DE102007019027A1 - Regenerative generation method for hydrogen and oxygen, ammonia and methanol from wind energy into electrical energy, involves transforming energy and subsequent electrolysis of water with obtained electrical energy - Google Patents

Regenerative generation method for hydrogen and oxygen, ammonia and methanol from wind energy into electrical energy, involves transforming energy and subsequent electrolysis of water with obtained electrical energy Download PDF

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Abstract

The method involves transforming the wind energy into electrical energy and subsequent electrolysis of water by the obtained electrical energy. The synthesis of the hydrogen is obtained by the electrolysis with carbon dioxide for ammonia. The synthesis of the hydrogen is obtained by the electrolysis with carbon dioxide for methanol. The ship is provided with an optimal wind ratio by Global positioning system navigation, satellites or a computer-assisted weather forecast. An independent claim is also included for a regenerative generation device for generating hydrogen, oxygen, ammonia and methanol from wind energy of an ocean open water.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Umwandeln von Windenergie über dem dem offenen Wasser, insbesondere Ozean, in elektrische Energie und auf eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäss den einleitenden Teilen der unabhängigen Patentansprüche.The The present invention relates to a method of conversion from wind energy over the open water, especially ocean, into electrical energy and to an apparatus for carrying out the method according to the introductory paragraph Sharing the independent Claims.

Die derzeitige Erzeugung von Strom in Kohle-, Öl- bzw. Gaskraftwerken ist mit einem grossen CO2-Ausstoss verbunden. Industrieanlagen, der Verkehr, soweit von Verbrennungskraftmaschinen angetrieben, sowie die Gebäudeheizung sowie -klimatisierung mittels fossiler Brennstoffe verursachen ebenfalls eine hohe CO2-Belastung. Die Erhöhung des CO2-Anteils in der Atmosphäre ist mittlerweile als bedeutender Faktor für die Klimaerwärmung anerkannt. Das nachfolgend beschriebene erfindungsgemässe Verfahren soll mittels Nutzung von Meereswindenergie (als Basisenergie) in grossem Massstab zu einer erheblichen Reduzierung der CO2-Emissionen beitragen und bietet darüber hinaus die Möglichkeit zu einem Einstieg in die Erzeugung/Nutzung von regenerativ erzeugtem Wasserstoff respektive den Einstieg in einen CO2 Kreislaufprozess.The current generation of electricity in coal, oil or gas power plants associated with a large CO2 emission. Industrial plants, the Traffic, as far as driven by internal combustion engines, as well as the building heating and air conditioning using fossil fuels also cause a high CO2 load. The increase the share of CO2 in the atmosphere is now recognized as a major factor in global warming. The The inventive method described below is intended by means of Use of marine wind energy (as basic energy) on a large scale contribute to a significant reduction in CO2 emissions and offers about it out of the way to an entry into the production / use of regeneratively produced Hydrogen respectively the entry into a CO2 cycle process.

Zu den Voraussetzungen des Verfahrens:The conditions of the procedure:

Auf vielen Bereichen der Weltozeane bzw. -meere/Binnenmeere oder – seen herrschen starke bis sehr starke Winde. Diese Winde stellen ein gigantisches, unerschöpfliches Windenergiepotential dar. Sie sind in ihrer Richtung und Stärke oftmals über längere Zeiträume weitgehend konstant vorhanden. (z. B. die Passatwinde, die Westwinddrift, etc.) Dem vorgeschlagenen Verfahren liegt somit die Aufgabe zugrunde, diese Windenergie zu nutzen und in elektrische Energie umzuwandeln und diese mittels Elektrolyse in chemischer Form (Wasserstoff) und/oder nach entsprechender Synthese als Methanol oder Ammoniak zu speichern. Das erfindungsgemäss vorgeschlagene Verfahren sieht zur Lösung dieser Aufgabe eine Nutzung dieser Windenergie zum Antrieb von schwimmenden Wasserkraftturbinen vor. Diese Strömungsturbinen trei ben vorzugsweise über je ein mechanisches Getriebe elektrische Generatoren an. Die erzeugte elektrische Energie wird für den Betrieb von Elektrolyseanlagen zur Wasserstoffgewinnung verwendet. Dieser regenerativ erzeugte Wasserstoff kann dann noch optional für eine Methanol- bzw. Ammoniaksyntheseanlage verwendet werden.On many areas of the world oceans or seas / inland seas or lakes strong to very strong winds. These winds represent a gigantic, inexhaustible Wind energy potential. They are in their direction and strength often over long periods largely constantly available. (eg the trade winds, the west wind drift, etc.) The proposed method is therefore based on the object to use this wind energy and convert it into electrical energy and this by electrolysis in chemical form (hydrogen) and / or after corresponding synthesis as methanol or ammonia store. The invention proposed method provides a solution to this problem this wind energy to drive floating hydropower turbines in front. These flow turbines preferably over depending on a mechanical transmission electric generators. The generated electrical energy is used for used the operation of electrolysis plants for hydrogen production. This regenerative hydrogen can then be optional for one Methanol or ammonia synthesis plant can be used.

Der vorgeschlagenen Einrichtung liegt dann noch die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung anzugeben, mit der das Verfahren bestmöglich auszuführen ist. Unter Ausnutzung der Winde wird an einem speziell konstruierten Schwimmkörper (vereinfacht nachfolgend Energieschiff genannt) durch Segel/Schleppsegel und/oder Drachenhöhensegel (z. B. SkySails Technologie) ein Vortrieb und somit eine Relativgeschwindigkeit gegenüber dem umgebenden Wasser erzeugt. Diese Relativgeschwindigkeit zwischen dem Schwimmkörper und dem umgebenden Salzoder Süsswasser wird dann zum Betrieb von Wasserströmungsturbinen benutzt, welche unter dem Wasserspiegel an dem Schwimmkörper befestigt sind. Diese Wasserströmungsturbinen dienen als Antrieb für die erwähnten elektrischen Generatoren. Der hiermit erzeugte Strom wird zur Versorgung von Elektrolyseanlagen für die Produktion von Wasserstoff und Sauerstoff mit elektrischer Energie verwendet sowie zur Deckung des Eigenbedarf des Schiffes (je nach Energieschiffvariante Wasserstoffverdichtung/-verflüssigung bzw. Methanolerzeugung oder Ammoniaksynthese sowie diverse Hilfsbetriebe sowie optional zur Sauerstoffverdichtung/-verflüssigung).Of the proposed facility is then still the task, to specify a device with which the method is to be carried out in the best possible way. Taking advantage of the winch is attached to a specially designed float (hereinafter referred to as energy ship) by sail / tow and / or dragon's height sail (eg SkySails technology) propulsion and thus a relative speed across from generated by the surrounding water. This relative speed between the float and the surrounding salt or fresh water is then used to operate water flow turbines, which are attached to the float under the water level. These Water current turbines serve as a drive for the mentioned electric generators. The electricity generated here becomes a supply of electrolysis plants for the production of hydrogen and oxygen with electrical energy used to cover the vessel's own needs (depending on Energy ship variant Hydrogen compression / liquefaction or methanol production or ammonia synthesis and various auxiliary operations and optionally for oxygen compression / liquefaction).

In Abhängigkeit von der Ladekapazität des Energieschiffes wird in weiterer Ausgestaltung der Erfindung anhand der abhängigen Patentansprüche der erzeugte Wasserstoff respektive das daraus gewonnene Methanol (oder der Ammoniak) sowie optional der erzeugte Sauerstoff entweder auf entsprechend gross dimensionierte Mutterschiffe zur Zwischenspeicherung respektive Weiterverarbeitung zu Methanol oder Ammoniak umgeladen, oder diese Energieträger werden von dem Energieschiff direkt in speziell eingerichtete Umschlaghäfen entladen sowie die erforderlichen Ausgangsstoffe (Elektrolyseflüssigkeit, CO2) beladen. In diesem Falle würde das Zwischenbe- und -entladen über die Mutterschiffe entfallen.In dependence from the loading capacity the energy ship is in a further embodiment of the invention based on the dependent Claims of generated hydrogen or the methanol obtained therefrom (or the ammonia) and optionally the oxygen produced either on correspondingly sized mother ships for temporary storage respectively reprocessed to methanol or ammonia, or these fuels are unloaded from the energy ship directly into specially set transhipment ports and the required starting materials (electrolysis fluid, CO2). In that case, would the intermediate loading and unloading over the mother ships are eliminated.

Für diese Speicherung des Sauerstoffes (optional) sowie Speicherung des Wasserstoffes oder die Weiterverarbeitung desselben zu Methanol oder Ammoniak ergeben sich grundsätzlich folgende mögliche Auslegungsvarianten des Energieschiffes (der Einfachheit halber wird nachfolgend nur das Be- und Entladen der Energieträger sowie deren Ausgangsstoffe des bzw. von dem Mutterschiff beschrieben (die beschriebenen Verfahren sind grundsätzlich ebenso möglich bei Be- und Entladen der Energieträger sowie deren Ausgangsstoffe direkt von den Energieschiffen in den Umschlaghäfen, d. h. ohne Zwischenspeicherung/Weiterverarbeitung auf den Mutterschiffen).For this Storage of oxygen (optional) and storage of hydrogen or the further processing of the same to methanol or ammonia arise basically following possible Design variants of the energy ship (for the sake of simplicity Below is only the loading and unloading of energy sources and their starting materials from or described by the mothership (the described methods are also possible in principle Loading and unloading the energy sources and their starting materials directly from the energy vessels in the Transshipment ports, d. H. without caching / further processing on the mother ships).

Hierzu eignen sich besonders folgende drei Varianten:The following are particularly suitable for this purpose three variants:

Variante 1version 1

Der mittels Elektrolyse gewonnene Wasserstoff und Sauerstoff wird auf dem Energieschiff in tiefgekühlter flüssiger Form gespeichert (Sauerstoff optional) und danach zu einem Mutterschiff gebracht. Dort werden der tiefgekühlte flüssige Wasserstoff und Sauerstoff auf das Mutterschiff umgeladen. Im Gegenzug wird elektrolysefähiges Wasser vom Mutterschiff auf das Energieschiff beladen. Sobald die Ladekapazität des Mutterschiffes erreicht ist, steuert dieses den nächsten Umschlaghafen an zum Entladen des tiefgekühlten flüssigen Wasserstoffes und Sauerstoffes (optional) sowie zum Beladen des elektrolysefähigen Wassers (siehe auch 1 und 2).The hydrogen and oxygen obtained by electrolysis are stored on the energy vessel in frozen liquid form (oxygen optional) and then brought to a mothership. There, the frozen liquid hydrogen and oxygen transferred to the mothership. In return, electrolysis-capable water is loaded from the mothership to the energy ship. As soon as the load capacity of the mothership has been reached, it will head for the next transshipment port for unloading the frozen liquid hydrogen and oxygen (optional) and for loading the electrolyzed water (see also 1 and 2 ).

Variante 2Variant 2

Die mittels Elektrolyse gewonnenen Wasserstoff- und Sauerstoffgase werden auf dem Energieschiff in getrennten Behältern unter hohem Druck zwischengespeichert (Sauerstoff optional) und danach zu einem Mutterschiff gebracht. Dort werden die Wasserstoff- und Sauerstoffgase auf das Mutterschiff umgeladen (Sauerstoff optional). Im Gegenzug wird elektrolysefähiges Wasser vom Mutterschiff auf das Energieschiff beladen. Auf dem Mutterschiff kann dann (optional) mit dem Wasserstoff und CO2 eine Me-thanolsynthese durchgeführt werden (alternativ ist mit Wasserstoff und an modularen Luftzerlegungsanlagen gewonnenem N2 auch eine Ammoniaksynthese möglich).The be obtained by electrolysis hydrogen and oxygen gases cached on the power ship in separate containers under high pressure (Oxygen optional) and then brought to a mothership. There, the hydrogen and oxygen gases are transferred to the mothership (Oxygen optional). In return, electrolyzed water Loaded by the mothership on the energy ship. On the mothership can then (optionally) with the hydrogen and CO2 a methanol synthesis carried out (alternatively, with hydrogen and on modular air separation plants obtained N2 also an ammonia synthesis possible).

Sobald die Ladekapazität des Mutterschiffes erreicht ist, steuert dieses (analog zu Variante 1) den nächsten Umschlaghafen zum Entladen des Wasserstoffes oder (optional) des Methanols(oder des Ammoniaks) sowie des tiefgekühlten flüssigen Sauerstoffes (optional), sowie zum Beladen des elektrolysefähigen Wassers und des tiefgekühlten flüssigen CO2 (optional) an (siehe auch 3 und 4).Once the load capacity of the mothership is reached, controls this (analogous to variant 1) the next port of shipment for discharging the hydrogen or (optionally) the methanol (or ammonia) and the frozen liquid oxygen (optional), and for loading the electrolyzed water and of frozen liquid CO2 (optional) (see also 3 and 4 ).

Variante 3Variant 3

Bei dieser Variante erfolgt die Methanolsynthese mittels des durch die Elektrolyse gewonnenen Wasserstoffes und CO2 bereits auf dem Energieschiff. Dadurch wäre es grundsätzlich möglich, den Wirkungsgrad der Wasserstoff/Sauerstoff-Elektrolyse zu erhöhen, indem die „Abwärme", welche bei der exothermen Methanolsynthese entsteht, zur Wirkungsgradsteigerung dieser Elektrolyse genutzt wird. Hierfür wäre auf dem Energieschiff neben einer Anlage für die Methanolsynthese noch ein Tank zur Speicherung des tiefgekühlten flüssigen CO2 erforderlich. Der bei der Elektrolyse gewonnene Sauerstoff (Koppelprodukt) würde auf dem Energieschiff in tiefgekühlter flüssiger Form gespeichert (optional). Bei dieser Variante würden Methanol und tiefgekühlter flüssiger Sauerstoff vom Energieschiff auf das Mutterschiff umgeladen und im Gegenzug elektrolysefähiges Wasser und tiefgekühltes flüssiges CO2 vom Mutterschiff auf das Energieschiff beladen (siehe auch 5 und 6).In this variant, the methanol synthesis is carried out by means of the hydrogen and CO2 obtained by the electrolysis already on the energy ship. This would in principle make it possible to increase the efficiency of the hydrogen / oxygen electrolysis by exploiting the "waste heat" produced by the exothermic synthesis of methanol to increase the efficiency of this electrolysis, for which there would still be a plant next to a methanol synthesis plant Tank for storing the frozen liquid CO2 would be required.The oxygen (coproduct) obtained during the electrolysis would be stored on the energy vessel in frozen liquid form (optional) In this variant, methanol and frozen liquid oxygen would be transferred from the energy ship to the mother ship and in turn electrolysable Water and frozen liquid CO2 from the mothership loaded on the energy ship (see also 5 and 6 ).

Sobald die Ladekapazität des Mutterschiffes erreicht ist, steuert dieses (Analog zu Variante 1) den nächsten Umschlaghafen zum Entla den des Methanols sowie des tiefgekühlten flüssigen Sauerstoffes (optional) sowie zum Beladen von elektrolysefähigen Wasser und tiefgekühlten flüssigen CO2 an.As soon as the loading capacity the mothership is reached controls this (analogous to variant 1) the next Port of transshipment for discharging the methanol as well as the frozen liquid oxygen (optional) as well as for loading electrolysable water and frozen liquid CO2 at.

Weitere wesentliche Merkmale und Hauptkomponenten der Erfindung sowie des Aufbaues der Hauptschwimmkörper (Trimaran) des Energieschiffes für die oben beschriebenen Varianten 1-3 sind den beiliegenden 1 bis 9 zu entnehmen, anhand derer Ausführungsbeipiele der Erfindung im Folgenden beschrieben werden. Es sind in diesen Prinzipskizzen nur die für das Verständnis des Ozean-Windenergie-Nutzung nach den Patentansprüchen erforderlichen wesentlichen Merkmale dieser verschiedenen Varianten für Strömungsenergienutzung und anschliessende Umwandlung und Speicherung der erzeugten elektrischen Energie in Form von Wasserstoff oder Methanol enthalten.Other essential features and main components of the invention and the structure of the main floating body (trimaran) of the energy ship for the above-described variants 1-3 are the enclosed 1 to 9 can be seen from the basis of which Ausführungsbeipiele the invention will be described below. These basic sketches contain only the essential features required for understanding the use of ocean wind energy according to the patent claims for these different variants for flow energy utilization and subsequent conversion and storage of the generated electrical energy in the form of hydrogen or methanol.

Für gleiche oder einander entsprechende Elemente/Komponenten werden in allen Figuren dieselben Bezugszeichen verwendet.For same or corresponding elements / components will be in all Figures use the same reference numerals.

Es zeigen:It demonstrate:

1: einen Längsschnitt eines zentralen Hauptschwimmkörpers des Energieschiffes bei Speicherung des erzeugten Wasserstoffes und Sauerstoffes in tiefgekühlter flüssiger Form, 1 FIG. 2: a longitudinal section of a central main floating body of the energy ship when storing the generated hydrogen and oxygen in frozen liquid form, FIG.

2: eine Frontansicht des Energieschiffes (ohne Ansicht der zusätzlichen Außenschwimmkörper) nach 1, 2 : a front view of the power ship (without view of the additional outer floating body) after 1 .

3: eine Seitenansicht des zentralen Hauptschwimmkörpers des Energieschiffes bei Speicherung des erzeugten Wasserstoffes und Sauerstoffes gasförmig in Hochdruckbehältern, 3 : A side view of the central main floating body of the energy ship when storing the generated hydrogen and oxygen in gaseous form in high-pressure vessels,

4: eine Frontansicht des Energieschiffes (ohne Ansicht der zusätzlichen Außenschwimmkörper) nach 3, 4 : a front view of the power ship (without view of the additional outer floating body) after 3 .

5: eine Seitenansicht des zentralen Hauptschwimmkörpers des Energieschiffes bei Umwandlung des erzeugten Wasserstoffes in Methanol und Speicherung des erzeugten Sauerstoffes in tiefgekühlter flüssiger Form, 5 FIG. 2: a side view of the central main floating body of the energy ship during conversion of the generated hydrogen into methanol and storage of the generated oxygen in frozen liquid form, FIG.

6: eine Frontansicht des Energieschiffes (ohne Ansicht der zusätzlichen Außenschwimmkörper) bei Umwandlung des erzeugten Wasserstoffes in Methanol und Speicherung des erzeugten Sauerstoffes in tiefgekühlter flüssiger Form, 6 : a front view of the energy ship (without view of the additional outer floating bodies) in conversion of the generated hydrogen into methanol and storage of the generated oxygen in frozen liquid form,

7 eine Grobskizze einer Draufsicht des oben beschriebenen Energieschiffes mit Darstellung der grundsätzlich möglichen Anordnung der Schwimmkörper für den Betrieb mit 5 Drachenhöhensegeln (z. B. SkySails Technologie) für den Antrieb von 6 Wasserströmungsturbinen, 7 a rough outline of a plan view of the power ship described above with representation of the principle possible arrangement of Floating body for operation with 5 kite heights (eg SkySails technology) for the propulsion of 6 water flow turbines,

8 eine Grobskizze der Seitenansicht der in 7 dargestellten Variante des Energieschiffes und 8th a rough sketch of the side view of the 7 illustrated variant of the energy ship and

9 eine Grobskizze einer Draufsicht des oben beschriebenen Energieschiffes mit Darstellung der grundsätzlich möglichen Anordnung der Schwimmkörper für den Betrieb mit 3 Drachenhöhensegeln (z. B. SkySails Technologie) für den Antrieb von 6 Wasserströmungsturbinen. 9 a rough sketch of a top view of the energy ship described above showing the principle possible arrangement of the floating body for operation with 3 kite altitude sails (eg., SkySails technology) for the drive of 6 water flow turbines.

1 zeigt in schematischer Weise die wesentlichen Elemente des Energieschiffes zur Umwandlung der Strömungsenergie (erzeugt durch den Vortrieb der Segelsysteme und die daraus resultierende Relativgeschwindigkeit des Energieschiffes gegenüber dem umgebenden Meerwasser) in der Prinzipskizze des Längsschnittes des zentralen Hauptschwimmkörpers des Energieschiffes und 2 zeigt als Prinzipskizze die dazugehörige Frontansicht der Hauptschwimmkörper (Trimaran des Energieschiffes (ohne Ansicht der zusätzlichen Aussenschwimmkörper). 1 schematically shows the essential elements of the energy vessel for converting the flow energy (generated by the propulsion of the sailing systems and the resulting relative speed of the energy ship against the surrounding sea water) in the schematic diagram of the longitudinal section of the central main floating body of the energy ship and 2 shows a schematic diagram of the associated front view of the main floating body (trimaran of the energy ship (without view of the additional outer floating body).

Die Umwandlung der Strömungsenergie des Wassers in elektrische Energie erfolgt mittels sechs modularer Freiströmturbinen (40), mit je einem wasserdichten Gehäuse (1), welche mittels je eines ausreichend dimensionierten Kragarmes (2) an dem zentralen Hauptschwimmkörper (3) und den beiden kleineren seitlichen Schwimmkörpern (4) befestigt sind. Diese seitlichen Trimaran-Schwimmkörper (4) sind über ausreichend dimensionierte weitere Kragarme (5) starr mit dem zentralen Hauptschwimmkörper (3) verbunden.The conversion of the flow energy of the water into electrical energy takes place by means of six modular free-flow turbines ( 40 ), each with a waterproof housing ( 1 ), each by means of a sufficiently sized cantilever ( 2 ) at the central main floating body ( 3 ) and the two smaller lateral floats ( 4 ) are attached. These side trimaran floats ( 4 ) are sufficiently dimensioned further cantilevers ( 5 ) rigidly with the central main floating body ( 3 ) connected.

In dem wasserdichten Gehäuse (1) dieser Freiströmturbine (40) ist ein Elektrogenerator (41) zusammen mit einem Getriebe (42) untergebracht, welche von einem 3-flügeligen Turbinenrad (6) angetrieben werden, wobei die Ausführung dieses Turbinenrades grundsätzlich auch 2 oder 4-flügelig sein kann.In the waterproof case ( 1 ) of this free-flow turbine ( 40 ) is an electric generator ( 41 ) together with a transmission ( 42 ) accommodated by a 3-bladed turbine wheel ( 6 ), wherein the execution of this turbine wheel can basically be 2 or 4-leaf.

Mittels im Kragarm (2) verlegter Kabel oder isolierter Stromschienen wird der von den einzelnen Elektrogeneratoren (41) erzeugte Wechselstrom an die Generatoreingangsfelder einer Mittelspannungsschaltanlage (7) und über ein Transformatorausgangsfeld an einen Mittelspannungs-/Niederspannungs-/Niederspannungstransformator (8) weitergeleitet zur Umwandlung der an den Generatorklemmen vorhandenen Mittelspannung in die für die Elektrolyse erforderliche Niederspannung sowie zur Versorgung einer Niederspannungseigenbedarf-Schaltanlage (9).By means of the cantilever arm ( 2 ) laid cables or insulated busbars is that of the individual electric generators ( 41 ) to the generator input fields of a medium-voltage switchgear ( 7 ) and via a transformer output field to a medium-voltage / low-voltage / low-voltage transformer ( 8th ) forwarded to the conversion of the present at the generator terminals medium voltage in the required for the electrolysis low voltage and to supply a low-voltage own demand switchgear ( 9 ).

Mittels isolierter Stromschienen wird der für die Elektrolyse erforderliche Niederspannungswechselstrom von der Niederspannungsabzapfung des Transformators an eine Gleichrichteranlage (10) weitergeleitet zur Erzeugung der für die Elektrolyse erforderlichen Gleichspannung. Mittels Stromschienen wird der Gleichstrom von dem Gleichrichter an die Elektrolyseanlagen (11) weitergeleitet. Dort erfolgt mit elektrolysefähigem Wasser die gepufferte und kontinuierliche Elektrolyse von Wasserstoff und Sauerstoffgas. Die Speicherung des elektrolysefähigen Wassers erfolgt in einem geeigneten und ausreichend dimensionierten Tank (12). Diese Beschreibung der Umwandlung der einzelnen Schritte von der Windenergienutzung durch die vollautomatischen Segelsysteme bis zur Erzeugung von Wasserstoff und Sauerstoffgas ist grundsätzlich auch für die in 3 und 5 gezeigten Varianten des Energieschiffes (43) identisch.By means of insulated busbars, the low-voltage alternating current required for the electrolysis of the low-voltage tap of the transformer to a rectifier plant ( 10 ) forwarded to generate the required for the electrolysis DC voltage. By means of busbars, the direct current from the rectifier to the electrolysis systems ( 11 ) forwarded. There is carried out with electrolyzed water, the buffered and continuous electrolysis of hydrogen and oxygen gas. The storage of the electrolyzed water takes place in a suitable and sufficiently dimensioned tank ( 12 ). This description of the conversion of the individual steps from the use of wind energy by the fully automatic sailing systems to the production of hydrogen and oxygen gas is basically also for the in 3 and 5 shown variants of the energy ship ( 43 ) identical.

Der erzeugte Wasserstoff wird dann in einem gepufferten kontinuierlichen Prozess in einem geeigneten Tiefkühlaggregat (13) verflüssigt und in einem speziellen extrem gut wärmegedämmten, vorzugsweise kugelförmigen Flüssiggastank (14) drucklos gespeichert. Ebenso kann der erzeugte Sauerstoff in einem gepufferten kontinuierlichen Prozess in einem geeigneten Tiefkühlaggregat (15) verflüssigt und in einem speziellem extrem gut wärmegedämmten, vorzugsweise kugelförmigen Flüssiggastank (16) drucklos gespeichert werden (optional). Diese Speicherung des tiefgekühlten flüssigen Wasserstoffes und Sauerstoffes erfolgt quasi in derselben Weise wie in den bereits seit Jahrzehnten bewährten Verfahren für Flüssiggastanker.The generated hydrogen is then stored in a buffered continuous process in a suitable freezer unit ( 13 ) liquefied and in a special extremely well-insulated, preferably spherical liquefied gas tank ( 14 ) stored without pressure. Similarly, the oxygen produced in a buffered continuous process in a suitable freezer unit ( 15 ) liquefied and in a special extremely well-insulated, preferably spherical liquefied gas tank ( 16 ) are stored without pressure (optional). This storage of the frozen liquid hydrogen and oxygen takes place in much the same way as in the already proven for decades method for liquefied gas tankers.

Im Bug (44) des Schiffes ist noch schematisch die eingefahrene und eingeklappte Vorrichtung (17) zur Unterbringung eines großformatigen vollautomatischen Drachenhöhensegels (45) dargestellt. Ferner ist im Heck (46) des Schiffes noch schematisch der Leitstand (18) des Energieschiffes (43), sowie Wohn- und Unterkunftsräume für das Betriebs- und Wartungspersonal des Energieschiffes dargestellt. Die Linie A entspricht jeweils der Eintauchtiefe des Energieschiffes (43).In the bug ( 44 ) of the ship is still schematically the retracted and folded device ( 17 ) for accommodating a large-scale fully automatic kite altitude sail ( 45 ). Furthermore, in the rear ( 46 ) of the ship still schematic the control room ( 18 ) of the energy ship ( 43 ), as well as residential and accommodation spaces for the operating and maintenance personnel of the energy ship. The line A corresponds in each case to the immersion depth of the energy ship ( 43 ).

3 zeigt analog zu 1 in schematischer Weise die wesentlichen Elemente des Energieschiffes (43) in der Prinzipskizze eines Längsschnittes des zentralen Hauptschwimmkörpers (3) des Energieschiffes und in der Prinzipskizze der Frontansicht nach 4 der Hauptschwimmkörper (Trimaran) des Energieschiffes ohne Ansicht der zusätzlichen Aussenschwimmkörper für die Speicherung des erzeugten Wasserstoffes und Sauerstoffes (optional) in Hochdruckröhrenbündel. Die Funktionen der Elemente (1) bis (12) sowie der Elemente (17) und (18) sind dabei identisch mit denen von 1. Nach der Elektrolyse wird das erzeugte Wasserstoffgas mit einem vorzugsweise mehrstufigen Hochdruckkompressor (19) für Wasserstoffgas verdichtet und in einem für die Speicherung von Wasserstoff geeigneten Hochdruckröhrenbündel (20) gespeichert. 3 shows analogously to 1 in a schematic way the essential elements of the energy ship ( 43 ) in the schematic diagram of a longitudinal section of the central main floating body ( 3 ) of the energy ship and in the schematic diagram of the front view 4 the main floating body (trimaran) of the power ship with no view of the additional external floating bodies for the storage of the generated hydrogen and oxygen (optional) in high-pressure tube bundles. The functions of the elements ( 1 ) to ( 12 ) as well as the elements ( 17 ) and ( 18 ) are identical to those of 1 , After the electrolysis, the generated hydrogen gas with a preferably multi-stage high pressure compressor ( 19 ) compressed for hydrogen gas and in a suitable for the storage of hydrogen high-pressure tube bundle ( 20 ) saved.

Als Alternative zu der oben beschriebenen Speicherung des Wasserstoffgases unter hohen Druck in dem Hochdruckröhrenbündel (20) ist grundsätzlich auch eine Speicherung des gewonnenen Wasserstoffgases mittels Nanotube-Speicherbehälter (48), Metalhybrid-Speicherbehälter (49) oder anderer zukünftiger Wasserstoffspeichertechnologien möglich, sobald diese die entsprechend Marktreife und Wirtschaftlichkeit zur Speicherung von Wasserstoffgas in großen Mengen erreicht haben.As an alternative to the above described storage of the hydrogen gas under high pressure in the high pressure tube bundle ( 20 ) is basically also a storage of the recovered hydrogen gas by means of nanotube storage container ( 48 ), Metal hybrid storage containers ( 49 ) or other future hydrogen storage technologies once they have reached the marketability and cost-effectiveness of storing large quantities of hydrogen gas.

Das erzeugte Sauerstoffgas kann ebenso in einem vorzugsweise mehrstufigen Hochdruckkompressor (21) für Sauerstoffgas verdichtet und in einem für die Speicherung von Sauerstoff geeigneten Hochdruckröhrenbündel (22) gespeichert werden.The generated oxygen gas may also be in a preferably multi-stage high pressure compressor ( 21 ) compressed for oxygen gas and in a suitable for the storage of oxygen high-pressure tube bundle ( 22 ) get saved.

5 zeigt analog zu 1 und 3 in schematischer Weise die wesentlichen Elemente des Energieschiffes (43) in der Prinzipskizze eines Längsschnittes des zentralen Hauptschwimmkörpers des Energieschiffes und in der Prinzipskizze der Frontansicht nach 6 den Hauptschwimmkörper (Trimaran) des Energieschiffes (ohne Ansicht der zusätzlichen Aussenschwimmkörper) für die Methanolsynthese und Speicherung des Sauerstoffes in tiefgekühlter verflüssigter Form. Die Funktionen der Elemente (1) bis (12) sowie der Elemente (17) und (18) sind dabei identisch mit denen von 1 bis 4. 5 shows analogously to 1 and 3 in a schematic way the essential elements of the energy ship ( 43 ) in the schematic diagram of a longitudinal section of the central main floating body of the energy ship and in the schematic diagram of the front view after 6 the main floating body (trimaran) of the energy ship (without view of the additional external floating bodies) for the methanol synthesis and storage of the oxygen in frozen liquefied form. The functions of the elements ( 1 ) to ( 12 ) as well as the elements ( 17 ) and ( 18 ) are identical to those of 1 to 4 ,

Das in der Elektrolyse (11) erzeugte Wasserstoffgas wird in einem gepufferten und kontinuierlichen Prozess zusammen mit Kohlendioxid (CO2) in einer Methanolsyntheseanlage (23) mittels eines geeigneten Katalysators (z. B. Zinkoxid) unter hohem Druck und hoher Temperatur in einer exothermen Reaktion zu Methanol umgewandelt.That in electrolysis ( 11 Hydrogen gas produced in a buffered and continuous process together with carbon dioxide (CO2) in a methanol synthesis plant ( 23 ) is converted to methanol by means of a suitable catalyst (eg zinc oxide) under high pressure and high temperature in an exothermic reaction.

Das erzeugte Methanol wird dann in einem dafür geeigneten Tank (24) bei Umgebungstemperatur gespeichert. Das für die Methanolsynthese erforderliche CO2 wird in einem speziellen extrem gut wärmegedämmten, vorzugsweise kugelförmigen Flüssiggastank (25) drucklos gespeichert. Ebenso kann der erzeugte Sauerstoff in einem gepufferten kontinuierlichen Prozess in einem geeigneten Tiefkühlaggregat (15) verflüssigt und in einem speziellem extrem gut wärmegedämmten, vorzugsweise kugelförmigen Flüssiggastank (16) drucklos gespeichert werden (optional).The methanol produced is then stored in a suitable tank ( 24 ) stored at ambient temperature. The CO2 required for methanol synthesis is stored in a special extremely well-insulated, preferably spherical liquefied gas tank ( 25 ) stored without pressure. Similarly, the oxygen produced in a buffered continuous process in a suitable freezer unit ( 15 ) liquefied and in a special extremely well-insulated, preferably spherical liquefied gas tank ( 16 ) are stored without pressure (optional).

Von den Umschlagshäfen werden die jeweiligen Energieträger (Wasserstoff, Methanol oder Ammoniak) sowie der Sauerstoff (optional) von separaten Transportschiffen zu den Verbraucherzentren des Weltenergiemarktes gebracht. Alternativ und fallabhängig kann dieser Transport zu den Verbraucherzentren des Weltenergiemarktes auch direkt durch die Mutterschiffe, respektive der Energieschiffe, erfolgen. Dies könnte ggf. insbesondere in Anfangsphase oder Einführungsphase der Ozean-Windkraft-Nutzung erforderlich sein. Dort kann der Wasserstoff für CO2-freie Energieerzeugung verwendet werden; vorzugsweise zum Betrieb von Brennstoffzellen. Methanol kann problemlos sofort als CO2-reduzierter Brennstoff (wegen Doppelverwertung des CO2) für Verbrennungsmotoren im Verkehrsbereich (Beimischung zum Benzin/Ersatz von Benzin), Industrieanlagen und Heizungsanlagen sowie in naher Zukunft vorzugsweise ebenso zum Betrieb von Brennstoffzellen eingesetzt werden bzw. auch in Kraftwerken zur Stromgewinnung dienen. Auf dem Rückweg der Transport- oder Mutterschiffe wird das für die Methanolsynthese (Option) erforderliche flüssige CO2 (z. B. gewonnen aus den bereits existierenden CO2 Abscheidungsanlagen in Norwegen, sowie Emissionen von thermischen Kraftwerken (mit CO2-Sequestrierung)/Erdölbohrinseln/Industrieanlagen) und elektrolysefähiges Wasser mitgenommen. Bei der alternativ prinzipiell auch möglichen Ammoniaksynthese ist kein Transport von flüssigen CO2 erforderlich.From the transshipment ports become the respective energy sources (Hydrogen, methanol or ammonia) as well as the oxygen (optional) from separate transport vessels to the consumer centers of the world energy market brought. Alternative and case-dependent This transport can be to the consumer centers of the world energy market directly by the motherships, respectively the energy vessels, respectively. this could if necessary, especially in the initial phase or introduction phase of the ocean wind power utilization to be required. There, the hydrogen can be used for CO2-free power generation be used; preferably for the operation of fuel cells. Methanol can be used immediately as a CO2-reduced fuel (due to Dual utilization of CO2) for internal combustion engines in the traffic sector (admixture to gasoline / replacement of gasoline), industrial plants and heating systems, as well as in the near future preferably as well Operation of fuel cells are used or in power plants to generate electricity. On the way back of the transport or mother ships will that for the methanol synthesis (option) required liquid CO2 (eg obtained from already existing CO2 capture plants in Norway, as well as Emissions from thermal power plants (with CO2 sequestration) / oil rigs / industrial plants) and electrolyzable Water taken. In the alternative, in principle, also possible Ammonia synthesis requires no transport of liquid CO2.

Bei dem vorgeschlagenen Verfahren der Meereswindenergienutzung ist es vorteilhaft, wenn die Windströmungsrichtungen möglichst lange weitgehend konstant und die Windstärke stark genug für einen effizienten Betrieb der Energieschiffe/Wasserströmungsturbinen sind. Als Einsatzort könnten daher bevorzugt die Meere um die Antarktis genutzt werden. Dort herrschen das ganze Jahr über starke Winde in weitgehend gleichbleibender Richtung (Westwinddrift), so dass hier ein riesiger quasi geschlossener Windkreislauf vorliegt. In diesem Anwendungsfall würden mehrere Mutterschiffe vorzugsweise zwischen dem 40. und 60. südlichen Breitengrad rund um die Antarktis kreisen (mit gegenüber den Energieschiffen reduzierter Geschwindigkeit). Die Energieschiffe segeln dabei immer in eine Richtung von Mutterschiff zu Mutterschiff oder von einem Umschlagshafen zum anderen. Daneben besteht auch die Möglichkeit, dass mehrere Energieschiffe in einem Verband gemeinsam mit dem Mutterschiff einen Konvoi bilden (mit gleicher Geschwindigkeit von Mutterschiff und den Energieschiffen). Grundsätzlich sind auch andere beständige Starkwindbereiche in den Weltmeeren für die Anwendung des vorgeschlagenen Verfahrens möglich, z. B. Im Bereich der Passatwinde).at It is the proposed method of sea-going wind energy utilization advantageous when the wind flow directions preferably long largely constant and the wind strength strong enough for one efficient operation of the energy vessels / water flow turbines. As a location could Therefore, the oceans preferred to be used around the Antarctic. There reign throughout the year strong winds in largely constant direction (west wind drift), so that there is a huge quasi-closed wind cycle here. In this application case would several motherships preferably between the 40th and 60th southern Latitude around the Antarctic circle (with opposite the Energy ships reduced speed). The energy ships Always sailing in one direction from mothership to mothership or from one transshipment port to another. There is also one the possibility, that several energy ships in a bandage shared with the mothership form a convoy (with equal speed of mothership and the energy ships). Basically also other resistant ones Strong wind areas in the oceans for the application of the proposed Method possible z. B. In the area of trade winds).

Zu den einzelnen Komponenten:To the individual components:

1. Das Energieschiff:1. The energy ship:

Das Energieschiff (43) sollte so konstruiert sein, dass seine Schwimmkörper möglichst wenig Strömungswiderstand aufweisen und eine möglichst große Segelfläche, respektive eine möglichst große Anzahl von vollautomatischen Segelsystemen zulassen. Sie sind daher vorzugsweise als Trimaran mit einem zentralen Hauptschwimmkörper und zwei seitlich symmetrisch angebrachten und starr verbundenen kleineren Schwimmkörpern mit zusätzlich noch auf beiden Seiten symmetrisch angebrachten Aussenschwimmkörpern.The energy ship ( 43 ) should be designed so that its floats as little as possible Have flow resistance and allow the largest possible sail area, respectively, the largest possible number of fully automatic sailing systems. They are therefore preferably as a trimaran with a central main floating body and two laterally symmetrically mounted and rigidly connected smaller floats with additionally still symmetrically mounted on both sides of the outer floats.

Die mechanischen Verbindungen dieser Aussenschwimmkörper zu dem Trimaran sind dabei vorzugsweise so auszulegen, dass diese zur mechanischen Entlastung der Energieschiffkonstruktion in horizontaler Richtung am Trimaran nicht starr fixiert sind und dass ferner ein Anlegen dieser seitlichen Aussenschwimmkörper ermöglicht wird, z. B. für Einfahrten in Hafeneinfahrten für grössere Wartungen/Reparaturen) Auf jeden dieser insgesamt 5 Schwimmkörper könnten dann vollautomatische Segel und/oder vollautomatische Drachenhöhensegel, z. B. nach SkySails Technologie installiert werden. Die modularen Strömungsturbinen sind dann jeweils am Heck der Trimaran Schwimmkörper (Haupt- und starr befestigte seitliche Schwimmkörper) in ausreichender Tiefe unterhalb der Wasseroberfläche befestigt (Siehe auch 1 bis 6).The mechanical connections of these outer floating body to the trimaran are preferably interpreted as meaning that they are not rigidly fixed to the mechanical relief of the energy ship construction in the horizontal direction on the trimaran and that further application of these lateral Außenschwimmkörper is possible, for. B. for driveways in port entrances for major maintenance / repairs) On each of these five floating bodies then fully automatic sails and / or fully automatic kite altitude sail, z. B. to be installed according to SkySails technology. The modular flow turbines are then attached to the stern of the trimaran floats (main and rigidly attached side floats) at a sufficient depth below the surface of the water (See also 1 to 6 ).

Ferner sind geeignete Hebevorrichtungen vorzusehen, um die modularen Strömungsturbinen für Wartungs- oder Reparaturarbeiten in ausreichender Höhe über der Wasseroberfläche (A) temporär sicher zu fixieren.Further appropriate lifting devices shall be provided to enable the maintenance of modular flow turbines or repair work at a sufficient height above the water surface (A) temporary sure to fix.

Vollautomatisch zu betätigende grosse Segel, Schleppsegel oder Dra chenhöhensegel (z. B. SkySails Technologie) ziehen das Energieschiff durch das Meerwasser und treiben durch die daraus erzeugte Relativbewegung zwischen Energieschiff und dem umgebenden Meerwasser die als Strömungsturbinen konzipierten Wasserturbinen an. Die Turbinen wirken neben dem Strömungswiderstand des Schwimmkörpers als Gegenkraft zu dem Segelantrieb. Aufgrund physikalischer Gesetzmässigkeiten steigt dabei die Leistung der Turbinen überproportional mit der Geschwindigkeit des Energieschiffes.fully automatic to be operated big sails, trailing sails or dragon sails (eg SkySails technology) pull the energy ship through the sea water and drift through the resulting relative movement between energy ship and the surrounding sea water designed as flow turbines Hydro turbines on. The turbines act in addition to the flow resistance of the float as a counterforce to the sail drive. Due to physical laws The performance of the turbines increases disproportionately with the speed of the energy ship.

Ferner besitzt das Energieschiff alle erforderlichen Einrichtungen, welche für den sicheren Einsatz des Schiffes unter Hochseebedingungen erforderlich sind wie z. B. Ruderanlage, Rettungsbote, Treibstofftanks, Funkanlagen, Lenzpumpen etc. Daneben sind diese Energieschiffe, dem Stand der Technik entsprechend, mit GPS- Navigationstechnik ausgerüstet. Die Routenplanung erfolgt auf Basis von Satelliten-/Computergestützten Wettervorhersagen zwecks optimaler Ausnutzung von bestehenden Windverhältnissen zur vorgesehenen Energieerzeugung und zum Erreichen der bestmöglichen Leistung, des grösstmöglichen Nutzungsfaktors sowie der grösstmöglichen Sicherheit für den Einsatz der Energieschiffe.Further the power ship has all the necessary facilities, which for the safe use of the vessel under oceanic conditions required are like B. rudder system, lifeboat, fuel tanks, radio equipment, Bilge pumps, etc. In addition, these energy ships, the state of the art accordingly, equipped with GPS navigation technology. The route planning takes place based on satellite / computerized weather forecasts in order to optimum utilization of existing wind conditions for the intended generation of energy and to achieve the best possible Performance, the greatest possible Usage factor and the largest possible Security for the use of energy ships.

Der prinzipielle Aufbau und die Anordnung der Hauptkomponenten des Energieschiffes sind in den Grobprinzipskizzen nach 7, 8 und 9 ersichtlich. Es sind in diesen Grobprinzipskizzen nur die für das Verständnis der erfindungsgemässen Ozean-Windenenergie-Nutzung erforderlichen Hauptmerkmale für die Umsetzung der Meereswindenergie zur Nutzung als Wasserströmungsenergie angegeben. Ergänzende Merkmale zu den Hauptkomponenten der verschiedenen Energieschiffvarianten sind 1 bis 6 zu entnehmen. Für gleiche oder einander entsprechende Elemente/Komponenten werden dieselben Bezugszeichen verwendet.The basic structure and the arrangement of the main components of the energy ship are in the coarse-prin- cipal sketches 7 . 8th and 9 seen. Only the main features required for the understanding of the ocean-wind energy utilization according to the invention for the implementation of the marine wind energy for use as water flow energy are given in these rough-draft sketches. Complementary features to the main components of the various energy-saving variants are 1 to 6 refer to. The same reference numerals are used for the same or corresponding elements / components.

7 zeigt in der Draufsicht in schematischer Weise, wie die prinzipielle Kraftübertragung von den Drachenhöhensegeln (26) über Steuergondeln (27) und das kombinierte Zugseil und Steuerkabel (28) an die verschiedenen Schwimmkörper (3, 4) des Energieschiffes (43) erfolgt. Mittels dieser Steuergondeln (27) lassen sich die Drachenhöhensegel (wie in 7 in stark vereinfachter Weise dargestellt) grundsätzlich so positionieren, dass die verschiedenen Drachenhöhensegel sich sowohl in horizontaler Ausrichtung (wie in 7 gezeigt) als auch in vertikaler Ausrichtung (wie in 8 gezeigt) in „gespreizter" Formation ausrichten lassen. 7 shows in plan view schematically how the principal transmission of power from the Dragon's height sails ( 26 ) via control pods ( 27 ) and the combined traction cable and control cable ( 28 ) to the various floats ( 3 . 4 ) of the energy ship ( 43 ) he follows. By means of these control pods ( 27 ) can be the dragon height sails (as in 7 in a very simplified way) always position so that the different kite heights are in both horizontal orientation (as in 7 shown) as well as in vertical orientation (as in 8th shown) in "spread" formation.

Diese Ausrichtung wird dadurch erleichtert, dass in der vorgesehenen „Betriebsposition" dieser Drachenhöhensegel von ca. 150 m bis 300 m über der Wasseroberfläche bei normalen „Arbeitswindbedingungen" eine weitgehend turbulenzfreie Luftströmung vorliegt.These Alignment is facilitated by the fact that in the intended "operating position" of this Drachenhöhensegel from about 150 m to 300 m above the water surface at normal "working wind conditions" a largely turbulence-free air flow is present.

Die Kraftübertragung von dem Zugseil des jeweiligen Drachenhöhensegels auf den zugehörigen Schwimmkörper des Energieschiffes erfolgt an einem zentralen Befestigungspunkt im bugseitigen Bereich des zu gehörigen Schwimmkörpers. Der Aufbau des Energieschiffes besteht aus dem zentralen Hautschwimmkörper (3), den über ausreichend dimensionierte Kragarme (5) mit dem zentralen Hauptschwimmkörper starr verbundenen kleineren seitlichen Schwimmkörper (4) (Trimarankonzept), sowie den zusätzlichen Aussenschwimmkörpern (29), welche über ausreichend dimensionierte Kragarme (30) an den seitlichen Schwimmkörpern (4) des „Trimaran" befestigt sind.The power transmission from the traction cable of the respective kite altitude sail on the associated floating body of the energy ship takes place at a central attachment point in the bow-side region of the associated float. The structure of the energy ship consists of the central Hautschwimmkörper ( 3 ), which has sufficiently dimensioned cantilevers ( 5 ) with the central main floating body rigidly connected smaller lateral floating body ( 4 ) (Trimaran concept), as well as the additional external floating bodies ( 29 ), which have sufficiently dimensioned cantilevers ( 30 ) on the lateral floats ( 4 ) of the "trimaran" are attached.

Der Einfachheit halber sind die Wasserströmungsturbinen in diesen Grobprinzipskizzen (7-10) nicht als Freiströmturbinen sondern als Mantelströmungsturbinen (31) dargestellt. Ferner wurde ebenso der Einfachheit halber in diesen Grobprinzipskizzen (7-10) auf die Darstellung der zusätzlich möglichen Ausstattung des zentralen Hauptschwimmkörpers und der beiden seitlichen „Trimaran"-Schwimmkörper mit einer vollautomatisch zu betätigenden „Mastbesegelung" verzichtet.For the sake of simplicity, the water flow turbines are in these rough princedip sketches ( 7 - 10 ) not as free-flow turbines but as sheath flow turbines ( 31 ). Further, also for the sake of simplicity, this coarse basic sketches ( 7 - 10 ) on the presentation of the additional possible equipment of the central main floating body and the two lateral "trimaran" -Swimmkörpers with a fully automatic "mast" omitted.

8 zeigt in schematischer Weise als Grobprinzipskizze die Seitenansicht eines Energieschiffes (43) für den Betrieb mit 5 Drachenhöhensegeln (Seitenansicht zu 7) 8th shows in a schematic way as a rough outline sketch the side view of an energy ship ( 43 ) for the operation with 5 dragon height sails (side view to 7 )

9 zeigt in der Draufsicht in schematischer Weise als Grobprinzipskizze die Ansicht eines Energieschiffes für den Betrieb mit nur 3 Drachenhöhensegeln. Die Funktionsweise und das Zusammenspiel der verschiedenen Komponenten ist dabei prinzipiell dieselbe wie unter 7 beschrieben. 9 shows in plan view schematically as a rough outline sketch the view of an energy ship for the operation with only 3 Drachenhöhensegeln. The functionality and interaction of the various components is basically the same as under 7 described.

Auf dem zentralen Hauptschwimmkörper des Energieschiffes befinden sich die Mittelspannungs- und Niederspannungsschaltanlagen für die Hilfsbetriebe, der Mittel-/Niederspannungs-/Niederspannungstransformator, die Gleichrichteranlage sowie die Elektrolyseanlagen und die Behälter für das elektrolysefähige Wasser. Bei der Variante 2 sind noch Kompressoren für die Gasverdichtung sowie Druckbehälter zur Aufnahme der erzeugten Wasserstoff- und Sauerstoffgase (optional) vorgesehen. Alternativ ist auch die Speicherung des erzeugten Wasserstoffes auf dem Schwimmkörper in tiefgekühlter flüssiger Form (Variante 1) oder nach entsprechender Synthese in Form von flüssigem Methanol (Variante 3). Für die Methanolsynthese würde ein Speicher für flüssiges CO2 erforderlich sowie eine entsprechend ausgelegte Methanolsyntheseanlage. Alternativ ist auch eine Ammoniaksynthese möglich. Ferner kann auch der Sauerstoff (optional) grundsätzlich in flüssiger Form gespeichert werden (bei Variante 1 und 2).On the central main floating body of the Energieschiffes are the medium-voltage and low-voltage switchgear for the auxiliary companies, the medium / low voltage / low voltage transformer, the rectifier plant as well as the electrolysis plants and the containers for the electrolyzed water. In variant 2 are still compressors for gas compression and pressure vessels for Recording of the generated hydrogen and oxygen gases (optional) intended. Alternatively, the storage of the generated hydrogen on the float in frozen liquid form (Variant 1) or after appropriate synthesis in the form of liquid methanol (Variant 3). For the methanol synthesis would a memory for liquid CO2 required and a correspondingly designed methanol synthesis plant. Alternatively, an ammonia synthesis is possible. Furthermore, the Oxygen (optional) basically in liquid Form are saved (in variant 1 and 2).

Die Segel können auf den Schwimmkörpern montiert sein und/oder als Schleppsegel/Drachenhöhensegel mit einem oder mehreren Antriebsseil(en) zwischen Segeln und Schiff (Schwimmkörpern). Es sind vorzugsweise mehrere modulare Wasserströmungsturbinen an einem Energieschiff angebracht. Jede Turbine treibt dabei einen elektrischen Generator an. Der von den Generatoren erzeugte Strom wird für eine Wasser-Elektrolyse-Anlage zur Erzeugung von Wasserstoff- und Sauerstoffgas sowie für den sonstigen Eigenbedarf des Schiffes verwendet.The Sails can mounted on the floats and / or as a tow sail / kite altitude sail with one or more Drive rope (s) between sail and ship (floats). There are preferably several modular water flow turbines on an energy ship appropriate. Each turbine drives an electric generator at. The electricity generated by the generators is used for a water electrolysis plant for the production of hydrogen and oxygen gas and for the other Own needs of the ship used.

Zum Manövrieren des Schiffes ohne Segelantrieb ist ein Hilfsmotor vorzusehen.To the Maneuver the ship without sail drive is an auxiliary motor provided.

Alternativ hierzu können die Strömungsturbinen auch zum Antrieb von Kompressoren zur Speicherung der erzeugten Strömungsenergie in Form von Druckluft verwendet werden.alternative can do this the flow turbines also for driving compressors to store the generated flow energy be used in the form of compressed air.

Die erzeugte Druckluft würde dann auf die Mutterschiffe entladen, um dort Druckluftturbinen zu betreiben zum Antrieb von Generatoren zur Erzeugung von elektrischer Energie. Daneben würden in diesem Fall die Strömungsturbinen noch einen Hilfsgenerator zur Deckung des Eigenbedarfes des Energieschiffes an elektrischer Energie antreiben. Wegen des relativ schlechten Gesamtwirkungsgrades dieser Druckluftvariante wird diese voraussichtlich nur in speziellen Sonderfällen in Betracht kommen.The generated compressed air would then discharge to the motherships to operate there compressed air turbines for driving generators for generating electrical energy. Next to it would be in this case the flow turbines nor an auxiliary generator to cover the personal needs of the energy ship to power electricity. Because of the relatively bad Overall efficiency of this compressed air variant, this is expected only in special cases be considered.

2. Das Schleppschiff2. The towboat

Um mit den aktuell vorhandenen, respektive für die nahe Zukunft noch relativ leistungsschwach konzipierten automatischen Segelsystemen (z. B. SkySails Technologie – 5MW Nennleistung für 2008 projektiert), die für einen möglichst wirtschaftlichen Betrieb der Energieschiffe erforderliche maximale Vortriebskraft zu erreichen, respektive zu steigern, kann der Einsatz von zusätzlichen speziellen Schleppschiffen vorgesehen werden.Around with the currently available, respectively for the near future still relatively poorly designed automatic sailing systems (eg SkySails Technology - 5MW Rated power for Projected 2008), which for one possible economic operation of the energy vessels required maximum propulsive force To achieve, respectively to increase, the use of additional special tug boats are provided.

Diese Schleppschiffe haben prinzipiell denselben Aufbau wie die Energieschiffe mit vollautomatisch zu betätigenden Segeln, Schleppsegeln oder Drachenhöhensegeln (z. B. SkySails Technologie). Wie bei den Energieschiffen sind die Schwimmkörper der Schleppschiffe so auszulegen, dass diese möglichst wenig Strömungswiderstand in Vortriebsrichtung aufweisen.These Towing vessels basically have the same structure as the energy vessels with fully automatic operation Sailing, towing or kite sailing (eg SkySails technology). As in the case of energy ships, the floats of the tugboats are like that to interpret that as possible little flow resistance have in the direction of advance.

Die Schleppschiffe sind ferner von Größe und Gewicht so zu optimieren, dass sie genügend mechanische Festigkeit und Seetauglichkeit für den vorgesehenen Einsatz in Starkwindgebieten aufweisen, sowie genügend Masse besitzen, um gegenüber den, durch die verwendeten Segel, Schleppsegel oder Drachenhöhensegel (z. B. SkySails Technologie) auftretenden Kräften eine ausreichende Fahrsicherheit zu gewährleisten.The Tug boats are also to be optimized in size and weight so that they have enough mechanical Strength and seaworthiness for have the intended use in strong wind areas, as well as enough mass own to opposite the sail, tow or kite heights used (eg SkySails technology) occurring forces sufficient driving safety to ensure.

Es befinden sich auf diesen Schleppschiffen keine weiteren Anlagen zur Strömungsenergiekonversion wie bei den Energieschiffen. Der ausschliessliche Zweck dieser Schleppschiffe ist es, die zum Betrieb der Strömungsturbinen erforderliche Vortriebskraft und Geschwindigkeit des „angehängten" Energieschiffes zu erhöhen.It There are no other facilities on these towboats to the flow energy conversion like the energy ships. The exclusive purpose of these towboats it is the one to operate the turbines required driving force and speed of the "attached" energy ship to increase.

Die durch die Segelantriebe des jeweiligen Schleppschiffes resultierende horizontale Vortriebskraft wird vorzugsweise mittels eines oder mehrerer ausreichend dimensionierter Seile(s) an das „angehängte" Energieschiff übertragen.The resulting from the sail drives of the respective towboat horizontal propulsion force is preferably by means of one or several sufficiently dimensioned ropes (s) transferred to the "attached" energy ship.

Abhängig von einem noch durchzuführenden Optimierungsprozess können dann ein oder mehrere Schleppschiffe zur Verstärkung der „Vortriebleistung" des jeweiligen Energieschiffes eingesetzt werden. (Siehe auch Anlage 10) Zum Manövrieren der Schleppschiffe ohne Segelantrieb ist ein Hilfsmotor vorzusehen.Depending on an optimization process still to be carried out, one or more towboats can then be used to reinforce the "propulsion power" of the respective energy ship. (See also attachment 10 ) For maneuvering the tugboats without sail drive an auxiliary engine is to be provided.

Beispielhaft ist in der Grobprinzipskizze nach 10 die prinzipielle Anordnung eines Verbandes (47) bestehend aus 2 Schleppschiffen (32) mit je 5 Drachenhöhensegeln und einem Energieschiff mit ebenfalls 5 Drachenhöhensegeln angegeben. Es sind in dieser Grobprinzipskizze nur die für das Verständnis des möglichen Aufbaues eines solchen Schleppverbandes erforderlichen Hauptkomponenten angegeben.By way of example, the rough-outline sketch follows 10 the basic arrangement of a bandage ( 47 ) consisting of 2 tug boats ( 32 ), each with 5 dragon-height sails and an energy ship with 5 dragon-height sails. In this rough sketch, only the main components required for understanding the possible structure of such a towed dressing are given.

10 zeigt in der Draufsicht in schematischer Weise wie die Kraftübertragung von den Schleppschiffen (32) mittels eines ausreichend dimensionierten und dauerhaft seewasserbeständigen Seiles (33) von einem zentralen Befestigungspunkt (34) auf dem Heck des zentralen Schwimmkörpers (35) des Schleppschiffes auf den zentralen Befestigungspunkt (36) am Bug des zentralen Hauptschwimmkörpers (3) des Energieschiffes (43) erfolgt. 10 shows in plan view schematically how the power transmission from the tugboats ( 32 ) by means of a sufficiently dimensioned and permanently seawater-resistant rope ( 33 ) from a central attachment point ( 34 ) on the stern of the central float ( 35 ) of the towboat to the central attachment point ( 36 ) at the bow of the central main floating body ( 3 ) of the energy ship ( 43 ) he follows.

Neben dem Einsatz zur „Vortriebsverstärkung" von Energieschiffen ergibt sich ein weiterer Verwendungszweck dieser „Schleppschiffe" (32) als regenerativer leistungsstarker Zusatzantrieb/Antrieb von grossen Frachtschiffen/grossen Containerschiffen/Supertankern/grossen Flüssiggastankern/grossen Kreuzfahrtschiffen sowie anderer grosser Schiffe, speziell im Bereich der Passatwinde und der Westwinddrift.In addition to the use for "propulsion reinforcement" of energy vessels, there is another purpose of this "towing vessels" ( 32 ) as a regenerative powerful auxiliary drive / propulsion of large cargo ships / large container ships / supertankers / large liquefied gas tankers / large cruise ships as well as other large ships, especially in the area of the trade winds and the west wind drift.

Wie auch in dem oben beschriebenen Verfahren für den Verbund (47) von Schleppschiffen (32) mit einem Energieschiff (43) wird dabei die durch die Segelantriebe des jeweiligen Schleppschiffes resultierende horizontale Vortriebskraft vorzugsweise mittels eines oder mehrerer dauerhaft seewasserbeständigen(r) Seile(s), welche(s) auf einem zentralen Befestigungspunkt (34) auf dem Heck des zentralen Schwimmkörpers (35) des Schleppschiffes (32) befestigt ist auf einen zentralen Befestigungspunkt am Bug des jeweiligen abzuschleppenden in Frage kommenden grossen Frachtschiffes/grossen Containerschiffes/Supertankers/grossen Flüssiggastankers/grossen Kreuzfahrtschiffes übertragen. Diese Schleppschiffe müssen dabei nicht fest zu einem der grossen Frachtschiffe/grossen Containerschiffe/Supertankern/grossen Flüssiggastankern/grossen Kreuzfahrtschiffen zugeordnet sein, sondern können sich frei auf den Weltmeeren bewegen (kreuzen) und können fallweise speziell im Bereich der Passatwindrouten zur „Vortriebsverstärkung" von grossen Frachtschiffen/grossen Containerschiffen/Supertankern/grossen Flüssiggastankern/grossen Kreuzfahrtschiffen sowie anderer grosser Schiffe „angemietet" werden. Ein weiterer Einsatzzweck ergibt sich für die Schleppschiffe noch als schnelles und leistungsstarkes Transportschiff für leicht verderbli che Güter (z. B. tropische Früchte) im Linienverkehr speziell im Bereich der Passatwinde. In diesem Fall müsste es noch mit den hierfür notwendigen gekühlten Lagerräumen ausgestattet werden.As in the composite process described above ( 47 ) of towed vessels ( 32 ) with an energy ship ( 43 ), the horizontal propulsion force resulting from the sail drives of the respective towed vessel is preferably achieved by means of one or more permanently seawater-resistant ropes (s) which are mounted on a central attachment point (FIG. 34 ) on the stern of the central float ( 35 ) of the towboat ( 32 ) is attached to a central attachment point at the bow of the respective towed large cargo ship / large container ship / supertanker / large liquefied gas tanker / large cruise ship. These tugboats do not have to be permanently assigned to one of the big cargo ships / big container ships / supertankers / big liquefied gas tankers / big cruise liners, but can move freely on the oceans (intersect) and can occasionally especially in the area of the trade winds to "propulsion gain" of large Cargo ships / large container ships / supertankers / large liquefied gas tankers / large cruise ships and other large vessels. Another purpose for the towing vessels still results as a fast and powerful transport ship for easily verderbli che goods (eg tropical fruits) in regular service, especially in the field of trade winds. In this case, it would have to be equipped with the necessary refrigerated storage rooms.

3. Das Mutterschiff:3. The mothership:

In der einfachsten Form ist das Mutterschiff als schwimmender Zwischenspeicher/Umladestation für Wasserstoff und elektrolysefähiges Wasser sowie optional auch Sauerstoff konzipiert. Das Mutterschiff hat dabei grundsätzlich die mehrfache Ladekapazität der einzelnen Energieschiffe. Im Falle der Umwandlung von Wasserstoffgas und CO2 zu Methanol auf dem Mutterschiff, wird der erzeugte Wasserstoff und optional der Sauerstoff der Energieschiffe in die Zwischenspeicher des Mutterschiffes gepumpt (entladen). Im Gegenzug versorgt das Mutterschiff die Energieschiffe mit elektrolysefähigem Wasser. Der optional mögliche Umwandlungsprozess von H2 und CO2 zu dem Endprodukt Methanol (alternativ Ammoniak) ist dabei ein gepufferter, kontinuierlicher Prozess.In The simplest form is the mothership as a floating storage / transfer station for hydrogen and electrolyzable Water and optionally also oxygen conceived. The mothership has basically the multiple loading capacity of individual energy vessels. In the case of the conversion of hydrogen gas and CO2 to methanol on the mothership, becomes the generated hydrogen and optionally the oxygen of the energy vessels in the latches of the mothership pumped (unloaded). In return, that provides Mother ship the power ships with electrolyzable water. The optional possible Conversion process of H2 and CO2 to the final product methanol (alternative Ammonia) is a buffered, continuous process.

Abhängig von der Anlagengrösse für die Methanolerzeugung (alternativ einer Anlage für die Ammoniakerzeugung) ist auch eine Erzeugung des flüssigen Methanols oder Ammoniaks auf den Energieschiffen direkt möglich. In diesem Falle ist die Funktion des Mutterschiffes auf das Umladen/Zwischenspeichern von Betriebsstoffen (CO2 und elektrolysefähiges Wasser) und den auf den Energieschiffen erzeugten Produkten Methanol oder Ammoniak und (optional) Sauerstoff beschränkt.Depending on the size of the plant for the Methanol production (alternatively a plant for ammonia production) is also a generation of liquid Methanol or ammonia directly on the energy vessels. In In this case, the function of the mothership on the reloading / caching of operating materials (CO2 and electrolyzed water) and the on the Energy products produced methanol or ammonia and (optional) Oxygen limited.

Bei dem Einsatzbereich rund um die Antarktis (Westwinddrift) sollte das bevorzugte Be- und Entladen der Mutterschiffe in „Umschlagshäfen" mit entsprechenden Speicherkapazitäten im südlichen Bereich der Erdhalbkugel erfolgen, wie z. B. an der Südküste der Republik Südafrika, Tasmanien (Australien), Patagonien (Argentinien, Chile), Neuseeland oder diversen kleineren Inseln. Optional ist das Mutterschiff auch für das Andocken von Transportschiffen auf hoher See auszurichten.at the area of application around the Antarctic (west wind drift) should the preferred loading and unloading of motherships in "transshipment ports" with corresponding storage capacity in the south Be carried out area of the earth hemisphere, such. B. on the south coast of Republic of South Africa, Tasmania (Australia), Patagonia (Argentina, Chile), New Zealand or various smaller islands. Optionally, the mothership is also for docking to be aligned by transport vessels on the high seas.

4. Das Transportschiff:4. The transport ship:

Das Transportschiff bringt den tiefgekühlten flüssigen Wasserstoff respektive das flüssige Methanol oder Ammoniak und tiefgekühlten flüssigen Sauerstoff (optional) vom diesen „Umschlaghäfen"/den Mutterschiffen zu Seehäfen in alle Welt. Von dort werden der Wasserstoff, respektive das Methanol/Ammoniak und der Sauerstoff (optional) zu den Verbraucherschwerpunkten auf dem Festland transportiert. Im Prinzip können diese Transportschiffe für den tiefgekühlten flüssigen Wasserstoff, das flüssige CO2 und den flüssigen Sauerstoff (optional) wie bereits existierende Flüssiggastanker konstruiert sein. Die Transportschiffe für den „Antransport von elektrolysefähigem Wasser und den Abtransport von Methanol/Ammoniak könnten im Prinzip wie bereits existierende Benzintanker konstruiert sein.The transport ship brings the frozen liquid hydrogen or the liquid methanol or ammonia and frozen liquid oxygen (optional) from these "transhipment ports" / motherships to seaports all over the world, from where the hydrogen, respectively the methanol / ammonia and the oxygen (optional In principle, these transport vessels for the deep-frozen liquid hydrogen, the liquid CO2 and the liquid oxygen (optional) as already possible existing liquefied gas tanker be constructed. The transport vessels for the transport of electrolyzed water and the removal of methanol / ammonia could in principle be designed as existing gasoline tankers.

Bei zentralen großen „Verdampferanlagen" (z. B. bei Einspeisestatio nen für Wasserstoff-/Sauerstoffpipelines) für den tiefgekühlten flüssigen Wasserstoff sowie den tiefgekühlten flüssigen Sauerstoff (optional) besteht die Möglichkeit über vorzugsweise mehrstufige Niedertemperaturverdampfungsprozesse (N2-, CO2-, Ammoniakkreislauf, etc – analog zu einem Dampfkraftwerk) einen großen Teil der für die Verflüssigung von Wasserstoff, respektive Sauerstoff, erforderlichen Energie in Form von elektrischer Energie zurückzugewinnen. Beim Rückweg bringen die Transportschiffe elektrolysefähiges Wasser und für die Methanolsynthese gekühltes flüssiges CO2 zu den „Umschlaghäfen" oder den Mutterschiffen.at central large "evaporator systems" (eg in feed stations NEN for hydrogen / oxygen pipelines) for the frozen liquid Hydrogen and the frozen liquid Oxygen (optional) has the option of preferably multi-stage Low-temperature evaporation processes (N2, CO2, ammonia cycle, etc - analog to a steam power plant) a large part of for liquefaction of hydrogen, respectively oxygen, required energy in Regain form of electrical energy. On the way back bring the Transport vessels electrolysable Water and for the methanol synthesis cooled liquid CO2 to the "transhipment ports" or the mother ships.

Das zur Methanolsynthese erforderliche flüssige CO2 kann z. B. aus Reformeranlagen zu Abscheidung von CO2 und Gewinnung von Wasserstoff aus Erdgas, den Abgasen von thermischen Kraftwerken, Offshoreerdölbohrinseln oder grossen Industrieanlagen gewonnen werden. Die Abscheidung des CO2 aus dem Abgas eines thermischen fossil- oder mit Methanol befeuerten Kraftwerkes wird dabei erheblich vereinfacht (weit weniger aufwendig) wenn diese thermischen fossil- oder mit, aus Ozean-Windkraft erzeugten, Methanol befeuerten Kraftwerke statt mit Luft mit reinem Sauerstoff betrieben werden. Aus wirtschaftlichen Gründen wäre es daher für die Einführung eines CO2-Kreislaufprozesses vorteilhaft, in Zukunft thermische Kraftwerke in küstennahen Standorten zu errichten..The for the synthesis of methanol required liquid CO2 can, for. B. from reformers for the capture of CO2 and the extraction of hydrogen from natural gas, the exhaust gases from thermal power plants, offshore oil rigs or large industrial plants. The capture of CO2 from the exhaust gas of a thermal fossil or methanol fueled Power plant is considerably simplified (far less expensive) if these thermal fossil or with, from ocean wind power, Methanol fired power plants instead of air with pure oxygen operate. For economic reasons, it would be therefore for the introduction of a CO2 cycle process advantageous, in future thermal power plants in coastal areas Build sites ..

Claims (28)

Verfahren zur regenerativen Erzeugung von Wasserstoff und Sauerstoff aus Windenergie über offenem Wasser eines Ozeanes, Meeres oder Binnengewässers durch eine Umwandlung der Windenergie in elektrische Energie und anschliessender Elektrolyse von Wasser mit der gewonnenen elektrischen Energie.Process for the regenerative production of hydrogen and oxygen from wind energy over open water of an ocean, sea or inland water a conversion of wind energy into electrical energy and subsequent Electrolysis of water with the obtained electrical energy. Verfahren zur regenerativen Erzeugung von Ammoniak aus Windenergie über offenem Wasser eines Ozeanes, Meeres oder Binnengewässers durch eine Umwandlung der Windenergie in elektrische Energie, anschliessender Elektrolyse von Wasser mit der gewonnenen elektrischen Energie und weiterer Synthese des bei der Elektrolyse gewonnenen Wasserstoffes mit Kohlendioxid zu Ammoniak.Process for regenerative production of ammonia from wind energy over open water of an ocean, sea or inland water a conversion of wind energy into electrical energy, then Electrolysis of water with the obtained electrical energy and others Synthesis of the hydrogen obtained during the electrolysis with carbon dioxide to ammonia. Verfahren zur regenerativen Erzeugung von Methanol aus Windenergie über offenem Wasser eines Ozeanes, Meeres oder Binnengewässers durch eine Umwandlung der Windenergie in elektrische Energie, anschliessender Elektrolyse von Wasser mit der gewonnenen elektrischen Energie und weiterer Synthese des bei der Elektrolyse gewonnenen Wasserstoffes mit Kohlendioxid zu Methanol.Process for the regenerative production of methanol from wind energy over open water of an ocean, sea or inland water by one Conversion of wind energy into electrical energy, then Electrolysis of water with the obtained electrical energy and Further synthesis of the hydrogen obtained in the electrolysis with carbon dioxide to methanol. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem mittels der Windenergie Schwimmkörper (Energieschiffe) auf dem Wasser bewegt werden, deren Bewegung in elektrische Energie umgewandelt wird.Method according to one of claims 1 to 3, wherein by means of the wind energy floats (energy ships) to be moved on the water, their movement into electrical energy is converted. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem die regenerative Erzeugung von Wasserstoff und/oder Sauerstoff auf dem Schwimmkörper stattfindet.Method according to one of claims 1 to 4, wherein the regenerative Generation of hydrogen and / or oxygen takes place on the float. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem die regenerative Erzeugung von Ammoniak oder Methanol auf dem Schwimmkörper stattfindet.Method according to one of claims 1 to 5, wherein the regenerative Generation of ammonia or methanol takes place on the float. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem die elektrische Energie in ausreichend dimensionierten Akkumulatoren gespeichert wird.Method according to one of claims 1 to 6, wherein the electrical Energy stored in sufficiently sized accumulators becomes. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem Wasserstoff, Sauerstoff, Ammoniak oder Methanol auf dem Schwimmkörper (Energieschiff) gelagert werden.Method according to one of claims 1 to 7, wherein hydrogen, Oxygen, ammonia or methanol stored on the floating body (energy ship) become. Einrichtung zur regenerativen Erzeugung von Wasserstoff und Sauerstoff aus Windenergie über offenem Wasser eines Ozeanes, Meeres oder Binnengewässers durch eine Umwandlung durch die Windenergie erzeugter Antriebskraft und der dadurch resultierenden Relativbewegung eines Schwimmkörpers gegenüber dem umgebenden Wasser mittels an diesem Schwimmkörper vorgesehener Wasserströmungsturbinen und von diesen angetriebenen Generatoren in elektrische Energie und anschliessender Elektrolyse von Wasser mit der gewonnenen elektrischen Energie.Device for the regenerative production of hydrogen and oxygen from wind energy over open water of an ocean, sea or inland water a conversion by the wind energy generated driving force and the resulting relative movement of a floating body relative to the surrounding water by means provided on this float water flow turbines and from these powered generators into electrical energy and subsequent electrolysis of water with the obtained electrical Energy. Einrichtung zur regenerativen Erzeugung von Wasserstoff und Sauerstoff aus Windenergie über offenem Wasser eines Ozeanes, Meeres oder Binnengewässers durch eine Umwandlung der Windenergie in elektrische Energie und anschliessender Elektrolyse von Wasser mit der gewonnenen elektrischen Energie mit einem oder mehreren Schwimmkörpern (3, 4, 29), an denen einerseits Segel (26), andererseits mit je einem elektrischen Generator (41) verbundene Wasserströmungsturbinen angeordnet sind, deren Räder (6) in das den Schwimmkörper tragende Wasser eintauchen und die mindestens eine Elektrolyseanlage (11) aufweisen.Device for the regenerative production of hydrogen and oxygen from wind energy over open water of an ocean, sea or inland water by a conversion of wind energy into electrical energy and subsequent electrolysis of water with the obtained electrical energy with one or more floats ( 3 . 4 . 29 ) on which, on the one hand, sails ( 26 ), on the other hand each with an electric generator ( 41 ) are arranged connected water flow turbines whose wheels ( 6 ) immerse in the water carrying the float and the at least one electrolysis plant ( 11 ) exhibit. Einrichtung zur regenerativen Erzeugung von Ammoniak aus Windenergie über offenem Wasser eines Ozeanes, Meeres oder Binnengewässers durch eine Umwandlung durch die Windenergie erzeugter Antriebskraft und der dadurch resultierenden Relativbewegung eines Schwimmkörpers gegenüber dem umgebenden Wasser mittels an diesem Schwimmkörper vorgesehener Wasserströmungsturbinen in elektrische Energie, anschliessender Elektrolyse von Wasser mit der gewonnenen elektrischen Energie und weiterer Synthese des bei der Elektrolyse gewonnenen Wasserstoffes (H2) mit Stickstoff (N2) zu Ammoniak.Device for the regenerative production of ammonia from wind energy over open water of an ocean, sea or inland water by a conversion by the wind energy generated driving force and the resulting relative movement of a floating body relative to the surrounding water by means provided on this float water flow turbines in electrical energy, then electrolysis of water with the obtained electrical energy and further synthesis of the hydrogen obtained in the electrolysis (H 2 ) with nitrogen (N 2 ) to ammonia. Einrichtung zur regenerativen Erzeugung von Methanol aus Windenergie über offenem Wasser eines Ozeanes, Meeres oder Binnengewässers durch eine Umwandlung durch die Windenergie erzeugter Antriebskraft und der dadurch resultierenden Relativbewegung eines Schwimmkörpers gegenüber dem umgebenden Wasser mittels an diesem Schwimmkörper vorgesehener Wasserströmungsturbinen in elektrische Energie, anschliessender Elektrolyse von Wasser mit der gewonnenen elektrischen Energie und weiterer Synthese des bei der Elektrolyse gewonnenen Wasserstoffes (H2) mit Kohlendioxid (CO2) zu Methanol.Device for the regenerative production of methanol from wind energy over open water of an ocean, sea or inland water by a conversion by the wind energy generated driving force and the resulting relative movement of a floating body against the surrounding water by means provided on this float water flow turbines in electrical energy, then electrolysis of water with the obtained electrical energy and further synthesis of the hydrogen obtained in the electrolysis (H 2 ) with carbon dioxide (CO 2 ) to methanol. Einrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 12, die einen Tank (16) für das bei der Elektrolyse erzeugte Gas aufweist.Device according to one of claims 9 to 12, comprising a tank ( 16 ) for the gas produced during the electrolysis. Einrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 12, die ein Tiefkühlaggregat (13, 15) für das bei der Elektrolyse erzeugte Gas aufweist.Device according to one of claims 9 to 12, which is a freezer unit ( 13 . 15 ) for the gas produced during the electrolysis. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 9 bis 14, die einen Tank (12) zur Lagerung des elektrolysefähigen Wassers aufweist.Device according to one of the preceding claims 9 to 14, comprising a tank ( 12 ) for storage of the electrolyzed water. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 9 bis 14, die einen wärmegedämmten Flüssiggasstank (16) zur Lagerung des bei der Elektrolyse erzeugten Sauerstoffgases aufweist.Device according to one of the preceding claims 9 to 14, comprising a thermally insulated liquefied gas tank ( 16 ) for storage of the oxygen gas generated in the electrolysis. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 9 bis 16, bei der die Turbinen beiderseits der Schwimmkörper an Kragarmen gehaltert sind.Device according to one of the preceding claims 9 to 16, in which the turbines on both sides of the floating body Cantilevers are supported. Einrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 17, bei der die Segel als Schleppsegel oder Drachenhöhensegel (z. B. in SkySails Technologie) ausgebildet sind.Device according to one of claims 9 to 17, wherein the sails as a tow or kite altitude sail (eg in SkySails technology). Einrichtung nach nach einem der vorhergehenden Ansprüche 9 bis 18, die einen Tank (12) für elektrolysefähiges Wasser, einen Hochdruckkompressor (19) zur Verdichtung und ein Hochdruckröhrenbündel (20) zur Speicherung des erzeugten Wasserstoffgases, sowie einen Hochdruckkompressor (21) zur Verdichtung und ein Hochdruckröhrenbündel (22) zur Speicherung des erzeugten Sauerstoffgases, oder ein Tiefkühlaggregat (15) und einen wärmegedämmten Flüssiggasstank (16) für das bei der Elektrolyse erzeugte Sauerstoffgas aufweist.Device according to one of the preceding claims 9 to 18, comprising a tank ( 12 ) for electrolyzed water, a high-pressure compressor ( 19 ) for compression and a high-pressure tube bundle ( 20 ) for storing the generated hydrogen gas, and a high-pressure compressor ( 21 ) for compression and a high-pressure tube bundle ( 22 ) for storing the generated oxygen gas, or a freezer unit ( 15 ) and a thermally insulated liquefied gas tank ( 16 ) for the oxygen gas generated in the electrolysis. Einrichtung nach nach einem der vorhergehenden Ansprüche 9 bis 19, die einen Tank (12) für elektrolysefähiges Wasser, eine Methanolsyntheseanlage (23) und einen Tank (24) zur Speicherung des erzeugten Methanols, sowie einen wärmegedämmten Flüssiggasstank (25) zur Speicherung des für die Methanolsynthese benötigten Kohlendioxides (CO2), ein Tiefkühlaggregat (15) und einen wärmegedämmten Flüssiggasstank (16) für das bei der Elektrolyse erzeugte Sauerstoffgas oder einen Hochdruckkompressor (21) zur Verdichtung und ein Hochdruckröhrenbündel (22) zur Speicherung des erzeugten Sauerstoffgases aufweist.Device according to one of the preceding claims 9 to 19, comprising a tank ( 12 ) for electrolyzed water, a methanol synthesis plant ( 23 ) and a tank ( 24 ) for storing the methanol produced, and a thermally insulated liquefied gas tank ( 25 ) for storing the carbon dioxide (CO 2) required for the synthesis of methanol, a freezer unit ( 15 ) and a thermally insulated liquefied gas tank ( 16 ) for the oxygen gas produced during the electrolysis or a high pressure compressor ( 21 ) for compression and a high-pressure tube bundle ( 22 ) for storing the generated oxygen gas. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 9 bis 20, die einen Tank (12) für elektrolysefähiges Wasser, einen oder mehrere ausreichend dimensionierte Nanotube-Speicherbehälter zur Speicherung des mittels Elektrolyse erzeugten Wasserstoffgases sowie einen wärmegedämmten Flüssiggasstank (16) für das bei der Elektrolyse erzeugte Sauerstoffgas oder einen Hochdruckkompressor (21) zur Verdichtung und ein Hochdruckröhrenbündel (22) zur Speicherung des erzeugten Sauerstoffgases aufweist.Device according to one of the preceding claims 9 to 20, comprising a tank ( 12 ) for electrolysable water, one or more sufficiently sized nanotube storage containers for storing the hydrogen gas generated by electrolysis and a thermally insulated liquefied gas tank ( 16 ) for the oxygen gas produced during the electrolysis or a high pressure compressor ( 21 ) for compression and a high-pressure tube bundle ( 22 ) for storing the generated oxygen gas. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 9 bis 21, die einen Tank (12) für elektrolysefähiges Wasser, einen oder mehrere ausreichend dimensionierte(n) Metallhybridspeicherbehälter zur Speicherung des mittels Elektrolyse erzeugten Wasserstoffgases sowie einen wärmegedämmten Flüssiggasstank (16) für das bei der Elektrolyse erzeugte Sauerstoffgas oder einen Hochdruckkompressor (21) zur Verdichtung und ein Hochdruckröhrenbündel (22) zur Speicherung des erzeugten Sauerstoffgases aufweist.Device according to one of the preceding claims 9 to 21, comprising a tank ( 12 ) for electrolyzed water, one or more sufficiently sized metal hybrids storage tanks for storing the hydrogen gas generated by electrolysis and a thermally insulated liquefied gas tank ( 16 ) for the oxygen gas produced during the electrolysis or a high pressure compressor ( 21 ) for compression and a high-pressure tube bundle ( 22 ) for storing the generated oxygen gas. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 22, bei der die Segel als von einer vollautomatischen und computergestützten Steuerung gesteuerte Schlepp- oder Drachenhöhensegel (z. B. Skysails Technologie) ausgebildet sind.Device according to one of claims 1 to 22, wherein the sails as a towed vehicle controlled by a fully automated and computerized control system. or kite highsail (eg Skysails technology) are formed. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei der mittels GPS Navigation sowie satelliten- und/oder computergestützter Wettervorhersage eine computergestützte Routenplanung für den Einsatz der Energieschiffe zur Erreichung der für den vorgesehenen Einsatzzweck optimalen Windverhältnisse erfolgt und zur Erzielung der bestmöglichen Energieerzeugung, des grösstmöglichen Nutzungsfaktors sowie der grösstmöglichen Sicherheit für den Einsatz der Energieschiffe führt.Method according to one of claims 1 to 8, wherein by means of GPS navigation as well as satellite and / or computer aided weather forecast a computer-aided Route planning for the use of energy vessels to achieve the intended Purpose optimal wind conditions occurs and to achieve the best possible Energy production, the largest possible Usage factor and the largest possible Security for the use of energy vessels leads. Einrichtung zum regenerativen Zusatzantrieb von energieerzeugenden Schwimmkörpern nach einem der Ansprüche 9 bis 24 mittels Meereswindenergie durch Bildung eines Verbandes (47) dieser Schwimmkörper mit einem oder mehreren, mit vollautomatisch zu betätigenden Segeln, Schleppsegeln oder Drachenhöhensegeln (26) ausgerüsteten, Schleppschiffe (32), wobei die durch die Segelantriebe der jeweiligen Schleppschiffe (32) resultierende horizontale Vortriebskraft mittels eines oder mehreren ausreichend dimensionierten und dauerhaft seewasserbeständigen Seile(s)(33) von einem zentralen Befestigungspunkt (34) auf dem Heck des zentralen Schwimmkörpers (35) der(s) Schleppschiffe(s) auf einen zentralen Befestigungspunkt am Bug der energieerzeugenden Schwimmkörpers oder am Bug des zentralen Hauptschwimmkörpers (3) des Energieschiffes (43) übertragen wird.Device for regenerative auxiliary drive of energy-generating floats after egg Nem of claims 9 to 24 by means of marine wind energy by forming a dressing ( 47 ) these floats are equipped with one or more fully automatic sails, tows or kite sails ( 26 ), towed vessels ( 32 ), whereby by the sail drives of the respective towed ships ( 32 ) resulting horizontal propulsion force by means of one or more sufficiently dimensioned and permanently seawater resistant ropes (s) ( 33 ) from a central attachment point ( 34 ) on the stern of the central float ( 35 ) of the towing vessels (s) to a central attachment point at the bow of the power-generating floating body or at the bow of the central main floating body ( 3 ) of the energy ship ( 43 ) is transmitted. Einrichtung zum regenerativen Zusatzantrieb/Antrieb von grossen Frachtschiffen/grossen Containerschiffen/Supertankern/grossen Flüssigastankern oder grossen Kreuzfahrtschiffen nach einem der Ansprüche 9 bis 25 mittels Meereswindenergie durch Nutzung der Schleppschiffe (32) mittels Bildung eines Verbandes, wobei die durch die Segelantriebe der jeweiligen Schleppschiffe (32) resultierende horizontale Vortriebskraft mittels eines oder mehreren ausreichend dimensionierten und dauerhaft seewasserbeständigen Seile(s)(33) von einem zentralen Befestigungspunkt (34) auf dem Heck des zentralen Schwimmkörpers (35) der(s) Schleppschiffe(s) auf einen zentralen Befestigungspunkt am Bug der „abzuschleppenden" grossen Frachtschiffe/grossen Containerschiffen/Supertankern/grossen Flüssiggastankern und grossen Kreuzfahrtschiffen übertragen wird.Device for regenerative auxiliary drive / propulsion of large cargo ships / large container ships / supertankers / large liquid-fuel tankers or large cruise ships according to one of claims 9 to 25 by means of marine wind energy by using the towed vessels ( 32 ) by the formation of a bandage, whereby by the sail drives of the respective towed ships ( 32 ) resulting horizontal propulsion force by means of one or more sufficiently dimensioned and permanently seawater resistant ropes (s) ( 33 ) from a central attachment point ( 34 ) on the stern of the central float ( 35 ) of the tug (s) is transferred to a central point of attachment at the bow of the "towing" large cargo ships / large container ships / supertankers / large liquefied gas tankers and large cruise ships. Verwendung des Verfahren nach Anspruch 7 zur regenerativen Eigenbedarfs- oder Notversorgung von elektrischer Energie sowie zur Versorgung von batteriegespeisten elektrischen „Hilfsantrieben/betrieben" (z. B. bei Windflauten, Gegenwind oder Beschädigung der Besegelung etc.) zur Nutzung/Nachrüstung auf Segelschiffen oder -yachten sowie für Nutzung/Nachrüstung auf mit Skysails Technologie (vollautomatische Drachenhöhensegel) ausgerüstete Motor- und Superyachten.Use of the method according to claim 7 for regenerative Personal or emergency supply of electrical energy as well for the supply of battery-powered electrical "auxiliary drives / operated" (eg in windy weather, Headwind or damage the sails, etc.) for use / retrofitting on sailing ships or yachts as well as for use / retrofit with Skysails technology (fully automatic kite altitude sail) equipped Motor and superyachts. Verwendung des Verfahren nach Anspruch 1 zur regenerativen Eigenbedarfsversorgung von elektrischer Energie und zur Wasserstofferzeugung und Speicherung des Wasserstoffes gemäss Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche zur Versorgung von Brennstoffzellen oder für Wasserstoffbetrieb geeignete Verbrennungsmotoren zum Antrieb von (Notstrom-) Generatoren zwecks Erzeugung von elektrischer Energie, (z. B. bei Windflauten, Gegenwind oder Beschädigung der Besegelung etc.) zur Nutzung/Nachrüstung auf Segelschiffen oder -yachten, sowie für Nutzung/Nachrüstung auf mit Skysails Technologie (vollautomatische Drachenhöhensegel) ausgerüstete Motor- und Superyachten.Use of the method according to claim 1 for regenerative Internal power supply of electrical energy and hydrogen production and storing the hydrogen according to the method of any one of previous claims for supplying fuel cells or for hydrogen operation suitable Internal combustion engines for driving (emergency) generators in order Generation of electrical energy, (eg in windy winds, head wind or damage the sails, etc.) for use / retrofitting on sailing ships or yachts, as well as for Use / retrofitting equipped with Skysails technology (fully automatic kite altar sail) and superyachts.
DE102007019027A 2006-04-18 2007-04-18 Regenerative generation method for hydrogen and oxygen, ammonia and methanol from wind energy into electrical energy, involves transforming energy and subsequent electrolysis of water with obtained electrical energy Ceased DE102007019027A1 (en)

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