DE10055973A1

DE10055973A1 - Verfahren und Vorrichtung zur bedarfsabhängigen Regelung der Ausgangsleistung eines küstennahen Hochsee-Kraftwerks

Info

Publication number: DE10055973A1
Application number: DE10055973A
Authority: DE
Inventors: Hans-Joachim Krokoszinski; Lothar Heinemann; Guntram Scheible
Original assignee: ABB Research Ltd Switzerland
Current assignee: ABB Research Ltd Switzerland
Priority date: 2000-11-11
Filing date: 2000-11-11
Publication date: 2002-05-23

Abstract

Verfahren und Vorrichtung zur bedarfsabhängigen Regelung und Glättung der Ausgangsleistung eines küstennahen Hochsee-Kraftwerks, insbesondere eines Hochsee-Windparks, mit mehreren einzelnen Kraftanlagen (1), durch reversible Zwischenspeicherung zeitweilig auftretender Energieüberschüsse, indem Leistungsüberschüsse mehrerer, über eine Kraftwerksammelschiene (8) zu einem Verbund gekoppelter, separat regelbarer Kraftanlagen (1), dazu aufgewendet werden mittels Wasserelektrolyseverfahren Sauerstoff und Wasserstoff in jeweils gasförmigem Zustand zu erzeugen und speichern. Im Bedarfsfalle wird gespeicherter Wasserstoff und gespeicherter Sauerstoff oder mit gespeichertem Sauerstoff angereicherte Luft oder nur Luft einer oder mehreren Vorrichtungen zur Umwandlung von chemischer in elektrischer Energie (3), vorzugsweise einer oder mehreren Brennstoffzellenanordnungen, zugeführt. Die bei der Wasser/Sauerstoff-Umwandlung mittelbar freigesetzte elektrische Leistung wird, gegebenenfalls mittels zwischengeschalteter Konverter (4), zusätzlich zur momentanen Leistung der Kraftanlagen (1) in die Kraftwerksammelschiene (8) eingespeist und dem Energienetz bzw. den Verbrauchern zugeführt, wodurch eine bedarfsabhängig geregelte Anhebung und Glättung sowie eine betriebsmittelabhängige Begrenzung der Ausgangsleistung des küstennahen Hochsee-Kraftwerks bei maximaler Leistungsumwandlung und optimierter Betriebsmittelausnutzung ohne Vergeudung naturgegebener Ressourcen möglich ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur last- oder bedarfsabhängi gen Regelung und Glättung der Ausgangsleistung eines küstennahen Hochsee- Kraftwerks (Offshore-Kraftwerk), insbesondere eines Hochsee-Windkraftwerks oder -Windparks, aber auch eines Strömungs-, Wellen- oder Gezeitenkraftwerks.

Die Erschließung und Nutzbarmachung erneuerbarer Energiequellen, wie beispielswei se der Wind- und Gezeitenenergie, unter Verwendung von geeigneten Windparks aber auch von Strömungs- und Gezeitenkraftwerken gewinnt in Zeiten nuklearer Abrüstung, im Sinne einer Abkehr und eines allmählichen Abbaus von bestehenden Nuklearkraft werken sowie vor dem Hintergrund sich langfristig erschöpfender fossiler Brennstoffe, wie beispielsweise Steinkohle, Braunkohle, Erdöl und Erdgas sowie einer stetig anstei genden Umweltbelastung durch Abgase und Verbrennungsrückstände und den daraus resultierenden Folgen, wie beispielsweise dem Treibhauseffekt, immer mehr an Be deutung. Küstennahe Hochsee-Kraftwerke (Offshore-Kraftwerke), insbesondere Hoch see-Windparks in großem Maßstab, Gezeitenkraftwerke oder Strömungskraftwerke, werden hierbei als wirtschaftliche und umweltfreundliche Kraftwerkstypen der Zukunft eingeschätzt. Da bei der Nutzung erneuerbarer Energiequellen, insbesondere der Wind-, Strömungs- und Gezeitenenergie, die Energieumwandlung unabhängig vom je weiligen Bedarf erfolgt, stellt sich in diesem Zusammenhang die Frage nach einer Mög lichkeit die Ausgangsleistung eines Kraftwerks bei maximaler Leistungsumwandlung des Kraftwerks dem jeweiligen Bedarf anzupassen. Ein bekanntes Verfahren eine be darfsabhängige Regelung der Ausgangsleistung einer Kraftwerksanlage zu gewährleisten besteht darin, ein Kraftwerk aus mehreren einzelnen, hinsichtlich ihrer Leistung kleineren, zu einem Verbund gekoppelten Kraftwerksanlagen aufzubauen und die An zahl der im Betrieb befindlichen Anlagen abhängig vom jeweiligen Bedarf zu variieren, um auf diese Weise die Gesamtausgangsleistung des Kraftwerks kontrolliert zu verän dern. Ein Prozedere, das sich insbesondere bei Windparks bewährt hat. Nachteilig führt ein solches Vorgehen jedoch dazu, daß nicht der volle Leistungsumfang oder das volle Leistungsvermögen des Kraftwerks genutzt und demgemäß naturgegebene Ressour cen, beispielsweise Wind- oder Gezeitenenergie, sowie damit zu erwirtschaftende Ge winne vergeudet werden. Zu beachten ist weiterhin, daß bereits erstellte Kraftanlagen, die sich aus vorgenannten Gründen nicht im Betrieb befinden, auch keinen Gewinn er wirtschaften, jedoch dennoch Unterhaltungskosten verursachen. Nachteilig wirken sich auch die bei einer größeren Anzahl von leistungsschwächeren Kraftanlagen anfallenden Installationskosten aus. In Anbetracht der vorgenannten Sachverhalte erscheint dem gemäß ein solches Vorgehen zur bedarfsabhängigen Regelung der Ausgangsleistung eines Kraftwerks als wenig effizient und vergleichsweise unwirtschaftlich. Darüber hin aus ist zu beachten, daß sich durch Abschalten einzelner Kraftanlagen zwar die Aus gangsleistung einer, viele einzelne Kraftanlagen aufweisende, leistungsstarke Großan lage variieren läßt, bei kleineren und mittleren Leistungsklassen, die sich im Bereich von wenigen hundert Kilowatt bis zu mehreren zehn Megawatt bewegen, mit nur weni gen einzelnen Kraftanlagen, eine entsprechende Regelung jedoch nur sehr schwer verwirklichen läßt.

Obschon Windkraftanlagen mit zu den umweltfreundlichsten und am weit verbreitetsten Energiewandlern gehören, werden ihnen auf dem Festland auch einige negative Eigen schaften nachgesagt, wie beispielsweise eine vergleichsweise hohe Lärmbelästigung durch die sich im Wind drehenden Rotoren, eine erhöhte Blitzeinschlagwahrscheinlich keit in unmittelbarer Umgebung von Windkraftanlagen sowie eine Verschandelung der Umgebung durch ihren üblicherweise ca. 10 bis 100 m hohen Mast, auf dessen Spitze eine Gondel zur Aufnahme und Befestigung eines Getriebes und eines Generators so wie einer Windturbine mit einem Rotor, mit meist ein bis drei Rotorblättern sitzt, der über eine Rotorwelle mit dem Getriebe verbunden ist. Eine technische Lösung, der Negativschlagzeilen Herr zu werden, bietet die Konzeption und der Aufbau von küsten nahen Hochsee-Windkraftanlagen und -Windparks, deren Lärmbelästigung in Abwe senheit unmittelbar benachbarter Ansiedlungen vergleichsweise niedrig ausfällt und deren erhöhtes Blitzeinschlagrisiko keinerlei Gefährdung für Mensch und Tier bedeutet.

Auch der Aspekt einer Verschandelung der Umwelt wirkt abseits von Naturschutz-, Siedlungs- und Ballungsräumen vergleichsweise gering. Demgegenüber stehen einer auf See in Küstennähe befindlichen Windkraftanlage vergleichsweise starke Winde bzw. Winde mit einer vergleichsweise großen Windstärke und damit nahezu unbe grenzte Energieressourcen zur Verfügung. Windkraftanlagen arbeiten in den meisten Fällen bei einer Festfrequenz von 50 Hz und unter ständiger Kopplung an ein öffentli ches Versorgungsnetz oder an ein Inselnetz. Die technische Konzeption und Auslegung einer Windkraftanlage wird hierbei maßgeblich durch die geforderte Leistungsmarge der Anlage, die sich im Bereich von wenigen Kilowatt bis hin zu einigen Megawatt bewegen kann, sowie den Umgebungsbedingungen ihres Standortes bestimmt. Reicht zum Bei spiel bei entsprechenden standortbedingten Witterungsverhältnissen eine Blattwinkel verstellung der Rotorblätter nicht mehr aus, um auftretende Windstärkeunterschiede auszugleichen, so kann für gewöhnlich nicht die volle zur Verfügung stehende Windkraft genutzt werden, wodurch eine vergleichsweise große Energiemenge ungenutzt verloren geht. Es sind Windkraftanlagen bekannt, die durch eine getriebelose Ankopplung des Generators an den Rotor variable Rotor- und Generatordrehzahlen, unterstützt durch eine intelligente Generatorregelung mit "Maximum Power Point Tracking", d. h. ein Re geln auf maximale Ausnutzung der momentanen Windstärke, eine effiziente Nutzung der jeweilig auftretenden Windkräfte erlauben. Insbesondere angesichts der techni schen Möglichkeiten einer maximalen Leistungsumwandlung der Kraftanlagen und so mit einer effizienten Energieerzeugung stellt sich jedoch weiterhin das Problem einer bedarfsabhängigen Regelung ohne nennenswerte Energie- oder Leistungseinbußen, da bei verminderter Energie- oder Leistungsentnahme aus der Windkraftanlage die maxi mal mögliche Leistungswandlung nicht vorgenommen werden kann.

Eine aus dem Bereich der Hausanlagentechnik bekannte Möglichkeit der effizienten Nutzung und Verwertung von Sonnenenergie betrifft eine mittelfristige, reversible Ener giezwischenspeicherung in geeigneten Akkumulatoren, beispielsweise zur Pufferung eines schwankenden Energiebedarfs, wenn zeitweilig eine größere Energiemenge be reitsteht als vom Verbraucher gefordert wird oder um durch Witterung oder Tageszeit bedingte Schwankungen der Sonneneinstrahlung auszugleichen. Auch hier erfolgt die Leistungsumwandlung unabhängig vom jeweiligen Bedarf, jedoch abhängig von den natürlichen Gegebenheiten.

Im Gegensatz zu Windkraftanlagen, die vergleichsweise stark fluktuierenden Natur kräften bzw. Windstärken unterworfen sind, nutzen Gezeiten- oder Strömungskraftwer ke zyklisch oder stetig fließende Wassermassen, wie beispielsweise den Golfstrom oder Ebbe und Flut und die damit einhergehenden Kräfte, um mit ihrer Hilfe Turbinen mit entsprechenden Generatoren anzutreiben und auf diese Weise in einem kontinuierli chen Prozeß elektrische Energie zu erzeugen. In einem Gezeitenkraftwerk werden bei spielsweise die durch die Relativbewegung von Sonne, Erde und Mond auf die Ozeane ausgeübten Anziehungskräfte bzw. der durch die Anziehungskräfte an den Küsten zy klisch auftretende Tidenhub, in Form von Ebbe und Flut spür- und sichtbar, zum Antrieb einer Wasserturbine zur Erzeugung elektrischer Energie bzw. zur Umwandlung von potentieller in elektrische Energie genutzt. Auch hier erfolgt die Energieproduktion un abhängig vom jeweiligen Bedarf des gespeisten Netzes, so daß auch hier zur Erlan gung eines möglichst hohen Wirkungsgrades einer Gezeitenkraftanlage sowie hinsicht lich einer maximalen Ausnutzung der vorherrschenden Gesetzmäßigkeiten eine be darfsabhängige Regelung der Ausgangsleistung, beispielsweise mittels Zwischenspei cherung zeitweilig auftretender Energieüberschüsse wünschenswert wäre.

Für eine zeitlich begrenzte Energiespeicherung kommen eine Vielzahl unterschiedlicher Systeme in Betracht, die sich entsprechend ihren physikalisch chemischen Ausgestal tungen in vier Kategorien gliedern lassen:

- Mechanische Speicher, wie beispielsweise Schwungmassenspeicher oder "fly wheel"
- Wasserkraftspeicher ("pumped hydro")
- Elektrische Speicher, wie z. B. Batterien, Kondensatorbänke und Supraleitende Magnetische Energiespeicher (SMES)
- Chemische Energiespeicher, beispielsweise auf Wasserstoff-, Methan- oder Pro panbasis

Mechanische Speicher, ausgeführt als Schwungmassenspeicher oder "flywheel", sind zur Energiezwischenspeicherung nur bedingt geeignet, da sie selbst bei großer Masse und/oder hohen Drehgeschwindigkeiten mittelfristig nur einen vergleichsweise geringen Energiebetrag aufnehmen und speichern können.

Ähnlich verhält es sich im Falle eines Wasserkraftspeichers. Zwar stellen Wasser kraftspeicher einen überaus umweltfreundlichen Speichertyp dar, bedingen jedoch auf grund der geringen potentiellen Energie von Wasser, ca. 4905 Ws pro m³ und Meter Höhendifferenz ein vergleichsweise großes Fassungsvermögen bzw. große Wasser menge und/oder große Höhenlage. So müßte, wollte man über eine Zeitdauer von 10 h eine Leistung von 1 MW also eine Energiemenge von 10 MWh speichern, unter der An nahme eines Wirkungsgrades von nahezu 100%, ein in 100 m tiefem Wasser stehen des Becken mit den Maßen 72 m × 100 m × 100 m = 720.000 m³ leer gepumpt werden. Wird ein in einer Berglandschaft angesiedeltes Staubecken als Pumpspeicherwerk ge nutzt, so muß die erzeugte Energie mitunter über große Entfernungen vom küstenna hen Hochsee-Kraftwerk an das Pumpspeicherwerk übertragen werden, was einen er heblichen technischen Aufwand, energetische Verluste und demgemäß hohe Kosten bedeutet.

Supraleitende Magnetische Energiespeicher besitzen trotz ihrer guten dynamischen Eigenschaften, ebenso wie Akkumulatoren und Kondensatoren, eine geringe Speicher kapazität, verbunden mit einem immensen technischen Aufwand. Dieser begründet sich nicht zuletzt in aufwendigen Kühlungsmaßnahmen der supraleitenden Bauelemente und bedingt demgemäß hohe Herstellungs- und Betriebskosten.

Am wirtschaftlichsten und folglich auch am erfolgversprechendsten scheint demgegen über der Einsatz chemischer Energiespeicher, beispielsweise auf Wasserstoff-, Methan- oder Propanbasis, zu sein, deren maßgeblich auftretende Schwierigkeiten zunächst in einer geeigneten kompakten und zuverlässigen Art der Speicherung sowie der Trans portart des entsprechenden Mediums zu suchen waren.

Da die Herstellung von Methan und höheren Kohlenwasserstoffen vergleichsweise komplexe, von Druck und Temperatur abhängige Verfahren erforderlich macht, die nur wenig praktikabel erscheinen, wird insbesondere einem mit Wasserstoff als Speicher medium gestalteten Energiespeicher ein vergleichsweise hohes wirtschaftliches Poten tial zugesprochen. Das Ausgangsmaterial Wasser findet sich in den Weltmeeren in na hezu unerschöpflicher Menge, weshalb insbesondere bei küstennahen Hochsee- Kraftwerken (Offshore-Kraftwerken) von etwaig auftretenden Versorgungsengpässen oder Transportproblemen abgesehen werden kann. Auch das Problem der Speicherung von Wasserstoff wurde mittels der folgenden Techniken weitgehend gelöst, hierzu bietet sich an:

- Verflüssigung (inkl. containerisierter Flüssigwasserstofftransport)
- Druckgaspipelines (seit 1938, 3,5 MPa, 215 km Länge)
- Druckgasspeicher in Form von Druckgas- bzw. Drucktanks oder Flaschen
- Tiefenspeicherung in unterirdischen Porenspeichern, Aquiferen, Salz- oder Felskavernen (ICI, England)
- Metallhydridspeicher (z. B. Magnesium- oder Nickel-basierte Legierungen)
- Grafitnanofaser-Speicher (Nordeastern University of Boston)

Vorteilhaft besitzt Wasserstoff eine vergleichsweise hohe Energiedichte, die beispiels weise bei Verwendung eines Metallhydridspeichers, wie sie bevorzugt in der Fahr zeugtechnik eingesetzt werden, ca. 2,7 kWh pro Liter beträgt. Insbesondere im Bereich der erneuerbaren Energien erscheint ein Wasserstoffspeicher als besonders vielver sprechend, da hier zur Produktion des notwendigen Wasserstoffs keinerlei fossile Brennstoffe verbraucht werden und bei der sich an die Speicherung anschließenden Umwandlung des Wasserstoffs mit reinem Sauerstoff oder einem reinen Sauer stoff/Luftsauerstoff-Gemisch keinerlei Abgase oder Verbrennungsrückstände erzeugt werden. Für den Verbrennungsvorgang bzw. die Wasserstoff/Sauerstoff-Umwandlung und die damit verbundene Umwandlung von chemischer in elektrische Energie lassen sich sowohl Brennstoffzellen als auch Verbrennungsmotoren mit angekoppelten Gene ratoren, wie sie beispielsweise in der Automobiltechnik eingesetzt werden, verwenden.

Ein auf dem Festland eingesetztes Wind-Wasserstoff-System ist aus dem World Wide- Web von der Internetseite http:/ /www.dri.edu/Projekts/Energy/NewEnergy.html mit dem Titel "RE- NEWABLE, HYDROGEN-BASED ENERGY FOR ISOLATED COMMUNITIES WORLDWIDE" bekannt. Die hier gezeigte Anordnung, aus mehreren einzelnen Wind kraftanlagen, verfügt zusätzlich über entsprechende zentrale Einrichtungen zur Was serstofferzeugung und -speicherung, sowie eine oder mehrere Brenstoffzellenanord nungen zur direkten Erzeugung elektrischer Energie aus Wasserstoff. Ziel der dort vor gestellten Anlage ist es, durch Energiezwischenspeicherung in chemischer Form eine witterungsunabhängige elektrische Versorgung abgelegener oder schwer zugänglicher Gebiete zu gewährleisten, wobei die gespeicherten Wasserstoffreserven auch zum Antrieb entsprechend ausgerüsteter Fahrzeuge verwendet werden können. Ein Überblick über die weltweit stattfindenden Forschungsaktivitäten auf dem Gebiet landgestützter "Autarke Wind-Wasserstoff-Systeme" und die in diesem Zusammenhang auftretenden Schwierigkeiten ist über die Internetadresse http:/ /www.hydrogen.org/Wissen/autarke.htm zu er halten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, im Bereich der erneuerbaren Energiequellen, bei maximal möglicher Leistungsumwandlung eine verlustarme und effiziente Glättung sowie last- oder bedarfsabhängige Regelung der elektrischen Ausgangsleistung eines küstennahen Hochsee-Kraftwerks (Offshore-Kraftwerk), insbesondere eines küstenna hen Hochsee-Windkraftwerks zu ermöglichen.

Diese Aufgabenstellung wird durch ein Verfahren und eine Vorrichtung zur bedarfsab hängigen Regelung und Glättung, im Sinne einer Verbesserung der Spannungsqualität, der Ausgangsleistung eines küstennahen Hochsee-Kraftwerks, insbesondere eines Hochsee-Windkraftwerks oder -Windparks, mit mehreren separat regel- und steuerba ren und über eine gemeinsame Kraftwerksammelschiene zu einem Verbund gekoppelte Kraftanlagen, durch reversible vor Ort Speicherung zeitweilig auftretender Energie- oder Leistungsüberschüsse in chemischer Form gelöst.

Ein erfindungsgemäßes küstennahes Hochsee-Kraftwerk (Offshore-Kraftwerk), insbe sondere ein Hochsee-Windpark, besitzt mindestens eine Kraftanlage, mit Wind- oder Wasserturbine und angekoppeltem Generator, sowie mindestens eine Energiespeicher vorrichtung, die ihrerseits wiederum mindestens eine Einrichtung zur Wasseraufberei tung und zur Wasserelektrolyse, zwecks Erzeugung von maßgeblich Wasserstoff-, aber auch Sauerstoffgas aus Wasser, mindestens je eine Vorrichtung zur Speicherung des erzeugten Wasserstoff- und gegebenenfalls des erzeugten Sauerstoffgases sowie eine Vorrichtung zur Erzeugung elektrischer Energie aus der Umwandlung von Wasserstoff und Sauerstoff aufweist und die über ein elektrisches Leitungsnetz an den Generator einer oder mehrerer Hochsee-Kraftanlagen gekoppelt ist und in Zeiten eines vorherr schenden Leistungsüberschusses, zum Beispiel bei reduzierter Last oder geringem Be darf, die überschüssige Energie oder Leistung dazu aufgewendet wird, mittels Was serelektrolyse Wasserstoff und Sauerstoffgas zu erzeugen und das entstehende Was serstoffgas sowie gegebenenfalls das Sauerstoffgas, falls erforderlich über zwischengeschaltete Verdichtereinrichtungen, in einer oder mehreren Vorrichtungen zur Spei cherung, beispielsweise in Druckgasspeicher oder Metallhydridspeicher, die vorzugs weise unterhalb der Wasseroberfläche im Sockel- oder Fundamentbereich der Energie speichervorrichtung untergebracht sind, zu speichern. Auch ein über eine vorbestimmte Leistungsobergrenze, die beispielsweise abhängig vom Standort und der Kapazität der Anlage festgesetzt werden kann, hinausgehender Leistungsüberschuß kann zwecks Reduktion der Leistungsauslegung und damit der Kosten der nachfolgenden elektri schen Einrichtungen sowie der Übertragungsstrecke bzw. des Verbindungsnetzes, in mindestens eine Vorrichtung zur Wasserelektrolyse geleitet und zur Erzeugung von Wasserstoff und Sauerstoffgas sowie dessen Speicherung verwendet werden. Vorteil haft lassen sich auch zeitweilig über einen durch eine Regeleinrichtung festgelegten Wert der Ausgangsleistung hinausgehende Leistungsspitzen in mindestens eine Vor richtung zur Wasserelektrolyse umleiten und dort zur Erzeugung von Wasserstoff- und Sauerstoffgas sowie dessen Speicherung nutzen, um auf diese Weise eine Glättung der Ausgangsleistung und eine Verbesserung der "Power Quality" zu bewirken.

In Zeiten eines Bedarfs, einer erhöhten Last oder einer verminderten Produktion, bei spielsweise bei flautenbedingten Ausfällen oder starken Leistungsschwankungen, wird eine bedarfsabhängige Menge des gespeicherten Wasserstoffs und eine entsprechen de Menge gespeicherter Sauerstoff, mit gespeichertem Sauerstoff angereicherte Luft oder nur Luft, vorzugsweise einer oder mehreren Brennstoffzellenanordnungen zur Umwandlung oder aber einem wasserstoffertüchtigten Verbrennungsmotor oder einer wasserstoffertüchtigten Gasturbine zur Verbrennung zugeführt. Der Verbrennungsmotor oder die Gasturbine sind mit einem weiteren Generator gekoppelt, der die, durch die Verbrennung erzeugte mechanische Energie in elektrische Energie umwandelt. Der von der Brennstoffzellenanordnung oder dem Generator erzeugte Strom wird daraufhin in die Kraftwerksammelschiene eingespeist, wobei die zur Einspeisung des Brennstoff zellenstromes oder des vom Wasserstoffmotor oder der Gasturbine erzeugten Genera torstromes in die Kraftwerksammelschiene notwendige Leistungswandlung mittels zwi schengeschalteter Konverter erfolgt.

Die technischen Anlagen der Energiespeichervorrichtung sind in einem begehbaren Bauwerk untergebracht, welches ein tragendes, aus Wartungsgründen begehbares Sockelelement, in dem sich beispielsweise die Drucktanks befinden, sowie einen auf dem Sockelelement befindlichen begehbaren, wasserdichter Schutz- oder Geräteraum, in dem sich beispielsweise die Brennstoffzellen, Verbrennungsmotoren, Gasturbinen, Generatoren, Wasserspeicher und -aufbereitungsanlagen, die zur Wasserelektrolyse erforderlichen Einrichtungen sowie eine computergesteuerte vollautomatische Steuer- und Regeleinrichtung, die alle elektrischen Einrichtungen zur Spannungs- und Strom wandlung, die Wasserstoffproduktion, die Meerwasseraufbereitung, Pumpen und ent sprechende Geräte zur Wasserentnahme aus dem Meer, den Wasserstoffverbrauch sowie die Netzeinspeisung überwacht und kontrolliert, befinden, aufweist.

Genanntes Verfahren und die Vorrichtung erlauben eine effiziente und wirtschaftliche Verwertung und Nutzung naturgegebener Ressourcen aus dem Bereich der erneuerba ren Energiequellen, indem im Zusammenspiel mehrerer, über eine Kraftwerk sammelschiene gekoppelter Kraftanlagen eine bedarfsabhängige Regelung und Glät tung der an ein Strom- oder Versorgungsnetz abgegebenen Ausgangsleistung sowie eine Verbesserung und Optimierung der Spannungsqualität des Kraftwerks derart er folgt, daß die von einzelnen Kraftanlagen oder Gruppen von Kraftanlagen bereitgestell ten, zeitweilig ungenutzten Energiemengen mittels Elektrolyseverfahren in chemischer Form auf Wasserstoffbasis zwischengespeichert, bei Bedarf, zum Beispiel mittels Brennstoffzellen, in elektrische Energie rücküberführt und unter Zwischenschaltung ge eigneter technischer Hilfsmittel über die Kraftwerksammelschiene der momentanen Kraftwerksleistung hinzugefügt und in ein entsprechendes Versorgungsnetz eingespeist werden.

Der besondere Vorzug des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemä ßen Vorrichtung besteht darin, daß im Bereich der erneuerbaren Energiequellen, bei maximaler Leistungsumwandlung und optimierter Betriebsmittelausnutzung eine vom jeweiligen Bedarf abhängige Leistungseinspeisung ins Versorgungsnetz ohne Vergeu dung naturgegebener Ressourcen erfolgt; das heißt, daß bei Bedarf eine mittelfristig gespeicherte Energiemenge zur Deckung oder zumindest teilweisen Befriedigung eines vorliegenden Bedarfs genutzt wird, wohingegen im umgekehrten Fall zeitweilig erzeugte Energieüberhänge mittelfristig zwischengespeichert und bei Bedarf wieder abgerufen werden können. Auch witterungsbedingte Einbrüche in der Leistungsumwandlung der Kraftanlage können durch Zugriff auf mittelfristig gespeicherte Energiereserven bedarfs- oder lastabhängig gepuffert und zumindest teilweise ausgeglichen werden. Darüber hinaus ermöglicht die bedarfsabhängige Regelung einen geregelten Ausgleich sowohl netzseitig auftretender Bedarfs- oder Lastschwankungen als auch generatorseitig auf tretender Leistungsschwankungen.

Auch die Verwendung von Wasserstoff als Energiespeichermedium ist im Hinblick auf die Verwendung in Hochsee-Kraftanlagen, nicht zuletzt aufgrund seiner nahezu unbe grenzten Verfügbarkeit und seiner einfachen Erzeugung, vorzugsweise durch Um wandlung von Wasser, auch von aufbereitetem Meerwasser, mittels Wasserelektrolyse verfahren, seiner vergleichsweise einfachen Lagerung und den damit verbundenen ge ringen Kosten von besonderem Vorteil. Zudem besitzt Wasserstoff eine sehr hohe Energiedichte, etwa 1/3 des Brennwertes von Methan, ist dabei jedoch sehr viel einfa cher herzustellen, da Meerwasser für die Elektrolyse nahezu unbegrenzt verfügbar ist. Die Möglichkeit der Gewinnung von Wasserstoff aus aufbereitetem Meerwasser, wobei mehrheitlich lediglich die Verdampfungsverluste des, beispielsweise in der Brennstoff zellenanordnung, beim Umwandlungsprozeß gebildeten Wassers, das in einem Kreis lauf den Vorrichtungen zur Wasserelektrolyse zurückgeführt und dort erneut zerlegt wird, ausgeglichen werden müssen, sowie die Verwendung von Wasserstoff als Spei chermedium machen ein erfindungsgemäß ausgebildetes küstennahes Hochsee- Kraftwerk und insbesondere ein Hochsee-Windkraftwerk zu einem autarken und um weltfreundlichen Energielieferanten mit geringem Wartungsaufwand.

Durch reversible Energiezwischenspeicherung in chemischer Form läßt sich der Wir kungsgrad oder die Effizienz einer sich ändernden Naturgewalten unterworfenen Kraft werksanlage erhöhen und ihre Ausgangsleistung, innerhalb gewisser Grenzen, die bei spielsweise durch die leistungsbezogene Größe der Vorrichtungen zur Wasserelektro lyse und der Brennstoffzellenanordnung gegeben sind, an einen vorgegebenen Sollwert einer übergeordneten Regelung oder an den jeweiligen Bedarf der Abnehmer anpas sen. In Fällen wo eine bedarfsgerechte Netzeinspeisung nicht mehr erreicht werden kann, läßt sich somit wenigstens eine garantierte Mindestleistung gewährleisten. Dar über hinaus erlaubt der Prozeß der erfindungsgemäßen Energiezwischenspeicherung bei maximaler Leistungsumwandlung eine last- oder bedarfsabhängige Regelung der Ausgangsleistung auch leistungsbezogen vergleichsweise kleiner Hochsee-Kraftwerke, ja sogar einzelner Kraftanlagen. Durch die Möglichkeit der Pufferung der Überschußlei stung einzelner Kraftanlagen läßt sich bereits vor der Einspeisung in die Kraftwerksammelschiene eine Harmonisierung der Einzelbeiträge bzw. die Einstellung eines gemeinsamen Mittelwertes herbeiführen und somit die "Power Quality" bzw. Span nungsqualität des Gesamtkraftwerks verbessern. Multipliziert man vorgenannten Mittel wert mit der Anzahl der Kraftanlagen so ergibt sich daraus die Gesamtausgangsleistung des Gesamtkraftwerks. Durch Nutzung der auf Wasserstoffbasis gespeicherten Ener giereserven kann die Gesamtausgangsleistung an den jeweiligen Bedarf oder die Last des Netzes oder auch den Tagesgang der Last oder des Bedarfs angepaßt werden.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht in der Verwendung eines Hoch druckelektrolyseverfahrens, indem hier keine weitere Verdichtung der entstehenden Gase, Wasserstoff und gegebenenfalls Sauerstoff, mehr nötig ist und demgemäß auf den Einsatz von mechanischen und damit anfälligen Verdichtereinrichtungen verzichtet werden kann. Die Gase können direkt aus der Elektrolysevorrichtung oder dem Elek trolyseur in die entsprechenden Druckgasspeicher, beispielsweise Drucktanks, geleitet werden.

Von Vorteil bei der Verwendung eines Elektrolyseverfahrens, insbesondere eines Hochdruckelektrolyseverfahrens, in Kombination mit Brennstoffzellen, gegebenenfalls kombiniert in nur einem Gerät, der sog. regenerativen Brennstoffzelle, zur Erzeugung des zur Energiespeicherung notwendigen Wasserstoffs sowie im Umkehrprozeß zu dessen Umwandlung und damit der Umwandlung von in chemischer Form gespeicher ter Energie in elektrische Energie, erscheint der Sachverhalt, daß hier keinerlei mecha nische Verschleißerscheinungen bei der Gaserzeugung und -umwandlung zu erwarten sind und demgemäß die Betriebs- und Wartungskosten vergleichsweise niedrig ausfal len. Die Notwendigkeit einer regelmäßigen Wartung stellt sich hier lediglich hinsichtlich von Abnutzungserscheinungen der Hilfseinrichtungen und der Elektroden des Elektroly seurs sowie der Brennstoffzellenanordnung.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Figurenbeschreibungen und den abhängigen Ansprüchen zu entnehmen.

Die weitere Erläuterung und Darlegung der Erfindung erfolgt anhand von einigen Zeich nungen und Ausführungsbeispielen.

Es zeigt:

Fig. 1 Funktionsprinzip eines küstennahen Hochsee-Kraftwerks, mit mehreren einzelnen Kraftanlagen mit jeweils eigener Energiespeichervorrichtung zur bedarfsabhängigen Regelung der Kraftwerkausgangsleistung

Fig. 2 Zwei Ausführungsbeispiele küstennaher Hochsee-Windkraftanlagen mit jeweils eigener Energiespeichervorrichtung

Fig. 3 Ausführungsbeispiel eines küstennahen Hochsee-Windkraftwerks mit mehreren einzelnen Kraftanlagen und gemeinsam genutzter Energiespei chervorrichtung

Fig. 4 Ausführungsbeispiel eines küstennahen Hochsee-Windkraftwerks mit mehreren einzelnen Kraftanlagen und einer gemeinsam genutzten, als Schwimmer ausgestalteten Energiespeichervorrichtung

Fig. 5a Als geschlossener schwimmfähiger Hohlkörper ausgebildeter Schwimmer

Fig. 5b Als Schwimmer ausgestaltete Energiespeichervorrichtung mit zusätzlichen angekoppelten Schwimmern mit Drucktanks zur Erweiterung der Spei cherkapazität der Energiespeichervorrichtung.

Fig. 6 Leistungsumwandlung einer einzelnen Windkraftanlage

Fig. 7 Leistungsumwandlung eines Gesamtkraftwerks

Die in den Zeichnungen verwendeten Schraffuren dienen lediglich einer besseren Un terscheidbarkeit und Kennzeichnung der einzelnen Elemente, sind jedoch nicht stell vertretend für bestimmte Materialklassen zu sehen. Die im Rahmen der Figurenbe schreibung angeführten Rohrleitungs- und Verbindungssysteme wurden der besseren Übersichtlichkeit halber nur partiell in die jeweilige Zeichnung eingetragen, sind jedoch als gegeben vorauszusetzen.

Gemäß dem in Fig. 1 dargelegten Sachverhalt besitzt ein erfindungsgemäßes küsten nahes Hochsee-Kraftwerk mindestens eine, bevorzugt jedoch zwei oder mehr, separat regel- und steuerbare Kraftanlagen 1 mit einer oder mehreren Turbinen mit angekop pelten Generatoren G zur Erzeugung elektrischer Energie durch die Nutzung von Na turkräften, beispielsweise Wind- oder Gezeitenkräfte, sowie mindestens einer Energie speichervorrichtung 10. Im Falle eines Hochsee-Windkraftwerks handelt es sich hierbei um einzelne Windkraftanlagen mit jeweils einem mehrere zehn Meter hohen Mast, einer Gondel sowie einer entsprechenden Windturbine mit Rotor und Generator G. Die ein zelnen Kraftanlagen 1 sowie die Energiespeichervorrichtungen 10 sind ausgangsseitig über die Kraftwerksammelschiene 8 miteinander verbunden, so daß auf diese Weise die Ausgangsleistung jeder einzelnen Kraftanlage 1 sowie der zugehörigen Energie speichervorrichtung 10 anteilig zur Gesamtausgangsleistung des Kraftwerks beitragen. Im in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel besitzt jede einzelne Kraftanlage 1 für sich eine eigene Energiespeichervorrichtung 10 mit einem ins Meer führenden Rohrleitungs system 12, zur Aufnahme und, unter Zwischenschaltung einer Vorrichtung zur Meer wasseraufbereitung 20 (vgl. Fig. 2a und 2b), Zumischung von aufbereitetem Meerwas ser in den Wasserrückstrom 13 aus der Wasserstoff/Sauerstoff-Reaktion bzw. -Umwandlung in den vorzugsweise Brennstoffzellenanordnungen 3 an eine oder mehre re Vorrichtungen zur Wasserelektrolyse bzw. Elektrolyseure 2, um bei Bedarf, mittels Elektrolyseverfahren, gasförmigen Wasserstoff und Sauerstoff zu erzeugen. Die er zeugten Gase, insbesondere aber das Wasserstoffgas, werden sodann getrennt von einander, falls kein Hochdruckelektrolyseverfahren eingesetzt wird, über zwischenge schaltete Verdichtereinrichtungen 11 in entsprechende Druckgasspeicher, insbesonde re Drucktanks 6 u. 7, die vorzugsweise unterhalb der Wasseroberfläche angeordnet sind, geleitet und dort mittelfristig zwischengespeichert. Jede Kraftanlage 1 mit Energie speichervorrichtung 10 besitzt demgemäß jeweils einen oder mehrere separate Was serstoff 6 und Sauerstofftanks 7. Grundsätzlich kann jedoch, beispielsweise zur Nut zung des gesamten für die Speicherung zur Verfügung stehenden Volumens für die Wasserstoff-Speicherung und damit zur Erhöhung der Wasserstoff-Speicherkapazität der Energiespeichervorrichtung 10, auch auf die Speicherung des erzeugten Sauer stoffgases und damit auf die Verwendung von Sauerstofftanks 7 verzichtetet werden, da ein später auftretender Sauerstoffbedarf auch mittels Luftsauerstoff gedeckt werden kann. Hierzu sind entsprechende Vorrichtungen, wie beispielsweise Pumpen, Ansaug vorrichtungen und Filter, vorzusehen.

Alle vorhandenen Wasserstoff- 6 und Sauerstofftanks 7 sind über ein geeignetes Rohrleitungssystem mit den Elektrolyseuren 2, die über ein weiteres Rohrleitungssy stem 12 und mindestens eine zwischengeschaltete Meerwasseraufbereitungsanlage 20 mit dem Meer verbunden sind, sowie über weitere zwischengeschaltete technische An lagen mit mindestens einer Vorrichtung zur Erzeugung von elektrischer Energie aus Wasserstoff und Sauerstoff, vorzugsweise eine oder mehrere Brennstoffzellenanord nungen 3, in welche im Bedarfsfalle die freigesetzten Gase eingeleitet und umgewan delt werden, verbunden. Statt der Brennstoffzellen lassen sich auch geeignete, wasser stoffertüchtigte Verbrennungsmotoren mit entsprechend angekoppelten Generatoren zur Umwandlung von mechanischer in elektrische Leistung verwenden. Die mittels die ses Prozesses erzeugte elektrische Leistung wird unter Zwischenschaltung geeigneter Konverter 4 in die Sammelschiene 8 des Kraftwerks eingespeist, wo sie anteilig zur Ge samtausgangsleistung des Kraftwerks beiträgt.

Fig. 2a und Fig. 2b zeigen Schnitte zweier alternativer Ausgestaltungsformen einer er findungsgemäßen küstennahen Hochsee-Windkraftanlage 31 mit Energiespeicher vorrichtung 10, deren funktionaler Aufbau jedoch mit dem in Fig. 1 beschriebenen Grundschema in allen wesentlichen Punkten übereinstimmt. Beide Figuren zeigen je weils einen Schnitt einer aus mehreren Komponenten aufgebauten Hochsee- Windkraftanlage 31 mit Energiespeichervorrichtung 10, mit einem mehrheitlich im Was ser befindlichen, tragenden Sockelelement 22, mindestens einem auf dem Sockelele ment 22 befindlichen Schutz- bzw. Geräteraum 23 und abschließend einem mehrere Meter hohen Mast 24, auf dessen Spitze eine Gondel 25 zur Aufnahme und Befesti gung eines Generators G sowie einer Windturbine mit einem Rotor, im hier gezeigten Beispiel mit zwei Rotorblättern 26, sitzt. Das Sockelelement ist, wie in Fig. 2a zu se hen, als Turm, Hohlzylinder oder Röhre aus geeignetem, meerwasserbeständigem Material mit kreisförmiger, elliptischer oder polygoner Grundfläche ausgestaltet. Die dem Meeresboden abgewandte Seite des Hohlzylinders oder der Röhre wird hierbei gegebenenfalls durch eine Deckplatte entsprechender Geometrie verschlossen bzw. formschlüssig begrenzt. Das Sockelelement 22 ist mit der dem Meeresboden zuge wandten Seite mit einem in den Meeresboden eingelassenen Fundament 30 fest ver bunden, um das durch Meeresboden, Röhre und Deckplatte eingeschlossene Volumen hermetisch gegen das umgebende Meerwasser abzuschließen. Eine andere Möglichkeit besteht darin das Sockelelement 22 auf beiden Seiten, durch jeweils eine Deck platte, hermetisch zu verschließen und mit der Unterseite an einem geeigneten Funda ment 30 auf dem Meeresgrund oder -boden zu befestigen. Das Sockelelement 22 ist so zu dimensionieren, daß es sowohl die zur Energiespeichervorrichtung 10 gehörigen Wasserstoff- 6 und gegebenenfalls Sauerstofftanks 7 als auch die entsprechenden Ver dichtereinrichtungen 11 sowie die notwendigen Rohrleitungs- und Verbindungssysteme aufnehmen kann. Auch geeignete verschließbare Versorgungs- und Wartungsschächte, Zugänge sowie Verbindungstunnel und -schächte zwischen den einzelnen Elementen der Kraftanlage sowie von ihrem Innern in den Außenbereich sind hierbei in geeigneter Weise in die Konstruktion zu integrieren.

Alternativ zu Fig. 2a ist auch eine offene Bauweise des Sockelelementes 22 (vgl. Fig. 2b) möglich, wie man sie zum Beispiel von Ölbohrinseln in der Nordsee her kennt. Das Sockelelement 22 ist in diesem Fall, wie in Fig. 2b zu sehen, offen gestaltet, das heißt Meerwasser kann es durchströmen, so daß geringere Auftriebskräfte auf das Sockele lement 22 wirken als im vorher geschilderten Ausführungsbeispiel von Fig. 2a. Das Sockelelement 22 kann in einem solchen Fall beispielsweise in Form einer Säulen- oder Pfeilerkonstruktion ausgebildet werden, deren tragende Elemente, eine über dem Mee resspiegel bzw. der Wasseroberfläche befindliche Deckplatte 29 starr mit einem auf dem Meeresboden befindlichen und mit diesem fest verankerten Fundament 30 verbin den. Alternativ hierzu lassen sich die tragenden Elemente, Pfeiler oder Stützen, auch teilweise in den Meeresboden versenken und über entsprechende Fundamente fest mit diesem verankern. Die tragenden Stützpfeiler müssen hierbei nicht senkrecht zum Fun dament 30, der Deckplatte 29 oder dem Meeresboden ausgerichtet sein, sondern kön nen mit diesen geeignete Winkel einschließen. Auch die in Fig. 2b dargestellte Ausfüh rung ist möglich. Hier bestehen die tragenden Elemente aus zwei kongruenten Seiten teilen 28, die spiegelsymmetrisch zueinander angeordnet sind und entsprechend der Pfeilerkonstruktion eine oberhalb der Wasseroberfläche befindliche Deckplatte 29 starr mit einem anteilig in den Meeresboden eingelassenen und fest mit diesem verankerten Fundament 30 verbinden. Wie in Fig. 2b zu erkennen, schließen auch hier die Seiten teile 28 mit der Deckenplatte 29 und dem Fundament 30 entsprechende Winkel ein. Die beiden Seitenteile 28, Deckenplatte 29 und Fundament 30 bilden demgemäß einen ge genüber eintretendem Meerwasser und Luft auf zwei Seiten begrenzten und auf zwei Seiten offenen Raum. Wie anhand von Fig. 2b zu erkennen, werden bei dieser Konstruktion die notwendigen Wasserstoff- 6 und gegebenenfalls Sauerstofftanks 7 mit ent sprechendem Rohrleitungs- und Versorgungssystem in geeigneter Weise im Bereich des Sockelelementes 22 an dessen tragenden Elementen befestigt. Konstruktionsbe dingt ist hierbei darauf zu achten, daß sowohl die Speichertanks als auch die entspre chenden Rohrleitungs- und Versorgungssysteme aus vorzugsweise Meerwasser be ständigem Material bestehen und entsprechend den Anforderungen und Umgebungs bedingungen konzipiert werden. Sowohl in Fig. 2a als auch in Fig. 2b befindet sich bau gleich auf der dem Meeresboden abgewandten Seite der Deckplatte 29 oder des Soc kelelementes 22, je nach Ausgestaltung der Kraftanlage 1 bzw. Energiespeichervor richtung 10, mindestens ein weiteres Element in Form eines Schutz- oder Geräteraums 23, beispielsweise ein Container, zur Aufnahme weiterer technischer Anlagenelemente. Dieser Schutzraum 23 ist derart konzipiert, daß er die in ihm befindlichen technischen Einrichtungen und Geräte vor äußeren Witterungseinflüssen und insbesondere vor Spritz- und Meerwasser schützt. Der Schutzraum 23 beherbergt hierbei einen maßgeb lichen Teil der Energiespeichervorrichtung 10 der jeweiligen Kraftwerksanlage 1, insbe sondere der Windkraftanlage 31, inklusive beispielsweise der Meerwasseraufberei tungsanlage 20, der Elektrolysezelle 2, der Brennstoffzelle 3, der Konverter 4, Gas-, Wasser- und elektrische Versorgungsleitungen sowie entsprechende Steuer- und Re geleinrichtungen. Jeder Schutzraum 23 besitzt ein ins offene Meer führendes Rohrlei tungssystem 12, zur Aufnahme und Weiterleitung von Meerwasser, unter Zwischen schaltung einer Meerwasseraufbereitungsanlage 20 in den Wasserrückstrom 13 aus den Brennstoffzellen 3, an eine oder mehrere Elektrolysezellen bzw. Elektrolyseure 2, um mit ihrer Hilfe bei Bedarf mittels Elektrolyseverfahren aus Wasser gasförmigen Wasserstoff und Sauerstoff zu erzeugen. Die zum Betrieb der Elektrolyseure 2 notwen dige Energie wird von einer, auf dem Dach des Schutzraumes 23 oder ihm benachbart auf der Deckplatte 29 des Sockelelementes befindlichen, Windkraftanlage 31 erzeugt. Diese besitzt im wesentlichen einen vorzugsweise mehrere zehn Meter hohen Mast 24 auf dessen Spitze eine Gondel 25 zur Aufnahme und Befestigung eines Generators G sowie einer Windturbine mit einem Rotor, mit meist ein bis drei, im hier vorliegenden Fall zwei, Rotorblättern 26 sitzt. Die durch Elektrolyse erzeugten Gase, zumindest je doch der Wasserstoff, werden, bei Nichtverwendung eines Hochdruckelektrolysever fahren durch Zwischenschaltung geeigneter Verdichtereinrichtungen 11, in Drucktanks 6 u. 7, die unterhalb der Wasseroberfläche im Sockelelement 22 der Kraftanlage ange ordnet sind, vgl. Fig. 2a und Fig. 2b, geleitet und dort mittelfristig zwischengespeichert.

Die Verdichtereinrichtungen 11 können, wie in Fig. 2a zu sehen beispielsweise in un mittelbarer Nähe der Speichertanks 6 u. 7 angebracht, oder aber im Schutz- bzw. Ge räteraum 23 untergebracht werden.

Auch eine Anordnung ohne entsprechende Verdichtereinrichtungen 11 bei Verwendung eines Hochdruckelektrolyseverfahrens, wie in Fig. 2b angedeutet, ist möglich. Wie gemäß Fig. 2a und Fig. 2b zu erkennen, besitzt hier jede Windkraftanlage 31 mit Energiespeichervorrichtung 10 jeweils einen oder mehrere separate Wasserstoff- 6 und Sauerstofftanks 7, wobei letztere jedoch nicht zwingend notwendig sind. Alle vorhande nen Wasserstoff- 6 und Sauerstofftanks 7 verfügen über ein Rohrleitungssystem, wel ches sie bevorzugt mit einer oder mehreren im Schutz- bzw. Geräteraum 23 befindli chen Brennstoffzellenanordnungen 3, in welche die Gase eingeleitet und umgewandelt werden, verbindet. Statt einer oder mehrerer Brennstoffzellenanordnungen 3, lassen sich zur Umwandlung der in chemischer Form gespeicherten Energie auch wasserstoff ertüchtigte Verbrennungsmotoren und/oder Turbinen mit entsprechend angekoppelten Generatoren verwenden.

Eine vorteilhafte und wirtschaftliche Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen küsten nahen Hochsee-Windparks ist in Fig. 3 wiedergegeben. Anstatt jede einzelne Wind kraftanlage 31 separat mit jeweils einer eigenen Energiespeichervorrichtung 10, inklusi ve Elektrolyseur 2, Verdichtereinrichtungen 11, Brennstoffzelle 3, Drucktanks 6 u. 7 auszurüsten, wird eine zentrale Energiespeichervorrichtung 10 in Form einer Technikin sel 33 erstellt, in der die zur reversiblen Energiespeicherung erforderlichen Vorrichtun gen untergebracht und entsprechend der geforderten Speicherkapazität ausgelegt bzw. dimensioniert sind. Die Technikinsel 33 weist hierbei ein mehrheitlich im Wasser befind liches Sockelelement 22, gegebenenfalls mit Deckplatte auf, das gemäß den Beschrei bungen von Fig. 2a und Fig. 2b ausgestaltet ist, sowie einen Geräte- bzw. Schutzraum 23, der auf dem Sockelelement 22 bzw. seiner Deckplatte aufgesetzt ist. Die in Fig. 3 dargelegte Technikinsel 33, mit Sockelelement 22, gegebenenfalls Deckplatte und Schutzraum 23, entspricht der gemäß Fig. 2a beschriebenen Ausführung. Ergänzend ist in Fig. 3 das Dach des Schutz- bzw. Geräteraumes 23 als Hubschrauberlandeplatz 34, mit eingezeichnetem Hubschrauber 35, ausgeführt. Darüber hinaus ist die im Innern der hier gezeigten Technikinsel 33 untergebrachte Energiespeichervorrichtung 10 lei stungsbezogen so dimensioniert, daß sie in die Lage versetzt ist, zumindest teilweise, die überschüssige Energie von mehreren, im hier gezeigten Beispiel vier, sie umringenden, im Wasser aufgestellten und auf dem Meeresgrund fest verankerten Windkraftan lagen 31 in chemischer Form zwischenzuspeichern und bei Bedarf wieder in elektrische Energie rückzuwandeln. Die Windkraftanlagen 31 sind über geeignete elektrische Ver bindungen und zwischengeschaltete Konverter 4 sowohl mit einem oder mehreren Elektrolyseuren 2 als auch mit der Kraftwerksammelschiene 8 verbunden. Die in Fig. 3 gezeigten Windkraftanlagen 31 weisen wie in Fig. 2a und 2b einen mehrere zehn Meter hohen Mast 24, eine Gondel 25 sowie einen Rotor 26, mit entsprechenden technischen Einrichtungen auf und können somit vorteilhaft dem bekannten und üblichen Konstrukti onsprinzip küstennaher Hochsee-Windkraftanlagen entsprechen.

Eine alternative Ausgestaltung der Technikinsel 33 zeigt Fig. 4. Hier ist die Technikinsel 33 als Schwimmer 40 ausgelegt. An die Stelle des Sockelelementes 22 von Fig. 3 tritt eine schwimmende Plattform 41, deren Schwimmtanks 42 vorzugsweise als Druck tanks, zur Aufnahme von gasförmigem Wasserstoff und Sauerstoff ausgestaltet sind. Somit entfällt der Konstruktions- und Ausführungsaufwand für ein Fundament 30 im Meeresboden und die damit verbundenen Kosten. Die Drucktanks 42 der jeweiligen Gasart sind untereinander zwecks Gasaustausch verbunden. Auf der Plattform 41 be findet sich der begehbare Schutz- oder Geräteraum 23 mit weiteren zur reversiblen Energiespeicherung erforderlichen technischen Anlagen, wie beispielsweise mehrere Elektrolyseure 2 und Brennstoffzellenanordnungen 3. Das Dach des Schutzraumes 23 ist als Hubschrauberlandeplatz 34, mit eingezeichnetem Hubschrauber 35, ausgebildet, um bei notwendigen Wartungs- und Reparaturarbeiten über entsprechende Klappen, Luken oder Türen im Dach oder den Seiten des Schutzraumes 23 sowie gegebenen falls der schwimmenden Plattform 41 einen vergleichsweise einfachen Zugang zum Schwimmer 40 sowie den technischen Einrichtungen zu ermöglichen und zu gewährlei sten. Die Plattform 41 wird mittels geeigneter Verankerungselemente 43, beispielsweise Stahltrossen oder Ketten, die vorzugsweise am Meeresesboden oder den Masten 24 bzw. den Fundamenten der Windkraftanlagen 31 verankert werden, auf Position gehal ten und fixiert.

Die schwimmende Plattform 41 kann auch, wie in Fig. 5a zu sehen, als vollständig ge schlossener Hohlkörper 50, dessen hermetisch gegen Spritz- und Meerwasser ge schützter Innenraum zur Aufnahme der Drucktanks 42 vorbereitet ist, ausgestaltet sein.

Vorteilhaft läßt sich eine als Schwimmer 40 ausgestaltete Technikinsel, wie in Fig. 5b dargestellt, durch eine oder mehrere schwimmende Drucktankinseln 51, die eine schwimmende Plattform mit entsprechenden Schwimmtanks 42, die vorzugsweise auch als Drucktanks dienen, sowie falls erforderlich weiteren separaten Vorrichtungen zur Speicherung von gasförmigem Wasserstoff 6 und gegebenenfalls Sauerstoff 7, erwei tern, um die Gasspeicherkapazität, insbesondere die Wasserstoff-Speicherkapazität, an den Energiespeicherbedarf anzupassen. Die Drucktanks 42 der Drucktankinsel 51 der jeweiligen Gasart sind sowohl untereinander, als auch über entsprechende Gasleitun gen 53 mit den jeweiligen Vorrichtung zur Speicherung von Wasserstoff 6 und Sauer stoff 7 der Energiespeichervorrichtung 10 zwecks Gasaustausch verbunden. Die Drucktankinsel 51 ist über Verbindungselemente 52, insbesondere Ketten, Stahltrosse und Verbindungsstangen, an dem Schwimmer 40 mit der Energiespeichervorrichtung 10 verankert.

Im Hinblick darauf, daß insbesondere für eine längerfristige Speicherung großer Ener giemengen ein, im Verhältnis zur Zwischenspeicherung kurzfristig auftretender Lei stungsspitzen zur Verbesserung der "Power Quality" bzw. der Güte der angebotenen elektrischen Leistung, vergleichsweise großes Tank- oder Speichervolumen benötigt wird, erscheint gerade diese Möglichkeit als besonders wertvoll.

Fig. 6 zeigt schematisch die zeitabhängig aufgezeichnete Leistungsumwandlung einer küstennahen Hochsee-Windkraftanlage 31. Hier aufgetragen findet sich die Leistung P einer einzelnen Windkraftanlage 31 als Funktion der Zeit t. Die von der Windkraftanlage 31 kontinuierlich zu erbringende, geforderte mittlere Leistung ist durch die durchgezo gene Linie 60 verdeutlicht. Die zum jeweiligen Zeitpunkt von der Windkraftanlage 31 mittels Windkraft erzeugte elektrische Leistung, die natürlichen Schwankungen, die zum Beispiel durch eine sich ändernde Windstärke oder -richtung verursacht werden, ist durch die gestrichelte Linie 61 wiedergegeben. Markieren die gepunkteten Flächen 63 Energiedefizite, die durch eine Umwandlung von in chemischer Form gespeicherten Energiereserven in elektrische Energie auszugleichen sind, so markieren die karierten Flächen 64 Energieüberschüsse, die in chemischer Form in der Energiespeichervor richtung 10 der Windkraftanlage 31 zeitweilig zwischengespeichert und in Bedarfszei ten, siehe hierzu die gepunkteten Bereiche 63, wieder in elektrische Energie rücküber führt werden. Funktioniert diese Art der bedarfsabhängigen Regelung der Ausgangsleistung bereits bei einer einzelnen Kraftanlage 1 mit Energiespeichervorrichtung 10, so entfaltet sie ihre volle Stärke erst bei mehreren im Verbund zusammengeschlossenen Kraftanlagen 1, insbesondere bei mehreren im Verbund zusammengeschlossenen Windkraftanlagen 31.

Die im Laufe eines Tages, in Abhängigkeit der Uhrzeit, aufgezeichnete Ausgangslei stung eines Windkraftwerks mit mehreren einzelnen Windkraftanlagen 31 ist in Fig. 7 schematisch dargelegt. Die jeweilige Ausgangsleistung mehrerer im Verbund zu einem Kraftwerk zusammengeschlossener Windkraftanlagen 31 ohne Energiespeichervor richtung 10 ist in Fig. 7 in Form einer gestrichelten Linie 70 wiedergegeben. Der jeweili ge Bedarf ist in Form einer durchgezogenen Linie 71 dargestellt. Wie zu sehen über steigt im Verlauf eines Tages der Bedarf zeitweilig, insbesondere in den frühen Mor genstunden und am späten Abend, die durch die Windkraftanlage 31 bereitgestellte Leistung. Umgekehrt treten jedoch Zeitabschnitte auf, in denen die durch die Windkraft anlagen 31 erbrachte Gesamtleistung den Bedarf vergleichsweise deutlich übersteigt. Die in solchen Zeiten erwirtschaftete überschüssige Energie geht jedoch ungenutzt verloren wenn der Energieüberhang nicht erfindungsgemäß zeitweilig in chemischer Form zwischengespeichert und zu Bedarfszeiten, hier insbesondere in den frühen Mor genstunden und am späten Abend, in elektrische Energie rücküberführt und ins Netz eingespeist wird.

Auf diese Weise läßt sich durch den Einsatz einer oder mehrerer zentral oder dezentral installierter Energiespeichervorrichtungen 10 eine bedarfsabhängige Regelung bzw. eine bedarfsabhängig geregelte Anhebung und Glättung sowie eine betriebsmittelab hängige Begrenzung der Ausgangsleistung eines aus einem oder mehreren einzelnen, über eine Kraftwerksammelschiene 8 miteinander verbundenen Kraftanlagen 1, insbe sondere küstennahe Hochsee-Windkraftanlagen 31, aufgebauten Kraftwerks bei maxi maler Leistungsumwandlung und optimierter Betriebsmittelausnutzung ohne Vergeu dung naturgegebener Ressourcen realisieren.

Claims

1. Verfahren zur bedarfsabhängigen Regelung und Glättung der Ausgangsleistung ei nes küstennahen Hochsee-Kraftwerks (Offshore-Kraftwerk), insbesondere eines Hochsee-Windparks, mit mehreren einzelnen Kraftanlagen (1), wobei ein zeitweiliger Leistungsüberschuß dazu aufgewendet wird, daß in einer oder mehreren, im Be reich der Kraftanlagen (1) befindlichen und diesen zugeordneten Energiespeicher vorrichtungen (10),

a) mittels Wasserelektrolyseverfahren Sauerstoff und Wasserstoff in jeweils gas förmigem Zustand erzeugt werden,
b) das erzeugte Wasserstoff- und gegebenenfalls auch das erzeugte Sauerstoffgas in einer Vorrichtung zur separaten Speicherung gespeichert werden,
c) im Bedarfsfalle gespeicherter Wasserstoff und gespeicherter Sauerstoff oder mit gespeichertem Sauerstoff angereicherte Luft oder Luft, einer oder mehreren Vor richtungen (3) zur Umwandlung der in chemischer Form gespeicherten Energie in elektrische Energie zugeführt, in elektrische Energie umgewandelt wird und
d) die mittelbar erzeugte elektrische Leistung zur momentanen Glättung und zur bedarfsabhängig geregelten Anhebung der Gesamtausgangsleistung zusätzlich zur momentanen Leistung der Kraftanlagen (1), in eine alle Kraftanlagen (1) und Energiespeichervorrichtungen (10) verbindende Kraftwerksammelschiene (8) eingespeist und dem Energienetz bzw. den Verbrauchern zugeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung von gas förmigem Sauerstoff und Wasserstoff ein Niederdruckelektrofyseverfahren einge setzt wird, bei welchem das Sauerstoff und Wasserstoffgas vor Einleitung in minde stens eine Vorrichtung zur getrennten Speicherung des gasförmigen Wasserstoff (6) und Sauerstoff (7) in separaten Verdichtereinrichtungen (11) vorverdichtet werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung von gas förmigem Sauerstoff und Wasserstoff ein Hochdruckelektrolyseverfahren eingesetzt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das erzeugte Wasserstoff- und gegebenenfalls das erzeugte Sauerstoffgas in einem Druckgasspeicher mit mindestens je einem Drucktank gespeichert werden.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein über eine vorbestimmte Leistungsobergrenze hinausgehender Leistungsüberschuß, zwecks Reduktion der Leistungsauslegung aller elektrischen Betriebsmittel der Übertragungsstrecke bzw. des Verbindungsnetzes, in mindestens eine Vorrichtung zur Wasserelektrolyse geleitet und zur Erzeugung von Wasserstoff und Sauerstoff gas sowie dessen Speicherung verwendet wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß über einen, insbesondere durch eine Regeleinrichtung, festgelegten Wert der Ausgangs leistung hinausgehende Leistungsspitzen zur Glättung der Ausgangsleistung in min destens eine Vorrichtung zur Wasserelektrolyse geleitet und zur Erzeugung von Wasserstoff- und Sauerstoffgas sowie dessen Speicherung verwendet werden.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das zur Wasserelektrolyse aufgewendete Wasser anteilig aus dem Meer entnommen und in mindestens einer Vorrichtung zur Meerwasseraufbereitung (20) aufbereitet wird, be vor es einer oder mehreren Vorrichtungen zur Wasserelektrolyse (2) zugeführt wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Energiespeicherung aufgewendete Leistung durch mindestens eine Windkraftanlage (31) erzeugt wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Energiespeicherung aufgewendete Leistung durch mindestens eine Strömungskraft anlage, insbesondere eine Gezeitenkraftanlage, erzeugt wird.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Energiespeicherung aufgewendete Leistung durch mindestens eine Wellenkraftan lage erzeugt wird.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückumwandlung der in chemischer Form gespeicherten Energie in elektrische Energie in mindestens einer Brennstoffzellenanordnung (3) erfolgt.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Wasserelektrolyse und die Rückumwandlung der in chemischer Form gespeicherten Energie in mindestens einer Kombinationsvorrichtung aus Elektrolyseur bzw. Vor richtung zur Wasserelektrolyse und Brennstoffzellenanordnung, d. h. einer regenera tiven Brennstoffzelle erfolgt.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückumwandlung der in chemischer Form gespeicherten Energie in mindestens ei nem wasserstoffertüchtigten Verbrennungsmotor mit angekoppeltem Generator er folgt.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückumwandlung der in chemischer Form gespeicherten Energie in mindestens ei ner wasserstoffertüchtigten Gasturbine mit angekoppeltem Generator erfolgt.

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß das aus der Umwandlung von in chemischer Form gespeicherter Energie in elektrische Energie gebildete Wasser gesammelt, den Vorrichtungen zur Wasserelektrolyse zu geführt und bei Bedarf durch aufbereitetes Meerwasser ergänzt wird.

16. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß eine computergesteuerte vollautomatische Steuer- und Regeleinrichtung alle elektrischen Einrichtungen zur Spannungs- und Stromwandlung, die Wasserstoffproduktion, die Meerwasseraufbereitung, Pumpen und entsprechende Geräte zur Wasserentnahme aus dem Meer, den Wasserstoffverbrauch sowie die Netzeinspeisung überwacht, kontrolliert und regelt sowie mit übergeordneten Systemen zur Netzregelung kom muniziert.

17. Vorrichtung zur bedarfsabhängigen Regelung und Glättung der Ausgangsleistung eines küstennahen Hochsee-Kraftwerks (Offshore-Kraftwerk), insbesondere eines Hochsee-Windparks, mit mehreren einzelnen Kraftanlagen, wobei die mittels einer oder mehreren Kraftanlagen in einem Zeitintervall erzeugten Leistungsüberschüsse in chemischer Form reversibel in mindestens einer, im Bereich der Kraftanlagen be findlichen und diesen zugeordneten Energiespeichervorrichtung (10) einspeisbar sind, und wobei vorhanden sind

a) mindestens eine Vorrichtung zur Meerwasseraufbereitung (20),
b) mindestens eine Vorrichtung (2) zur Erzeugung von gasförmigem Wasserstoff und gasförmigem Sauerstoff mittels Wasserelektrolyse,
c) mindestens eine Vorrichtung zur Speicherung des gasförmigen Wasserstoff (6) und gegebenenfalls des gasförmigen Sauerstoff (7),
d) mindestens eine Vorrichtung zur Umwandlung der in chemischer Form gespei cherten Energie in elektrische Energie (3), der gespeicherter Wasserstoff und gespeicherter Sauerstoff oder mit gespeichertem Sauerstoff angereicherte Luft oder Luft bei Bedarf zur Umwandlung von in chemischer Form gespeicherter Energie in elektrische Energie (3) zugeführt ist,
e) Konverter (4) zur Strom- und Spannungswandlung, der in der Umwandlungsvor richtung (3) erzeugten Energie, und
f) eine alle Kraftanlagen (1) und Energiespeichervorrichtungen (10) verbindende Kraftwerksammelschiene (8).

18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß sie ein Rohrleitungs system (12), gegebenenfalls mit zwischengeschalteten Pumpen, Ventilen, Meß- und Überwachungseinrichtungen, aufweist, welches das offene Meer mit den Vorrich tungen zur Meerwasseraufbereitung (20), diese mit den Vorrichtungen zur Erzeu gung von gasförmigem Wasserstoff und gasförmigem Sauerstoff (2) und die Vor richtungen zur Umwandlung der in chemischer Form gespeicherten Energie in elek trische Energie mit den Vorrichtungen zur Wasserelektrolyse(2) verbindet.

19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, daß sie ein Rohrleitungssystem, gegebenenfalls mit zwischengeschalteten Pumpen, Ventilen, Meß- und Überwachungseinrichtungen, aufweist, welches die Vorrichtun gen zur Wasserelektrolyse (2) mit den Vorrichtungen zur Speicherung des gasförmi gen Wasserstoff (6) und gegebenenfalls Sauerstoff (7) und diese mit den Vorrich tungen (3) zur Umwandlung von in chemischer Form gespeicherter Energie in elek trische Energie verbindet.

20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß sie ein elektrisches Verbindungsnetz, mit zwischengeschalteten Konvertern (4) zur Strom- und Spannungswandlung aufweist, welches die Generatoren (G) der jeweili gen Kraftanlage mit den elektrischen Einrichtungen der entsprechenden Energie speichervorrichtung (10) und der Kraftwerksammelschiene (8) verbindet.

21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Kraftanlage (1) eine Windkraftanlage (31) mit einem mehrere Meter hohen Mast (24), einer Gondel (25) sowie einer Windturbine mit Rotor (26) und Ge nerator (G) ist.

22. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Kraftanlage (1) eine Strömungskraftanlage, insbesondere eine Ge zeitenkraftanlage, mit mindestens einer Unterwasserturbine und einem Generator (G) ist.

23. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Kraftanlage (1) eine Wellenkraftanlage ist.

24. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei Kraftanlagen (1) eine gemeinsame Energiespeichervorrichtung (10) besitzen.

25. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß je de Kraftanlage mindestens eine Energiespeichervorrichtung (10) besitzt.

26. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung von Wasserstoff- und Sauerstoff aus Wasser eine Hochdruckelektrolyse vorrichtung eingesetzt ist.

27. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung von Wasserstoff- und Sauerstoff aus Wasser eine Niederdruckelektroly sevorrichtung mit nachgeschalteten Verdichtereinrichtungen (11) eingesetzt ist.

28. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 27, dadurch gekennzeichnet, daß die Energiespeichervorrichtung (10) ein, teilweise aus dem Wasser herausragendes Sockelelement (22) mit mindestens einem oberhalb der Wasseroberfläche auf ihm ruhenden, wasserdichten Schutz- oder Geräteraum (23) besitzt.

29. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 28, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Einrichtungen für die Wasserelektrolyse (2), zur Umwandlung des Wasserstoff- und Sauerstoffgases (3) sowie alle elektrischen Einrichtungen zur Spannungs- und Stromwandlung, zur Meerwasseraufbereitung (20) und zur Steuerung im Schutz raum (23) befinden.

30. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 29, dadurch gekennzeichnet, daß das Sockelelement (22) als im oder am Meeresboden verankerter, sich gegebenenfalls nach oben verjüngender, Hohlzylinder oder Turm mit kreisförmiger, elliptischer oder polygoner Grundfläche ausgebildet ist.

31. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 30, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenraum des Sockelelementes (22) begehbar, jedoch vor Spritz- und Meerwasser geschützt ist.

32. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 30, dadurch gekennzeichnet, daß das Sockelelement (22) für einen Durchfluß von Meerwasser ausgestaltet ist.

33. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 32, dadurch gekennzeichnet, daß sich die zur Speicherung von Wasserstoff und gegebenenfalls Sauerstoff notwendigen Vorrichtungen im oder am Sockelelement (22) der Kraftanlage (1) oder der Energie speichervorrichtung (10) befinden.

34. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 29, dadurch gekennzeichnet, daß das Sockelelement (22) der Energiespeichervorrichtung (10) als Schwimmer bzw. schwimmende Plattform (41) mit Schwimmtanks (42) und Vorrichtungen zur Auf nahme des erzeugten Wasserstoff- und gegebenenfalls Sauerstoffgases ausge staltet ist.

35. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 34, dadurch gekennzeichnet, daß sie mindestens eine als schwimmende Plattform (41) ausgestaltete Drucktankinsel (51), mit Schwimmtanks (42) und Vorrichtungen zur Speicherung des gasförmigen Was serstoff (6) und gegebenenfalls Sauerstoff (7), die über Gasleitungen (53) mit den jeweiligen Vorrichtungen zur Speicherung des gasförmigen Wasserstoff (6) und ge gebenenfalls Sauerstoff (7) der Energiespeichervorrichtung (10) verbunden sind, aufweist.

36. Vorrichtung nach Anspruch 35, dadurch gekennzeichnet, daß die Drucktankinsel (51) über Verbindungselemente (52) an der Energiespeichervorrichtung (10) veran kert ist.

37. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 34 bis 36, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwimmtanks (42) für die Aufnahme des erzeugten Wasserstoff- und gegebenen falls Sauerstoffgases ausgestaltet sind.

38. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 34 bis 36, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine schwimmende Plattform (41) als geschlossener schwimmfähiger Hohlkörper (50), in dessen Hohlraum sich, vor Meerwasser geschützt, die Vorrich tungen zur Speicherung des gasförmigen Wasserstoff (6) und gegebenenfalls Sau erstoff (7), befinden, ausgestaltet ist.

39. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 34 bis 38, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwimmer (40) oder die schwimmenden Plattformen (41), mittels Verankerungs elemente, insbesondere Stahltrossen oder Ketten (43), auf Position gehalten wer den.

40. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 39, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Vorrichtung zur Speicherung des gasförmigen Wasserstoff (6) und gegebenenfalls Sauerstoff (7) einen Druckgasspeicher mit mindestens einem Drucktank aufweist.

41. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 40, dadurch gekennzeichnet, daß das Innere des Schutzraumes (23) begehbar ist, die in ihm befindlichen technischen Anlagen jedoch vor Spritz- und Meerwasser geschützt sind.

42. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 41, dadurch gekennzeichnet, daß ei ne computergesteuerte vollautomatische Steuer- und Regeleinrichtung vorhanden ist, die alle elektrischen Einrichtungen zur Spannungs- und Stromwandlung, die Wasserstoffproduktion, die Meerwasseraufbereitung, Pumpen und entsprechende Geräte zur Wasserentnahme aus dem Meer, den Wasserstoffverbrauch sowie die Netzeinspeisung überwacht und kontrolliert sowie mit übergeordneten Systemen zur Netzregelung kommuniziert.

43. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 42, dadurch gekennzeichnet, daß ein Wasser-Zwischenspeicher eingesetzt ist, in dem das bei der Wasserstoff/Sauerstoff- Umwandlung entstehende Wasser zwischengespeichert ist.

44. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 43, dadurch gekennzeichnet, daß für die Wasserelektrolyse und die Rückumwandlung der in chemischer Form gespei cherten Energie mindestens eine Kombinationsvorrichtung aus Elektrolyseur und Brennstoffzellenanordnung, d. h. eine regenerative Brennstoffzelle eingesetzt ist.

45. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 44, dadurch gekennzeichnet, daß für die Umwandlung der in chemischer Form gespeicherten Energie in elektrische Energie mindestens ein wasserstoffertüchtigter Verbrennungsmotor mit angekop peltem Generator eingesetzt ist.

46. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 45, dadurch gekennzeichnet, daß für die Umwandlung der in chemischer Form gespeicherten Energie in elektrische Energie mindestens eine wasserstoffertüchtigte Gasturbine mit angekoppeltem Ge nerator eingesetzt ist.

47. Vorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß der Mast (24) der Windkraftanlage (31), auf dessen Spitze die Gondel (25) mit Windturbine, Rotor (26) und Generator (G) sitzt, im Meeresboden verankert ist.

48. Vorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Windkraftanlage (31) auf dem Sockelelement (22), seiner Deckplatte (29) oder dem Dach (34) des Schutzraumes (23) aufgestellt und befestigt ist.

49. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 48, dadurch gekennzeichnet, daß die Energiespeichervorrichtung (10) eine Bootsanlegestelle besitzt.

50. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 49, dadurch gekennzeichnet, daß die Energiespeichervorrichtung (10) einen Hubschrauberlandeplatz (34) besitzt.