[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

FI20185134A1 - Menetelmä ja laitteisto aaltoenergian talteen ottamiseksi - Google Patents

Menetelmä ja laitteisto aaltoenergian talteen ottamiseksi Download PDF

Info

Publication number
FI20185134A1
FI20185134A1 FI20185134A FI20185134A FI20185134A1 FI 20185134 A1 FI20185134 A1 FI 20185134A1 FI 20185134 A FI20185134 A FI 20185134A FI 20185134 A FI20185134 A FI 20185134A FI 20185134 A1 FI20185134 A1 FI 20185134A1
Authority
FI
Finland
Prior art keywords
energy
transmission shaft
transmission
counterweight
transfer member
Prior art date
Application number
FI20185134A
Other languages
English (en)
Swedish (sv)
Inventor
Väinö Vakkilainen
Original Assignee
Vakkilainen Vaeinoe
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Vakkilainen Vaeinoe filed Critical Vakkilainen Vaeinoe
Priority to FI20185134A priority Critical patent/FI20185134A1/fi
Publication of FI20185134A1 publication Critical patent/FI20185134A1/fi

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03B—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
    • F03B13/00—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates
    • F03B13/12—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy
    • F03B13/14—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy using wave energy
    • F03B13/16—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy using wave energy using the relative movement between a wave-operated member, i.e. a "wom" and another member, i.e. a reaction member or "rem"
    • F03B13/18—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy using wave energy using the relative movement between a wave-operated member, i.e. a "wom" and another member, i.e. a reaction member or "rem" where the other member, i.e. rem is fixed, at least at one point, with respect to the sea bed or shore
    • F03B13/1805—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy using wave energy using the relative movement between a wave-operated member, i.e. a "wom" and another member, i.e. a reaction member or "rem" where the other member, i.e. rem is fixed, at least at one point, with respect to the sea bed or shore and the wom is hinged to the rem
    • F03B13/181—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy using wave energy using the relative movement between a wave-operated member, i.e. a "wom" and another member, i.e. a reaction member or "rem" where the other member, i.e. rem is fixed, at least at one point, with respect to the sea bed or shore and the wom is hinged to the rem for limited rotation
    • F03B13/1815—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy using wave energy using the relative movement between a wave-operated member, i.e. a "wom" and another member, i.e. a reaction member or "rem" where the other member, i.e. rem is fixed, at least at one point, with respect to the sea bed or shore and the wom is hinged to the rem for limited rotation with an up-and-down movement
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/30—Energy from the sea, e.g. using wave energy or salinity gradient

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Other Liquid Machine Or Engine Such As Wave Power Use (AREA)

Abstract

Keksinnön kohteena on ratkaisu aaltoenergian talteen ottamiseksi, jossa ratkaisussa on ainakin yksi energiansiirtoelin (9a, 9b), joka käsittää aaltojen mukana ylös-alas liikettä tekevän kellukkeen (12) ja vipuvarren (2) sekä koneisto, joka käsittää voimansiirtoakselin (4), vaihteiston (15) ja generaattorin (17) aaltoenergian muuttamiseksi sähkö-energiaksi ja jossa ratkaisussa aaltojen liike-energia välitetään voimansiirtoakselille (4) energiansiirtoelimen (9a, 9b) avulla. Energiansiirtoelimen (9a, 9b) massakeskipistettä siirretään voiman-siirtoakselin (4) suuntaan.

Description

MENETELMÄ JA LAITTEISTO AALTOENERGIAN TALTEEN OTTAMISEKSI
Keksinnön kohteena on patenttivaatimuksen 1 johdanto-osassa määritelty menetelmä aaltoenergian talteen ottamiseksi, sekä patenttivaatimuksen 7 johdanto-osassa määritelty laitteisto aaltoenergian talteen ottamiseksi.
Keksinnön mukainen menetelmä sekä laitteisto aaltoenergian talteen ottamiseksi, jatkossa keksinnön mukainen ratkaisu, sopii erittäin hyvin käytettäväksi merten ranta-alueilla, missä muodostuu jatkuvaa tasaista aallokkoa. Keksinnön mukainen ratkaisu soveltuu korvaamaan erityisesti tuulivoimaratkaisuja hyvän hyötysuhteen, yksinkertaisen ja pienen rakenteen sekä helpon ja turvallisen ylläpidettävyyden ansiosta.
20185134 PRH 15 -02- 2018
Keksinnön mukaisessa ratkaisussa aaltojen liike-energia muunnetaan pyörimisliikkeeksi energiansiirtoelimillä, joissa olevat kellukkeet nousevat ja laskevat aaltojen mukana. Tämä liike välitetään koneiston voimansiirtoakselille pyörimisliikkeeksi kellukkeisiin liitettyjen vipuvarsien avulla. Vaihteiston avulla voimansiirtoakselin pyörimisliikettä nopeutetaan generaattorille ja generaattorissa pyörimisenergia muutetaan sähköksi, joka johdetaan muuntajaan ja edelleen sähköverkkoon. Generaattori on esimerkiksi varustettu kestomagneetilla, jonka ansiosta ne tuottavat edullisesti latausta jo erittäin alhaisissa voimansiirtoakselin pyörimisnopeuksissa.
Vaihtoehtoisilla energiamuodoilla, kuten aurinko-, kuulija aaltovoimalla voidaan vähentää energiatuotannon hiilidioksidipäästöjä. Yksi megawattitunti sähköä hiilellä tuotettuna aiheuttaa noin yhden tonnin hiilidioksidipäästöt. Aaltovoima lasketaan uusiutuviin luonnonvaroihin. Aaltosähkön tuotannossa ei synny hiilidioksidi- eikä muitakaan päästöjä, kuten rikkiä, typpeä tai pienhiukkasia. Aaltovoima onkin merkittävä vaihtoehto uusiutuvien energialähteiden joukossa .
Merestä voidaan ottaa energiaa talteen vuorovesienergiana ja aaltoenergiana. Vuorovesi on kuun ja auringon vetovoiman aiheuttama ilmiö. Vuorovesienergiaa voidaan valjastaa hyötykäyttöön alueilla, missä vuoroveden liikkeet ovat voimakkaita. Vuoroveden liikkeet muutetaan sähköksi rakentamalla pato rannalle ja käyttämällä hyväksi nousu- ja laskuveden korkeuseroa. Vuorovettä voidaan valjastaa myös hyödyntämällä voimakkaita virtauksia turbiinien ja roottorien avulla. Aaltoenergiaa syntyy, kun ilmavirtaukset siirtyvät veteen. Energiaa voidaan tuottaa sekä meren pinta-aalloista sekä pohja-aalloista. Veden aaltoliike sisältää runsaasti energiaa, mutta sen hyödyntäminen on haastavaa. Pinta-aaltojen energia muunnetaan useimmiten sähköksi aaltojen mukana ylös ja alas liikkuvien poijujen avulla.
20185134 PRH 15 -02- 2018
Teknologioista kehittynein on owc-tyyppinen laitos (oscillating water column), jossa aalto tunkeutuu meren rantaan rakennetun laitoksen kammioon. Kammiossa oleva ilma liikkuu tällöin eteenpäin ja aallon palatessa taas taaksepäin. Laitosta varten on suunniteltu erityinen Wellsin turbiini, joka hyödyntää kaksisuuntaista ilmavirtausta tuottaen vain yhdensuuntaista pyörimisliikettä.
Hieman uudempaa teknologiaa edustaa Pelamis-niminen meren pinnalla kelluva moniosainen merikäärme, jossa sylinterin muotoiset, halkaisijaltaan 3,5 metrin rakenneosat ovat toisissaan kiinni saranoiduilla liitoksilla. Aallot saavat liitososat liikkeeseen siirtäen energian hydrauliseen järjestelmään, joka tuottaa rakenteen sisässä olevilla gene
20185134 PRH 15 -02- 2018 raattoreilla sähköä. Pitkät, jopa 150 metrin pituiset sylinterit ovat etuosastaan kiinni pohjassa ja siirtävät sähköä kaapelia pitkin rannikolle.
Suomalainen yritys on kehitellyt laitteen, joka asennetaan rannikkoveteen meren pohjaan. Laitteella valjastetaan merien pohja-aaltoja, joiden voimakkuus vaihtelee vuoden mittaan huomattavasti pinta-aaltoja vähemmän. Vettä kevyemmän levyn edestakainen liike muuntaa aaltojen energian männän liikkeeksi, joka siirretään hydraulijärjestelmällä generaattorille .
Eräs aaltovoimalatekniikka perustuu niin sanottuihin lineaarigeneraattoreihin. Ne on kiinnitetty merenpohjaan ja yhdistetty köysin merenpinnalla oleviin aaltoenergiaa näppääviin poijuihin. Voimalayksikön läpi kulkee noin 15 aaltoa minuutissa. Yksiköt on kytketty toisiinsa vedenalaisverkossa. Sähkö mantereen sähköverkkoon kulkee merikaapelia pitkin .
Patenttijulkaisussa KR20100060059(A) on esitetty eräs laitteisto aaltoenergian talteen ottamiseksi, missä laitteistossa on käytetty vapaakytkintä aaltoenergian ylös-alas liikkeen muuntamiseksi voimansiirtoakselin yhdensuuntaiseksi pyörimisliikkeeksi. Kyseisessä keksinnössä ei kuitenkaan siirretä massakeskipistettä voimansiirtoakselin suuntaan esimerkiksi vastapainon avulla, minkä vuoksi kellukkeen kohdalla vipuvarren päässä oleva massa on suuri ja kellukerakenne on mitoitettava myös suureksi, jotta aalto pystyisi nostamaan raskaan rakenteen täysimääräisesti ylöspäin.
Ongelmana nykyisin käytettyjen vaihtoehtoisissa energiantuottamistavoissa on vielä tekniikoiden kehittymättömyys, kalliit alkuinvestoinnit ja kallis vai vaikea järjestelmien
20185134 PRH 15 -02- 2018 ylläpito sekä uudet ympäristölliset haasteet. Yhtenä suurimpana esteenä näiden energiantuottomenetelmien nopealle yleistymiselle on ollut valmiin energiansiirtoinfrastruktuurin puuttuminen ympäristöissä, mihin energiantuottolaitteet soveltuvat.
Tuulivoimaloiden asentaminen ja ylläpito on laitteistojen suuren koon vuoksi haastavaa ja kallista. Lisäksi työskentely korkealla maan pinnasta on erittäin vaarallista ja tarvitsee kalliita erityisjärjestelyltä. Tuulivoiman merkittäviin haittapuoliin paikallisille yhteisölle lukeutuvat maankäyttö- tai maisemavaikutukset, eliöstöhaitat, tuulivoimaloiden suuri koko, meluhaitat, valoilmiöt sekä näistä johtuvat elämänlaadun ja jopa terveyden vaarantuminen. Lisäksi etenkin laajat tuulipuistot aiheuttavat toimintavaikeuksia tutkajärjestelmille, sotilaalliselle tutkailmavalvonnalle ja säätutkille. Siksi kyseisiä järjestelmiä on parannettava tuulipuistojen vaikutusalueella, mistä aiheutuu suuria kustannuksia, mikä lisää tuulivoiman investointikulu ja.
Aaltovoimaloiden kehitystyön haasteina on ollut suuri tilantarve varsinkin rannikoilla, mutta myös rikkoutuminen haastavissa luonnonoloissa ja myrskyissä. Aaltovoimaloiden rakenteita koettelevat myös korroosio ja meressä ajelehtivat vieraat esineet. Energian tuotannon kannalta parhaat alueet ovat usein myös hankalimpia voimaloiden rakentamiselle, muun muassa jyrkkien ja rosoisten rantakallioiden ja karikkoisten vesien vuoksi. Sähkön siirtäminen merikaapeleilla on kallista ja siksi merienergialaitokset halutaan tyypillisesti sijoittaa lähellä rannikkoa.
Vuorovesivoimalatekniikkaa ei voida käyttää monissa paikoissa merivesivoiman lähteinä, koska vuoroveteen perustu via voimaloita voidaan soveltaa vain siellä, missä on merkittävä vuorovesi ilmiö. Meren pohjaan asennettavissa laitteistossa haastavaa on laitteiden suuri koko sekä asentaminen ja ylläpito veden alla, meren pohjassa. Owc-tyyppinen laitoksissa tekninen rakenne on hyvin monimutkainen ja generaattoreiden lisäksi tarvitaan hydraulijärjestelmät energian tuottamiseksi, mikä lisää laitteiston kompleksisuutta ja ylläpitotarvetta. Samoin Veden pinnalle asennetut sylinterit Pelamis-järjestelmässä ovat teknisesti hyvin kompleksisia ja erittäin myös suuri kokoisia, varaten meren pinnalta suuren pinta-alan. Myös lineaarigeneraattoreihin perustuva ratkaisu vaatii meren pinnalta käyttöönsä suuren pinta-alan. Lisäksi tässä teknologiassa joudutaan käyttämään satoja yksittäisiä kalliita generaattoreita, joiden hyötysuhde on varsin pieni, koska yksittäisistä aalloista ei voida ottaa energiaa talteen monivaiheisesti, kuten keksintömme mukaisessa ratkaisussa.
20185134 PRH 15 -02- 2018
Tämän keksinnön tarkoituksena on poistaa edellä mainitut epäkohdat sekä aikaansaada edullinen, yksinkertainen ja luotettava ratkaisu aaltoenergian talteen ottamiseksi.
Keksinnön mukaiselle menetelmälle on tunnusomaista se, mitä on esitetty patenttivaatimuksen 1 tunnusmerkkiosassa. Vastaavasti keksinnön mukaiselle laitteistolle on tunnusomaista se, mitä on esitetty patenttivaatimuksen 7 tunnusmerkkiosassa. Keksinnön muille sovellusmuodoille on tunnusomaista se, mitä on esitetty muissa patenttivaatimuksissa.
Keksinnön kohteena on ratkaisu aaltoenergian talteen ottamiseksi, jossa ratkaisussa on ainakin yksi energiansiirtoelin, joka käsittää aaltojen mukana ylös-alas liikettä tekevän kellukkeen ja vipuvarren sekä koneisto, joka käsittää voimansiirtoakselin, vaihteiston ja generaattorin aal
20185134 PRH 15 -02- 2018 toenergian muuttamiseksi sähköenergiaksi ja jossa ratkaisussa aaltojen liike-energia välitetään voimansiirtoakselille energiansiirtoelimen avulla. Energiansiirtoelimen massakeskipistettä siirretään voimansiirtoakselin suuntaan .
Keksinnön mukaisessa aaltoenergian talteenottoratkaisussa on ainakin yksi energiansiirtoelin, joka käsittää aaltojen mukana ylös-alas liikettä tekevän kellukkeen ja vipuvarren sekä koneisto, joka käsittää voimansiirtoakselin, vaihteiston ja generaattorin aaltoenergian muuttamiseksi sähköenergiaksi, ja jossa menetelmässä aaltojen liike-energia välitetään pääakselille energiansiirtoelimen avulla. Energiansiirtoelimeen kuuluvalla vapaakytkimellä pyöritetään voimansiirtoakselia vain yhteen suuntaan.
Keksinnön mukaisen ratkaisun tarkoituksena on puhtaan, saasteettoman energian luominen tehokkaasti ja hyvällä hyötysuhteella luonnonvaroja säästäen. Ratkaisun suurimpana etuna on laitteiston yksinkertaisuus, edullisuus, pieni tilantarve ja helppo skaalautuvuus, jolloin eri tarpeisiin voidaan tehdä eri kokoisia energiantuotantolaitoksia.
Lisäksi etuna on se, että ratkaisussa energiasiirtoelimen massakeskipistettä voidaan säätää vastapainon avulla, mikä keventää tehokkaasti kellukkeen ja vipuvarren vastusta veden päällä aallon nostaessa energiansiirtoelintä, jolla saadaan huomattavasti suurempi hyötysuhde ja energiantuottokapasiteetti toteutettua. Vastapainon käyttö lisäksi mahdollistaa pienemmän ja kevyemmän ja edullisemman kellukkeen käyttämistä ratkaisussa.
20185134 PRH 15 -02- 2018
Yhtenä keksinnön mukaisen ratkaisun etuna on vielä se, että energiantuotantolaitokset on rakennettavissa rannikoille olemassa olevan sähkönsiirtoinfrastruktuurin lähistölle, sillä keksinnön mukainen aaltoenergian tuotantolaitteisto soveltuu käytettäväksi hyvin asutuilla seuduilla, koska se ei aseta toimintaympäristölle erikoisvaatimuksia, eikä aiheuta ympäristölle erityisiä haittoja, kuten meteliä.
Keksintöä selostetaan seuraavassa tarkemmin sovellutusesimerkkien avulla viittaamalla oheisiin yksinkertaistettuihin piirustuksiin, joissa kuvio 1 esittää keksinnön mukaisessa ratkaisussa käytettyä vapaakytkintä, kiilavapaakytkintä, leikkauskuvana ja voimansiirtoakselin keskiakselin suunnasta katsottuna, kuvio 2 esittää yksinkertaistettuna ja sivusta katsottuna keksinnön mukaisen ratkaisun energiansiirtoelimiä, kuvio 3 esittää sivusta katsottuna ja yksinkertaistettuna keksinnön mukaisen ratkaisun energiansiirtoelimiä, aallon eri vaiheessa, kuvio 4 esittää päältä katsottuna ja yksinkertaistettuna keksinnön mukaista aaltoenergian talteenottomenetelmää ja talteenottolaitteistoa ja kuvio 5 esittää meren suunnasta katsottuna ja yksinkertaistettuna keksinnön mukaista aaltoenergian talteenottomenetelmää ja talteenottolaitteistoa.
Vapaakytkimet ovat kone-elimiä, joiden käyttävä ja käytetty puoli siirtävät vääntömomentin tiettyyn, kitkalla lukittuun pyörimissuuntaan. Vastakkaiseen suuntaan momentin välitys lakkaa eli ne pyörivät vapaasti. Edestakaisen liikkeen jak
20185134 PRH 15 -02- 2018 sottaiseksi pyörimisliikkeeksi muuntavaa vapaakytkintä nimitetään indeksikytkimeksi. Tässä sovellutusesimerkissä esitetty kiilarullavapaakytkin soveltuu pienille vapaapyörintänopeuksille ja indeksikytkimeksi.
Kuviossa 1 on esitetty keksinnössä käytettyä vapaakytkintä 1, kiilarullavapaakytkintä, leikkauskuvana voimansiirtoakselin 4 suunnasta katsottuna. Oleellisesti välyksetön vapaakytkin 1 muuntaa vipuvarren 2 ylös-alas suuntaisen liikkeen voimansiirtoakselin 4 yhdensuuntaiseksi pyörimisliikkeeksi. Vipuvarsi 2 ja vastapainovarsi 3 ovat liitetty vapaakytkimen 1 ulkokehälle 5 kiinteästi kiinni. Vipuvarsi 2 ja vastapainovarsi 3 ovat liitetty vapaakytkimen 1 ulkokehään 5 siten, että ne sijaitsevat vapaakytkimen 1 sisälle jäävän voimansiirtoakselin 4 eri puolilla voimansiirtoakselin 4 pituusakselin suunnasta katsottuna ja edullisesti vapaakytkimen 1 ulkokehän 5 vastakkaisille puolille.
Vapaakytkimen 1 sisällä oleva sisäkehä 6 on kiinnitetty voimansiirtoakselin 4 ympärille kiilapalan 8 avulla. Vipuvarren 2 noustessa ylöspäin vapaakytkimen 1 ulkokehä 5 pyörii myötäpäivään, jolloin jousitapit 7b painavat kiilarullat 7a tiukasti ulkokehän 5 sisäpintaa vasten ja tällöin kiilarullat 7a tukeutuvat sisäkehän 6 muotoiltuun pintaan saaden sisäkehän 6 myös pyörimään ulkokehän 5 suuntaisesti myötäpäivään. Sisäkehään kiinnitetty voimansiirtoakseli 4 pyörii siten myös ulkokehän 5 suuntaisesti myötäpäivään. Vipuvarren 2 laskiessa alaspäin vapaakytkimen 1 ulkokehä 5 pyörii vastapäivään ja kiilarulliin 7a kohdistuva voima hellittää, eivätkä ne pyöritä sisäkehää 6 vastapäivään, jolloin voimansiirtoakseli 4 ei pyöri vastapäivään.
Edelle esitetty vapaakytkin 1 on yksi esimerkki vapaakytkimestä, joka soveltuu käytettäväksi keksinnön mukaisessa
20185134 PRH 15 -02- 2018 aaltoenergian talteenottoratkaisussa. Edellä esitetty vapaakytkimen toimintaperiaate on ennestään tunnettua tekniikkaa .
Kuviossa 2 on esitetty yksinkertaistettuna ja sivusta katsottuna keksinnön mukaisen ratkaisun energiansiirtoelimiä 9a ja 9b. Energiansiirtoelin 9a, 9b käsittää vapaakytkimen 1, vipuvarren 2, kellukkeen 12 ja kellukkeen kiinnitinelimen 12a, vastapainovarren 3 sekä vastapainoelin 13 ja vastapainoelimen kiinnityselimen 13a. Vipuvarren 2 ensimmäisen pään läheisyyteen on kiinnitetty kelluke 12 kellukkeen kiinnitinelimen 12a avulla. Toisesta päästään vipuvarsi 2 on kiinnitetty vapaakytkimeen 1. Vastapainovarren 3 ensimmäisen pään läheisyyteen on kiinnitetty vastapainoelin 13 vastapainoelimen kiinnityselimen 13a avulla. Toisesta päästään vastapainovarsi 3 on kiinnitetty vapaakytkimeen 1.
Vipuvarressa 2 Kellukkeiden 12 etäisyyttä voimansiirtoakselista 4 voi muuttaa ja vastaavasti vastapainovarressa 3 vastapainoelimen 13 etäisyyttä voimansiirtoakselista 4 voi muuttaa. Kellukkeen 12 ja vastapainoelimen 13 etäisyys voimansiirtoakselista valitaan sopivasti siten, että painovoima painaa vipuvartta 2 ja kelluketta 12 alaspäin kohti veden pintaa. Voimansiirtoakselin 4 vastapuolella vastapainoakseliin 3 kiinnitetty vastapainoelin 13 siirtää sopivasti vipuvarren 2 massakeskipistettä voimansiirtoakselin 4 suuntaan. Tämä vastapainoelimen 13 vipuvarteen 2 ja kellukkeeseen 12 tuottama keventävä vaikutus mahdollistaa pienempien kellukkeiden 12 käyttämisen energiansiirtoelimissä 9a ja 9b.
Sovellutusesimerkissä käytetään kahta energiansiirtoelintä 9a ja 9b. Energiansiirtoelimen 9b vipuvarsi 2 ja vastapainovarsi 3 ovat lyhyemmät kuin energiansiirtoelimessä 9a.
20185134 PRH 15 -02- 2018
Myös energiansiirtoelimen 9b kelluke 12 ja vastapainoelin 13 ovat lähempänä vapaakytkintä 1 ja voimansiirtoakselia 4 kuin vastaavat elimet energiansiirtoelimessä 9a. Kellukkeiden 12 keskinäinen etäisyys toisistaan vipuvarsien 2 pituussuunnassa mitattuna säädetään vipuvarsissa 2 siten, että etäisyys on mahdollisimman lähelle vallitsevan aallonpituuden puolikasta. Tällöin toisen kellukkeen 12 ollessa aallon harjalla 11a, toinen kelluke 12 on silloin aallon pohjalla 11b. Näin ollen aaltojen liikkuessa meressä 11 nuolen 11c suuntaan eli kohti alustaa 10, kuten rantatörmää, yksi kellukkeista 12 on oleellisesti aina liikkeessä ylöspäin ja toinen kellukkeista 12 on oleellisesti aina liikkeessä alaspäin. Siten myös energiansiirtoelimien 9a, 9b vapaakytkimet 1 aikaansaavat voimansiirtoakselille 4 jatkuvan yhdensuuntaisen pyörimisliikkeen. Kellukkeen 12 ja vastapainoelimen 13 etäisyyden säätöön voimansiirtoakselista 4 voidaan myös toteuttaa automaattinen ratkaisu, jolloin näitä kellukkeiden 12 etäisyyksiä toisiinsa nähden aallon liikkumissuunnassa voidaan muuttaa aktiivisesti esimerkiksi asennuspaikan vallitsevaan aallonpituuteen sopivaksi.
Kuviossa 3 on esitetty sivusta katsottuna ja yksinkertaistettuna keksinnön mukaisen ratkaisun energiansiirtoelimiä 9a ja 9b, aallon eri vaiheessa. Aalto on liikkunut puoli aallonpituutta alustaa 10 kohti ja energiansiirtoelimen 9a kelluke 12 on laskeutunut aallon harjalta 11a aallon pohjalle 11b. Vapaakytkimen 1 ansiosta tämä alaspäin-liike ei ole pyörittänyt voimansiirtoakselia 4 vastapäivään. Energiansiirtoelimen 9b kelluke 12 on noussut aallon pohjalta 11b aallon harjalle 11a. Vapaakytkimen 1 ansiosta tämä ylöspäin-liike on pyörittänyt voimansiirtoakselia 4 myötäpäivään .
20185134 PRH 15 -02- 2018
Kuviossa 4 on esitetty päältä katsottuna ja yksinkertaistettuna keksinnön mukaista aaltoenergian talteenottomenetelmää ja talteenottolaitteistoa ja kuviossa 5 on esitetty meren 11 suunnasta katsottuna ja yksinkertaistettuna keksinnön mukaista aaltoenergian talteenotto-menetelmää ja talteenottolaitteistoa.
Päätytuki 14 tukee voimansiirtoakselia 4 vapaasta päästään. Energiansiirtoelimet 9a ja 9b ovat kiinnitetty vapaakytkimistään 1 voimansiirtoakselille 4. Pienellä pyörimisnopeudella pyörivä voimansiirtoakseli 4 liittyy vaihteistoon 15. Vaihteisto 15 välittää voimansiirtoakselin 4 pienen, mutta suuren vääntövoiman sisältävän, pyörimisnopeuden suureksi pyörimisnopeudeksi suurinopeusakselille 16. Nykyisille kestomagnetisoiduille generaattoreille riittävät jo 50 - 150 rpm kierrosnopeudet energian tuottamiseen kannattavasti. Generaattori 17 tuottaa suurinopeusakselin 16 pyörimisenergian sähköksi, joka siirretään kaapelilla 18 taajuusmuuttajaan ja edelleen sähköverkostoon.
Alan ammattimiehelle on selvää, että keksinnön eri sovellutusmuodot eivät rajoitu ainoastaan edellä esitettyihin esimerkkeihin, vaan voivat vaihdella jäljempänä esitettävien patenttivaatimusten puitteissa. Olennaista on, että keksinnön mukaisessa ratkaisussa aaltoenergian talteen ottamiseksi käytetään vapaakytkintä ja vastapainoa keventämään kellukkeen käsittävää vipuvartta. Niinpä esimerkiksi pääkomponenttien muodot, koko sekä suhteet toisiinsa voivat olla erilaisia, kuin mitä sovellutusesimerkeissä on kuvattuna .
Alan ammattimiehelle on myös selvää, että keksinnön mukainen ratkaisu voi käsittää myös enemmän kuin kaksi energiansiirtoelintä. Niinpä ratkaisussa voidaan käyttää esimerkik si neljää tai kuutta energiansiirtoelintä välittämän voimaa voimansiirtoakselille, jolloin voimansiirtoakselin vääntövoima kasvaa.
Alan ammattimiehelle on myös selvää, että keksinnön mukainen ratkaisun toisessa sovellutusmuodossa voidaan energiansiirtoelimiä kytkeä voimansiirtoakselille siten, että voimansiirtoakselin kellukkeet sijoittuvat voimansiirtoakselin pituussuuntaisen keskilinjan molemmille eli vastakkaisille puolille, jolloin voimansiirtoakselin vastakkaiselle puolelle asennetuissa energiansiirtoelimissä käytetään toisin päin toimivia vapaakytkimiä. Niinpä kyseisessä ratkaisussa jalusta on asennettu merenpohjaan ja jokaisesta aallosta saadaan energia talteen kahteen otteeseen.

Claims (15)

  1. PATENTTIVAATIMUKSET
    1. Menetelmä aaltoenergian talteen ottamiseksi, jossa menetelmässä on ainakin yksi energiansiirtoelin (9a, 9b), joka käsittää aaltojen mukana ylös-alas liikettä tekevän kellukkeen (12) ja vipuvarren (2) sekä koneisto, joka käsittää voimansiirtoakselin (4), vaihteiston (15) ja generaattorin (17) aaltoenergian muuttamiseksi sähköenergiaksi, ja jossa menetelmässä aaltojen liike-energia välitetään voimansiirtoakselille (4) energiansiirtoelimen (9a, 9b) avulla, tunnettu siitä, että energiansiirtoelimen (9a, 9b) massakeskipistettä siirretään voimansiirtoakselin (4) suuntaan.
  2. 2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että energiansiirtoelimen (9a, 9b) massakeskipistettä siirretään edullisesti vastapainoelimen (13) avulla voimansiirtoakselin (4) suuntaan.
  3. 3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että energiansiirtoelimeen (9a, 9b) kuuluu vapaakytkin (1), jolla pyöritetään voimansiirtoakselia (4) vain yhteen suuntaan.
  4. 4. Patenttivaatimuksen 1, 2 tai 3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että energiansiirtoelimiä (9a, 9b) liitetään yhdelle voimansiirtoakselille (4) enemmän kuin yksi kappale .
  5. 5. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että energiansiirtoelimiä (9a, 9b) liitetään yhdelle voimansiirtoakselille edullisesti kaksi kappaletta.
    20185134 PRH 15 -02- 2018
  6. 6. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että energiansiirtoelimien (9a, 9b) kellukkeiden (12) etäisyydet voimansiirtoakselista (4) sovitetaan kukin eri etäisyydelle korkeintaan yhden aallonpituuden matkalle.
  7. 7. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että energiansiirtoelimien (9a, 9b) kellukkeiden (12) etäisyydet voimansiirtoakselista (4) säädetään laitteiston asennuksen yhteydessä asennuspaikan aaltojen normaaliin aallonpituuteen sopiviksi.
  8. 8. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että energiansiirtoelimien (9a, 9b) kellukkeiden (12) etäisyyksiä voimansiirtoakselista (4) säädetään aktiivisesti laitteiston asennuspaikan vallitsevaan aallonpituuteen sopivaksi.
  9. 9. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että energiansiirtoelimen (9a, 9b) vastapainovarressa (3) olevan vastapainoelimen (13) etäisyyttä voimansiirtoakselista (4) säädetään energiansiirtoelimen (9a, 9b) massakeskipisteen edullisen paikan saavuttamiseksi .
  10. 10. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että energiansiirtoelimiä (9a, 9b) kytketään voimansiirtoakselille (4) siten, että energiansiirtoelimien (9a, 9b) kellukkeita (12) sijoittuu voimansiirtoakselin (4) pituussuuntaisen keskilinjan molemmille eli vastakkaisille puolille.
  11. 11. Laitteisto aaltoenergian talteen ottamiseksi, joka laitteisto käsittää ainakin yhden energiansiirtoelimen (9a,
    20185134 PRH 15 -02- 2018
    9b), joka käsittää aaltojen mukana ylös-alas liikettä tekevän kellukkeen (12) ja vipuvarren (2) sekä koneiston, joka käsittää voimansiirtoakselin (4), vaihteiston (15) ja generaattorin (17) aaltoenergian muuttamiseksi sähköenergiaksi, tunnettu siitä, että energiansiirtoelin (9a, 9b) käsittää voimansiirtoakselia (4) vain yhteen suuntaan pyörittävän vapaakytkimen (1).
  12. 12. Patenttivaatimuksen 11 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että energiansiirtoelin (9a, 9b) käsittää vastapainoelimen (13), jonka avulla siirretään energiansiirtoelimen (9a, 9b) massakeskipistettä voimansiirtoakselin (4) suuntaan .
  13. 13. Patenttivaatimuksen 11 tai 12 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että laitteisto käsittää yhdelle voimansiirtoakselille (4) liitettäviä energiansiirtoelimiä (9a, 9b) edullisesti kaksi kappaletta.
  14. 14. Patenttivaatimuksen 11, 12 tai 13 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että energiansiirtoelin (9a, 9b) käsittää kellukkeiden siirtomekanismin vipuvarrella (2) tapahtuvaan kellukkeiden (12) etäisyyden muuttamiseen voimansiirtoakselista (4), ja että energiansiirtoelin (9a, 9b) käsittää vastapainoelimen (13) siirtomekanismin vastapainovarrella (3) tapahtuvaan vastapainoelimen (13) etäisyyden muuttamiseen voimansiirtoakselista (4).
  15. 15. Jonkin patenttivaatimuksen 11-14 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, laitteisto on asennettu kiinteälle alustalle (10) .
FI20185134A 2018-02-15 2018-02-15 Menetelmä ja laitteisto aaltoenergian talteen ottamiseksi FI20185134A1 (fi)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI20185134A FI20185134A1 (fi) 2018-02-15 2018-02-15 Menetelmä ja laitteisto aaltoenergian talteen ottamiseksi

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI20185134A FI20185134A1 (fi) 2018-02-15 2018-02-15 Menetelmä ja laitteisto aaltoenergian talteen ottamiseksi

Publications (1)

Publication Number Publication Date
FI20185134A1 true FI20185134A1 (fi) 2019-08-16

Family

ID=68206099

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FI20185134A FI20185134A1 (fi) 2018-02-15 2018-02-15 Menetelmä ja laitteisto aaltoenergian talteen ottamiseksi

Country Status (1)

Country Link
FI (1) FI20185134A1 (fi)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7525214B2 (en) Wave-power system and method for generating energy at constant rotational speed at variable significant wave heights and periods
US20160333858A1 (en) System and method for generating electricity using grid of wind and water energy capture devices
Lagoun et al. Ocean wave converters: State of the art and current status
CN102261302B (zh) 基于海面波浪层和深海稳定区的波浪能发电单元及系统
CN114033618B (zh) 一种深远海浮式风-浪-流联合发电装置
JP2014522933A5 (fi)
US7786609B2 (en) Ocean energy system and method
CN102384017B (zh) 一种垂直轴水流发电系统
WO2012131705A2 (en) A device for generating electrical energy using ocean waves
JP2019515193A (ja) 潮流発電機
Røkke et al. Marine Current Turbines and Generator preference. A technology review
KR101334584B1 (ko) 해상운송시스템을 이용한 해상풍력발전기 이송방법
CN109469578B (zh) 一种风电/海洋能互补性发电消波装置
CN104018980A (zh) 一种利用多个浮体的桩式波浪能俘获装置
CN202250580U (zh) 一种垂直轴水流发电系统
KR101056933B1 (ko) 조류발전장치
FI20185134A1 (fi) Menetelmä ja laitteisto aaltoenergian talteen ottamiseksi
KR20090055947A (ko) 풍력 및 조력 발전설비를 동시에 구비한 근해 발전설비장치
CN115419544A (zh) 海上风力发电机组底座结合浮子式水动力发电的装置与方法
CN104389722A (zh) 一种利用齿轮箱的伞形波浪能发电装置
WO2010122566A2 (en) Movable water turbine for power generation from sea waves/flowing water
CN104234921A (zh) 一种振动浮子式波浪能装置
RU2775945C1 (ru) Волновая установка
CN221683098U (zh) 一种潮汐能转换装置
RU2789702C1 (ru) Прибрежная волновая электростанция

Legal Events

Date Code Title Description
MM Patent lapsed