的能量產(chǎn)生單元符合生態(tài)上和法律上的要求，而且是可完整地預先安裝的，以便其可設置在使用地點上且不必采取其他措施即可運行。在此，另一個優(yōu)點是，構建該能量產(chǎn)生單元時可以維持小的構建花費。尤其不需要破壞風景的建筑，例如，機器廠房或單獨的魚道。
[0007]按照本發(fā)明的一種實施方案規(guī)定，在能量產(chǎn)生單元中在周圍水體的流動方向上布置至少一個其中不設置渦輪機的通道。這使得在標準集裝箱內(nèi)部提供魚道成為可能。為了降低這個通道內(nèi)的流速，可以設置障礙物。在適當?shù)牟贾孟拢@些障礙物實現(xiàn)流量高的區(qū)域以及水大體靜止的區(qū)域。若水沿著魚道的流路形成曲折，則給出如下優(yōu)點:魚道內(nèi)的流動受到限制且流量減小。
[0008]作為替代方案，存在這樣一種能量產(chǎn)生單元實施方案的可能性:其中在標準集裝箱的至少一個外側，尤其在周圍水體的流動方向上設置魚道。這一方面使最大程度上利用起堵塞作用的標準集裝箱的橫截面成為可能，而另一方面，通過把魚道布置在外面存在把流水的局部狀況包括進去的可能性?，F(xiàn)有的平坦岸區(qū)域可以例如為魚道提供理想前提，其中該魚道由用于減低水流速度的障礙物產(chǎn)生。
[0009]在另一實施方案中，這些障礙物可以由柔性部分體形成，尤其通過可膨脹的和/或可用水填充的部分體形成。例如，通過由彈性材料制成的可膨脹的部分體允許適應局部狀況，所述彈性材料適合于水體床的輪廓。為了克服部分體的浮力，增加其重量，其中這里建議至少部分地用水填充。
[0010]為了進一步保護魚類，在另一實施方案中，在渦輪機裝置的流入?yún)^(qū)域，為魚類設置轉向裝置。對于小的魚類，當它們經(jīng)過能量產(chǎn)生單元的渦輪機時，不存在危險，這些因為它們由于它們的大小不會被葉片碰到。較大的魚類可以例如借助于渦輪機入口的格柵使之遠離。在格柵的相應布置下，甚至直接把較大的魚類引向魚道。
[0011]在另一實施方案中規(guī)定，在集裝箱的外側設置可膨脹的和/或者可用水填充的體，它們使水體床內(nèi)部的基本封閉成為可能。以此可以提高堵塞效果、并且根據(jù)需要還加以調節(jié)。根據(jù)需要，例如，為了防止上游泛濫而完全堵塞流水是不合理的。通過這些柔性體使配合精準的堵塞成為可能。
[0012]在另一實施方案中，該渦輪機裝置可以設有封閉且通流的擴散器，所述擴散器額外地提高該裝置的效率。通過應用常規(guī)的泵葉輪作為渦輪機葉輪，存在如下可能性:靈活地處理相應使用地點上的要求。
[0013]在另一個有利的實施方案中，魚道的下游側入口布置得橫向于水流方向。在此優(yōu)點是，該入口處于水流平靜的區(qū)域內(nèi)。該擴散器的出口處于緊靠該入口的附近，該擴散器的出口處存在比較高的流量。
[0014]參照實施例對本發(fā)明作詳細的說明。這些附圖示出按照本發(fā)明的能量產(chǎn)生單元。
[0015]圖1從上面的視圖、在水體的水流方向上以及從側面詳細示出能量供應單元；
[0016]圖2詳細示出按照本發(fā)明的能量供應單元的第一變型方案；并且
[0017]圖3詳細示出按照本發(fā)明的能量產(chǎn)生單元的第二變型方案。
[0018]在圖1中顯示水體1，尤其是流水，其中有利的是，岸和水體I的底部2盡可能直線延伸。水流方向3用箭頭顯示。在水流充分時在該水體I中放入能量產(chǎn)生單元是合理的，如圖1所示，它裝在標準集裝箱4中。該標準集裝箱4堵塞水體I，以便在流入側5和流出側6之間造成水位差。這個差通過水從標準集裝箱側旁繞過或者如圖1中間所示通過設置在標準集裝箱I中的通道7加以平衡。在圖1下部是標準集裝箱I的剖面圖，其中示意地示出渦輪機9和配電箱10，其中配電箱10代表為了將渦輪機的機械動能變換為電能所需要的全部組件。所產(chǎn)生的電能通過導線8引向耗能設備，或者饋入現(xiàn)有的電網(wǎng)。所示布置基本上與已知的現(xiàn)有技術一致。
[0019]按照本發(fā)明的能量產(chǎn)生單元的第一變型方案在圖2中示出。在水體I中布置標準集裝箱4。該標準集裝箱4在其內(nèi)部如圖1所示示例那樣配置。該標準集裝箱4把水流分成通過通道7流經(jīng)標準集裝箱4內(nèi)部并在那里將其能量交給渦輪機的部分以及從標準集裝箱4側旁和下面繞過的部分。按照本發(fā)明，該標準集裝箱4在面向岸和水體底部2的側上有減少邊緣區(qū)域中水流的水流障礙物11。圍繞標準集裝箱4的水流被限制，但并未完全停止。在這個部分水流中，魚類和其他水生動物具有不受傷害地通過能量產(chǎn)生單元的可能性。在圖2中未示出從岸側出發(fā)安裝的其他水流障礙物，使水流出現(xiàn)曲折。
[0020]在所顯示的形狀中，按照本發(fā)明的能量產(chǎn)生單元非常靈活地放入水體床中。該能量產(chǎn)生單元可以幾乎沒有其他花費地直接用于產(chǎn)生電能。若要從水體床移除該能量產(chǎn)生單元，則除標準集裝箱外不必移開任何其他建筑物。
[0021]圖3以頂視圖示出按照本發(fā)明的能量產(chǎn)生單元的第二變型方案。在標準集裝箱4的剖面圖中，可以看出通道7和渦輪機9構成的布置。另外還顯示另一個作為魚道設計的通道12。通過該另一個通道12的水流被水流障礙物13限制。在其外側，標準集裝箱4具有水流障礙物11'，它封閉標準集裝箱4和岸2之間的區(qū)域。通過所述封閉可能使能量產(chǎn)生單元的堵塞作用根據(jù)對能量產(chǎn)生的要求和水流的局部邊界條件來調整。水流障礙物11'是為了最優(yōu)地匹配岸區(qū)域和水體底部的幾何形狀而由彈性材料制造，所述彈性材料能夠像氣球那樣填充，其中附近的水適于填充。水流障礙物11'的位置和填充過程配置得使對局部生態(tài)系統(tǒng)的損害最小，尤其例如通過隔離柵格在水流障礙物IP的區(qū)域內(nèi)防止填充時把個別魚類關在兩個水流障礙物IP之間。
[0022]參考標記列表
[0023]1.水體
[0024]2 岸/底部
[0025]3.水流方向
[0026]4.集裝箱
[0027]5.流入側
[0028]6.流出側
[0029]7.通道
[0030]8.電網(wǎng)
[0031]9.渦輪機
[0032]10.配電箱
[0033]11.水流障礙物
[0034]12.魚梯
[0035]13.水流障礙物
【權利要求】
1.用于由水力產(chǎn)生電能的能量產(chǎn)生單元，其中在商售的標準集裝箱中裝入至少一個渦輪機裝置，其中該渦輪機裝置布置在標準集裝箱中延伸的通道中，其中該通道布置在周圍水體的流動方向上， 其特征在于， 在標準集裝箱(4)中設置魚道。
2.按照權利要求1的能量產(chǎn)生單元，其特征在于，在周圍水體(I)的流動方向上布置其中不設置渦輪機(9)的至少一個另外的通道(12)。
3.按照權利要求1或2的能量產(chǎn)生單元，其特征在于， 在所述另外的通道(12)中設置障礙物(11，13)以減慢水流速度。
4.按照權利要求1的能量產(chǎn)生單元，其特征在于，在標準集裝箱(4)的至少一個外側、尤其在周圍水體(I)的流動方向上設置魚道。
5.按照權利要求4的能量產(chǎn)生單元，其特征在于，該魚道由用于減慢水流速度的障礙物(11，13)產(chǎn)生。
6.按照權利要求4或5的能量產(chǎn)生單元，其特征在于， 所述障礙物(11，13)可以由柔性的部分體形成、尤其由可膨脹的和/或可用水填充的部分體形成。
7.按照權利要求1至6中一項的能量產(chǎn)生單元，其特征在于，在渦輪機裝置的流入?yún)^(qū)域中為魚類設置轉向裝置。
8.按照上述權利要求之一的能量產(chǎn)生單元，其特征在于，在標準集裝箱(4)外側設置可膨脹的和/或可用水填充的體。
9.按照上述權利要求之一的能量產(chǎn)生單元，其特征在于，該渦輪機裝置設有封閉且通流的擴散器。
10.按照上述權利要求之一的能量產(chǎn)生單元，其特征在于，設置常規(guī)的離心泵推進器作為渦輪機葉輪。
【文檔編號】E02B9/00GK104271840SQ201280060529
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2012年11月20日 優(yōu)先權日:2011年12月8日
【發(fā)明者】C·凱勒, T·尤爾里希 申請人:Ksb股份公司