[go: up one dir, main page]

DE102010025907A1 - Wave energy converter for the conversion of kinetic energy into electrical energy - Google Patents

Wave energy converter for the conversion of kinetic energy into electrical energy Download PDF

Info

Publication number
DE102010025907A1
DE102010025907A1 DE102010025907A DE102010025907A DE102010025907A1 DE 102010025907 A1 DE102010025907 A1 DE 102010025907A1 DE 102010025907 A DE102010025907 A DE 102010025907A DE 102010025907 A DE102010025907 A DE 102010025907A DE 102010025907 A1 DE102010025907 A1 DE 102010025907A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
cylinder
wave
energy converter
converter according
wave energy
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Withdrawn
Application number
DE102010025907A
Other languages
German (de)
Inventor
Benjamin Hagemann
Nik Scharmann
Christian Hentschel
Dr. Voss Marin
Gunther Neidlein
Christian Langenstein
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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 Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Priority to DE102010025907A priority Critical patent/DE102010025907A1/en
Priority to PCT/EP2011/002992 priority patent/WO2012000618A2/en
Publication of DE102010025907A1 publication Critical patent/DE102010025907A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03BMACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
    • F03B13/00Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates
    • F03B13/12Adaptations 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
    • F03B13/14Adaptations 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
    • F03B13/16Adaptations 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"
    • F03B13/20Adaptations 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" wherein both members, i.e. wom and rem are movable relative to the sea bed or shore
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03BMACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
    • F03B13/00Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates
    • F03B13/12Adaptations 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
    • F03B13/14Adaptations 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
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03BMACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
    • F03B13/00Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates
    • F03B13/12Adaptations 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
    • F03B13/14Adaptations 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
    • F03B13/148Adaptations 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 static pressure increase due to the wave
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05BINDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2240/00Components
    • F05B2240/90Mounting on supporting structures or systems
    • F05B2240/97Mounting on supporting structures or systems on a submerged structure
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05BINDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2250/00Geometry
    • F05B2250/20Geometry three-dimensional
    • F05B2250/23Geometry three-dimensional prismatic
    • F05B2250/231Geometry three-dimensional prismatic cylindrical
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05BINDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2260/00Function
    • F05B2260/40Transmission of power
    • F05B2260/407Transmission of power through piezoelectric conversion
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05BINDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2270/00Control
    • F05B2270/70Type of control algorithm
    • F05B2270/709Type of control algorithm with neural networks
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/30Energy 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

Die Erfindung betrifft einen Wellenenergiewandler zur Umwandlung von kinetischer Energie einer Wellenbewegung eines Fluids in elektrische Energie. Der Wellenenergiewandler weist einen Zylinder (7) auf, der derart im Fluid (2) geführt wird, dass er einer Wellenbewegung des Fluids (2) folgen kann. Ein Zweiter Körper (8) ist mit dem Zylinder (7) gekoppelt, allerdings so, dass er beweglich zum Zylinder ist. Eine Energieumwandlungseinheit (16) dient zum Umwandeln der kinetischen Energie einer Relativbewegung zwischen dem Zweiter Körper (8) und dem Zylinder (7) in elektrische Energie. Die Energieumwandlungseinheit (16) enthält einen Kondensator, der ein elektroaktives Polymer enthält und dessen Kapazität sich bei der Verformung des elektroaktiven Polymers ändert. Die Relativbewegung zwischen dem Zweiter Körper und dem Zylinder bewirkt eine Änderung der Kapazität.The invention relates to a wave energy converter for converting kinetic energy of a wave motion of a fluid into electrical energy. The wave energy converter has a cylinder (7) which is guided in the fluid (2) in such a way that it can follow a wave motion of the fluid (2). A second body (8) is coupled to the cylinder (7), but so as to be movable with the cylinder. An energy conversion unit (16) serves to convert the kinetic energy of a relative movement between the second body (8) and the cylinder (7) into electrical energy. The energy conversion unit (16) includes a capacitor containing an electroactive polymer and whose capacity changes as the electroactive polymer is deformed. The relative movement between the second body and the cylinder causes a change in capacity.

Figure 00000001
Figure 00000001

Description

Die Erfindung betrifft einen Wellenenergiewandler zur Umwandlung von kinetischer Energie in elektrische Energie. Es ist eine Vielzahl von Wellenenergiewandlern im Stand der Technik bekannt. Diese können nach Einsatzort unterschieden werden, je nachdem, ob sie auf hoher See, in Küstennähe oder an der Küste angeordnet sind. Eine andere Unterscheidung bezieht sich darauf, wie die Energie aus der Wellenbewegung entnommen wird. Beispielsweise schwimmen Bojen auf der Wasseroberfläche, so dass durch Heben und Senken des Auftriebskörpers ein Lineargenerator angetrieben Wird. Bei einem anderen Anlagenkonzept, dem so genannten ”Wave Roller”, wird auf dem Meeresboden ein Flügel aufgebracht, der aufgrund der Bewegung der Wassermoleküle hin und her gekippt wird. Die Bewegungsenergie des Flügels wird in einem Generator beispielsweise in elektrische Energie umgewandelt. Eine Übersicht über Wellenenergiekraftwerke ist in dem Buch ”Renewable Energy” von Godfrey Boyle gezeigt.The invention relates to a wave energy converter for converting kinetic energy into electrical energy. A variety of wave energy converters are known in the art. These can be differentiated according to location, depending on whether they are located on the high seas, near the coast or on the coast. Another distinction relates to how the energy is taken from the wave motion. For example, buoys float on the water surface, so that lifting and lowering the buoyant body drives a linear generator. In another system concept, the so-called "Wave Roller", a wing is placed on the seabed, which is tilted back and forth due to the movement of the water molecules. The kinetic energy of the wing is converted in a generator, for example, into electrical energy. An overview of wave energy power plants is shown in the book "Renewable Energy" by Godfrey Boyle.

Die US 7,649,276 B2 zeigt einen Wellenergiegenerator, bei dem die kinetische Energie einer Welle eine Auf- und Ab-Bewegung einer Stange bewirkt, die ihrerseits eine Energieumwandlungseinheit antreibt.The US 7,649,276 B2 shows a wave energy generator in which the kinetic energy of a wave causes an up and down movement of a rod, which in turn drives a power conversion unit.

Den in dem Stand der Technik bekannten Anlagen ist gemein, dass sie nur einen kleinen Teil der in der Welle vorhandenen Energie umwandeln können.The systems known in the prior art have in common that they can convert only a small part of the energy present in the shaft.

Es ist Aufgabe der Erfindung eine Energiewandlungseinheit bereitzustellen, die einen größeren Wirkungsgrad als im Stand der Technik bekannten Anlagen hat.It is an object of the invention to provide an energy conversion unit which has a greater efficiency than known in the prior art systems.

Diese Aufgabe wird mit dem Gegenstand des unabhängigen Patentanspruchs gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.This object is achieved with the subject of the independent claim. Advantageous developments emerge from the subclaims.

Die Erfindung betrifft einen Wellenenergiewandler zur Umwandlung von kinetischer Energie einer Wellenbewegung eines Fluids in eine andere Energieform. Der Wellenenergiewandler weist einen Zylinder auf, der im Fluid eingetaucht wird. Ein zweiter Körper ist zumindest teilweise innerhalb des Zylinders vorgesehen, allerdings so, dass der zweite Körper beweglich zum Zylinder ist.The invention relates to a wave energy converter for converting kinetic energy of a wave motion of a fluid into another form of energy. The wave energy converter has a cylinder which is immersed in the fluid. A second body is at least partially provided within the cylinder, but so that the second body is movable to the cylinder.

Dabei ist der zweite Körper etwa senkrecht zu einer Längsachse des Zylinders translatorisch relativ zum Zylinder bewegbar ist. Dies schließt nicht aus, dass die Relativbewegung zusätzlich auch eine Rotationskomponente aufweist. Eine Energieumwandlungseinheit ist so ausgestaltet, dass sie im Betrieb eine Energie der translatorischen Relativbewegung zwischen dem zweiten Körper und dem Zylinder in die andere Energieform umwandelt.In this case, the second body is approximately perpendicular to a longitudinal axis of the cylinder translationally movable relative to the cylinder. This does not exclude that the relative movement additionally has a rotation component. An energy conversion unit is designed such that, during operation, it converts an energy of the relative translatory movement between the second body and the cylinder into the other form of energy.

Die Relativbewegung zwischen Zylinder und zweitem Körper wird somit genutzt, die Energie der Relativbewegung, kinetische Energie und eventuell Lageenergie, in eine andere Energieform umzuwandeln. Die Zylinderform hat den Vorteil, dass Kräfte, die von einer Welle auf den Zylinder angreifen, in Umfangsrichtung gleichmäßig angreifen können. Somit wird die Energie auch gleichmäßig von der Welle auf den Zylinder übertragen, wodurch sich die Effizienz der Wellenenergieanlage erhöht.The relative movement between the cylinder and the second body is thus used to convert the energy of the relative movement, kinetic energy and possibly potential energy, into another form of energy. The cylindrical shape has the advantage that forces acting on the cylinder from a shaft can attack uniformly in the circumferential direction. Thus, the energy is also transmitted evenly from the shaft to the cylinder, which increases the efficiency of the wave energy plant.

Vorzugsweise ist ein Lager zwischen dem zweiten Körper und dem Zylinder vorgesehen, damit die Relativbewegung zwischen zweitem Körper und Zylinder auf vorbestimmten Bahnen verläuft.Preferably, a bearing is provided between the second body and the cylinder for the relative movement between the second body and cylinder to be on predetermined paths.

In einer Ausführungsform ist ein Teil des zweiten Körpers in dem Zylinder gelagert vorgesehen und ein anderer Teil des zweiten Körpers ist steht aus dem zweiten Zylinders vor. Damit können Wassermoleküle den Teil des zweiten Körpers außerhalb des Zylinders bewegen, während der Zylinder relativ zum Meeresboden in seiner Position stabil bleibt. Gemäß einer Ausführungsform weist der Wellenenergiewandler zusätzlich Dämpfungsglieder zum Dämpfen der Bewegung zwischen dem Zylinder und dem zweiten Körper auf. Damit kann die Relativbewegung zwischen Zylinder und zweitem Körper so eingestellt werden, dass diese möglichst viel Energie aus der Wellenenergie gewinnt, da es von der Eigenfrequenz des Systems zwischen Zylinder und zweitem Körper abhängt, wie effektiv die Energiewandlung ist.In one embodiment, a part of the second body is provided stored in the cylinder and another part of the second body is protruding from the second cylinder. This allows water molecules to move the part of the second body outside the cylinder, while the cylinder remains stable in position relative to the seabed. According to one embodiment, the wave energy converter additionally comprises attenuators for damping the movement between the cylinder and the second body. Thus, the relative movement between the cylinder and the second body can be adjusted so that it gains as much energy from the wave energy, since it depends on the natural frequency of the system between the cylinder and the second body, how effective the energy conversion is.

Vorzugsweise sind die Dämpfungsglieder dabei einstellbar. Dadurch kann auf unterschiedliche Wellenfrequenzen Rücksicht genommen werden.Preferably, the attenuators are adjustable. As a result, consideration can be given to different wave frequencies.

Durch das Führen eines der Körper Zylinder und zweiter Körper auf einer kreisförmigen Bahn oder einer ellipsenförmigen Bahn wird die Wellenbewegung des Fluids möglichst effizient zur Energieumwandlung genutzt. Wellen bewirken unter Wasser eine Orbitalbewegung der Wassermoleküle. Durch das Führen auf kreis- bzw. ellipsenförmigen Bahnen wird die Energie während der gesamten Dauer der Orbitalbewegung genutzt. Das Vorsehen des zweiten Körpers im Zylinder bewirkt, dass die Energieumwandlung im Zylinder oder nahe am Zylinder erfolgt, wodurch sich eine kompakte Bauweise ergibt. Dies vermeidet auch Übertragungsverluste, bzw. durch Reibung, bei der Übertragung der kinetischen Energie der kreis- oder ellipsenförmigen Bewegung auf eine entfernt liegende Energieumwandlungseinheit.By guiding one of the body cylinders and second bodies on a circular path or an elliptical path, the wave motion of the fluid is used as efficiently as possible for energy conversion. Underwater waves cause an orbital motion of the water molecules. By guiding on circular or elliptical paths, the energy is used throughout the duration of the orbital motion. The provision of the second body in the cylinder causes the energy conversion to take place in the cylinder or close to the cylinder, resulting in a compact design. This also avoids transmission losses, or by friction, in the transmission of the kinetic energy of the circular or elliptical movement to a remote energy conversion unit.

Die Energieumwandlungseinheit enthält in einer Ausführungsform einen Kondensator, der ein elektroaktives Polymer enthält und dessen Kapazität sich bei der Verformung des elektroaktiven Polymers ändert. Der Kondensator ist zwischen dem zweiten Körper und dem Zylinder angeordnet. Die Relativbewegung zwischen dem zweiten Körper und dem Zylinder bewirkt eine Änderung der Kapazität.The energy conversion unit in one embodiment includes a capacitor containing an electroactive polymer and its capacity changes in the deformation of the electroactive polymer. The condenser is disposed between the second body and the cylinder. The relative movement between the second body and the cylinder causes a change in capacity.

Mit einer derartigen Energiewandlungseinrichtung ist es möglich, die Wellenenergie besonders effizient zu nutzen. Dies liegt in der Bewegung der Wassermoleküle begründet. Wassermoleküle, die sich unterhalb der Wasseroberfläche befinden, bewegen sich aufgrund der Wellenbewegung auf einer so genannten Orbitalbahn. Am folgenden Beispiel wird dies verdeutlicht. An einem bestimmten Ort befindet sich der Wasserspiegel zuerst im Maximum, bevor er sinkt, den Nulldurchgang durchschreitet, um anschließend ein Minimum zu erreichen. Anschließend steigt der Wasserspiegel wieder an, durchschreitet wieder um den Nullpunkt, um wieder beim Maximum zu landen. Danach beginnt die Bewegung erneut.With such an energy conversion device, it is possible to use the wave energy particularly efficiently. This is due to the movement of the water molecules. Water molecules, which are located below the water surface, move due to the wave motion on a so-called orbital trajectory. The following example illustrates this. At a certain location, the water level is first at a maximum, before it sinks, passes through the zero crossing, and then reaches a minimum. Then the water level rises again, goes back around the zero point, to land again at the maximum. Then the movement starts again.

Wenn sich die Welle im Maximum befindet, bewegen sich sämtliche Wassermoleküle, die sich unterhalb des Maximums befinden, in der Ausbreitungsrichtung der Wellen. Bei einer nach rechts wandernden Wellenfront also nach rechts. Beim anschließenden Nulldurchgang bewegen sich die Wassermoleküle nach unten. Dagegen bewegen sie sich während des Minimums der Welle nach links. Beim nächsten Nulldurchgang bewegen sich die Wassermoleküle alle nach unten, wonach sie ab dem Maximum die beschriebene Bewegung wieder beginnen. Es versteht sich, dass die Wassermoleküle sich kontinuierlich in einer Kreisbewegung bewegen, während hier nur vier diskrete Punkte dieser Kreisbewegung beispielhaft genannt wurden. Der Durchmesser dieser Kreisbewegung nimmt mit zunehmender Wassertiefe ab, so dass auf einer Wassertiefe von einer Hälfte der Wellenlänge nahezu keine Orbitalbewegung mehr vorhanden ist. Im flachen Wasser bewegen sich die Wassermoleküle allerdings nicht mehr auf einer Kreisbahn, sondern auf ellipsenförmigen Bahnen.When the wave is at its maximum, all water molecules below the maximum move in the propagation direction of the waves. In a right-waving wavefront to the right. During the subsequent zero crossing, the water molecules move downwards. On the other hand, they move to the left during the minimum of the wave. At the next zero crossing, the water molecules all move downwards, after which they start the described movement again from the maximum. It is understood that the water molecules move continuously in a circular motion, while here only four discrete points of this circular motion were exemplified. The diameter of this circular motion decreases with increasing water depth, so that at a water depth of one half of the wavelength almost no orbital motion is present. In shallow water, however, the water molecules no longer move on a circular path, but on elliptical paths.

Die Moleküle des Fluids, in der Regel Wassermoleküle, strömen den Zylinder jeweils so radial an, dass er einer Kreisbahn oder einer ellipsenförmigen Bahn folgt. Dadurch, dass der zweite Körper beweglich mit dem Zylinder gekoppelt ist, kommt es zu einer Relativbewegung zwischen dem zweiten Körper und dem Zylinder. Das Vorsehen des Kondensators mit elektroaktivem Polymer hat den Vorteil, dass die kinetische Energie, die sich aus der Relativbewegung ergibt, unmittelbar in elektrische Energie umgewandelt werden kann.The molecules of the fluid, usually water molecules, each flow radially to the cylinder so that it follows a circular path or an elliptical path. The fact that the second body is movably coupled to the cylinder, there is a relative movement between the second body and the cylinder. The provision of the capacitor with electroactive polymer has the advantage that the kinetic energy resulting from the relative movement, can be converted directly into electrical energy.

Die Verwendung von elektroaktivem Polymer ermöglicht es, Kondensatoren so anzuordnen, dass bei Relativbewegungen zwischen Zylinder und zweitem Körper mindestens einer der Kondensatoren seine Kapazität verändert, wodurch Energie gewonnen werden kann.The use of electroactive polymer makes it possible to arrange capacitors so that relative movements between the cylinder and the second body of at least one of the capacitors changes its capacity, whereby energy can be obtained.

Somit ist es möglich, Energie aus Bewegung, die in verschiedene Richtungen wirkt, in elektrische Energie umzuwandeln. Bei den klassischen Bojenkraftwerken wird nur die Energie, die sich aus der Auf- und Ab-Bewegung der Boje ergibt, genutzt. Die Bewegung der Wassermoleküle unter der Wasseroberfläche ist allerdings eine vollständige Kreisbewegung oder Ellipsenbewegung, deren Energie mit Hilfe des vorgestellten Wellenenergiewandlers kontinuierlich umgewandelt werden kann.Thus, it is possible to convert energy from movement acting in different directions into electrical energy. In the classic buoy power plants, only the energy resulting from the up and down movement of the buoy is used. However, the movement of the water molecules under the water surface is a complete circular motion or elliptical motion whose energy can be continuously converted by means of the wave energy converter presented.

Die kontinuierliche Energieerzeugung hat den Vorteil, dass sie zum einen effektiv ist, da während der gesamten Bewegung Energie umgewandelt wird. Zudem hat es den Vorteil, dass es aufgrund der kontinuierlichen Erzeugung der Energie keine Spitzenwerte der Energie der anderen Energieform geglättet werden müssen, wie das beispielsweise bei dem ”Wave Roller” der Fall ist.The advantage of continuous energy production is that it is effective because energy is being transformed throughout the movement. In addition, it has the advantage that due to the continuous generation of the energy, no peak values of the energy of the other form of energy must be smoothed, as is the case, for example, with the "Wave Roller".

Der Zyklus zum Wandeln von kinetischer Energie in elektrische Energie mit Hilfe eines Kondensators mit einem elektroaktiven Polymer aus der Klasse der dielektrischen Elastomere kann folgendermaßen skizziert werden. Am Anfang ist das Polymer entspannt und keine Ladung befindet sich auf den Platten der Kondensatoren. Anschließend wird das Polymer so gedehnt, dass der Kondensator eine hohe Kapazität aufweist. Anschließend werden Ladungen auf dem Kondensator aufgebracht und das Polymer wieder entspannt. Dadurch verringert sich die Kapazität, was bei gleich bleibender Ladung zu höheren Spannungen führt. Die Ladungen werden abgeführt und aus der Spannungsdifferenz der Ladungen zwischen dem Ladevorgang und dem Endladevorgang wird elektrische Energie gewonnen, die in einer Last verbraucht werden kann. In alternativen Ausführungsformen wird, anstatt der Ladung, die Spannung oder das elektrische Feld konstant gehalten.The cycle for converting kinetic energy into electrical energy by means of a capacitor with an electroactive polymer from the class of dielectric elastomers can be outlined as follows. At the beginning, the polymer is relaxed and no charge is on the plates of the capacitors. Subsequently, the polymer is stretched so that the capacitor has a high capacity. Subsequently, charges are applied to the capacitor and the polymer is relaxed again. This reduces the capacitance, which leads to higher voltages while the charge remains constant. The charges are dissipated, and from the voltage difference of the charges between the charging and the discharging, electric power is obtained which can be consumed in a load. In alternative embodiments, instead of the charge, the voltage or electric field is kept constant.

In einer Ausführungsform ist der zweite Körper von dem Zylinder eingeschlossen. Dies hat den Vorteil, dass das Innere des Zylinders von dem den Zylinder umgebenden Wasser getrennt werden kann. Dadurch besteht nicht die Gefahr, dass die Energieumwandlungseinheit oder beispielsweise eine Lagerung zwischen zweitem Körper und Zylinder durch das Wasser beschädigt wird.In one embodiment, the second body is enclosed by the cylinder. This has the advantage that the interior of the cylinder can be separated from the water surrounding the cylinder. There is thus no risk that the energy conversion unit or, for example, a storage between the second body and cylinder will be damaged by the water.

Vorzugsweise weist die Energieumwandlungseinheit ein Polymer auf, das zur Klasse der dielektrischen Elastomere gehört. In der Regel ist der Kondensator durch einen Schichtaufbau realisiert, in dem sich Elektrodenschichten mit Elastomerschichten abwechseln. Die Elektroden bestehen aus flexiblem elektrisch leitendem Material, welches den Dehnungen und Stauchungen des Elastomers folgt. Das Laden und Entladen aus dem Kondensator erfolgt über flexible Elektrodenanschlüsse, z. B. Kabel, die den Verformungen, Dehnungen und Stauchungen des elektroaktiven Polymers folgen können. Hier sind insbesondere Betriebszustände in Nähe der Eigenfrequenz anzustreben.Preferably, the energy conversion unit comprises a polymer belonging to the class of dielectric elastomers. As a rule, the capacitor is realized by a layer structure in which electrode layers alternate with elastomer layers. The electrodes are made of flexible electrically conductive material which follows the strains and compressions of the elastomer. The charging and discharging from the capacitor via flexible electrode connections, z. As cables that can follow the deformations, strains and compressions of the electroactive polymer. Here, in particular, operating states near the natural frequency are to be aimed for.

In einer alternativen Ausführungsform enthält die Energieumwandlungseinheit mindestens einen Hydraulikzylinder auf, der aufgrund einer Relativbewegung zwischen dem zweiten Körper und dem Zylinder eine Änderung des Drucks in einer Hydraulikflüssigkeit bewirkt. Zudem enthält die Energieumwandlungseinheit einen Generator zum Umwandeln der Energie der Hydraulikflüssigkeit in elektrische Energie.In an alternative embodiment, the energy conversion unit includes at least one hydraulic cylinder which causes a change in the pressure in a hydraulic fluid due to a relative movement between the second body and the cylinder. In addition, the energy conversion unit includes a generator for converting the energy of the hydraulic fluid into electrical energy.

In einer Ausführungsform ist der zweite Körper gegenüber dem Meeresboden befestigt. Damit wird sichergestellt, dass zweiter Körper und Zylinder zueinander eine Relativbewegung machen, da der Zylinder sich mit dem Fluid mitbewegt, während der zweite Körper diese Bewegung aufgrund der Befestigung in dem Bezugssystem nicht folgen kann.In one embodiment, the second body is attached to the seabed. This ensures that the second body and cylinder make a relative movement to each other, since the cylinder moves with the fluid, while the second body can not follow this movement due to the attachment in the reference frame.

Alternativ wird der zweite Körper an einer Dämpfungsplatte mit Hilfe von Seilen oder Ketten befestigt, wobei die Dämpfungsplatte ihrerseits mit einem Mooring am Meeresboden befestigt wird.Alternatively, the second body is attached to a damper plate by means of ropes or chains, the damper plate in turn being moored to the bottom of the sea.

In einer weiteren Ausführungsform wird der zweite Körper mit einem Slack Mooring befestigt, bei dem die Kette teilweise auf dem Meeresboden liegt. Dabei können Auftriebskörper die Tauftiefe bestimmen.In a further embodiment, the second body is fastened with a slack mooring in which the chain lies partially on the seabed. In this case buoyancy bodies can determine the baptismal depth.

In einer Ausführungsform ist der Zylinder mit mindestens einer Kette oder einer Leine an dem Meeresboden befestigt. Damit wird sichergestellt, dass der Zylinder nicht wegschwimmen kann und relativ zum Meeresboden fixiert ist.In one embodiment, the cylinder is attached to the seabed with at least one string or leash. This ensures that the cylinder can not swim away and is fixed relative to the seabed.

Mit Auftriebskörpern an dem Zylinder kann dieser in der Schwebe gehalten werden, falls der Auftrieb des Zylinders nicht ausreicht, um dies zu gewährleisten. Der Auftriebskörper dient auch zum Vorspannen der Ketten, mit denen der Zylinder am Meeresboden befestigt ist.With buoyancy bodies on the cylinder this can be held in suspension, if the buoyancy of the cylinder is not sufficient to ensure this. The buoyant body also serves to preload the chains that secure the cylinder to the seafloor.

Mit einem Beschleunigungssensor zum Erfassen der Relativbewegungen zwischen Zylinder und zweiter Körper kann die Relativbewegung, auch wenn sie komplexen Bewegungsmustern folgt, aufgenommen werden, um das Laden und Endladen des Kondensators zu steuern.With an acceleration sensor for detecting the relative movements between the cylinder and the second body, the relative movement, even if it follows complex movement patterns, can be recorded to control the charging and discharging of the capacitor.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform ist der zweite Körper als eine Welle, die in dem Zylinder beweglich ist, ausgeführt. Die Bereiche zwischen Zylinder und Welle werden in Umfangsrichtung segmentiert. Die Energieumwandlungseinheit enthält mehrere Kondensatoren, wobei jeder der Kondensatoren in einem Segment vorgesehen ist. Die Segmentierung des Zwischenraums zwischen Zylinder und Welle sorgt dafür, dass die Kondensatoren auf die verschiedenen Bewegungsrichtungen der Relativbewegung zwischen Zylinder und zweitem Körper aufgeteilt werden und unabhängig voneinander entsprechend jeweils ihren Dehnungszuständen angesteuert werden können.According to a preferred embodiment, the second body is designed as a shaft which is movable in the cylinder. The areas between cylinder and shaft are segmented in the circumferential direction. The power conversion unit includes a plurality of capacitors, each of the capacitors being provided in a segment. The segmentation of the gap between the cylinder and the shaft ensures that the capacitors are divided into the different directions of movement of the relative movement between the cylinder and the second body and can be controlled independently of one another according to their respective extension states.

Die Bewegung in eine erste Richtung des zweiten Körpers in Bezug auf den Zylinder bewirkt ein Zusammendrücken eines ersten Kondensators, wobei ein zweiter Kondensator auf der anderen Seite der Achse gedehnt wird.Movement in a first direction of the second body relative to the cylinder causes compression of a first capacitor, wherein a second capacitor is stretched on the other side of the axis.

Dagegen wird die Bewegung in eine andere Richtung durch das Zusammendrücken eines anderen als des ersten Kondensators bewirkt. Somit werden während der Bewegung in verschiedene Richtungen die Kapazitäten verschiedener Kondensatoren geändert, wodurch jeweils mindestens einer der Kondensatoren Energie wandeln kann.On the other hand, the movement in another direction is effected by squeezing one other than the first capacitor. Thus, during movement in different directions, the capacitances of different capacitors are changed, whereby at least one of the capacitors can convert energy in each case.

In einer Ausführungsform bilden die Kondensatorelektroden Ringabschnitte. Durch Zusammendrücken der Kondensatoren verringert sich der Abstand und erhöht sich die Fläche zwischen den Kondensatorelektroden, wodurch die Kapazität erhöht wird.In one embodiment, the capacitor electrodes form ring sections. Compressing the capacitors reduces the distance and increases the area between the capacitor electrodes, increasing the capacitance.

In einer Ausführungsform sind die Ringabschnitte konzentrisch um die Zylinderachse verlaufend angeordnet.In one embodiment, the ring sections are arranged concentrically around the cylinder axis.

In einer anderen Ausführungsform enthalten die Kondensatoren jeweils eine Vielzahl von übereinander gestapelten Elastomerschichten mit dazwischenliegenden wechselseitig beschalteten Kondensatorelektroden.In another embodiment, the capacitors each contain a plurality of stacked elastomer layers with interposed mutually connected capacitor electrodes.

In einer Ausführungsform sind die Kondensatoren so angeordnet, dass sich die Kondensatorelektroden des Kondensators in Richtung derjenigen Flächen zwischen Welle und Zylinder, die die Zylinderachse quer schneiden, erstrecken.In one embodiment, the capacitors are arranged such that the capacitor electrodes of the capacitor extend in the direction of those areas between the shaft and cylinder which intersect the cylinder axis transversely.

Die Erfindung wird nun anhand von Ausführungsbeispielen, die mit Hilfe der Figuren dargestellt werden, veranschaulicht. Dabei zeigenThe invention will now be illustrated by means of embodiments which are illustrated with the aid of the figures. Show

1 einen Energiewandler zur Umwandlung von Energie einer Wellenbewegung in elektrische Energie; 1 an energy converter for converting energy of a wave motion into electrical energy;

2 bis 5 den Energiewandler während verschiedener Phasen der Bewegung; 2 to 5 the energy converter during different phases of the movement;

6 die Anordnung von elektroaktivem Polymer in einem Energiewandler; 6 the arrangement of electroactive polymer in an energy converter;

7 eine weitere Ausführungsform der Anordnung von elektroaktivem Polymer in einem Energiewandler; 7 another embodiment of the arrangement of electroactive polymer in an energy converter;

8 eine weitere Ausführungsform der Anordnung von elektroaktivem Polymer in einem erfindungsgemäßen Energiewandler; 8th a further embodiment of the arrangement of electroactive polymer in an energy converter according to the invention;

9 eine weitere Anordnung von elektroaktivem Polymer in einem Energiewandler; 9 another arrangement of electroactive polymer in an energy converter;

10 in einer weiteren Ausführungsform Anordnungen von elektroaktiven Polymeren in einem erfindungsgemäßen Energiewandler; 10 in a further embodiment arrangements of electroactive polymers in an energy converter according to the invention;

11 in einer weiteren Ausführungsform die Anordnung von elektroaktivem Polymer in einem erfindungsgemäßen Energiewandler; 11 in a further embodiment, the arrangement of electroactive polymer in an energy converter according to the invention;

12 eine weitere Ausführungsform eines Energiewandlers; 12 a further embodiment of an energy converter;

13 eine weitere Ausführungsform zur Anordnung von elektroaktivem Polymer in einem Energiewandler; 13 a further embodiment for the arrangement of electroactive polymer in an energy converter;

14 eine weitere Ausführungsform eines Wellenenergiewandlers; 14 a further embodiment of a wave energy converter;

15 den Wellenenergiewandler nach 14 in der Bewegung; 15 the wave energy converter after 14 in the movement;

16 eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Wellenenergiewandlers; 16 a further embodiment of a wave energy converter according to the invention;

17 den Wellenenergiewandler nach 16 in der Bewegung; 17 the wave energy converter after 16 in the movement;

18 eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Wellenenergiewandlers; 18 a further embodiment of a wave energy converter according to the invention;

19 den Wellenenergiewandler nach 18 in der Bewegung; 19 the wave energy converter after 18 in the movement;

20 eine weitere Ausführungsform eines Wellenenergiewandlers. 20 another embodiment of a wave energy converter.

1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Energiewandlers zur Umwandlung von Energie einer Wellenbewegung eines Fluids in elektrische Energie. Der Energiewandler 1 befindet sich im Wasser 2 unterhalb der Wasseroberfläche 230. Der Energiewandler 1 weist einen Zylinder 7 auf, der im Wasser 2 taucht. 1 shows a first embodiment of an energy converter according to the invention for converting energy of a wave motion of a fluid into electrical energy. The energy converter 1 is in the water 2 below the water surface 230 , The energy converter 1 has a cylinder 7 up in the water 2 surfaced.

Der Zylinder 7 weist an der links in der 1 dargestellten Stirnseite 150 ein erstes Lager 9 und ein zweites Lager 10 und an der rechts dargestellten Stirnseite 160 ein drittes Lager 11 und ein viertes Lager 12 auf. Die Verankerungsketten 4 und die Bojenleinen 6 sind an Befestigungsringen 19 und 20 befestigt. An dem Befestigungsring 19 ist das erste Lager 9 und dem Befestigungsring 20 ist das vierte Lager 12 angebracht. Die Befestigungsringe 19 und 20 sind über Verankerungsketten 4 mit dem Meeresboden 3 verbunden und gleichzeitig über Bojenleinen 6 mit an der Wasseroberfläche 230 befindlichen Auftriebskörpern 5 befestigt. In vorteilhaften Ausführungsformen befinden sich die Auftriebskörper unterhalb der Wasseroberfläche 230. Die Lager 9 und 12 sind derart ausgebildet, dass sich das Gehäuse 18 des Zylinders 7 in Bezug auf die Befestigungsringe 19 und 20 innerhalb eines Kreises bewegen kann.The cylinder 7 indicates at the left in the 1 illustrated end face 150 a first camp 9 and a second camp 10 and on the front side shown on the right 160 a third camp 11 and a fourth camp 12 on. The anchoring chains 4 and the buoy lines 6 are on mounting rings 19 and 20 attached. At the mounting ring 19 is the first camp 9 and the mounting ring 20 is the fourth camp 12 appropriate. The fastening rings 19 and 20 are via anchoring chains 4 with the seabed 3 connected and at the same time via buoy lines 6 with at the water surface 230 located buoyancy bodies 5 attached. In advantageous embodiments, the buoyancy bodies are located below the water surface 230 , Camps 9 and 12 are formed such that the housing 18 of the cylinder 7 in relation to the attachment rings 19 and 20 can move within a circle.

Der Zylinder 7 weist ein Gehäuse 18 auf, das die Außenwände des Zylinders 7 enthält. Die Lager 10 und 11 sind zwischen dem Gehäuse 18 des Zylinders 7 und der Welle 8 vorgesehen. Somit kann sich die Welle 8 innerhalb des Zylinders 7 innerhalb eines kreisförmigen Bereichs relativ zum Zylinder 7 bewegen. Zwischen dem Lager 9 und dem Lager 10 sowie zwischen dem Lager 11 und dem Lager 12 sind jeweils wasserdichte Trennwände 15 vorgesehen. Somit ist das Innere des Zylinders 7 vor Wasser geschützt.The cylinder 7 has a housing 18 on, the outer walls of the cylinder 7 contains. Camps 10 and 11 are between the case 18 of the cylinder 7 and the wave 8th intended. Thus, the wave can 8th inside the cylinder 7 within a circular area relative to the cylinder 7 move. Between the camp 9 and the camp 10 as well as between the camp 11 and the camp 12 are each waterproof partitions 15 intended. Thus, the interior of the cylinder 7 protected from water.

Bei einer Bewegung des Wassers wird das Gehäuse des Zylinders 7 auf einer Kreisbahn oder einer ellipsenförmigen Bahn geführt. Die Welle 8, die aufgrund der Lagerung in den beiden Lagern 10 und 11 beweglich gegenüber dem Gehäuse des Zylinders 7 ist, bewegt sich aufgrund ihrer Trägheit relativ zu dem Gehäuse des Zylinders 7. Die Welle 8 macht diese Kreisbewegung des Zylinders 7 nicht im gleichen Maße mit. Lediglich aufgrund der geringen Reibung in den Lagern 10 und 11 wird die Welle 8 mit dem Zylinder 7 geringfügig mitgezogen.During a movement of the water becomes the housing of the cylinder 7 guided on a circular path or an elliptical path. The wave 8th due to storage in the two camps 10 and 11 movable relative to the housing of the cylinder 7 is, moves due to its inertia relative to the housing of the cylinder 7 , The wave 8th makes this circular motion of the cylinder 7 not with the same degree. Only due to the low friction in the bearings 10 and 11 becomes the wave 8th with the cylinder 7 slightly pulled along.

Somit ergibt sich eine Relativbewegung zwischen dem Gehäuse 18 des Zylinders 7 und der Welle 8.This results in a relative movement between the housing 18 of the cylinder 7 and the wave 8th ,

Der Zylinder 7 kann als Kopplungskörper betrachtet werden, der mit dem Wasser gekoppelt ist, während der zweite Körper von der Welle 8 gebildet wird.The cylinder 7 may be considered as a coupling body coupled to the water while the second body is from the shaft 8th is formed.

Zwischen der Außenwand des Zylinders 7 und der Welle 8 sind Energieumwandlungseinheiten 16 vorgesehen. Diese weisen Kondensatoren auf, die elektroaktives Polymer, insbesondere aus der Klasse der dielektrischen Elastomere, enthalten. Das Polymer ist in Schichten aufgebaut, wobei zwischen den Schichten flexible Kondensatorelektroden liegen. Die Kapazität der Kondensatoren ändert sich bei Verformung des elektroaktiven Polymers. Durch Laden und Endladen dieser Kondensatoren kann mechanische Arbeit, die aufgrund der Relativbewegung zwischen der Welle 8 und dem Gehäuse 18 des Zylinders 7 an dem elektroaktiven Polymer verrichtet wird, in elektrische Energie umgewandelt werden.Between the outer wall of the cylinder 7 and the wave 8th are energy conversion units 16 intended. These have capacitors containing electroactive polymer, in particular from the class of dielectric elastomers. The polymer is built up in layers, with flexible capacitor electrodes between the layers. The capacitance of the capacitors changes upon deformation of the electroactive polymer. By loading and unloading these capacitors can mechanical Work, due to the relative movement between the shaft 8th and the housing 18 of the cylinder 7 is performed on the electroactive polymer, are converted into electrical energy.

In 1 ist das Gehäuse 18 des Zylinders 7 so dargestellt, dass die Mittelachse 180 des Zylinders 7 in unausgelenktem Zustand durch die Befestigungsringe 19 und 20 geht. Zum in 1 dargestellten Zeitpunkt schneidet die Achse 14, die mittig durch die Welle 8 geht, die beiden Befestigungsringe 19 und 20.In 1 is the case 18 of the cylinder 7 shown so that the central axis 180 of the cylinder 7 in undeflected state by the mounting rings 19 and 20 goes. To in 1 the time shown cuts the axis 14 centered by the shaft 8th go, the two attachment rings 19 and 20 ,

Zwischen dem Gehäuse 18 und der Welle 8 sind je Seite vier Federn 300 und vier Dämpfer 310 vorgesehen. Zusätzlich sorgen die Federn 300 und Dämpfer 310 dafür, dass die Eigenfrequenz des Generators 1 in der Nähe der Wellenfrequenz ist. In einer Ausführungsform sind die Dämpfer einstellbar, um auf unterschiedliche Wellenfrequenzen den Generator einstellen zu können.Between the case 18 and the wave 8th each page has four springs 300 and four dampers 310 intended. In addition, the feathers provide 300 and dampers 310 for that the natural frequency of the generator 1 near the wave frequency is. In one embodiment, the dampers are adjustable in order to adjust the generator to different wave frequencies.

Die Ausführung gemäß 1 hat den Vorteil, dass das Innere des Zylinders 7 wasserdicht abgeschlossen werden kann. Dadurch, dass die Stirnseite des Zylinders 7 geschlossen ist, kann kein Wasser zu den bewegten Teilen im Inneren des Zylinders gelangen, was ein guter Schutz gegen Seewasser ist.The execution according to 1 has the advantage that the inside of the cylinder 7 waterproof can be completed. Because of the front of the cylinder 7 is closed, no water can get to the moving parts inside the cylinder, which is a good protection against seawater.

2 zeigt den Wellenergiewandler aus 1 in einem ausgelenkten Zustand. Der Übersicht halber sind die Federn 300 und Dämpfer 310 nicht gezeichnet. Wellen bewirken so genannte Orbitalbewegungen derjenigen Wassermoleküle, die sich unterhalb der Wasseroberfläche befinden. Bewegt sich beispielsweise eine Welle von links nach rechts, so werden sämtliche übereinander unter dem Wellenberg befindliche Wassermoleküle nach rechts bewegt, danach werden sie nach unten bewegt. Anschließend werden alle Wassermoleküle nach links und dann wieder nach oben bewegt. Die Wassermoleküle bewegen sich somit auf einer Orbitalbahn. 2 shows the wave energy converter 1 in a deflected state. For clarity, the springs 300 and dampers 310 not drawn. Waves cause so-called orbital motions of those water molecules that are below the water surface. If, for example, a wave moves from left to right, then all the water molecules located above one another under the wave crest are moved to the right, after which they are moved downwards. Subsequently, all water molecules are moved to the left and then up again. The water molecules thus move on an orbital path.

Der Zylinder 7, der sich in dem Wasser befindet, wird durch die ihn umgebenen Wassermoleküle ebenfalls auf einer solchen Orbitalbahn geführt. Diese Bewegung erfolgt um die Befestigungsringe 19 und 20, mit denen das Gehäuse des Zylinders 7 über die Lager 9 und 12 verbunden ist. In 2 ist gezeigt, dass der Zylinder durch die ihn umgebenden Wassermoleküle nach unten gedrückt wurde, so dass die Lager 9 und 12 maximal ausgelenkt sind. Die Welle 8 befindet sich, vom Meeresboden 3 aus betrachtet, noch an der im wesentlichen gleichen Stelle wie in 1. Somit hat eine Relativbewegung zwischen der Welle 8 und dem Gehäuse des Zylinders 7 stattgefunden. Die Kondensatoren im oberen Teil der Energieumwandlungseinheit 16 sind gestaucht.The cylinder 7 which is in the water is also guided by the water molecules surrounding it on such an orbital path. This movement takes place around the fastening rings 19 and 20 with which the housing of the cylinder 7 over the camps 9 and 12 connected is. In 2 is shown that the cylinder was pushed down by the surrounding water molecules, so that the bearings 9 and 12 are maximally deflected. The wave 8th is located, from the seabed 3 from the point of view, in the same place as in 1 , Thus, there is a relative movement between the shaft 8th and the housing of the cylinder 7 occurred. The capacitors in the upper part of the energy conversion unit 16 are upset.

Während der einer der Körper Kopplungskörper und zweiter Körper durch die Kreisbewegung der Masse Wassermoleküle auf eine Kreisbahn gezwungen wird, bewegt sich der andere der Körper dazu phasenversetzt. Dies führt zu einer Relativbewegung der beiden Körper und damit zu einer zyklischen Dehnung des elektroaktiven Polymers. Die Welle 8 dient dabei als Trägheitsmasse, wodurch es aufgrund der durch die Bewegung der Wassermoleküle induzierten Kreisbewegung des Zylinders 7 zu einer periodischen Dehnung des elektroaktiven Polymers führt. Es wird dadurch eine quasi-kontinuierliche Energieerzeugung realisiert, da hier nicht nur Aufwärts- und Abwärtsbewegungen der Wasseroberfläche, sondern auch die seitlichen Bewegungskomponenten genutzt werden.While one of the body coupling body and second body is forced by the circular motion of the mass of water molecules on a circular path, the other moves the body to out of phase. This leads to a relative movement of the two bodies and thus to a cyclic stretching of the electroactive polymer. The wave 8th it serves as inertial mass, whereby it due to the induced by the movement of the water molecules circular motion of the cylinder 7 leads to a periodic stretching of the electroactive polymer. It is realized by a quasi-continuous energy generation, since not only upward and downward movements of the water surface, but also the lateral movement components are used.

3 zeigt, dass der Zylinder 7 nach rechts bewegt wurde, während gemäß 4 der Zylinder 7 nach oben gedrückt ist und in 5 der Zylinder 7 nach links bewegt wurde. Relativ zu den Befestigungsringen 19 und 20 ist die Welle 8 in Figuren bis 5 ortsfest. In der Realität würde sich die Welle 8 aufgrund der, wenn auch losen, Kopplung mit dem Zylinder 7 mitbewegen. Diese Mitbewegung würde mit einem Phasenversatz erfolgen. Bei einem angenommenen Phasenversatz von 90° würde sich die Welle rechts befinden, während der Zylinder unten ist. Hat sich der Zylinder dann nach links bewegt, ist die Welle unten. 3 shows that the cylinder 7 moved to the right, while according to 4 the cylinder 7 is pushed up and in 5 the cylinder 7 was moved to the left. Relative to the fastening rings 19 and 20 is the wave 8th in figures up to 5 fixed. In reality, the wave would be 8th due to, albeit loose, coupling with the cylinder 7 move with it. This co-movement would be done with a phase shift. Assuming a phase offset of 90 °, the shaft would be on the right while the cylinder is down. If the cylinder then moves to the left, the shaft is down.

6 zeigt einen Querschnitt durch den Zylinder 7. Von außen nach innen sind das Gehäuse 18, die Energieumwandlungseinheit 16 und die Welle 8 zu sehen. Die Energieumwandlungseinheit 16 enthält um die Welle 8 gewickelte Kondensatoren. Die Kondensatoren enthalten übereinander geschichtete Elastomerfolien, zwischen denen sich Kondensatorelektroden 200 und 210 befinden. Die Folien sind schneckenförmig um die Welle 8 gewickelt und füllen den Zwischenraum im Wesentlichen aus. Gezeigt sind die Kondensatorelektroden 200 und 210. Zwischen den Kondensatorelektroden 200 und 210 befindet sich das elektroaktive Polymer. Auf der Kondensatorelektrode 200 wird beispielsweise das höhere Potential und auf den Kondensatorelektroden 210 das niedrigere Potential jeweils vorgesehen. 6 shows a cross section through the cylinder 7 , From outside to inside are the case 18 , the energy conversion unit 16 and the wave 8th to see. The energy conversion unit 16 contains around the shaft 8th wound capacitors. The capacitors contain superimposed elastomeric films, between which capacitor electrodes 200 and 210 are located. The films are helical around the shaft 8th wrapped and fill the gap in essence. Shown are the capacitor electrodes 200 and 210 , Between the capacitor electrodes 200 and 210 is the electroactive polymer. On the capacitor electrode 200 For example, the higher potential and the capacitor electrodes 210 the lower potential is provided in each case.

Die Energieumwandlungseinheit 16 ist in sechs Kreissegmente 22 aufgeteilt. Die Kreissegmente sind in Umfangsrichtung um die Welle 8 angeordnet. Gezeigt sind die gedanklichen Grenzflächen 40, die die Kreissegmente 22 voneinander trennen. Die Grenzflächen 40 schneiden die Achse 180 des Zylinders 7 längs und verlaufen von Außenwand zu Außenwand des Gehäuses 18 des Zylinders 7.The energy conversion unit 16 is in six circle segments 22 divided up. The circle segments are circumferentially around the shaft 8th arranged. Shown are the mental interfaces 40 that the circle segments 22 separate each other. The interfaces 40 cut the axis 180 of the cylinder 7 along and extending from outer wall to outer wall of the housing 18 of the cylinder 7 ,

Wird beispielsweise die Welle 8 nach rechts gedrückt, so ändern sich die Abstände zwischen den Kondensatorelektroden 200 und 210 in dem rechten Kreissegment 22, die zusammengedrückt werden. Gleichzeitig werden die Abstände zwischen den Kondensatorelektroden 200 und 210 im linken Kreissegment 22 vergrößert. Gleichzeitig ändert sich auch die Fläche. Die Abstandsänderungen bewirkt eine Änderung der Kapazität der Kondensatoren im rechten Kreissegment 22 und im linken Kreissegment, woraus gemäß dem oben beschriebenen Zyklus aus mechanischer Energie elektrische Energie erzeugt wird. Die Kondensatorelektroden 200 und 210 in den anderen Kreissegmenten ändern ihre Kapazitäten auch, allerdings im geringeren Maß.For example, the wave 8th pressed to the right, so change the distances between the capacitor electrodes 200 and 210 in the right one circular segment 22 that are compressed. At the same time, the distances between the capacitor electrodes 200 and 210 in the left circle segment 22 increased. At the same time the area changes too. The distance changes causes a change in the capacitance of the capacitors in the right circle segment 22 and in the left circle segment, from which electrical energy is generated according to the cycle of mechanical energy described above. The capacitor electrodes 200 and 210 in the other district segments their capacities are also changing, albeit to a lesser extent.

7 zeigt einen Querschnitt durch einen Zylinder 7 einer weiteren Ausführungsform. Dabei sind im Vergleich zu 6 die Kondensatorelektroden 200 und 210 nicht schneckenförmig um die Hülle 18 gelegt, sondern verlaufen konzentrisch zur Welle 8. Mindestens eine der Kondensatorelektroden 200 und 210 unterschiedlicher Kreissegmente sind voneinander elektrisch isoliert. 7 shows a cross section through a cylinder 7 a further embodiment. Here are compared to 6 the capacitor electrodes 200 and 210 not snail-shaped around the shell 18 but run concentrically to the shaft 8th , At least one of the capacitor electrodes 200 and 210 different circle segments are electrically isolated from each other.

8 zeigt eine weitere Ausführungsform der Anordnung der Energieumwandlungseinheiten in einem Zylinder 7. Dazu ist der Zylinder 7 im Querschnitt gezeigt. Mehrere Stapelaktoren 25, 26, 27, 28 und 29 sind im Inneren des Zylinders 7 radial um die Welle 8 angeordnet. Jeder der Stapelaktoren 25, 26, 27, 28 und 29 weist jeweils eine Vielzahl von übereinander angeordneten Kondensatorelektroden 200 und 210 auf. 8th shows a further embodiment of the arrangement of the energy conversion units in a cylinder 7 , This is the cylinder 7 shown in cross section. Several stack actuators 25 . 26 . 27 . 28 and 29 are inside the cylinder 7 radially around the shaft 8th arranged. Each of the stack actuators 25 . 26 . 27 . 28 and 29 each has a plurality of stacked capacitor electrodes 200 and 210 on.

9 zeigt eine weitere Ausführungsform zur Anordnung der Energieumwandlungseinheiten in einem Zylinder 7. Die Schnittansicht des Zylinders 7 zeigt im Zylinderinneren fünf Rollen 30, die um die mittig angeordnete Welle 8 so angeordnet sind, dass die Inneren 31 der Rollen 30 auf einer Kreisbahn um die Mittelachse des Zylinders 7 liegen. Die Rollen 30 erstrecken sich jeweils von der Welle 8 bis zum Gehäuse 18 des Zylinders 7 und enthalten jeweils Kondensatorelektroden 200 und 210, die schneckenförmig um das Innere 31 der jeweiligen Rolle 30 gerollt sind. Zwischen den Kondensatorelektroden befindet sich jeweils Polymer. Im Inneren 31 der Rolle 30 befindet sich jeweils kompressibles Gas. Dazu sind die Rollen 30 jeweils an ihren beiden Stirnseiten geschlossen. Wird die Welle 8 innerhalb des Zylinders 7 in eine Richtung bewegt, so wird eine der Rollen 30 zusammengedrückt, so dass sich in dieser eine Änderung der Kapazität ergibt, wodurch elektrische Energie aus mechanischer Energie erzeugt werden kann. 9 shows a further embodiment for the arrangement of the energy conversion units in a cylinder 7 , The sectional view of the cylinder 7 shows five rollers inside the cylinder 30 around the centered shaft 8th are arranged so that the interior 31 the roles 30 on a circular path around the central axis of the cylinder 7 lie. The roles 30 each extend from the shaft 8th to the housing 18 of the cylinder 7 and each contain capacitor electrodes 200 and 210 that snail around the interior 31 the respective role 30 rolled. There is a polymer between the capacitor electrodes. Internally 31 the role 30 is located in each case compressible gas. These are the roles 30 each closed at its two end faces. Will the wave 8th inside the cylinder 7 moving in one direction becomes one of the roles 30 compressed, so that there is a change in capacity in this, whereby electrical energy can be generated from mechanical energy.

In der Figur sind Zwischenräume zwischen den Rollen, besonders in der Nähe des Gehäuses gezeigt. In alternativen Ausführungsformen sind die Rollen 30 so geformt, dass sie diese Zwischenräume auch ausfüllen. In weiteren alternativen Ausführungsformen sind dort weitere Rollen vorgesehen.In the figure, gaps are shown between the rollers, especially near the housing. In alternative embodiments, the roles are 30 shaped so that they also fill these spaces. In further alternative embodiments, additional rollers are provided there.

Das Gas in dem jeweiligen Inneren 31 der Rollen 30 sorgt dafür, dass die Anordnung der fünf Rollen 30 untereinander stabil bleibt und die Rollen 30 jeweils ihre ellipsenförmige Form behalten.The gas in each interior 31 the roles 30 ensures that the arrangement of the five roles 30 stable among each other and the roles 30 each retain their elliptical shape.

Dadurch, dass n = 5 Rollen vorgesehen sind, ist per se eine Segmentierung der Energieumwandlungseinheit gegeben. Ein Vorteil dieser Anordnung ist, dass große Hübe, d. h. große Abstandsänderungen zwischen Welle 8 und Gehäuse 18, möglich sind, weil die Rollen 30 jeweils gut verformbar sind. Das Gas im Inneren 31 der Rollen 30 sorgt dafür, dass das elektroaktive Polymer in den Rollen 30 mechanisch vorgespannt ist.Characterized in that n = 5 rollers are provided per se, a segmentation of the energy conversion unit is given. An advantage of this arrangement is that large strokes, ie large changes in distance between shaft 8th and housing 18 , are possible because the roles 30 each be well deformed. The gas inside 31 the roles 30 ensures that the electroactive polymer in the rollers 30 is mechanically biased.

10 zeigt eine weitere Ausführungsform der Anordnung von Energieumwandlungseinheiten in einem Zylinder 7. Auch hier weist das Innere des Zylinders fünf Rollen 30 auf, deren Inneres 31 jeweils mit Gas gefüllt ist. Im Unterschied zu 9 sind die Platten der Kondensatoren 200 und 210 nicht schneckenförmig um das Innere 31 angeordnet, sondern verlaufen konzentrisch. 10 shows a further embodiment of the arrangement of energy conversion units in a cylinder 7 , Again, the interior of the cylinder has five rollers 30 on whose inside 31 each filled with gas. In contrast to 9 are the plates of the capacitors 200 and 210 not snail-shaped around the interior 31 arranged, but run concentrically.

11 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Anordnung der Energieumwandlungseinheit in dem Inneren des Zylinders 7. Das Gehäuse des Zylinders besteht aus zwei Zylinderhälften, die mit Hilfe einer Verschraubung miteinander befestigt sind. Im Inneren der Gehäusehälfte 180 ist in ihrer Mitte die Welle 80 vorgesehen, während im Inneren der Gehäusehälfte 181 die Welle 81 untergebracht sind. Zwischen den Wellen 80 und 81 und dem Gehäuse 18 sind n = 8 Segmente angeordnet, die jeweils Kreisausschnitte 22 bilden. 11 shows a further embodiment of the arrangement of the energy conversion unit in the interior of the cylinder 7 , The housing of the cylinder consists of two cylinder halves, which are fastened together by means of a screw connection. Inside the case half 180 is the wave in their midst 80 provided while inside the case half 181 the wave 81 are housed. Between the waves 80 and 81 and the housing 18 n = 8 segments are arranged, each with circular sections 22 form.

Auf der rechten Seite der 11 ist ein Längsschnitt durch den Zylinder 7 gemäß einer Ausführungsform gezeigt. Zwischen den Wellen 80 und 81 und dem Gehäuse 18 sind jeweils Membranen 220 aus Polymer gespannt, zwischen den Kondensatorelektroden 200 und 210 verlaufen. Die Kondensatorelektroden 200 und 210 verlaufen allerdings nicht kreisförmig um die Welle 8 herum, sondern erstrecken sich jeweils nur über ein Segment 22.On the right side of the 11 is a longitudinal section through the cylinder 7 according to one embodiment. Between the waves 80 and 81 and the housing 18 are each membranes 220 made of polymer, between the capacitor electrodes 200 and 210 run. The capacitor electrodes 200 and 210 however, do not run in a circle around the shaft 8th but extend only over a segment 22 ,

Durch Bewegung der Welle 8 nach oben wird das Polymer im unteren Bereich, und somit auch die unteren Kondensatorelektroden 200 und 210, gestreckt und das Polymer im oberen Bereich, und somit auch die oberen Kondensatorelektroden 200 und 210, jeweils gestaucht.By movement of the shaft 8th upwards, the polymer is in the lower region, and thus also the lower capacitor electrodes 200 and 210 , stretched and the polymer in the upper area, and thus also the upper capacitor electrodes 200 and 210 , each upset.

Dadurch, dass die Gehäusehälften 180 und 181 gegeneinander gedrückt werden, werden auch die Wellen 80 und 81 aufeinander gedrückt. Es ergibt sich eine Vorspannung der Membranen, die nun etwa schräg verlaufen.Due to the fact that the housing halves 180 and 181 are pressed against each other, are also the waves 80 and 81 pressed on each other. This results in a bias of the membranes, which are now approximately at an angle.

12 zeigt eine weitere Ausführungsform eines Wellenenergiewandlers 1. Dabei enthält im Vergleich zu 1 die Energieumwandlungseinheit kein elektroaktives Polymer, sondern Hydraulikzylinder 400, die durch Relativbewegungen der Welle 8 zu dem Zylinder 7 zusammengedrückt oder gestaucht werden. Damit wird der Druck einer Hydraulikflüssigkeit erhöht, die in einen Generator fließt, der diesen Druck unter Gewinnung von elektrischer Energie wieder abbaut. 12 shows a further embodiment of a wave energy converter 1 , It contains in comparison to 1 the energy conversion unit is not an electroactive polymer but hydraulic cylinder 400 caused by relative movements of the shaft 8th to the cylinder 7 compressed or compressed. Thus, the pressure of a hydraulic fluid is increased, which flows into a generator, which degrades this pressure to recover electrical energy.

13 zeigt den zu 8 entsprechenden Längsschnitt. Im oberen Teil der 13 ist der Längsschnitt zu dem Zeitpunkt gezeigt, in dem die Achse mittig zum Gehäuse 18 liegt. Zwischen Welle 8 und Gehäuse 18 sind jeweils Stapelaktoren 50 vorgesehen. Diese enthalten jeweils Kondensatorelektroden 200 und 210. 13 shows that too 8th corresponding longitudinal section. In the upper part of the 13 is the longitudinal section shown at the time in which the axis is centered to the housing 18 lies. Between wave 8th and housing 18 are each stack actuators 50 intended. These each contain capacitor electrodes 200 and 210 ,

13 zeigt im unteren Teil im Querschnitt den Zylinder 7, wenn sich das Gehäuse 18 in Bezug auf die Welle 8 nach unten bewegt hat. Die Stapelaktoren 50 im oberen Teil des Zylinders 7 sind somit in vertikaler Richtung gestaucht und in horizontaler Richtung gestreckt Im Gegensatz dazu sind die Stapelaktoren im unteren Teil des Zylinders 7 in vertikaler Richtung gedehnt und in horizontaler Richtung gestaucht. Die Kapazität der Stapelaktoren oberhalb der Welle 8 hat somit zugenommen, während die Kapazität der Stapelaktoren 50 unterhalb der Welle 8 abgenommen hat. Zwischen den Stapelaktoren 50 befinden sich jeweils Freiräume 51, die die Querdehnung der Stapelaktoren 50 aufnehmen können. Das Vorsehen von Freiräumen 51 kann auch in den Ausführungsformen gemäß den 6, 7, 8 und 11 sinnvoll sein. 13 shows in the lower part in cross section the cylinder 7 when the case 18 in terms of the wave 8th has moved down. The stack actuators 50 in the upper part of the cylinder 7 are thus compressed in the vertical direction and stretched in the horizontal direction In contrast, the stack actuators are in the lower part of the cylinder 7 stretched in the vertical direction and compressed in the horizontal direction. The capacity of stack actuators above the shaft 8th has thus increased while the capacity of the stack actuators 50 below the shaft 8th has decreased. Between the stack actuators 50 there are free spaces 51 indicating the transverse strain of the stack actuators 50 be able to record. The provision of open spaces 51 can also in the embodiments according to the 6 . 7 . 8th and 11 make sense.

14 zeigt eine weitere Ausführungsform eines Wellenenergiewandlers 1. Im Vergleich zu 1 enthält der Zylinder 7 lediglich zwei Lager 9 und 11. Dieses Lager verbindet die Welle 8 mit dem Gehäuse 18 des Zylinders 7. Der Zylinder 7 ist an seiner Oberseite mit Auftriebskörpern 5 verbunden. Zudem ist der Zylinder jeweils mit Ketten 4 und 6 mit dem Meeresboden 3 verbunden. Die Kette 4 ist in einer Form des Slack Moorings vorgesehen. Sie ist mit einem Ende am Meeresboden befestigt und liegt teilweise auf dem Meeresboden auf. Bei Bewegung des Zylinders 7 auf einer Kreisbahn im Wasser verkürzt sich und verlängert sich die Länge des Teils der Kette, der auf dem Meeresboden aufliegt. Die Welle 8 ist aufgrund der Lagerung in dem Zylinder 7 beweglich. Aufgrund ihrer Trägheit macht die Welle 8 die Kreisbewegung des Zylinders nur verzögert mit. Somit entsteht eine Relativbewegung zwischen Welle 8 und dem Gehäuse 18. 14 shows a further embodiment of a wave energy converter 1 , Compared to 1 contains the cylinder 7 only two camps 9 and 11 , This bearing connects the shaft 8th with the housing 18 of the cylinder 7 , The cylinder 7 is on its top with buoyant bodies 5 connected. In addition, the cylinder is each with chains 4 and 6 with the seabed 3 connected. The chain 4 is provided in a form of slack mooring. It is attached with one end to the seabed and is partially on the seabed. When moving the cylinder 7 on a circular path in the water shortens and lengthens the length of the part of the chain, which rests on the seabed. The wave 8th is due to the storage in the cylinder 7 movable. Because of its inertia makes the wave 8th the circular motion of the cylinder is only delayed with. This creates a relative movement between the shaft 8th and the housing 18 ,

Zwischen Zylinder 7 und Welle 8 können Federn und Dämpfungselement vorgesehen werden, mit denen die Eigenfrequenz des Systems Zylinder-Welle eingestellt werden kann.Between cylinders 7 and wave 8th Springs and damping element can be provided with which the natural frequency of the system cylinder-shaft can be adjusted.

15 zeigt den Wellenenergiewandler 1 aus 14, nachdem sich der Zylinder nach unten bewegt hat. Die Achse der Welle 8 befindet sich oberhalb der Mittenachse 180 des Zylinders 7. 15 shows the wave energy converter 1 out 14 after the cylinder has moved down. The axis of the shaft 8th is located above the center axis 180 of the cylinder 7 ,

16 zeigt eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Wellenenergiewandlers 1. Dieser weist einen Zylinder 100 mit einem Gehäuse 18 auf. Das Gehäuse 18 des Zylinders 100 ist über Verankerungsketten 4 mit dem Meeresboden 3 und über Bojenleinen 6 mit Auftriebskörpern 5 verbunden. Der Zylinder 100 verbleibt somit im Wesentlichen bezogen auf den Meeresboden 3 ortsfest. Falls der Zylinder 100 einen neutralen oder leicht positiven Auftrieb hat, werden keine Auftriebskörper 5 benötigt. 16 shows a further embodiment of a wave energy converter according to the invention 1 , This one has a cylinder 100 with a housing 18 on. The housing 18 of the cylinder 100 is via anchoring chains 4 with the seabed 3 and over buoy lines 6 with buoyancy bodies 5 connected. The cylinder 100 thus essentially remains with respect to the seabed 3 stationary. If the cylinder 100 have a neutral or slightly positive buoyancy, no buoyancy 5 needed.

Innerhalb des Zylinders 100 ist ein Kopplungskörper vorgesehen, der eine erste Welle 90, eine zweite Welle 91 und eine dritte Welle 92 enthält. Die erste Welle 90 ist an seiner rechten Seite über eine Stange 94 fest mit der dritten Welle 92 verbunden, während an der linken Seite die erste Welle 90 über eine weitere Stange 95 mit der zweiten Welle 91 fest verbunden ist. Die Wellen 91 und 92 sollten einen möglichst neutralen Auftrieb haben.Inside the cylinder 100 a coupling body is provided, which is a first shaft 90 , a second wave 91 and a third wave 92 contains. The first wave 90 is on its right side over a pole 94 stuck with the third wave 92 connected while on the left side the first wave 90 over another pole 95 with the second wave 91 is firmly connected. The waves 91 and 92 should have as neutral a lift as possible.

Die Welle 90 befindet sich innerhalb des Zylinders 100, während die Wellen 91 und 92 außerhalb des Zylinders 100 vorgesehen sind. Durch die Bewegung des Wassers werden die Wellen 91 und 92 in kreisförmige Bewegungen gebracht. Somit bewegt sich auch die Welle 90 mit den Wellen 91 und 92 mit. Lager 9 und 11 sorgen dafür, dass die Bewegung der Welle 90 innerhalb des Zylinders 100 kontrolliert erfolgt. Zwischen der Welle 8 und dem Gehäuse 18 sind die Energieumwandlungseinheiten 16 vorgesehen, die jeweils elektroaktives Polymer enthalten und gemäß einer der verschiedenen oben genannten Konfigurationen angeordnet sind.The wave 90 is inside the cylinder 100 while the waves 91 and 92 outside the cylinder 100 are provided. By the movement of the water, the waves become 91 and 92 brought into circular movements. Thus, the wave moves 90 with the waves 91 and 92 With. camp 9 and 11 make sure the movement of the shaft 90 inside the cylinder 100 controlled. Between the wave 8th and the housing 18 are the energy conversion units 16 are provided, each containing electroactive polymer and arranged according to one of the various above-mentioned configurations.

Durch die Relativbewegung des Kopplungskörpers mit dem Zylinder 7 werden die Kapazitäten der Kondensatoren in dem Polymer verändert, wodurch elektrische Energie gemäß dem oben angegebenen Zyklus gewonnnen wird.By the relative movement of the coupling body with the cylinder 7 For example, the capacitances of the capacitors in the polymer are changed, thereby obtaining electrical energy according to the above-mentioned cycle.

In einer alternativen Ausführungsform sind keine Lager 9 und 10 vorgesehen und die Kopplung zwischen Zylinder 100 und dem Kopplungskörper erfolgt über den Kondensator.In an alternative embodiment, there are no bearings 9 and 10 provided and the coupling between cylinder 100 and the coupling body via the capacitor.

17 zeigt den Wellenenergiewandler 1 aus 16 in ausgelenkter Stellung. 17 shows the wave energy converter 1 out 16 in a deflected position.

18 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Wellenenergiewandlers 1. Die Welle 90 des Wellenenergiewandlers 1 ist direkt mit den Befestigungsringen 19 und 20 verbunden. Die Befestigungsringe 19 und 20 sind mit Ketten 6 mit den Auftriebskörpern 5 und gleichzeitig über die Ketten 4 mit dem Meeresboden verbunden. Die Welle 90 ist zudem über Lager 9 und 11 in dem Gehäuse 18 des Zylinders 100 gelagert. Der Zylinder 100 vollführt somit Kreisbewegungen im Wasser 2, während die Welle 90 in Bezug auf den Meeresboden 3 im Wesentlichen ortsfest bleibt. Somit kommt es zu einer Relativbewegung zwischen Zylinder 100 und der Welle 90. Das Polymer in der Energieumwandlungseinheit 16 und die in dem Polymer vorgesehenen Kondensatoren werden gedehnt und gestaucht, wodurch sich die jeweiligen Kapazitäten der Kondensatoren ändern. Die Änderung der Kapazität wird mit Hilfe der oben beschriebenen Ansteuerung der Kondensatoren ausgenutzt, um elektrische Energie zu erzeugen. 18 shows a further embodiment of a wave energy converter according to the invention 1 , The wave 90 of the wave energy converter 1 is directly with the fastening rings 19 and 20 connected. The fastening rings 19 and 20 are with chains 6 with the buoyancy bodies 5 and at the same time over the chains 4 connected to the seabed. The wave 90 is also over stock 9 and 11 in the case 18 of the cylinder 100 stored. The cylinder 100 thus performs circular movements in the water 2 while the wave 90 in relation to the seabed 3 essentially remains stationary. Thus, there is a relative movement between cylinders 100 and the wave 90 , The polymer in the energy conversion unit 16 and the capacitors provided in the polymer are stretched and compressed, whereby the respective capacitances of the capacitors change. The change in capacitance is utilized by means of the above-described drive of the capacitors to generate electrical energy.

Auch bezüglich 18 gibt es eine alternative Ausführungsform ohne Lager 9 und 10, wobei die Kopplung zwischen Zylinder 100 und dem Kopplungskörper über den Kondensator erfolgt.Also regarding 18 is there an alternative embodiment without bearings 9 and 10 , where the coupling between cylinder 100 and the coupling body via the capacitor.

Zusätzlich können in den gezeigten Ausführungsformen parallel zu den Lagern 9, 10, 11 bzw. 12 zusätzlich Federn und/oder Dämpfungsglieder vorgesehen werden. Mit diesen Federn und Dämpfungsgliedern, die auch einstellbar sein können, wird die Eigenfrequenz des Systems Zylinder-Dämpfung-Welle auf die Frequenz der Wellenbewegung abgestimmt. Es ist vorteilhaft, wenn die Welle innerhalb des Gehäuses 18 so angeordnet ist, dass die Relativbewegung zwischen Welle und Gehäuse auf die Frequenz der Wellenbewegung eingestellt werden kann.In addition, in the embodiments shown, parallel to the bearings 9 . 10 . 11 respectively. 12 In addition, springs and / or attenuators are provided. With these springs and attenuators, which can also be adjustable, the natural frequency of the system cylinder damping wave is tuned to the frequency of the wave motion. It is beneficial if the shaft is inside the case 18 is arranged so that the relative movement between the shaft and housing can be adjusted to the frequency of the wave motion.

19 zeigt eine die Energiewandlungseinheit aus 18 in ausgelenkter Stellung. Der Zylinder 18 ist nach oben bewegt, während die Welle 90 in Bezug auf den Meeresboden ortsfest ist. 19 one shows the energy conversion unit 18 in a deflected position. The cylinder 18 is moved up while the shaft is up 90 is stationary with respect to the seabed.

20 zeigt eine weitere Ausführungsform eines Energiewandlers 1. Dabei ist im Vergleich zu 8 der Kondensator so vorgesehen, dass er zwischen dem Gehäuse 8 und einer Trennwand 510, die konzentrisch um die Mittenachse des Zylinders 7 in dessen Inneren verläuft, vorgesehen ist. Die Welle 8 läuft entlang dieser Trennwand 510 und drückt diese am Angriffspunkt 520 zwischen Welle 8 und Trennwand 510 in Richtung Zylindergehäuse 18. 20 shows a further embodiment of an energy converter 1 , It is compared to 8th the capacitor is provided so that it is between the housing 8th and a partition 510 concentric about the center axis of the cylinder 7 runs in the interior, is provided. The wave 8th runs along this partition 510 and pushes them at the point of attack 520 between wave 8th and partition 510 in the direction of the cylinder housing 18 ,

Damit wird auch der Kondensator in dem Segment 22 zwischen Angriffspunkt und Zylindergehäuse zusammengedrückt.This will also make the capacitor in the segment 22 compressed between point and cylinder housing.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
WellenenergiewandlerWave energy converter
22
Wasserwater
33
MeeresbodenSeabed
44
Verankerungskettenanchor chains
55
Auftriebskörperbuoyancy
66
Bojenleinenbuoy lines
77
Zylindercylinder
88th
Wellewave
99
erstes Lagerfirst camp
1010
zweites Lagersecond camp
1111
drittes Lagerthird camp
1212
viertes Lagerfourth camp
1414
Wellenachseshaft axis
1515
Trennwandpartition wall
1616
Energieumwandlungseinheit bzw. elektroaktives PolymerEnergy conversion unit or electroactive polymer
1818
Zylinderhülle oder GehäuseCylinder shell or housing
1919
Befestigungsringfixing ring
2020
Befestigungsringfixing ring
2222
Segmentsegment
2525
Stapelaktorstack actuator
2626
Stapelaktorstack actuator
2727
Stapelaktorstack actuator
2828
Stapelaktorstack actuator
2929
Stapelaktorstack actuator
3030
Rollerole
3131
InneresInterior
5050
Stapelaktorstack actuator
5151
Zwischenraumgap
8080
Wellewave
8181
Wellewave
9090
Wellewave
9191
Wellewave
9292
Wellewave
9494
Stangepole
9595
Stangepole
150150
Stirnseitefront
160160
Stirnseitefront
180180
Achseaxis
200200
Kondensatorelektrodecapacitor electrode
210210
Kondensatorelektrodecapacitor electrode
230230
Wasseroberflächewater surface

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of the documents listed by the applicant has been generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • US 7649276 B2 [0002] US 7649276 B2 [0002]

Claims (18)

Wellenenergiewandler (1) zur Umwandlung von kinetischer Energie einer Wellenbewegung eines Fluids (2) in eine andere Energieform, mit folgenden Merkmalen: – ein Zylinder (7), der im Fluid (2) eingetaucht gehalten ist, ein zweiter Körper (8), der zumindest teilweise innerhalb des Zylinders (7) angeordnet ist, wobei der zweite Körper (8) etwa senkrecht zu einer Längsachse des Zylinders (7) translatorisch relativ zum Zylinder (8) bewegbar ist, und – eine Energieumwandlungseinheit (16), die so ausgestaltet ist, dass sie im Betrieb eine Energie der translatorischen Relativbewegung zwischen dem zweiten Körper (8) und dem Zylinder (7) in die andere Energieform umwandelt.Wave energy converter ( 1 ) for the conversion of kinetic energy of a wave motion of a fluid ( 2 ) into another form of energy, with the following characteristics: - a cylinder ( 7 ), which in the fluid ( 2 ) is immersed, a second body ( 8th ), at least partially within the cylinder ( 7 ), wherein the second body ( 8th ) approximately perpendicular to a longitudinal axis of the cylinder ( 7 ) translationally relative to the cylinder ( 8th ), and - an energy conversion unit ( 16 ) which is designed such that, during operation, it generates an energy of the translatory relative movement between the second body ( 8th ) and the cylinder ( 7 ) into the other form of energy. Wellenenergiewandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Lager (10, 11) zwischen dem zweiten Körper (8) und dem Zylinder (7) vorgesehen ist.Wave energy converter according to claim 1, characterized in that a bearing ( 10 . 11 ) between the second body ( 8th ) and the cylinder ( 7 ) is provided. Wellenenergiewandler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Körper (8) von dem Zylinder (7) eingeschlossen ist.Wave energy converter according to claim 1 or 2, characterized in that the second body ( 8th ) of the cylinder ( 7 ) is included. Wellenenergiewandler nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein erster Teil (90) des zweiten Körpers (8) in dem Zylinder (100) gelagert ist und dass, ein zweiter Teil (91, 92) des zweiten Körpers aus dem Zylinders (100) vorsteht.Wave energy converter according to one of claims 1 to 3, characterized in that a first part ( 90 ) of the second body ( 8th ) in the cylinder ( 100 ) and that, a second part ( 91 . 92 ) of the second body from the cylinder ( 100 ) protrudes. Wellenenergiewandler nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein Dämpfungsglied und/oder eine Feder zwischen dem Zylinder (7) und dem zweiten Körper (8) vorgesehen ist.Wave energy converter according to one of claims 1 to 4, characterized in that an attenuator and / or a spring between the cylinder ( 7 ) and the second body ( 8th ) is provided. Wellenenergiewandler nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Dämpfungsglied einstellbar ist und/oder die Federsteifigkeit einstellbar ist.Wave energy converter according to claim 5, characterized in that the damping member is adjustable and / or the spring stiffness is adjustable. Wellenenergiewandler nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Beschleunigungssensor zum Erfassen der Relativbewegung zwischen dem Zylinder (7) und dem zweitem Körper (8) vorgesehen ist.Wave energy converter according to one of claims 1 to 6, characterized in that at least one acceleration sensor for detecting the relative movement between the cylinder ( 7 ) and the second body ( 8th ) is provided. Wellenenergiewandler nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Energieumwandlungseinheit (16) mindestens einen Kondensator aufweist, der ein elektroaktives Polymer enthält und dessen Kapazität sich bei Verformung des elektroaktiven Polymers ändert, und der so angeordnet ist, dass die Relativbewegung zwischen dem zweiten Körper (8) und dem Zylinder (7) eine Verformung des Kondensators bewirkt.Wave energy converter according to one of claims 1 to 7, characterized in that the energy conversion unit ( 16 ) has at least one capacitor which contains an electroactive polymer and whose capacity changes upon deformation of the electroactive polymer, and which is arranged so that the relative movement between the second body ( 8th ) and the cylinder ( 7 ) causes a deformation of the capacitor. Wellenenergiewandler nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das elektroaktive Polymer aus der Klasse der dielektrischen Elastomere ist.Wave energy converter according to claim 8, characterized in that the electroactive polymer is from the class of dielectric elastomers. Wellenenergiewandler nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Energieumwandlungseinheit (16) Segmente besitzt, die in Umfangsrichtung um die Mittenachse des Zylinders angeordnet sind, und dass die Energieumwandlungseinheit (16) mehrere elektrisch voneinander isolierte Kondensatoren (25, 26, 27, 28, 29) enthält, wobei jeder der Kondensatoren jeweils in einem der Segmente vorgesehen ist.Wave energy converter according to one of claims 8 or 9, characterized in that the energy conversion unit ( 16 ) Has segments which are arranged circumferentially about the center axis of the cylinder, and that the energy conversion unit ( 16 ) several electrically isolated capacitors ( 25 . 26 . 27 . 28 . 29 ), each of the capacitors being provided in each of the segments. Wellenenergiewandler nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Kondensatoren Kondensatorelektroden aufweisen, die Ringabschnitte bilden.Wave energy converter according to one of claims 8 to 10, characterized in that the capacitors have capacitor electrodes which form ring sections. Wellenenergiewandler nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Ringabschnitte konzentrisch um die Zylinderachse verlaufend angeordnet sind.Wave energy converter according to claim 11, characterized in that the ring sections are arranged concentrically extending around the cylinder axis. Wellenenergiewandler nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Kondensatoren jeweils eine Vielzahl von übereinander gestapelten Polymerschichten und Kondensatorelektrodenschichten enthalten.Wave energy converter according to one of claims 8 to 12, characterized in that the capacitors each contain a plurality of stacked polymer layers and capacitor electrode layers. Wellenenergiewandler nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Energieumwandlungseinheit (16) einen Hydraulikzylinder (400) aufweist, der durch die Relativbewegung zwischen dem zweiten Körper (8) und dem Zylinder (7) eine Druckänderung in einer Hydraulikflüssigkeit bewirkt.Wave energy converter according to one of claims 1 to 7, characterized in that the energy conversion unit ( 16 ) a hydraulic cylinder ( 400 ) due to the relative movement between the second body ( 8th ) and the cylinder ( 7 ) causes a pressure change in a hydraulic fluid. Wellenenergiewandler nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass einen Generator zum Umwandeln, der Energie der Hydraulikflüssigkeit in elektrische Energie vorgesehen ist.Wave energy converter according to claim 14, characterized in that a generator for converting, the energy of the hydraulic fluid is provided in electrical energy. Wellenenergiewandler nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Zylinder (7) und/oder der zweite Körper (8) mit dem Meeresboden durch eine Haltevorrichtung verbunden ist.Wave energy converter according to one of claims 1 to 14, characterized in that the cylinder ( 7 ) and / or the second body ( 8th ) is connected to the seabed by a holding device. Wellenenergiewandler nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Haltevorrichtung eine Kette (4) oder eine Leine aufweist, wobei insbesondere die Kette (4) teilweise auf dem Meeresboden aufliegt.Wave energy converter according to claim 15, characterized in that the holding device is a chain ( 4 ) or a leash, in particular the chain ( 4 ) partially rests on the seabed. Wellenenergiewandler nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Haltevorrichtung Auftriebskörper (5) aufweist, die an den Zylinder (7) und/oder an den zweiten Körper (8) angekoppelt sind.Wave energy converter according to claim 15 or 16, characterized in that the holding device buoyancy body ( 5 ), which are connected to the cylinder ( 7 ) and / or to the second body ( 8th ) are coupled.
DE102010025907A 2010-07-02 2010-07-02 Wave energy converter for the conversion of kinetic energy into electrical energy Withdrawn DE102010025907A1 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102010025907A DE102010025907A1 (en) 2010-07-02 2010-07-02 Wave energy converter for the conversion of kinetic energy into electrical energy
PCT/EP2011/002992 WO2012000618A2 (en) 2010-07-02 2011-06-17 Wave energy converter for converting kinetic energy into electrical energy

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102010025907A DE102010025907A1 (en) 2010-07-02 2010-07-02 Wave energy converter for the conversion of kinetic energy into electrical energy

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102010025907A1 true DE102010025907A1 (en) 2012-01-05

Family

ID=44627414

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102010025907A Withdrawn DE102010025907A1 (en) 2010-07-02 2010-07-02 Wave energy converter for the conversion of kinetic energy into electrical energy

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE102010025907A1 (en)
WO (1) WO2012000618A2 (en)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10968253B2 (en) 2015-10-20 2021-04-06 Institut National De La Sante Et De La Recherche Medicale (Inserm) Methods and products for genetic engineering
GB2630191A (en) 2021-12-03 2024-11-20 Broad Inst Inc Self-assembling virus-like particles for delivery of prime editors and methods of making and using same
EP4441073A2 (en) 2021-12-03 2024-10-09 The Broad Institute, Inc. Self-assembling virus-like particles for delivery of nucleic acid programmable fusion proteins and methods of making and using same
WO2024155741A1 (en) 2023-01-18 2024-07-25 The Broad Institute, Inc. Prime editing-mediated readthrough of premature termination codons (pert)
WO2024155745A1 (en) 2023-01-18 2024-07-25 The Broad Institute, Inc. Base editing-mediated readthrough of premature termination codons (bert)
WO2024215652A2 (en) 2023-04-10 2024-10-17 The Broad Institute, Inc. Directed evolution of engineered virus-like particles (evlps)
WO2025064678A2 (en) 2023-09-20 2025-03-27 The Broad Institute, Inc. Prime editing-mediated readthrough of frameshift mutations (perf)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7649276B2 (en) 2006-05-05 2010-01-19 Sri International Wave powered generation

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6153944A (en) * 1999-11-09 2000-11-28 Clark; Robert O. Apparatus for generating electricity from flowing fluids
US6438957B1 (en) * 2001-05-25 2002-08-27 James A. Goldman Piezoelectric power generating arrangement activated by elements caused to rotate by natural energy source
FR2876751B1 (en) * 2004-10-15 2007-01-19 Centre Nat Rech Scient Cnrse APPARATUS FOR CONVERTING WAVE ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
US7470086B2 (en) * 2006-01-04 2008-12-30 Clifford Allen Jennings Submersible tethered platform for undersea electrical power generation
US8264093B2 (en) * 2006-07-11 2012-09-11 Protean Energy Australia Pty Ltd Wave energy converter
US7632041B2 (en) * 2007-04-25 2009-12-15 Single Buoy Moorings, Inc. Wave power generator systems
WO2011011026A1 (en) * 2009-07-21 2011-01-27 Pliant Energy Systems Llc Pliant mechanisms for extracting power from moving fluid
US20110298215A1 (en) * 2010-06-04 2011-12-08 Hein Wille Near shore wec system

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7649276B2 (en) 2006-05-05 2010-01-19 Sri International Wave powered generation

Also Published As

Publication number Publication date
WO2012000618A2 (en) 2012-01-05
WO2012000618A3 (en) 2012-04-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102010025907A1 (en) Wave energy converter for the conversion of kinetic energy into electrical energy
EP2542776B1 (en) Wave power plant according to the principle of the oscillating water column
DE102011080120A1 (en) Flexible structure for generating electrical energy from wave motion
EP2250368A2 (en) Wave power generator
DE2812618A1 (en) DEVICE FOR CONVERTING THE ENERGY OF SEA WAVES
EP2386748A2 (en) Wave energy converter with generator having high revolutionary speed
DE102012100981A1 (en) Underwater storage for storing preferably electrical energy
DE102019203881A1 (en) Pontoon floats
DE102013201716B4 (en) LINEAR GENERATOR AND LINEAR DRIVE
DE102010038782A1 (en) Torsional vibration damper with two-armed pendulum
EP2513991B1 (en) Electroactive polymer generator for converting mechanical energy into electrical energy
WO2011072768A1 (en) Power transformer comprising an electroactive polymer
EP2721657A1 (en) Surfaces that ease relative displacement in eap generators
WO2020074431A1 (en) Pressure compensation device designed for underwater applications
DE102009053393A1 (en) Wave energy transformer for generator for converting mechanical wave energy into electrical energy in wave energy plant, has electro active polymer foil and is arranged as wave follower in floating body
DE102014215982A1 (en) Device for a watercraft, watercraft
WO2006063833A1 (en) Flow converter for energy production
DE102012007942A1 (en) Wave energy converter for converting mechanical energy of water movement of sea into electrical power, has supporting structure connected to upstream flow body, and polymer stack pressurized with force by periodic movement of flow body
DE4422309A1 (en) Kinetic and potential energy recovery from moving mass of fluid e.g. for wind-power and water-power plants
DE102016215062A1 (en) Hydraulic system and spring-damper mechanism
EP2987998B1 (en) Device for directly converting kinetic energy of a flowing liquid into electrical energy
DE102014209799A1 (en) Apparatus, system and method for damping mechanical vibration of a structure
WO2020169720A1 (en) Pump storage power plant, method for operating a pump storage power plant, and pump storage system
EP2088312A1 (en) Wave electric power plant
DE102012021621A1 (en) Device for use as wave power plant for converting wave energy into electrical energy, has two lifting bodies which are formed to float in liquid, where joint is formed, over which two lifting bodies are connected with each other

Legal Events

Date Code Title Description
R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee