能量产生单元的制作方法
【专利摘要】本发明涉及用于由水力产生电能的能量产生单元，其中在商售的标准集装箱中安装至少一个涡轮机装置，其中该涡轮机装置布置在标准集装箱内延伸的通道中，其中该通道布置在周围水体的流动方向上。在标准集装箱处或其内设置鱼道。
【专利说明】能量产生单元
[0001]本发明涉及一种用于由水力产生电能的能量产生单元，其中在商售的标准集装箱中装入至少一个涡轮机装置，其中该涡轮机装置布置在标准集装箱中延伸的通道内，其中该通道布置在周围水体的流动方向上。
[0002]已知大量在筑坝的水道上用于发电的装置。然而，一方面这些装置是对水体的生态系统的干预。尤其是，水坝或堤坝对于迁移的鱼类来说乃是难以克服的障碍。另一方面，需要构建机器厂房来维护涡轮机。这意味着进一步花费和对水体的生态系统的干预。
[0003]DE 299 14 306 Ul示出一种水力发电站，其建筑部件部分由预制的集装箱构成。DE 198 07 732 Al教导一种灵活的自给自足的鱼梯，它可以根据要克服的高度可变地配置。AT 411 368 B用一种带有可液压关闭的阀门的鱼类升降机，描述了拦河坝处的鱼类上升问题。DE 10 2010 018 892 B3示出一种带有涡轮机装置和鱼道的堤坝装置。
[0004]WO 99/27251 Al描述了一种水力装置，它作为整体、至少所述水力装置的涡轮机和发电机装入正如用于船舶、航空、公路或铁道运输的商售标准集装箱中。这样一种商售的标准集装箱的加宽到最宽的示例是按照ISO 688标准化的大容积集装箱，一般已知作为20英尺或40英尺的集装箱。
[0005]利用这样的集装箱使得在相对较小的水道上简单而又迅速地提供电能成为可能。只要有驶入的可能性，该集装箱便可以几乎着水面准备好连接。然而，该获取能量的方法没有考虑到生态上所需的且往往对于鱼类自由迁徙在法律上所要求的空间的要求。也许可以单独设立相应的鱼梯，但这会大大降低用于能量获取的完整单元的优点。
[0006]本发明的任务在于，创造一种在水道中用于发电的能量产生单元，其中在集装箱中设置凹槽，在凹槽中放入其中设置涡轮机的封闭水流引导装置，并且其中在该标准集装箱处或其内设置鱼道。按照本发明的能量产生单元符合生态上和法律上的要求，而且是可完整地预先安装的，以便其可设置在使用地点上且不必采取其他措施即可运行。在此，另一个优点是，构建该能量产生单元时可以维持小的构建花费。尤其不需要破坏风景的建筑，例如，机器厂房或单独的鱼道。
[0007]按照本发明的一种实施方案规定，在能量产生单元中在周围水体的流动方向上布置至少一个其中不设置涡轮机的通道。这使得在标准集装箱内部提供鱼道成为可能。为了降低这个通道内的流速，可以设置障碍物。在适当的布置下，这些障碍物实现流量高的区域以及水大体静止的区域。若水沿着鱼道的流路形成曲折，则给出如下优点:鱼道内的流动受到限制且流量减小。
[0008]作为替代方案，存在这样一种能量产生单元实施方案的可能性:其中在标准集装箱的至少一个外侧，尤其在周围水体的流动方向上设置鱼道。这一方面使最大程度上利用起堵塞作用的标准集装箱的横截面成为可能，而另一方面，通过把鱼道布置在外面存在把流水的局部状况包括进去的可能性。现有的平坦岸区域可以例如为鱼道提供理想前提，其中该鱼道由用于减低水流速度的障碍物产生。
[0009]在另一实施方案中，这些障碍物可以由柔性部分体形成，尤其通过可膨胀的和/或可用水填充的部分体形成。例如，通过由弹性材料制成的可膨胀的部分体允许适应局部状况，所述弹性材料适合于水体床的轮廓。为了克服部分体的浮力，增加其重量，其中这里建议至少部分地用水填充。
[0010]为了进一步保护鱼类，在另一实施方案中，在涡轮机装置的流入区域，为鱼类设置转向装置。对于小的鱼类，当它们经过能量产生单元的涡轮机时，不存在危险，这些因为它们由于它们的大小不会被叶片碰到。较大的鱼类可以例如借助于涡轮机入口的格栅使之远离。在格栅的相应布置下，甚至直接把较大的鱼类引向鱼道。
[0011]在另一实施方案中规定，在集装箱的外侧设置可膨胀的和/或者可用水填充的体，它们使水体床内部的基本封闭成为可能。以此可以提高堵塞效果、并且根据需要还加以调节。根据需要，例如，为了防止上游泛滥而完全堵塞流水是不合理的。通过这些柔性体使配合精准的堵塞成为可能。
[0012]在另一实施方案中，该涡轮机装置可以设有封闭且通流的扩散器，所述扩散器额外地提高该装置的效率。通过应用常规的泵叶轮作为涡轮机叶轮，存在如下可能性:灵活地处理相应使用地点上的要求。
[0013]在另一个有利的实施方案中，鱼道的下游侧入口布置得横向于水流方向。在此优点是，该入口处于水流平静的区域内。该扩散器的出口处于紧靠该入口的附近，该扩散器的出口处存在比较高的流量。
[0014]参照实施例对本发明作详细的说明。这些附图示出按照本发明的能量产生单元。
[0015]图1从上面的视图、在水体的水流方向上以及从侧面详细示出能量供应单元；
[0016]图2详细示出按照本发明的能量供应单元的第一变型方案；并且
[0017]图3详细示出按照本发明的能量产生单元的第二变型方案。
[0018]在图1中显示水体1，尤其是流水，其中有利的是，岸和水体I的底部2尽可能直线延伸。水流方向3用箭头显示。在水流充分时在该水体I中放入能量产生单元是合理的，如图1所示，它装在标准集装箱4中。该标准集装箱4堵塞水体I，以便在流入侧5和流出侧6之间造成水位差。这个差通过水从标准集装箱侧旁绕过或者如图1中间所示通过设置在标准集装箱I中的通道7加以平衡。在图1下部是标准集装箱I的剖面图，其中示意地示出涡轮机9和配电箱10，其中配电箱10代表为了将涡轮机的机械动能变换为电能所需要的全部组件。所产生的电能通过导线8引向耗能设备，或者馈入现有的电网。所示布置基本上与已知的现有技术一致。
[0019]按照本发明的能量产生单元的第一变型方案在图2中示出。在水体I中布置标准集装箱4。该标准集装箱4在其内部如图1所示示例那样配置。该标准集装箱4把水流分成通过通道7流经标准集装箱4内部并在那里将其能量交给涡轮机的部分以及从标准集装箱4侧旁和下面绕过的部分。按照本发明，该标准集装箱4在面向岸和水体底部2的侧上有减少边缘区域中水流的水流障碍物11。围绕标准集装箱4的水流被限制，但并未完全停止。在这个部分水流中，鱼类和其他水生动物具有不受伤害地通过能量产生单元的可能性。在图2中未示出从岸侧出发安装的其他水流障碍物，使水流出现曲折。
[0020]在所显示的形状中，按照本发明的能量产生单元非常灵活地放入水体床中。该能量产生单元可以几乎没有其他花费地直接用于产生电能。若要从水体床移除该能量产生单元，则除标准集装箱外不必移开任何其他建筑物。
[0021]图3以顶视图示出按照本发明的能量产生单元的第二变型方案。在标准集装箱4的剖面图中，可以看出通道7和涡轮机9构成的布置。另外还显示另一个作为鱼道设计的通道12。通过该另一个通道12的水流被水流障碍物13限制。在其外侧，标准集装箱4具有水流障碍物11'，它封闭标准集装箱4和岸2之间的区域。通过所述封闭可能使能量产生单元的堵塞作用根据对能量产生的要求和水流的局部边界条件来调整。水流障碍物11'是为了最优地匹配岸区域和水体底部的几何形状而由弹性材料制造，所述弹性材料能够像气球那样填充，其中附近的水适于填充。水流障碍物11'的位置和填充过程配置得使对局部生态系统的损害最小，尤其例如通过隔离栅格在水流障碍物IP的区域内防止填充时把个别鱼类关在两个水流障碍物IP之间。
[0022]参考标记列表
[0023]1.水体
[0024]2 岸/底部
[0025]3.水流方向
[0026]4.集装箱
[0027]5.流入侧
[0028]6.流出侧
[0029]7.通道
[0030]8.电网
[0031]9.涡轮机
[0032]10.配电箱
[0033]11.水流障碍物
[0034]12.鱼梯
[0035]13.水流障碍物
【权利要求】
1.用于由水力产生电能的能量产生单元，其中在商售的标准集装箱中装入至少一个涡轮机装置，其中该涡轮机装置布置在标准集装箱中延伸的通道中，其中该通道布置在周围水体的流动方向上， 其特征在于， 在标准集装箱(4)中设置鱼道。
2.按照权利要求1的能量产生单元，其特征在于，在周围水体(I)的流动方向上布置其中不设置涡轮机(9)的至少一个另外的通道(12)。
3.按照权利要求1或2的能量产生单元，其特征在于， 在所述另外的通道(12)中设置障碍物(11，13)以减慢水流速度。
4.按照权利要求1的能量产生单元，其特征在于，在标准集装箱(4)的至少一个外侧、尤其在周围水体(I)的流动方向上设置鱼道。
5.按照权利要求4的能量产生单元，其特征在于，该鱼道由用于减慢水流速度的障碍物(11，13)产生。
6.按照权利要求4或5的能量产生单元，其特征在于， 所述障碍物(11，13)可以由柔性的部分体形成、尤其由可膨胀的和/或可用水填充的部分体形成。
7.按照权利要求1至6中一项的能量产生单元，其特征在于，在涡轮机装置的流入区域中为鱼类设置转向装置。
8.按照上述权利要求之一的能量产生单元，其特征在于，在标准集装箱(4)外侧设置可膨胀的和/或可用水填充的体。
9.按照上述权利要求之一的能量产生单元，其特征在于，该涡轮机装置设有封闭且通流的扩散器。
10.按照上述权利要求之一的能量产生单元，其特征在于，设置常规的离心泵推进器作为涡轮机叶轮。
【文档编号】E02B9/00GK104271840SQ201280060529
【公开日】2015年1月7日 申请日期:2012年11月20日 优先权日:2011年12月8日
【发明者】C·凯勒, T·尤尔里希 申请人:Ksb股份公司