DD258639A1 - Windenergiewandler fuer energieversorgungssystem - Google Patents

Abstract

Der Windenergiewandler fuer Energieversorgungssysteme dient der Windenergiekonvertierung in vorzugsweise elektrische und chemische Energie. Mit Hilfe dieser Einrichtung koennen Energieversorgungssysteme mit Wasserstofflangzeitspeichern versehen werden, weil mit dem Windenergiewandler eine hocheffektive Erzeugung von Wasserstoff moeglich wird, die mit herkoemmlichen Energietraegern wie Kohle und Oel sowie Uran nur mit einem Wirkungsgrad 30% moeglich ist. Der Windenergiewandler wird vorzugsweise auf dem Meer im Vielfach angeordnet, um viele Vorteile der Konvertion von Windenergie auf sich zu vereinigen, z. B. Nutzung der staerkeren und gleichmaessigeren Luftstroemung als auf dem Lande in geringerer Hoehenanordnung. Weiterhin wird vorgeschlagen, mit Hilfe elektronischer Festkoerperbauelemente und aerodynamischer Regelung die einfallende Energie optimal zu nutzen, indem ohne Bremseinrichtungen die Windenergie oberhalb und unterhalb einer Frequenzkonstanten Drehzahl, auch im Falle orkanartiger Stuerme, in vorzugsweise chemische Energie konvertiert wird. Hierzu sind gemaess Schaltungsanordnung Mess- und Stelleinrichtungen erforderlich, die vorzugsweise in Grossanlagen rentabel realisiert werden, und gemaess Erfindungsanspruch im Vielfach fuer Stromversorgungssysteme geeignet sind.

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Der Windenergiewandler dient der Windenergiekonvertierung in vorzugsweise elektrische und chemische Energie und zur Langzeitspeicherung im Energieversorgungssystem.

Er ersetzt Kohlekraftwerke bzw. Kernreaktoren, benötigt keine Aufbereitungsenergie und ist geeignet, im Vielfach ein Energieversorgungsnetz zu betrieben, das umweltbelastungsfrei mit wesentlich kleinerem Energiewandlungsaufwand arbeitet.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Windenergiewandler werden vorzugsweise für kleine Leistungen hergestellt. Für große Leistungen z.B. 10 MW sind Windenergiewandler bis z.Z. großtechnisch nicht zum Einsatz gekommen. Derzeitig bekannte Einrichtungen dieser Größenordnung konnten keinen höheren gesellschaftlichen Nutzen aufweisen, als konventionelle Wärmekraftwerke. Es ist also weiterhin ökonomisch gerechtfertigt, die technischen Mängel vorgeschlagener Großwindenergieanlagen wirtschaftlich zu beseitigen. Insbesondere ist bei der Konvertierung von Windenergie, die Leistungsanpassung zu beachten, die wegen der großen Leistungsbreite des Windenergieangebotes innerhalb kurzer Zeit Leistungsänderungen von 1:1000 zu berücksichtigen hat. Dies ist nur mit einem hohen Aufwand für steuerungstechnische Einrichtungen möglich, die mit moderner Festkörperhochleistungselektronik zu realisieren ist. Andererseits ist oHne eine aerodynamische Leistungsanpassung ebenfalls nicht auszukommen, da die wirtschaftlich nicht nutzbaren, weil höchst seltenen, spontanen und nur kurz anhaltenden Hochleistungsangebote des Windes wirtschaftlich nicht nutzbar sind, oder bei Mißachtung derselben, zur Zerstörung des Windenergiewandlers führen. Insbesondere ist die statische Realisierung eines Windenergiewandlers folgedessen von ökonomischer Bedeutung.

Gegenstand der Erfindung ist ein Windenergiewandler, in dem diese Problemstellung komplex gelöst wird und seine Vervielfältigung ein Energieversorgungssystem realisiert, das eine höhere Effizienz aufweist und gegenüber der konventionellen Energieversorgung eine umweltbelastungsfreie Energieversorgung realisiert.

Ziel der Erfindung

Die ersten energetischen Erfindungen des Altertums waren Windenergieanlagen. Über Jahrtausende waren sie die wichtigsten Energiewandler des Menschen.

Mit der Entdeckung des thermodynamischen Prinzips begann ein tragischer Irrweg des Menschen, der zeitgeschichtlich zwar bedeutungslos ist, weil mit der Erschöpfung der fossilen Energieträgerund des Urans, die Menschen zur direkten Solarenergienutzung zurückfinden müssen, aber um so tragischer für die Menschen des 20. und 21 .Jahrhunderts, weil sie -derzeitig einer unnatürlichen Belastung durch Unbedachtsamkeit ausgesetzt sind, deren Begrenzung scheinbar nur im Verbrauch dieses Reservoirs liegt.

Die Kernfusion ist kein Ausweg, weil die „kleinen Sonnen" nur außerhalb des Erdballs realisiert werden können und folglich teurer als Sonnenenergienutzung werden.

Ziel der Erfindung ist es, der derzeitigen Kohlenstoffwirtschaft (C-Wirtschaft) eine Alternative zu weisen und einen Weg zur Wasserstoffwirtschaft (Η-Wirtschaft) zu zeigen, der die derzeitige Umweltbelastung durch C und dessen Verbindungen, stetig verringert. Ein besonderer Nachteil der derzeitigen C-Wirfschaft liegt in der Erklärung, Η-Erzeugung ist nur über Kohlenstoffbasis rentabel, weil die Elektrolyse mit Elektroenergie zu teuer sei. Dies ist deswegen tragischer Weise richtig, weil die C-Wirtschaft, infolge der thermodynamischen Gesetze, einen η-Faktor von < 0,5 hat und die Elektrolyse selbst jedoch praktisch 1 (0,92-1,2) C-Eingang 1 kW = E-Ausgang 0,15kW El. H₂ =15%

Dagegen Windenergie 0,9kW = 0,9kW El. H₂ = 100%

Gegenstand der Erfindung ist ein Energiewandler, der in einem Energiekonvertierungssystem zur Anwendung kommt und selbst ein Windenergiegroßkonverter ist. Großwindenergieanlagen sind b.z.Z. nicht wirtschaftlich realisiert worden, weshalb die Effektivität gegenüber Wärmekraftwerken zu ermitteln ist. Grundsätzlich haben Windenergiegroßanlagen die Aufgabe, das Elektroenergieversorgungssystem zu entlasten, d. h. Energieträger zu ersetzen, die Aufbereitungsenergie benötigen; das sind

z. B. Kohle, Öl und Uran.

Anhand eines Diagramms nach Fig. 1 und des daraus abgeleiteten

IC IK

Rückfluß R =

BK-BS

wird folgedessen die Effektivität der Erfindung gegenüber Wärmekraftwerken nachgewiesen.

Das Diagramm geht von einem Realisierungsbeispiel für eine Generatorleistung von 30MW aus. Auf der Ordinate ist der gesellschaftliche Aufwand GA in MM aufgetragen auf der Abszisse die Nutzungszeit t ih a. Die Investkosten IS eines erfindungsgemäßen Solarkonverters werden 3-fach gegenüber einem Wärmekraftwerk IK angenommen.

Weiterhin wird ermittelt:

Brennstoff + Betriebskosten

BK (Kohlekraftwerk) *20 + 5 25MM

BS (Windenergiewandler) -20 + 10 = -10MM

BS (Windenergiewandler) 0 + 10 = +10MM

Obwohl Windenergieanlagen den Zweck haben, Energieträger, die Aufbereitungsenergie benötigen, einzusparen, wird vielfach der eingesparte Energieträger = 0 gesetzt, das ist zwar falsch, verringert dennoch nicht faktisch den gesellschaftlichen Nutzen, sondern lediglich die theoretische Rückflußdauer. Aus dem Diagramm wird ersichtlich, daß der Rückfluß 3,5 oder 8 Jahre betragen kann. Nach 2 Jahren jedoch schon der gesellschaftliche Aufwand für Solarkonverter und Wärmekonverter gleichgroß

ist. Nach 6,5 Jahren ist GA für den erfindungsgemäßen Energiewandler O beim Wärmekraftwerk 230MM und weiter steigend. Nach 10 Jahren ist der gesellschaftliche Nutzen GN beim Windenergiewandler 220MM. Hingegen hat das Wärmekraftwerk keinen GN, sondern lediglich kostenbringend gearbeitet.

Mit dieser Darlegung ist der nützliche Effekt der Windenergie und insbesondere der erfindungsgemäßen Ausführung des Windenergiewandlers herausgestellt und wird gegenüber den bekannt gewordenen Lösungen noch dadurch erhöht, daß der Windenergiewandler in einem Energieversorgungssystem auf Schwimmkörpern aufgebaut ist, so daß er vorzugsweise auf dem Meer oder großen Seen zum Einsatz kommt. Auf der Ostsee ist bekanntlich ab 10m über dem Meeresspiegel mit einer gleichbleibenden Windgeschwindigkeit zu rechnen, in Fig. 4 u. 5 ist beispielsweise die tiefste Rotorstelle des Windenergiewandlers mit 10 bis 15m angegeben, um einen Eindruck für die Ausmaße der erfindungsgemäßen Ausführung zu geben. An dieser Stelle wird ebenfalls erklärt, warum Windenergiegroßanlagen gegenüber Windenergieanlagen allgemein zu unterscheiden sind. Das Medium Wind (und auch Wasser) ist unabhängig von der Größenordnung gleichbleibend und hat folgedessen verschiedenartige physikalische Auswirkungen auf die maßstäbliche Zuordnung. Dies findet schon seit langem in, der Re-Zahl physikalische Berücksichtigung, wird aber nicht mit der notwendigen Konsequenz in der Windenergienutzung beachtet. Eine hochseetüchtige Motorjacht ist im Sturm ein Spielzeug, der Öltanker hingegen im selben Sturm unangreifbar. Vom Erfinder wird die dargestellte Größenordnung als optimal angesehen und ist ausreichend, um die konventionelle Alternativenergie — Kohle — zu verdrängen.

Wird beispielsweise der Energiebedarf eines Landes mit 10000 GWh angesetzt, sind ca. 1000 Stück der erfindungsgemäßen Ausführung eines Energiewandlers erforderlich, um den Jahresbedarf zu decken. Hierzu wäre eine Küstengewässerstrecke von 300 km erforderlich. Anhand der Fig. 2 u. 3 wird nachgewiesen, daß dieser Jahresbedarf um den Faktor 0,3 verringert werden kann, weil der notwendige Energieaufbereitungsverlust von Wärmekraftwerken in Windenergieanlagen nicht vorhanden ist. Diese hohe Effizienz von Windenergiekonvertern gegenüber Wärmekraftwerken zu erklären, sind in Fig. 2 das Energieflußbild eines Wärmekraftwerkes, in Fig.3 das Energieflußbild des Windenergiewandlers aufgezeichnet.

Nach Fig. 2 sei EW die eingespeiste Energiemenge eines fossilen Energieträgers, dann ergeben die Eigenverluste durch Dampf und Abwärme + den Wandlerverlusten KV + EVS; Eigenverlust des Versorgungssystems + dem vielfach unbeachteten Reproduktionsverlust RS des Versorgungssystems selbst einen gesellschaftlichen Nutzen von 10% als Mittelwert. Nach Fig.3 sei ES die am Windenergiewandler abgenommene Konverterenergie, dann ergeben die Eigenverluste durch evt. erforderliche Speicherung der Energie in Brennstoffzellen oder Na-S-Batterien oder Η-Elektrolyse EV = 30% + Verluste im Energiekonvertersystem + EVS + RS einen gesellschaftlichen Nutzen von 35%. Daraus resultiert die eingangs erwähnte Reduzierung des EVS um 60%. Daraus resultiert auch der Erkenntnisnachweis, daß die derzeitige Energieversorgung zu 90% unnötige Umweltbelastung darstellt.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es, die konventionelle Alternativenergie — Kohle — zunehmend durch ein Windenergieversorgungsnetz dadurch zu verdrängen, daß optimale Windenergiewandler entsprechend einer erfindungsgemäßen Ausführung für große Leistungsumsetzungen an Orten betrieben werden, die optimale Windverhältnisse bieten, dies ist auf dem Festland vielerorts möglich und auch erforderlich; besonders günstig ist die Windenergienutzung jedoch auf dem Meer, weshalb die erfindungsgemäße Realisierung vorzugsweise auf Schwimmkörpern montiert ist. Diese Ausführung hat außerdem den Vorteil, daß die akustische Lärmbelästigung, als einzigster störender Umweltfaktor der Windenergienutzung, nicht im normalen Lebensbereich des Menschen liegt; sie ist sicherheitstechnisch nicht erforderlich, weil das Betreiben von Windenergieanlagen ein geringeres Risiko für den Menschen darstellt als Fliegen oder als Fußgänger am Straßenverkehr teilzunehmen. Die erfindungsgemäße Ausführung ist mit Sicherheitsbedingungen verknüpft, die eine Zerstörung im Sturm ausschließen, da anderenfalls ein rentables Betreiben derartiger Windenergieanlagen ausgeschlossen wäre, dies wird insbesondere dadurch erreicht, daß der Windenergiewandler einen Meßrotor besitzt, der in Achsrichtung des aerodynamischen Leistungsrotors angebracht ist und der optimalen Nutzung der anfallenden Windenergie dient, anstelle von Rm können natürlich auch andere Windmeßeinrichtungen angeordnet werden. Ein weiterer Vorteil der Anordnung auf einem Schwimmkörper ist, daß auf die achsiale Verdrehung der Leistungsgondel im Turmkopf verzichtet werden kann, stattdessen der gesamte Schwimmkörper mit einer Windrose in Windrichtung gestellt wird, die Richtungsänderung wird dadurch zwar sehr träge, was ebenfalls vorteilhaft ist, da momentane Windrichtungsänderungen weder praktisch vorkommen, noch systembedingt erforderlich sind. Die gesamte Anlage wird entweder mittig über drei um 120° versetzte Ketten arretiert oder dreht sich um einen Verankerungspunkt auf dem Meeresgrund und am Schwimmkörper. Da der Schwimmkörper ortsstetig angeordnet wird und lediglich die Aufgabe hat, die Einrichtung zu tragen, kann eine Stahlbetonausführung im Wabenbau zur Anwendung kommen, natürlich sind alle anderen Ausführungen des Schiffsbau möglich. Der einzelne Windenergiewandler kann mit einer Regelungseinrichtung versehen sein, die eine hochgradige Nutzung aller Windverhältnisse ermöglicht,-sie kann aber auch mit einem Minimum an Regelungstechnik bestückt werden und nur der Rohenergiegewinnung dienen, die einer Zentrale auf dem Festland zugeführt wird und dort einer Konvertierung unterworfen ist. Wird beispielsweise die Energie frequenzunabhängig erzeugt und gleichgerichtet einer Zentrale zugeführt, kann Η-Elektrolyse der Speicherung von Energie dienen. Eine weitere Möglichkeit ist die Windenergieleistungsangepaßte Eigensynchronisierung eines Erzeugernetzes über eine zentrale Sammelstelle, die mittels Hochleistungsfestkörperelektronik eine momentane Frequenzwandlung, ohne Speicherung, auf die jeweilige Netzfrequenz vornimmt. Die Erzeugerfrequenz liegt dabei zwischen 0 und 150Hz, eine 50Hz-Anpassung ist mit moderner Festkörperleistungselektronik in großen Zentralen problemlos durchführbar, und zwar entweder in der Zentrale selbst oder mittels gesteuerter Hochleistungselektronik im dezentralisierten Windenergiewandler. Windenergiegroßwandler haben nicht nur aerodynamische, sondern auch elektrische Vorteile gegenüber kleinen Anlagen, weil die mechanische Trägheit der rotierenden Maschinen, die hierfür vorzugsweise getriebefrei ausgeführt sein sollten, eine periodische Taktung mit hoher Präzision erwarten lassen, weil neben der periodischen 50Hz-Taktung der elektrischen Leistung, die aerodynamische Leistungsanpassung eine Taktung von 500 ms hat, die infolge der Masssenträgheit eine Abweichung von < 20 ms hat. Nicht zuletzt kann mit rotierenden Frequenzwandlem ebenfalls eine konstante Frequenzwandlung mit geringen Verlusten vorgenommen werden. Diese erfindungsgemäße Anordnung der Generatoren gestattet auch die Kühlung derselben durch die Luftumströmung der Konvektorkabine direkt vorzunehmen, ohne die Ausgangsleistung der Generatoren um die Kühlleistung zu

verringern, indem beispielsweise die Statoren mit Kühlblechen ausgerüstet werden, die entsprechend der Anströmänderung bemessen sind.

Im Wesen der Erfindung liegt es auch, Fahrzeuge indirekt mit Windenergie zu betreiben. Die derzeitige Glasfaserkunststoffverarbeitung gestattet Druckbehälter für 300-400 atü mit geringen Abmessungen herzustellenydie nur das doppelte Volumen für flüssige Brennstoffe benötigen. Eine wirtschaftliche Realisierung für Η-Erzeugung ist jedoch nur über Windenergie möglich, wie die Flußbilder ausweisen.

Ausführungsbeispiele

Anhand von grafischen Darstellungen wird die Erfindung mit Beispielen erläutert.

Fig. 1: Diagramm-Gesellschaftlicher Nutzen der Windenergiewandler

Fig. 2: Energieflußbild Wärmekraftwerk

Fig.3: Energieflußbild Windenergiewandler

Fig.4: Windenergiewandler immobil

Fig. 5: Windenergiewandler auf Schwimmkörper

Fig. 6: Windenergiewandler in Segelstellung

Fig.7: Blockschaltbild der Energiekonvertierung

Fig.8: 'Windenergiewandlerverbundsystem

Ausgehend vom immobilen Windenergiewandler, nach Fig. 4, der hier im seichten Meereswasser angeordnet ist und dergestalt auch auf dem Festland und Bergen aufgebaut werden kann, wird an diesem Beispiel erläutert, welche Vorteile die Anordnung im Meer hat. Der Wind hat infolge der widerstandsarmen Oberfläche des Meeres nur im Nahbereich zur Meeresoberfläche — etwa 10m — Energieverluste. Folglich können Windenergieanlagen auf dem Meer mit geringster Baukapazität über dem Meeresspiegel gebaut werden.

Die Windgeschwindigkeitsänderungen sind kleiner als auf dem Lande, damit verbunden sind relativ konstante Windenergienutzungsangebote. Es wird keine wertvolle Baugrundkapazität benötigt. Aufwendige Erdtransporte entfallen, weil Spülverfahren vom Sch iff aus angewendet und mit kontinuierlicher Betonierung verbunden werden können. Nach Fig. 4 wird der Fuß des Turmes T über einem Spülraum Sp aufgebaut, indem aus seinem Gehäuse heraus Erde ausgespült wird und sodann über ein Rohr N mit Betonschüttmasse M verfüllt. So entsteht ein Kernfundament, das balancestabil ist. Ein Ringfundament R kann die Standsicherheit erhöhen, das mit Sandfülle Sa angefüllt werden kann. Auf dem aufgesetzten Stahlbetonturm T wird oberhalb eines Drehkranzes D der Leistungsrotor RL montiert mit seinen vorzugsweise 2 Flügeln F1 und F2, die eine Länge von 50 bis 150m haben und die Meeresoberfläche in 10m Entfernung tangieren.

In Fig. 5 ist der Energiewandler auf einem Schwimmkörper S aufgestellt. Diese Ausführung hat den Vorteil, daß sie mobil ist und alle Windenergiewandler an einem Ort hergestellt werden können und dann zum Einsatzort auch aus eigener Kraft gebracht werden können.

Kennzeichnend für die Erfindung sind die 5 Achsen X 1,X2,X3,X4, X 5 des Windenergiewandlers. Um die Achse X1 wird mittels Windrose C der Turm oder Mast T durch den Wind selbsttätig gedreht, dabei steht die Achse X5 senkrecht zur Achse X3. SS ist eine Schiffsschraube, die abhängig oder unabhängig von C tätig werden kann. Eine Verdrehung der Achse X2 kann den Windnutzungsradius bis auf 0 verstellen und ist eine Sturmstellung 1. Ordnung, d.h. mit dieser Verstellung kann die Generatorleistung von G auf 0 gebracht werden. Um die Achse X3 bewegen sich der Leistungsrotor RL, der Meßrotor Rm und die Generatoren G. Die Leistungsrotoren haben eine mittlere Drehzahl von 10U/min, darausfolgt bei getrjebefreier Generatorankopplung eine Polzahl von 600, die in dieser Größenordnung zweckmäßig ohne Getriebe realisiert wird. Der Sensor Se hat die Aufgabe, alle Meßeinrichtungen zu tragen. Die Konverterkabine KK ist aerodynamisch ausgebildet, um das ungünstige Rotorzentrum für den Außenbereich der Windenergienutzfläche nutzbar zu machen. Schließlich werden um die Flügelachsen X4 die Anstellwinkel über eine Einstelleinrichtung E, die durch die Achse X3 geführt ist, entsprechend der Leistungsänderung des Windes verstellt. Die elektrische Energie wird über ein Kabel Ka dem Verbraucher zugeführt. Verankerungsfundamente A1-A3 halten über Ketten B die Einrichtung ortstreu. Aus Fig. 6 ist erkennbar, daß im Falle von orkanartigen Stürmen der Flügel nur eine kleine Windangriffsfläche darstellt und elektronisch nach Fig.7 in der mittleren Nenndrehzahl für PK gehalten wird. Gemäß Fig. 6 wird in der Draufsicht ein wabenartiger Aufbau des Schwimmkörpers angedeutet, der neben der hohen Stabilität und Sinksicherheit den Vorteil der Nutzung für die Speicherung von erzeugten Energieträgern zeigt, z. B. Druckluft D, Wasserstoff H und Sauerstoff O.

In Fig.7 ist das Blockschaltbild der Energiekonvertierung des Windes mit dem Windenergiewandler und dessen Regulierung dargestellt. Gemäß dem Blockschaltbild sind auf der Achse (entsprechend X3) alle Energiekonverter eines Windenergiewandlers PA, PE, PM, PÜ, PU, PK angeordnet und bilden eine getriebelose Einheit, die mittels Festkörperelektronik gesteuert wird. Alle Leistungseinheiten sind hierbei allein steuerbar.

Die Hauptaufgabe der Windenergienutzung ist die optimale Lösung eines regelungstechnischen Problems. Der erfindungsgemäße Windenergiewandler löst diese Aufgabe dadurch, daß die momentan anstehende Windleistung mittels einem Meßrotor Rm, der in Achsrichtung angeordnet ist, gemessen wird; und die Meßleistung PA über einen Leistungsauswerter FP und Höchleistungsregler PR von der Leistungsachse LA real entnommen werden kann. Dies wird durch den Hochleistungsregler PR in zwei Richtungen eingeleitet; über seinem Ausgang e wird eine elektrische Leistungssteuerung vorgenommen und über seinen Ausgang m eine aerodynamische Leistungsanpassung eingestellt. Während mittels Festkörperelektronik FK die Generatorleistung von PKfrequenzstabil abgegeben wird, dienen die Generatorteile PÜ und PÜ dem nicht netzgerechten Leistungsanteil. Über m wird mittels mechanischer Regelungseinrichtung oder elektromotorisch em eine Anstellwinkeländerung der Leistungsrotorflügel RL um die Achse X4 vorgenommen. Diese Einrichtung dient außerdem der Sturmsicherung 2. Ordnung; sie wird durch die Leistungsanpassung PA = PE automatisch geregelt. Es ist aber auch vorgesehen, eine unabhängige Leistungssicherung 3. Ordnung vorzunehmen, indem über den Computer oder per Fernhandsteuerung eine Anstellwinkeländerung von RL bis zum Leistungswert 0 vorgenommen werden kann. Außerdem kann eine mechanische Leistungsabbremsung mittels PM erfolgen. Pm ist ein Thermokonverter, wie er als Leistungsbremse z.V. steht. In dieser

Darstellung ist U die Netzumspannstelle, über welche die erzeugte Energie frequenzgesteuert abgegeben wird. Erreicht die gemessene Energie von Rm nicht die Leistungsfrequenz von PK, so wird diese Energie über das Generatorteil PU dem Leistungswandler FW zugeführt, der seinerseits mittels Festkörperelektronik eine netzfrequente Anpassung momentan vornimmt, oder die Energie über Gleichstromkonverter in chemische Energie umwandelt/dies wird vorzugsweise über Wasserstoffelektrolyse Ely zu H₂ und O₂ vorgenommen. Auch diese Energieform kann nun als gespeicherter Energieträger über chemische Konvertierung im Chemoenergiewandler PC "über Brennstoffzellen dem Netz zugeführt werden. Natürlich können auch rotierende Energiewandler an dieser Stelle, durch Verbrennungsprozeß zu H₂O, Einsatz finden. Auch kann diese chemische Energieform H und O direkt anderen Verbrauchern zugeführt werden. An dieser Stelle spätestens ist erkennbar, daß die Konvertierung der Windenergie in chemische Energie nicht nur umweltbelastungsfrei ist, sondern auch 100%ig erfolgen kann. Das ist mit Kohlenstoffenergieträgern nur mit einem Verlust von 90% möglich. Hauptaufgabe der Schaltungsanordnung nach Fig. 7 ist die automatische Anpassung des Windleistungseinfalls zur Leistungsabgabe zwischen PA und PE zu realisieren. Trotzdem wird diese Energiebilanzierung mit einem Computer noch weiter optimierbar und zwar dadurch, daß eine . meteorologische Langzeitprognostik in den Algorithmus der Programmierung der Leistungsanpassung eingeht, deshalb ist ein Computer CO zur zentralen Beeinflussung aller Steuerungseinheiten der Schaltungsanordnung zugeordnet. Vorstehende Ausführung ist für den Generatorteil PK mit asynchronem Maschinenteil in bekannter Weise möglich und wird für große Leistungen zu aufwendig, weil PK nur im übersynchronen Bereich nutzbar ist. Nach Fig.8 wird vorgeschlagen, eine Leistungsanpassung zwischen momentanen Windenergieaufkommen PA und optimaler Leistungsaufnahme am Rotor RL in jedem Windenergiewandler unabhängig voneinander vorzunehmen und einer zentralen Energiesammelstelle zur Konversion zuzuführen. Dies führt zur optimalen Energienutzung im gesamten Verbrauchernetz, weil über die Elektrolyse eine verlustfreie Wasserstoffspeicherung und-verteilung möglich wird. Letztlich hat jeder Verbraucher seinen eigenen Energiekonverter, der für das Versorgungssystem verlustfrei arbeitet. Die hierzu notwendigen chemischen elektronischen Konverter sind derzeitig noch nicht realisiert, weil die Notwendigkeit hierzu nicht besteht, bzw. die derzeitigen Voraussetzungen durch die unrentable Kohlenstoffenergetik versperrt sind. Großtechnisch ist jedoch auch derzeitig schon möglich, über elektrochemische Festkörperwandler und auch rotierende Wandler ins derzeitige EVS-System einzuspeisen.

Claims (9)

1. Windenergiewandler für Energieversorgungssystem mit aerodynamischen Hochleistungsprofilen und waagerechter Leistungsachse, gekennzeichnet dadurch, daß auf einem Schwimmkörper (S) am Mast (T) die Konverterkabine (KK) stabil mit waagerechter Achse (X3) angebracht ist und auf einem Sensorstab, diese Achse verlängernd, ein Meßrotor (Rm) angeordnet ist, um die der Generator (G) rotiert und durch die Achse eine Stelleinrichtung (E) die der Änderung des Anstellwinkels der Flügel (F) dient, betätigt wird und eine Windrose (C) die gesamte Einrichtung stets in Windrichtung stellt.

2. Windenergiewandler nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Achsen (X 1 und X3) senkrecht unveränderlich zueinander und (X 1 zu X2) parallel zueinander angeordnet sind, die Achse (X5zu X3) zueinander verstellbar sind und die Schiffsschraube (SS) in Abhängigkeit von (C) betrieben wird.

3. Windenergiewandler nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß Gondel und Turm über einen Drehkranz (D) beweglich zueinander angeordnet sind und die Flügelspitzen von (F1, F2) um die Achse (X3) kreisend in kleiner 15m den Meeresspiegel tangieren und dabei um die Achse (X4) verstellbar sind.

4. Windenergiewandler nach Punkt 3, gekennzeichnet dadurch, daß er auf dem Meeresgrund feststehend angeordnet ist.

5. Windenergiewandler für Insel- und/öder Netzbetrieb und mehrmaliger Konvertierung der Energie im Energieversorgungssystem, gekennzeichnet dadurch, daß auf seiner Leistungsachse (X3) der Meßrotor (Rm) und Leistungsroto.r (Rl) angeordnet sind und ebenfalls auf dieser Achse innerhalb der Kabine die rotierenden Leistungswandler (P) montiert sind und mit einem frequenzbestimmenden Leistungsauswerter (FP) und Hochleistungsregler (PR) und einer Festkörperelektronik (FK) direkt oder indirekt in Verbindung stehen, die die am Rotor (Rl) anstehende Energie über einen Festkörperleistungsregler (FR) und eine elektromechanische Regeleinrichtung (PR) abhängig von der Konstantfrequenz (FK) regeln, dabei bilden die rotierenden Energiewandler (PLJ, PU, PK) eine konstruktive Einheit, die vielfach vorhanden sein kann, und der Leistungsanteil von (PKu. PM) direkt und die Leistungsanteile von (PU u. PÜ) indirekt an die Verbraucher abgegeben werden und zwar wird in (PR) eine Leistungsoptimierung durch Teilung in elektrische (e) und aerodynamische Regelung (m) am Rotor (Rl) erzielt; des weiteren ist dem Generatorteil (PU u. PÜ) ein Leistungswandler (FW) mit einem Kurz- und Langzeitspeicher für chemische Energiewandlung (Ely) und einem Festkörperenergiewandler (FK) mit Brennstoffzellen oder Akkumulatoren zugeordnet, die mit den Energiespeichern in Verbindung stehen und über den chemischen Energiewandler (PC) über rotierende oder Festkörperwandler die konvertierte Energie frequenzgeregelt dem Netz (U) zuführen, zusätzlich ist ein fremder oder zugeordneter Computer (Co) mit den Energiekonvertern (PC, Sp, Ely, PA, PE, PR) in elektronischer Verbindung, durch den die meteorologische Langzeitprognostik einfließt.

6. Windenergiewandler nach Anspruch 5, gekennzeichnet dadurch, daß jeder Energiewandler eine eigene Leistungsanpassungsstelle (PA-PE) besitzt und mit unabhängiger Frequenz die elektrische Energie einer Zentrale zuführt und dort mit elektrochemischen Verfahren in eine chemische Energie, z. B. Wasserstoff überführt wird und von dieser Zentrale mittels eines Computers (Co) die einzelnen Leistungsrotoren aerodynamisch leistungsgerecht gesteuert werden.

7. Windenergiewandler im Energieverbundnetz, insbesondere nach Punkt 6, gekennzeichnet dadurch, daß eine aerodynamische Leistungsanpassung zwischen der eigenen Meßstelle (Rm) und dem Leistungsrotor (Rl) auch unabhängig vom Computer arbeitet.

8. Windenergiewandler nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Windenergie über die elektrische Konvertierung in chemischer Konversion dem Verbraucher zugeführt wird und bei diesem in einem Konverter (CH; =) der Verbrauchsform angepaßt entnommen wird.

9. "Windenergiewandler nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Kühlung der Generatoren

durch die natürliche Luftanströmung erfolgt.

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