DE102015011353A1 - Energiewendestern - Google Patents

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Abstract

Der Energiewendestern nutzt in einer schwimmenden Anlage zugleich die Windenergie und die Meereswellenenergie. In der Mitte befindet sich eine größere Wellenenergieboje, die aus den Meereswellen Energie erzeugt und ein Windrad trägt. Die Wellenenergieboje hat einen Schwimmkörper in der Form einer flachen runden Scheibe, die stabil am Wasser schwimmt und bewirkt, dass der Mast des Windrades senkrecht steht und eine tiefliegende Gegenmasse, die zum größten Teil aus dem eingeschlossenen Wasser besteht und dafür sorgt, dass der Mast des Windrades nur langsam hin- und herschwenkt, so dass am Windrad keine zu großen Kreiselmomente entstehen. Rundherum sind mit dieser größeren Wellenenergieboje mittels Rohrfedern mit innenliegenden Stromkabeln kleinere Wellenenergiebojen verbunden, die bereits bei niedrigerer Wellenhöhe Energie erzeugen und dadurch die Energieproduktion gleichmäßiger machen, so dass die Energie besser in das Stromnetz integriert werden kann und daher wertvoller ist.

Description

  • In der Mitte des Energiewendesternes befindet sich eine größere Wellenenergieboje (1, 1 und 3) mit aufgesetztem Windrad (2, 1 und 3), die einen Transformator trägt und am Meeresboden fix oder über Satelliten mit GPS oder Galileo dynamisch verankert ist und von der die Kabelverbindung zum Stromtransport ausgeht.
  • Mit dieser sind rundherum kleinere Wellenenergiebojen (3, 2 und 3) mit zu Federn geformten Rohren (4, 1 und 2 und 3) verbunden, in denen die verbindenden Stromkabel liegen. Die Federung bewirkt, dass die Wellenenergiebojen ihre Position halten, ohne dass infolge der Meereswellen zu große Kräfte zwischen den Bojen auftreten. Die kleineren Wellenenergiebojen (3, 2 und 3) erzeugen bereits bei niedrigerer Wellenhöhe Strom und machen dadurch die Energieproduktion gleichmäßiger, so dass die Energie besser in das Stromnetz integriert werden kann und daher wertvoller ist. Die kleineren Wellenenergiebojen (3, 2 und 3) können auch rund um ein konventionelles Offshore-Windrad mit in den Meeresboden eingerammten Fundament angeordnet sein.
  • Die Wellenenergiebojen (1, 1 und 3 und 3, 2 und 3) haben einen an einer Maststange (5, 1, 2 und 3) auf- und abgleitenden Schwimmkörper (6, 1, 2 und 3) und eine am unteren Ende der Maststange (5, 1, 2 und 3) befestige Gegenmasse (7, 1, 2 und 3) mit Balanceschwimmkörper (8, 1 und 2) und eingeschlossener Wassermasse (9, 1 und 2), die bewirkt, dass der größte Teil der Gegenmasse aus der eingeschlossenen Wassermasse besteht.
  • Die zum größten Teil aus dem eingeschlossenen Wasser bestehende Gegenmasse (7, 1, 2 und 3) sorgt dafür, dass sich die Maststange (5, 1, 2 und 3) nur langsam hin- und herbewegt, so dass am Windrad keine zu großen Kreiselmomente auftreten.
  • Der Schwimmkörper (6, 1, 2 und 3) hat die form einer flachen runden Scheibe, die Stabil am Wasser schwimmt und dafür sorgt, dass die Maststange (5, 1, 2 und 3) im wesentlichen senkrecht gehalten wird und dadurch infolge des auf das Windrad wirkenden Winddruckes nur eine kleine Schräglage aufweist.
  • Schwimmkörper (6, 1, 2 und 3) und Gegenmasse (7, 1, 2 und 3) mit Balanceschwimmkörper (8, 1 und 2) sind vorzugsweise aus Beton gefertigt, der um einen Innenkörper (10, 1 und 2) gegossen wird, der aus Schaumstoff wie beispielsweise Styropor besteht.
  • Hydraulikzylinder (11, 1 und 2) pumpen infolge der von den Meereswellen verursachten Bewegung zwischen dem Schwimmkörper (6, 1 und 2) und der Gegenmasse (7, 1 und 2) über Saugventile (12, 1 und 2) und Druckventile (13, 1 und 2) Drucköl, das aus Düsen (14, 1 und 2) auf ein Turbinenrad (15, 1 und 2) spritzt und einen Stromgenerator (16, 1 und 2) antreibt.
  • Düsennadeln (17, 1 und 2) sorgen mit mechanischer Regelung für konstanten Öldruck, unabhängig von der von den Meereswellen verursachten Bewegungsgeschwindigkeit des Schwimmkörpers (6, 1 und 2) gegenüber der Gegenmasse (7, 1 und 2) oder mit elektronischer Regelung für maximale Energieausbeute.
  • Gummibälge (18, 1 und 2) dichten die Hydraulikzylinder (11, 1 und 2) gegen das Meerwasser ab und fangen bei einer Undichtigkeit des Hydrauliksystems auslaufendes Öl auf.
  • Ein in einem waagrechten Querrohr (19, 1 und 3) beispielsweise mit einer elektrisch angetriebenen Gewindespindel verschiebbares Gewicht (20, 1) wird entsprechend dem Winddruck auf das Windrad (2, 1 und 3) so verschoben, dass die Maststange (8, 1 und 3) senkrecht steht.
  • Falls der Energiewendestern gegenüber dem Seekabel abdriftet löst sich bei einer vorbestimmten Kraft eine Steckverbindung, um einen Kabelriss zu vermeiden. Dabei schwimmt der am Seekabel angebrachte Teil der Steckverbindung infolge des nun geringeren Gewichtes mit einem angebrachten Schwimmkörper an die Wasseroberfläche, so dass das Seekabel wieder gefunden werden kann.
  • Der Energiewendestern schwimmt satellitengesteuert mit eigener erzeugter Energie vom Produktionsort zum Einsatzort.

Claims (10)

  1. Energiewendestern, dadurch gekennzeichnet, dass rund um eine größere Wellenenergieboje (1, 1 und 3) mit aufgesetztem Windrad (2, 1 und 3), die einen Transformator trägt und am Meeresboden fix oder über Satelliten mit GPS oder Galileo dynamisch verankert ist und von der Kabelverbindungen zum Stromtransport ausgehen, mehrere kleine Wellenenergiebojen (3, 2 und 3) mit zu Federn geformten Rohren (4, 1, 2 und 3), in denen die verbindenden Stromkabel liegen, mit dieser verbunden sind oder rund um ein konventionelles Offshore-Windrad mit in den Meeresboden eingerammten Fundamenten mit diesem durch zu Federn geformte Rohre mit innenliegenden verbindenden Stromkabeln verbunden sind.
  2. Energiewendestern, dadurch gekennzeichnet, dass die Wellenenergiebojen (1, 1 und 3 und 3, 2 und 3) einen an einer Maststange (5, 1, 2 und 3) auf- und abgleitenden Schwimmkörper (6, 1, 2 und 3) haben, der die Form einer stabil auf dem Wasser schwimmenden flachen runden Scheibe hat, um dafür zu sorgen, dass die Maststange (5, 1, 2 und 3) im wesentlichen senkrecht gehalten wird und dadurch infolge des auf das Windrad (2, 1 und 3) wirkenden Winddruckes nur eine kleine Schräglage aufweist.
  3. Energiewendestern, dadurch gekennzeichnet, dass eine am unteren Ende der Maststange (5, 1, 2 und 3) befestigte Gegenmasse (7, 1, 2 und 3) mit Balanceschwimmkörper (8, 1 und 3) und eingeschlossener Wassermasse (9, 1 und 3) zum größte Teil aus der eingeschlossenen Wassermasse besteht, um zu bewirken, dass sich die Maststange nur langsam hin- und herbewegt, so dass am Windrad keine zu großen Kreiselmomente auftreten.
  4. Energiewendestern, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwimmkörper (6, 1, 2 und 3) und die Gegenmasse (7, 1, 2 und 3) mit Balanceschwimmkörper (8, 1 und 2) aus Beton gefertigt sind, der um Innenkörper (10, 1 und 2) aus Schaumstoff wie beispielsweise Styropor gegossen wird.
  5. Energiewendestern, dadurch gekennzeichnet, dass Hydraulikzylinder (11, 1 und 2) infolge der von den Meereswellen verursachten Bewegung zwischen dem Schwimmkörper (6, 1 und 2) und der Gegenmasse (7, 1 und 2) über Saugventile (12, 1 und 2) und Druckventile (13, 1 und 2) Drucköl pumpen, das aus Düsen (14, 1 und 2) auf ein Turbinenlaufrad (15, 1 und 2) spritzt und einen Stromgenerator (16, 1 und 2) treibt.
  6. Energiewendestern, dadurch gekennzeichnet, dass Düsennadeln (17, 1 und 2) mit mechanischer Regelung für konstanten Öldruck, unabhängig von der von den Meereswellen verursachten Bewegungsgeschwindigkeit des Schwimmkörpers (6, 1 und 2) gegenüber der Gegenmasse (7, 1 und 2) oder mit elektronischer Regelung für maximale Energieausbeute sorgen.
  7. Energiewendestern, dadurch gekennzeichnet, dass Gummibälge (18, 1 und 2) die Hydraulikzylinder (11, 1 und 2) gegen Meerwasser schützen und bei Undichtigkeit im Hydrauliksystem austretendes Öl auffangen.
  8. Energiewendestern, dadurch gekennzeichnet, dass ein in einem Querrohr (19, 1 und 3) verschiebbares Gewicht (20, 1) entsprechend dem Winddruck auf das Windrad (2, 1 und 3) so verschoben wird, dass die Maststange (8, 1 und 3) senkrecht steht.
  9. Energiewendestern, dadurch gekennzeichnet, dass sich bei einer vorbestimmten Kraft, falls der Energiewendestern gegenüber dem Seekabel abdriftet, eine Steckverbindung löst, um einen Kabelriss zu vermeiden und dass dabei der am Seekabel angebrachte Teil der Steckverbindung mit einem angebrachten Schwimmkörper an die Wasseroberfläche schwimmt, so dass das Seekabel wieder gefunden werden kann.
  10. Energiewendestern, dadurch gekennzeichnet, dass er satellitengesteuert mit eigener erzeugter Energie vom Produktionsstandort zum Einsatzstandort schwimmt.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109406096A (zh) * 2018-11-21 2019-03-01 大连理工大学 一种浮式海上风电机组测量装置及其方法
CN109599015A (zh) * 2018-11-21 2019-04-09 大连理工大学 浮式海上风电机组的混合模型实验装置及其实验方法
GB2620781A (en) * 2022-07-21 2024-01-24 Thorne Stephen Tidal / wind energy recovery and storage

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