[發(fā)明專利]波浪發(fā)電裝置、浮子、波浪發(fā)電裝置的用途和生產(chǎn)電能的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200780052623.1
• 申請日: 2007-04-18
• 公開（公告）號: CN101646861A
• 公開（公告）日: 2010-02-10
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 馬茨·萊永;埃蘭·斯特倫斯泰特
• 申請（專利權(quán)）人: 西貝斯特公司
• 主分類號: F03B13/16
• 分類號: F03B13/16;F03B13/18
• 代理公司: 北京康信知識產(chǎn)權(quán)代理有限責任公司
• 代理人: 吳貴明;張 英

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明在第一方面涉及波浪發(fā)電裝置，其包括適于浮在水面上的浮子，發(fā)電機和將浮子連接到發(fā)電機的機械連接裝置。

在第二方面，本發(fā)明涉及波浪發(fā)電裝置的浮子。

在第三方面，本發(fā)明分別涉及本發(fā)明的波浪發(fā)電裝置的用途和產(chǎn)生電能的方法。

背景技術(shù)

波浪電能是作為一種可再生能源開發(fā)的，其對滿足取代傳統(tǒng)能源的挑戰(zhàn)具有重要性。繞陸地海岸的總波浪發(fā)電能源是巨大，且其中技術(shù)上可利用部分也相當客觀。

與許多可再生能源一樣，轉(zhuǎn)換波浪能量為可用電能的經(jīng)濟學(xué)是關(guān)鍵因素。為了實現(xiàn)波浪能量產(chǎn)生的電能對傳統(tǒng)方式生產(chǎn)電能具有競爭力，需要在技術(shù)和經(jīng)濟上優(yōu)化生產(chǎn)鏈中每個環(huán)節(jié)。本發(fā)明旨在優(yōu)化用在波浪發(fā)電裝置中浮子的設(shè)計。

較大規(guī)模生產(chǎn)電能的波浪發(fā)電裝置在諸如WO?03/058055中公開。

傳統(tǒng)上，這類波浪發(fā)電裝置的浮子形成為具有球形、平圓柱形或雙錐體的非常緊湊的主體。沒有特別注意這樣的事實，即浮子的形狀影響浮子轉(zhuǎn)化波浪能量為機械能的效率。

本發(fā)明的目的是解決如何成形浮子以便實現(xiàn)高效率的波浪能量轉(zhuǎn)化為可用機械能的問題。

發(fā)明內(nèi)容

根據(jù)本發(fā)明第一個方面，上述問題已經(jīng)通過提供帶浮子的波浪發(fā)電裝置解決，該浮子漂浮在水表面上時并在垂直于水表面的方向看時具有圍繞內(nèi)開口的閉合環(huán)狀。

對于浮子的給定浮力，這導(dǎo)致在側(cè)方向，即在水表面的方向上的更大范圍，這對于轉(zhuǎn)化波浪能量的效率是有利的。如果側(cè)方向上大范圍僅通過使浮子變薄變寬，如薄板實現(xiàn)，則會出現(xiàn)其他問題。通過將浮子制作為圍繞內(nèi)開口的閉合環(huán)，如形成為圓環(huán)件，水可通過浮子的中心，這會顯著減少這些問題，并改善浮子動力。具有該形狀的浮子的優(yōu)點在高和強波浪時特別突出。環(huán)形也提供高機械強度，這對于應(yīng)付影響浮子的大的力是必須的。

轉(zhuǎn)換到發(fā)電機中的能量與?成比例，?取決于F·v，其中F是影響浮子的力，而v是垂直方向，即力方向上的速度。對于足夠的浮子的浮力，力F處于高水平。問題是實現(xiàn)盡可能大的速度。對于根據(jù)本發(fā)明的浮子形狀，相對傳統(tǒng)浮子，速度變得顯著增加。

通過本發(fā)明，進一步可以實現(xiàn)：

-當被高破碎浪溢過時，浮子上的水質(zhì)量被最小化，

-盡管浮子的大側(cè)范圍，但可維持貼波浪的高側(cè)表面，

-可以保持低靜態(tài)浮力，其中通過相對低位移的相對大的漂浮表面實現(xiàn)在低和中等尺寸的波浪時高動力波浪吸收，

-內(nèi)開口也保證極其高的波浪不會導(dǎo)致浮子進入水表面下，由于水可通過內(nèi)開口向上。

因此，其中浮子具有根據(jù)本發(fā)明形狀的波浪發(fā)電裝置導(dǎo)致將波浪能量轉(zhuǎn)化為可用于產(chǎn)生電能種類的機械能的效率更高。

最簡單并在許多方面最有效的轉(zhuǎn)化機械能為電能的方式是將浮子直接機械連接到發(fā)電機的轉(zhuǎn)子，以便浮子的運動移動轉(zhuǎn)子。如果發(fā)電機是旋轉(zhuǎn)式發(fā)電機，則該運動當然必須轉(zhuǎn)化為旋轉(zhuǎn)運動。在發(fā)電機為直線發(fā)電機的情形中，這是多余的，直線發(fā)電機中直線往復(fù)轉(zhuǎn)子(linear?reciprocating?rotor)可通過線等直接連接到浮子。

雖然浮子運動直接轉(zhuǎn)化為發(fā)電機轉(zhuǎn)子的運動具有許多優(yōu)點，在轉(zhuǎn)化機械能有多個中間步驟時，如由浮子驅(qū)動的泵，由泵驅(qū)動的液壓馬達和由液壓馬達驅(qū)動的發(fā)電機，本發(fā)明當然可以應(yīng)用。

根據(jù)本發(fā)明波浪發(fā)電裝置的優(yōu)選實施方案，其中浮子包括具有圍繞內(nèi)開口的閉合環(huán)的所述形狀的漂浮體。

提供具有該形狀的漂浮體本身導(dǎo)致易于制造的非常簡單的浮子構(gòu)造。

根據(jù)進一步的優(yōu)選實施方案，漂浮體包括多個彼此直接連接的區(qū)段。

因而，可實現(xiàn)用于制造漂浮體的非常經(jīng)濟的模塊概念。

根據(jù)進一步的優(yōu)選實施方案，各個區(qū)段是直管，且各個管水密地連接到相鄰管上。

用形成為直管的多個區(qū)段構(gòu)造漂浮體使得模塊概念在制造的經(jīng)濟方面得到優(yōu)化。通過形成管之間的水密連接，形成連續(xù)環(huán)狀中空體，這是非常有效的漂浮體。

根據(jù)本發(fā)明進一步的實施方案，各個管具有圓形橫截面。

在浮子遭受不同水流路徑方面，該形狀在受波浪影響時是有利的。而且，相對所需材料的有效漂浮體積(floating?volume)被最大化。最后，使用圓形管對于制造成本是有利的。

根據(jù)本發(fā)明進一步的實施方案，各個管子由鋼材制成。

考慮材料成本，材料的機械強度和海水中抗腐蝕的可能性，鋼材是非常有利的選項，特別是不銹鋼。

根據(jù)進一步的優(yōu)選實施方案，管彼此焊接到一起。

因而可以合理地以低成本實現(xiàn)水密的堅固可靠連接。