DE102018210623A1

DE102018210623A1 - Schwimmkörper, Windkraftanlage und Hochseewindpark

Info

Publication number: DE102018210623A1
Application number: DE102018210623.1A
Authority: DE
Inventors: Jörg Findeisen
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens Energy Global GmbH and Co KG
Priority date: 2018-06-28
Filing date: 2018-06-28
Publication date: 2020-01-02
Also published as: WO2020001932A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung ist mit einem Schwimmkörper (200) zum Tragen einer Windkraftanlage (100) eines schwimmenden Hochseewindparks (300) befasst.Der Schwimmkörper (200) umfasst einen Stabilisierungskörper zur Anordnung unter einer Wasseroberfläche (50) und zur Stabilisierung der Lage des Schwimmkörpers (200) im Wasser. Der Stabilisierungskörper umfasst mindestens eine Komponente (410, 420, 430) einer Vorrichtung zur Netzanbindung des Hochseewindparks (300). Die mindestens eine Komponente (410, 420, 430) ist seewasserdicht verkapselt.

Description

Die Erfindung betrifft einen Schwimmkörper zum Tragen einer Energetischen Anlage eines schwimmenden, auch als Floating-Offshore-Windparks bezeichneten Hochseewindparks und eine schwimmfähige Windkraftanlage sowie einen Hochseewindpark. Die Erfindung betrifft insbesondere die Netzanbindung von Hochseewindparks.
Unter „Energetischer Anlage“ werden hierbei insbesondere Umspannwerke oder Konverterstationen und die zugehörigen elektrischen Baugruppen bzw. Komponenten, sowie Windkraftanlagen verstanden.
Eine Windkraftanlage umfasst üblicherweise einen Turm und eine um den Turm drehbare Gondel mit Rotorblättern, sowie einen Transformator, der beispielsweise in der Gondel oder im Turm der Windkraftanlage angeordnet ist.
Die Nutzung der Windenergie auf See kann, bis zu einer gewissen Wassertiefe, mit Hilfe von tragenden Fundamenten erfolgen, die in den Meeresboden eingerammte Gründungsrohre aufweisen. Die Gründungsrohre sind miteinander verbunden und bilden so ein Stützgerüst aus, auf dem eine Windenergieanlage mit ihrem Turm abgestützt ist. Ein solches Fundament ist in DE102004042066 beschrieben.
Für größere Wassertiefen, die keine Fundamentierung der Windkraftanlage oder des für die Netzanbindung notwendigen Umspannwerks selbst erlauben, werden Schwimmkörper in der Form selbstschwimmender Plattformen zum Tragen je einer Windkraftanlage oder eines Umspannwerks verwendet. Die Schwimmkörper sind dabei am Aufstellungsort am Meeresboden verankert.
Der Schwimmkörper umfasst dabei üblicherweise einen Stabilisierungskörper zur Lagestabilisierung. Der Schwimmkörper ist geeignet, Windkraftanlagen zu tragen. Um eine stabile Lage einer Windkraftanlage auch bei hohen Windstärken und Seegang zu erreichen, sind die Schwimmkörper mit großen Ballasttanks ausgestattet, um ein rückstellendes Moment entgegen einem durch Winddruck und Seegang auf die Windkraftanlage wirkenden Kippmoment zu erzeugen.
Der Schwimmkörper wird zumeist als eine Hohlstruktur aus Stahlrohren gebildet, die ein Fundamentvolumen bilden, welches sich bei einer Nutzung zu einem großen Teil unter der Wasseroberfläche befindet.
Die vorliegende Erfindung widmet sich der Aufgabe, den Aufbau von Hochseewindparks zu vereinfachen.
Diese Aufgabe wird durch die in den unabhängigen Ansprüchen beschriebenen Gegenstände gelöst.
Erfindungsgemäß wird ein Schwimmkörper zum Tragen einer energetischen Anlage bereitgestellt. Der erfindungsgemäße Schwimmkörper umfasst einen Stabilisierungskörper zur Anordnung unter einer Wasseroberfläche und zur Stabilisierung der Lage des Schwimmkörpers im Wasser. Der Schwimmkörper bildet einen unter der Wasseroberfläche liegenden Auftriebsschwerpunkt, wenn der Schwimmkörper das Gewicht einer energetischen Anlage trägt. Der Stabilisierungskörper umfasst mindestens eine Komponente einer Vorrichtung zur Netzanbindung des Hochseewindparks. Die mindestens eine Komponente ist dabei seewasserdicht gekapselt und unterhalb des Auftriebsschwerpunktes des Schwimmkörpers angeordnet.
Der Schwimmkörper hat den Vorteil, dass gewichtige Komponenten des Umspannwerks als lagestabilisierender Ballast aufgenommen sind, so dass kein oder nur geringer Totballast zur Lagestabilisierung und kein eigenständiger Schwimmkörper für die Vorrichtung zur Netzanbindung des Hochseewindparks notwendig sind. Der Schwimmkörper ermöglicht so einen vereinfachten Hochseewindpark, der keine eigenständige Plattform für die Vorrichtung zur Netzanbindung des Hochseewindparks benötigt.
Weiterhin ermöglicht die Erfindung eine besonders kompakte Gestaltung einer seeseitigen Vorrichtung zur Netzanbindung des Hochseewindparks.
Durch die seewasserdichte Kapselung der elektrischen Komponenten ist ein Schutz dieser Komponenten vor dem Seeklima gewährleistet. Dies lässt eine vereinfachte Ausführung dieser Komponenten zu. Insbesondere wird die elektrische Verbindung zwischen den Komponenten vereinfacht. Zudem sind Korrosionsschutzmaßnahmen nur noch in einem deutlich verringerten Umfang notwendig.
In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst der Stabilisierungskörper mehrere Komponenten der Vorrichtung zur Netzanbindung des Hochseewindparks, insbesondere alle Komponenten der Vorrichtung zur Netzanbindung des Hochseewindparks. Dabei weisen die Komponenten unterschiedliche Dichten und/oder Massen auf. Je größer die Dichte und/oder die Masse der jeweiligen Komponente sind, desto entfernter werden die Komponenten vom Auftriebsschwerpunkt des Schwimmkörpers angeordnet. Mit anderen Worten werden die Komponenten umso tiefer im Schwimmkörper angeordnet, je größer ihre Masse oder ihre Dichte ist. Dadurch wird erreicht, dass der Massenschwerpunkt des Schwimmkörpers und damit auch der Massenschwerpunkt der gesamten schwimmenden Anordnung möglichts tief im Schwimmkörper liegt. Dadurch wird ein großes rückstellendes Moment erreicht, dass einem durch Winddruck und Seegang auf die schwimmende Anordnung wirkenden krängenden Moment entgegen steht.
Insbesondere bei Windkraftanlagen mit ihren hohen als Hebel wirkenden Türmen tritt bei Wind ein erhebliches kränkendes Moment auf, dem durch eine große Masse des Ballastes und/oder einen großen Abstand zwischen dem Massenschwerpunkt und dem Auftriebsschwerpunkt der Anordnung entgegengewirkt werden muss. Im Rahmen der Erfindung wird eine gute und kostengünstige Stabilisierung einer schwimmenden Anordnung, insbesondere einer schwimmenden Windkraftanlage und eines Umspannwerkes zur Netzanbindung eines Offshore Windparks ermöglicht.
Der Schwimmkörper kann die mindestens eine Komponente in mindestens einer seewasserdicht abschließbaren, vom Schwimmkörper umfassten Hohlstruktur umfassen.
Somit werden ohnehin erforderliche Komponenten der Netzanbindung eines Windparks als Ballastkörper genutzt. Weiterhin benötigen die derart untergebrachten Komponenten dann keine eigenen Gründungsstrukturen.
Die mindestens eine seewasserdicht abschließbare Hohlstruktur kann ein Hohlzylinder sein. Die mindestens eine Komponente kann dabei die Hohlstruktur nur teilweise ausfüllen, sodass ein unausgefüllt verbleibender Teil des Hohlzylinders dem Hohlzylinder Auftrieb geben kann. Der Hohlzylinder kann, bis auf mindestens eine seewasserdicht abschließbare Öffnung zum Austausch und/oder zur Wartung der mindestens einen Komponente, seewasserdicht verschlossen sein. So lassen sich Austausch und Wartung vereinfachen.
Die mindestens eine Komponente kann mindestens eine Hochspannung führende, elektrische Baugruppe umfassen. Die Hohlstruktur kann zumindest teilweise als mit Isolierfluid gefülltes Gefäß ausgebildet sein oder das Gefäß umfassen. So lässt sich die Hochspannung führende, elektrische Baugruppe besonders gut isolieren.
Die mindestens eine Hohlstruktur kann einen bevorzugt zylindrischen Raum mit einer inneren koaxialen Wandung begrenzen. Dieser Raum ist ständig oder nur bei Bedarf fluidfrei, wobei durch den innerhalb des die Komponente umschließenden Raumes ein Begehungsweg ausgebildet sein kann. Die Begehbarkeit des Räumen vereinfacht die Wartung der darin angeordneten Komponente.
Das mindestens eine Hohlstrukturelement und/oder das umschließende Gefäß kann als Kapselung für einen Teil der mindestens einen Hochspannung führenden elektrischen Baugruppe ausgebildet sein.
So lässt sich die Hochspannung führende elektrische Baugruppe besonders gut schützen.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform werden weitere Ballastkörper und / oder flüssige Ballaststoffe unterhalb des Auftriebsschwerpunktes vorgesehen, wobei die Ballaststoffe umso weiter vom Auftriebsschwerpunkt entfernt angeordnet sind je höher ihre Dichte ist. Mit anderen Worten werden auch diese Ballastkörper und/oder Ballaststoffe umso tiefer im Schwimmkörper angeordnet, je größer ihre Masse bzw. ihre Dichte ist.
Metallische Ballastkörper weisen eine hohe Dichte auf und werden demzufolge im untersten Bereich des Schwimmkörpers angeordnet. Es steht eine Vielzahl an Ballaststoffen, so zum Beispiel auch Beton, Schotter oder Kies zur Verfügung.
Bevorzugt ist die Ballastzone des Schwimmkörpers durch Trennwände in mehrere Ballastkammern unterteilt. Bevorzugt ist dabei mindestens eine Kammer für flüssige Ballaststoffe vorgesehen.
Vorteilhafterweise ist mindestens eine Ballastkammer, hermetisch abgeschlossen ausgeführt und mit einer Ballastflüssigkeit gefüllt, welche korrosionshemmend ist. Dazu ist im einfachsten Fall Süßwasser mit korrosionshemmenden Additiven einsetzbar.
Zum Ausgleich der thermisch bedingten Volumenänderungen der Ballastflüssigkeit, ist die Ballastkammer mit einem Ausdehnungsgefäß oder Ausdehnungsraum ausgestattet.
Bevorzugt sind einer oder mehrere Ballasträume für flüssige Ballaststoffe gekapselt ausgeführt und mit einem Gaspolster zur Aufnahme der thermisch bedingten Volumenschwankungen der Ballastflüssigkeit versehen.
Bevorzugt ist mindestens eine Kammer für flüssige Ballaststoffe vorgesehen, deren Füllstand regelbar bzw. beinflussbar ist.
Bei einer weiteren erfindungsgemäßen Variante ist dabei mindestens eine Kammer für flüssige Ballaststoffe vorgesehen, welche mit Vorrichtungen zum Wasseraustausch mit dem umgebenden Seewasser ausgestattet ist. Zur Regelung des Füllstandes sind dabei vorzugsweise Ventile vorgesehen. Eine Verringerung des Füllstandes einer Ballastkammer kann über eine Pumpe oder die Einleitung eines Druckgases erfolgen. Die Einstellung der Füllhöhe des Wasserballastes dient zur Feinabstimmung der Gesamtballastmasse und damit der Regelung der Tauchtiefe des Schwimmkörpers und damit einer Beeinflussung der Stabilität der schwimmenden Gründungsstruktur.
Bevorzugt wird eine Ballastkammer mit regelbarem Füllstand oberhalb der Ballastkammer. Dadurch erreicht man eine Stabilisierung, da die Ballastkammer mit dem regelbaren Füllstand eine geringere durchschnittliche Dichte hat und demzufolge wiederum der Ballast mit der höheren Dichte auch in einem größeren Abstand zum Auftriebsschwerpunkt angeordnet ist.
In einer weiteren speziellen Ausgestaltung ist ein Ballastraum oder sind mehrere Ballasträume für flüssige Ballaststoffe gekapselt ausgeführt und das Kompensationsgefäß für die thermisch bedingten Volumenschwankungen der Ballastflüssigkeit oberhalb der Ballastkammern, im Auftriebsteil der Gründungsstruktur angeordnet. Die Verbindung erfolgt über Rohrleitungen. Das Kompensations- bzw. Ausdehnungsgefäß ist nur bei hohen Temperaturen gefüllt und hat damit im Normalbetrieb eine geringe Dichte und kann durch diese Änderung seiner Platzierung, Platz für Ballaststoffe höherer Dichte in weiter vom Auftriebsschwerpunkt liegenden Bereichen frei machen.
Bevorzugt ist die Auftriebszone des Schwimmkörpers durch Trennwände in mehrere Auftriebskammern unterteilt. Bevorzugt sind die Auftriebskammern mit einem inerten Gas, vorzugsweise Stickstoff gefüllt.
Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform betrifft die einen Ballastkörper darstellende Komponenten zur Netzanbindung, welche auf Grund ihrer durch die Funktion bedingten geometrischen Gestaltung das Volumen des ihr zugeordneten Ballastraumes nicht vollständig ausfüllen. Hier wird die Volumendifferenz zwischen Ballastraum und den elektrischen Komponenten durch eine Ballastflüssigkeit aufgefüllt. Damit wird der für Ballast vorgesehene Raum optimal genutzt.
Bevorzugt weist die durch den Schwimmkörper gebildete Gründungsstruktur in der Ballastzone und / oder der Auftriebszone des Schwimmkörpers einen größeren Durchmesser auf, als die Gründungsstruktur im Bereich der Wasserlinie.
Bevorzugt weist der Schwimmkörper einen Tiefgang von mindestens 30 Metern auf.
Bevorzugt entspricht der Tiefgang des Schwimmkörpers mindestens dem vierfachen Durchmesser des Selben. Damit wird eine hohe Schwimmstabilität erreicht.
Der Schwimmkörper kann weiterhin eine Hebevorrichtung zum Austausch der mindestens einen Komponente umfassen. So lassen sich Austausch und Wartung noch mehr vereinfachen.
Erfindungsgemäß wird weiterhin eine schwimmfähige Windkraftanlage vorgeschlagen. Die schwimmfähige Windkraftanlage umfasst den erfindungsgemäßen Schwimmkörper, wobei die Windkraftanlage auf dem Schwimmkörper errichtet ist. Mit anderen Worten ausgedrückt umfasst die schwimmfähige Windkraftanlage den erfindungsgemäßen Schwimmkörper und eine alleine für sich genommen nicht schwimmfähige Windkraftanlage, welche auf dem Schwimmkörper angeordnet gemeinsam mit dem Schwimmkörper eine schwimmfähige Windkraftanlage bildet.
In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Windkraftanlage einen zylindrischen Turm, der sich in einer Längsrichtung erstreckt und eine Zylinderachse aufweist, die parallel um einen Abstand versetzt zu einer anderen Zylinderachse des Hohlzylinder verläuft, wobei der Schwimmkörper weiterhin eine Hebevorrichtung zum Austausch der mindestens einen Komponente und die Hebevorrichtung einen mit dem Turm verbundenen Ausleger umfassen kann, der den Abstand überbrückt.
Die schwimmfähige Windkraftanalage ist dann unter anderem besonders kippstabil, wobei die mindestens eine Komponente sehr leicht zu warten und/oder zu wechseln ist.
Der Schwimmkörper kann insbesondere mindestens drei Hohlzylinder mit parallelen Hohlzylinderachsen aufweisen, die jeweils zur Zylinderachse des Turms den besagten Abstand aufweisen, wobei jeder der Hohlzylinder mindestens eine Komponente des Umspannwerks des Hochseewindparks umfassen kann und wobei die Hebevorrichtung um den Turm schwenkbar ausgeführt sein kann.
Die schwimmfähige Windkraftanalage ist dann ganz besonders kippstabil und kann viele Komponenten der Vorrichtung zur Netzanbindung des Hochseewindparks aufnehmen.
Erfindungsgemäß wird weiterhin ein Hochseewindpark vorgeschlagen, der mindestens eine erfindungsgemäße schwimmfähige Windkraftanlage umfasst.
In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst dabei die Vorrichtung zur Netzanbindung des Hochseewindparks mindestens eine Komponente eines Umspannwerks des Hochseewindparks und/oder mindestens eine Komponente eines Konverters.
Der Hochseewindpark kann eine Vielzahl von schwimmfähigen Windkraftanlagen umfassen, welche über Kabel mit mindestens einem auf See befindlichem Umspannwerk zur Netzanbindung verbunden sind. Das Umspannwerk kann ganz- oder teilweise am Standort einer der zum Windpark gehörigen Windkraftanlagen platziert und mechanisch mit dem Schwimmkörper oder einer Verankerung dieser Windkraftanlage verbunden sein.
Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden. Es zeigen:

1 ein Ausführungsbeispiel der Erfindung,
2 einen Hochseewindpark gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung,
3 eine Anordnung mehrerer Hochseewindparks gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung,
4 ein anderes Ausführungsbeispiel der Erfindung,
5 ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung,
6 noch ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung,
7 ein anderes, weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung,
8 eine schwimmfähige Windkraftanlage mit drei Schwimmkörpern gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung,
9 noch ein anderes, weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung,
10 das Ausführungsbeispiel aus 9 in Aufsicht,
11 eine beispielhafte Ausführungsform eines Aspekts der Erfindung,
12 eine weitere beispielhafte Ausführungsform eines Aspekts der Erfindung,
13 noch eine weitere beispielhafte Ausführungsform eines Aspekts der Erfindung,
14 eine weitere beispielhafte Ausführungsform der Erfindung,
15 noch eine weitere beispielhafte Ausführungsform der Erfindung,
16 noch eine weitere beispielhafte Ausführungsform der Erfindung und
17 ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Die vorliegende Erfindung beschreibt die Verwendung mindestens einer Komponente eines Umspannwerks als Stabilisierungskörper eines auch als „Floating-Struktur“ oder Gründungsstruktur bezeichneten Schwimmkörpers einer Windkraftanlage. Beispiele für solche Komponenten sind Transformatoren und Drosseln, die auf Grund ihrer hohen Masse bestens als Stabilisierungskörper geeignet sind. Dazu werden sie mit entsprechenden Befestigungselementen ausgestattet und die Anschlusstechnik entsprechend angepasst.
Dabei sind eine, mehrere oder alle Komponenten eines Umspannwerks im unteren Bereich des Schwimmkörpers angeordnet.
1 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung. Dort ist ein Schwimmkörper 200 zum Tragen einer Windkraftanlage 100 eines schwimmenden Hochseewindparks 300 gezeigt, der über dem Meeresboden 51 im Meerwasser 52 schwimmt. Dabei ist in 1 die Windkraftanlage 100 auf dem Schwimmkörper 200 errichtet. Der Schwimmkörper 200 umfasst einen Stabilisierungskörper zur Anordnung unter der Wasseroberfläche 50. Der Stabilisierungskörper umfasst mindestens eine Komponente 410, 420, 430, 470 einer Vorrichtung zur Netzanbindung des Hochseewindparks 300, beispielsweise einen Transformator eines Umspannwerks oder eine Komponente eines Konverters. Die mindestens eine Komponente 410, 420, 430, 470 ist zumindest durch den Schwimmkörper 200 seewasserdicht verkapselt.
Die Windkraftanlage umfasst dabei einen Turm 110, eine Gondel 160 mit den Rotorblättern 170 und einen Transformator 180, 190. Der Transformator 180, 190 ist in der Gondel 160 oder in dem Turm 110 der Windkraftanlage angeordnet.
Der Schwimmkörper 200 umfasst Hohlstrukturelemente und bildet eine Gründungsstruktur und / oder Turmstruktur der Windkraftanlage 100. Der Schwimmkörper 200 ist derart gestaltet, dass er Komponenten 410, 420, 430, 470 einer Vorrichtung, die für zur Netzanbindung eines oder mehrerer Hochseewindparks 300 notwendig ist, aufnehmen kann.
Im Ausführungsbeispiel umfassen die Komponenten 410, 420, 430 beispielsweise Leistungstransformatoren eines Umspannwerks, die als einphasige Einheiten in einer Hohlstruktur der Gründung platziert sind.
Die Komponente 470 des Umspannwerks ist beispielsweise eine Funktionsbaugruppe mit einer zusätzlichen Verkapselung 280, die in ihrer Form und ihren Abmessungen an eines der den Schwimmkörper 200 bildenden Hohlstrukturelemente der Gründungsstruktur angepasst ist.
Erfindungsgemäß sind die Komponenten zur Netzanbindung des Windparks entsprechend ihrer Masse bzw. Dichte innerhalb der Hohlstruktur des Schwimmkörpers angeordnet. So sind die Transformatoren 430 als Baugruppen mit der größten Dichte und der größten Masse im unteren Teil des Schwimmkörpers, mit dem maximalen Abstand zum Auftriebsschwerpunkt 600 des Schwimmkörpers 200 angeordnet. Eine Baugruppe 470, welche eine geringere Dichte und Masse aufweist (im Beispiel eine Schaltanlage) ist oberhalb der Transformatoren angeordnet und weist einen geringeren Abstand zum Auftriebsschwerpunkt 600 auf.
2 zeigt einen Hochseewindpark 300 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Ein Hochseewindpark 300 ist mit einer bestimmten Anzahl von schwimmfähigen Windkraftanlagen 100 ausgestattet. Das zur Netzanbindung erforderliche Umspannwerk 320 ist in den Schwimmkörper 200 einer der vorhandenen schwimmfähigen Windkraftanlagen 100 integriert. Der Hochseewindpark 300 benötigt daher keine separate Plattform zur Aufnahme dieses Umspannwerks 320.
3 zeigt eine Anordnung mehrerer Hochseewindparks 300 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Die schwimmfähigen Windkraftanlagen 100 versorgen im Ausführungsbeispiel jeweils zwei Umspannwerke 320. Von diesen wird über je ein Hochspannungs-Wechselstrom-Kabel 330 eine seeseitige Konverterstation 340 einer Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragungsstrecke 350, HGÜ, versorgt. Die Konverterstation 340 wandelt den Wechselstrom in Gleichstrom und überträgt ihn über die HGÜ 350.
Die Komponenten des Umspannwerks können in dem auch als Gründungsstruktur bezeichneten Schwimmkörper einer einzigen Windkraftanlage angeordnet oder auf die Schwimmkörper mehrerer Windkraftanlagen verteilt sein. Dabei ist eine Aufteilung sowohl nach Funktion von Baugruppen als auch die Aufteilung in Einphaseneinheiten möglich. Insbesondere für HGÜ-Anlagen mit ihrem großen Raumbedarf bietet sich eine Aufteilung nach Funktion von Baugruppen auf mehrere Windkraftanlagen an.
17 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Schwimmkörpers 200, der über mehrere Ballastkörper verfügt, welche erfindungsgemäß unterhalb des Auftriebsschwerpunktes 600 im Ballastbereich 210 des Schwimmkörpers 200 angeordnet sind. Dabei sind die Ballastkörper derart angeordnet, dass jeweils der Ballastkörper mit dem größten Gewicht bzw. der größten Dichte möglichst nah an der Unterkante des Schwimmkörpers angeordnet ist. Die Ballastkörper sind also jeweils derart angeordnet, dass mit steigendem Gewicht bzw. steigender Dichte die Entfernung zum Auftriebsschwerpunkt 600 größer wird.
Im untersten Bereich ist im Ausführungsbeispiel ein fester Ballastkörper 560 mit einer hohen Dichte angeordnet. Darüber sind mehrere Komponenten eines Offshore Umspannwerkes zur Netzanbindung eines Offshore Windparks angeordnet. Auch diese sind nach ihrem Gewicht bzw. ihrer Dichte derart angeordnet, dass diese umso entfernter vom Auftriebsschwerpunkt 600 angeordnet sind, je größer ihre Dichte bzw. ihre Masse ist. Demzufolge ist der Transformator 410 als schwerste Baugruppe unterhalb der anderen Baugruppen 430/450 angeordnet. Der Abstand des Transformators 410 zum Auftriebsschwerpunkt 600 ist hier beispielhaft als Abstand A bezeichnet.
Weiterhin ist im Ausführungsbeispiel die Ballastzone 210 in mehrere Ballastkammern 510/520/530/540 unterteilt. Dabei sind im Ausführungsbeispiel mehrere Ballasttanks 530/540 für Ballastflüssigkeiten vorgesehen. Diese sind auf Grund ihrer geringeren Dichte oberhalb der Ballastkörper 560 und der Komponenten 410/430/450 des Offshore-Umspannwerkes angeordnet.
Im Ausführungsbeispiel ist eine Ballastkammer 530 mit einer nicht korrosiven Ballastflüssigkeit 570 befüllt, die Ballastkammer 530 ist hermetisch verschlossen ausgeführt, weiterhin sind innerhalb der Hohlstruktur des Schwimmkörpers Volumina zum Ausgleich der thermisch bedingten Volumenschwankungen dieser Ballastflüssigkeit 570 vorgesehen.
Im Ausführungsbeispiel kommt in dieser Ballastkammer Süßwasser mit korrosionshemmenden Additiven zum Einsatz. Oberhalb dieser Ballastkammer 530 ist eine weitere Ballastkammer 540 für flüssige Ballaststoffe 580 vorgesehen, diese ist mit Vorrichtungen zur Regelung des Füllstandes durch Austausch mit dem den Schwimmkörper 200 umgebenden Seewasser 52 ausgestattet. Zur Regelung des Füllstandes sind Ventile 590/591 vorgesehen. Eine Verringerung des Füllstandes dieser Ballastkammer kann mittels einer Pumpe 595 oder die Einleitung eines Druckgases erfolgen. Somit kann der Ballast an die Betriebsbedingungen der Offshore Struktur angepasst werden.
Die Einstellung der Füllhöhe des Wasserballastes dient zur Feinabstimmung der Tauchtiefe und Stabilität der schwimmenden Gründungsstruktur. Die Ballastkammer mit regelbarem Füllstand 540 ist oberhalb der Ballastkammer 530 deren Füllstand nicht regelbar ist angeordnet. Dadurch erreicht man eine weitere Stabilisierung, da die Ballastkammer mit dem regelbaren Füllstand eine geringere durchschnittliche Dichte hat und demzufolge wiederum der Ballast mit der höheren Dichte auch in einem größeren Abstand zum Auftriebsschwerpunkt angeordnet ist.
Die Hohlstruktur des Auftriebsbereichs des Schwimmkörpers ist durch Trennwände 650 in mehrere Auftriebskammern 610 unterteilt. Im Ausführungsbeispiel sind mehrere Auftriebskammern zur Verminderung der Korrosion mit Stickstoff gefüllt. Einige leichte Komponenten welche zugänglich sein müssen und nicht im Ballastbereich untergebracht werden können sind innerhalb einer Auftriebskammer angeordnet. Auch hier sind die schwereren Komponenten 470 unterhalb der leichteren Komponenten 480 unterhalb des Auftriebsschwerpunktes 600 angeordnet.
Die durch den Schwimmkörper 200 gebildete Gründungsstruktur weist in der Ballastzone 210 und der Auftriebszone 220 des Schwimmkörpers einen größeren Durchmesser auf, als die Gründungsstruktur im Bereich der Wasserlinie 50. Bevorzugt entspricht der Tiefgang des Schwimmkörpers mindestens dem vierfachen Durchmesser des Selben. Damit wird eine hohe Schwimmstabilität erreicht.
Oberhalb des Meeresspiegels 50 können an dem Schwimmkörper weitere Strukturen eines Offshore Umspannwerkes 320 angeordnet sein. Dabei sind oberhalb des Wasserspiegels insbesondere Baugruppen angeordnet, welche eine einfache Zugänglichkeit für Wartungs- oder Kontrollzwecke erfordern, zum Beispiel Überwachungseinheiten 490, Schaltanlagen oder Steuerschränke. Weiterhin ist beispielsweise eine Landeplattform für Hubschrauber zur Versorgung des Windparks auf dem Schwimmkörper installierbar. Alternativ kann der Schwimmkörper wie im Ausführungsbeispiel 1 eine Windkraftanlage 100/110 tragen.
5 bis 7 zeigen weitere Ausführungsbeispiele, welche jeweils über mehrere Schwimmkörper 200 verfügen.
In 5 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer schwimmfähigen Windkraftanlage 100. Im dargestellten Beispiel umfasst der Schwimmkörper 200 mindestens drei Hohlzylinder mit parallelen Hohlzylinderachsen, die zur Zylinderachse des Turms 110 denselben Abstand aufweisen. Jeder der Hohlzylinder umfasst als Stabilisierungskörper je mindestens eine Komponente 410, 420, 430 des Umspannwerks 320 des Hochseewindparks 300.Die auch als Baugruppen bezeichneten Komponenten 410, 420, 430 des Umspannwerks 320 sind auf die Schwimmkörper 200 verteilt.
Weiterhin ist jeweils oberhalb der als Grundballast dienenden Komponenten 410, 420, 430 eine Ballastkammer 540 für flüssige Ballaststoffe 580 angeordnet. Diese Ballastkammern sind mit Vorrichtungen zur Regelung ihres Füllstandes ausgestattet. So ist es möglich die Gesamtballastmenge in jedem Schwimmkörper 200 einzeln zu regulieren und damit die Eintauchtiefe jedes Schwimmers zu variieren und die Lage und Stabilität der gesamten schwimmenden Anordnung an die wechselnden durch Seegang und Wind gegebenen Anforderungen einzustellen.
Weiterhin ermöglicht diese Bauweise in den einzelnen Schwimmkörpern 200 Komponenten 410,420,430 unterschiedlicher Masse anzuordnen und die Abstimmung des jeweiligen Gesamtballastes durch unterschiedliche Befüllung der Ballastkammern 540 mit Ballastflüssigkeiten 580 vorzunehmen.
6 zeigt eine schwimmendes Umspannwerk 320 welches von 3 Schwimmkörpern 200 getragen wird. Dabei sind Komponenten 410,420 erfindungsgemäß in den Schwimmkörpern 200 angeordnet. Weiterhin sind Komponenten 490 deren Funktion eine Anordnung in den Schwimmkörpern nicht zulässt oberhalb des Wasserspiegels 50 in einem Gehäuse des Umspannwerkes 320 angeordnet. Somit dienen insbesondere die schweren in den Schwimmkörpern untergebrachten Komponenten der Stabilisierung des gesamten schwimmenden Umspannwerkes.
8 zeigt eine auch als Offshore-Windturbine bezeichnete schwimmfähige Windkraftanlage 100 mit drei Schwimmkörpern 200, wobei einer der Schwimmkörper 200 den Turm 110 der Windkraftanlage 100 trägt. Die beiden anderen Schwimmkörper 200 dienen zur Stabilisierung und zum Ausgleich des bei Wind auftretenden Kippmoments. Um eine kritische Neigung des Turms 110 der Windkraftanlage bei höheren Windstärken zu vermeiden, sind die Schwimmkörper 200 mit Stabilisierungskörpern als lagestabilisierendem Ballast versehen. Im Ausführungsbeispiel dient der Trafo des auch als Offshore-Umspannwerk oder Offshore-Substation bezeichneten Umspannwerks 320 des Hochseewindparks 300 als Stabilisierungskörper.
Weiterhin sind im Ausführungsbeispiel in den Schwimmkörpern 200 Ballastkammern mit Ballastflüssigkeiten 570 vorgesehen. Der Füllstand der Ballastkammern ist in diesem Ausführungsbeispiel derart regelbar, dass Ballastflüssigkeit zwischen den Ballastkammern der Schwimmer 200 über die horizontale Verbindungsstruktur 240 ausgetauscht wird.
9 zeigt ein Ausführungsbeispiel mit mehreren Schwimmkörpern 200, welche jeweils Komponenten 410, 490 des Umspannwerks 320 als Stabilisierungskörper umfassen.
Die mindestens eine Komponente 410, 490 ist im Ausführungsbeispiel von mindestens einer seewasserdicht abschließbaren, vom Schwimmkörper 200 umfassten Hohlstruktur umfasst.
Die mindestens eine seewasserdicht abschließbare Hohlstruktur des Ausführungsbeispiels ist ein Hohlzylinder, der den Schwimmkörper 200 bildet. Die mindestens eine Komponente 410, 490 füllt die Hohlstruktur nur teilweise aus, sodass ein unausgefüllt verbleibender Teil dem Hohlzylinder Auftrieb geben kann. Der Hohlzylinder ist an einer Grundfläche seewasserdicht verschlossen und umfasst an der anderen Grundfläche mindestens eine seewasserdicht abschließbare Öffnung 270 zum Austausch und oder zur Wartung der mindestens einen Komponente 410, 490.
Eine Hebevorrichtung 130 ermöglicht dabei den Austausch der mindestens einen Komponente 410, 490.
Im Ausführungsbeispiel ist die Hebevorrichtung 130 ein am zylindrischen Turm 110 der Windkraftanlage 100 angeordnetes Hebezeug, welches einen mit dem Turm 110 verbundenen Ausleger 131 umfasst, der einen Abstand überbrückt, der zwischen der Zylinderachse des Turms 110 und den parallelen Zylinderachsen der Hohlzylinder besteht. Dabei sind die Hohlzylinder über horizontale Ausleger 240 mit dem Turm 110 verbunden.
Die der Aufnahme der Komponenten des Umspannwerks 320 dienenden Hohlstrukturelemente des Schwimmkörpers 200 sind im Ausführungsbeispiel jeweils durch eine seewasserdicht verschließbare Öffnung 270 vor Umgebungseinflüssen geschützt. Diese Öffnungen 270 sind in ihrer Größe und Ausführung derart gestaltet, dass der Austausch von Komponenten des Umspannwerks 320 ermöglicht wird.
Weiterhin zeigt 9 ein bezüglich der als Transformator ausgebildeten zylindrische Komponente besonders ausgestaltetes Ausführungsbeispiel der Erfindung. Im Ausführungsbeispiel der 9 ist ein Hohlstrukturelement des Schwimmkörpers 200 der Gründung einer Windkraftanlage 100 mit einer als Transformator ausgebildeten Komponente 410 ausgestattet, welcher im Ausführungsbeispiel als Hochleistungstransformator vom Drehstrom-Manteltyp ausgeführt ist. Dieser ist derart in einer zylindrischen Komponente angeordnet, dass die Wicklungsachsen der als Transformator ausgebildeten Komponente 410 in gleicher Richtung wie die Achse der zylindrischen Komponente ausgerichtet sind. Auf diese Weise wird die Platzierung von Hochleistungstransformatoren in den Hohlstrukturelementen des Schwimmkörpers 200 möglich.
Weiterhin sind im Ausführungsbeispiel in den Schwimmkörpern 200 Ballastkammern mit Ballastflüssigkeiten 570 vorgesehen. Diese Ballastkammern sind mit Vorrichtungen zur Regelung ihres Füllstandes ausgestattet. So ist es möglich die Gesamtballastmenge in jedem Schwimmkörper 200 einzeln zu regulieren und damit die Eintauchtiefe jedes Schwimmers zu variieren und die Lage und Stabilität der gesamten schwimmenden Anordnung an die wechselnden durch Seegang und Wind oder Betrieb der Hebevorrichtung 130 gegebenen Anforderungen einzustellen.
Der Füllstand der Ballastkammern ist in diesem Ausführungsbeispiel derart regelbar, dass Ballastflüssigkeit zwischen den Ballastkammern der Schwimmer 200 über die horizontale Verbindungsstruktur 240 ausgetauscht wird.
10 zeigt eine Draufsicht des Ausführungsbeispiels aus 9. Erfindungsgemäß sind die Hohlstrukturelemente des Schwimmkörpers 200 mit Mitteln zur Aufnahme der Komponenten des Umspannwerks 320 ausgestattet. Es ergibt sich eine radial von einem zentralen Hohlstrukturelement der Gründung beabstandete Anordnung der in den Schwimmkörpern 200 angeordneten Komponenten 410, 490. Am Turm 110 der Windkraftanlage 100 ist eine Hebevorrichtung 130, im Beispiel ein Kran, angeordnet, dessen Schwenkbereich und Ausladung derart gewählt werden, dass alle der Aufnahme von Komponenten 410, 490 des Umspannwerks 320 dienenden Hohlstrukturelemente des Schwimmkörpers 200 erreichbar sind.
10 zeigt beispielhaft drei Hohlstrukturelemente des Schwimmkörpers 200 mit je einer einphasigen Umspanneinheit U, V, W. Jede einphasige Umspanneinheit U, V, W ist einfach vorhanden.
11, 12 und 13 zeigen eine Auswahl weiterer Anordnungsmöglichkeiten der Komponenten des Umspannwerks 320 in den Hohlstrukturelementen der Schwimmkörper 200 eines auch als „Floating Substation“ bezeichneten Umspannwerks eines Hochseewindparks 300.
11 zeigt beispielhaft die Bildung eines Umspannwerks aus einphasigen Umspanneinheiten U, V, W, welche jeweils in einem der drei Hohlstrukturelemente des Schwimmkörpers 200 der Gründungsstruktur angeordnet sind.
12 stellt beispielhaft die Nutzung eines vierten Hohlstrukturelements zur Bildung einer einphasigen Reserveeinheit R dar.
13 zeigt beispielhaft sechs Hohlstrukturelemente des Schwimmkörpers 200 mit je einer einphasigen Umspanneinheit U, V, W.
14 und 15 zeigen zwei beispielhafte Schwimmkörper 200 bei dem der Stabilisierungskörper je mehrere Komponenten 410, 420, 430, 450, 490 des Umspannwerks 320 umfasst. Die Komponenten 410, 420, 430, 450, 490 weisen dabei unterschiedliche Dichten und/oder Massen auf. Je geringer die Dichte und/oder die Masse der jeweiligen Komponente 410, 420, 430, 450, 490 ist, desto näher sind die Komponenten 410, 420, 430, 450, 490 an dem Auftriebsschwerpunkt 600 des jeweiligen Schwimmkörpers 200 angeordnet.
Zumindest eine oder einige Komponenten einer Vorrichtung zur Netzanbindung eines Hochseewindparks, beispielsweise eines Umspannwerks oder eines Konverters, sind also in der Hohlstruktur eines Schwimmkörpers einer Windkraftanlage des Hochseewindparks angeordnet. Die Komponente mit der größten Masse bzw. der höchsten Dichte ist im größten Abstand zum Auftriebsschwerpunkt, also am unteren Ende der Hohlstruktur angeordnet. Im Ausführungsbeispiel der 14 ist dies der Transformator 410. Darüber sind Komponenten 450 mit einer geringeren Masse und/oder geringer Dichte angeordnet.
Ein weiterer Ballastkörper 560, welcher keine elektrische Komponente darstellt, aber eine höhere Dichte als der Transformator 410 aufweist ist unter den elektrischen Komponenten 410, also mit dem größtmöglichen Abstand zum Auftriebsschwerpunkt angeordnet.
Die Komponente 490, welche beispielhaft gut zugänglich sein muss und/oder relativ leicht ist, ist im oberen Bereich des Schwimmkörpers 200 angeordnet.
Dadurch wird eine günstige Relation zwischen dem Auftriebsschwerpunkt 600 und dem Masseschwerpunkt der schwimmfähigen Windkraftanlage 100 und somit eine stabile Lage der schwimmfähigen Windkraftanlage 100 erreicht.
Weiterhin zeigt das in 15 dargestellte Ausführungsbeispiel mehrere jeweils einen Ballastkörper darstellende Komponenten 410/420/430 zur Netzanbindung, auf Grund ihrer durch die Funktion bedingten geometrisch Gestaltung ist das Volumen des ihr zugeordneten Ballastraumes nicht vollständig ausgefüllt, wobei die Volumendifferenz zwischen Ballastraum und den elektrischen Komponenten durch eine Ballastflüssigkeit 570 aufgefüllt ist. Damit wird der für Ballast vorgesehene Raum optimal genutzt.
16 zeigt ein Ausführungsbeispiel bei dem ein Stabilisierungskörper, der die als Transformator ausgebildete Komponente 410 eines Umspannwerks 320 eines Hochseewindparks 300 seewasserdicht verkapselt umfasst, an einen Schwimmkörper 200 einer schwimmenden Windkraftanlage 100 von außen angedockt ist. Dadurch wird ein maximaler Abstand zum Auftriebsschwerpunkt erreicht und eine hohe Stabilität des Schwimmkörpers erreicht.
In weiteren Ausgestaltungen werden zusätzliche aus konventionellem Ballastmaterial gefertigte Ballastkörper von außen an den Schwimmkörper angedockt.
Dadurch ist es Beispielsweise möglich standardisierte Auftriebskörper, für die Windkraftanlagen und das Umspannwerk zu verwenden. Weiterhin ist dadurch ein Ausgleich der Eintauchtiefen unterschiedlich ausgestatteter Schwimmkörper möglich.
In einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst ein auch als Floating-Offshore-Windpark bezeichneter Hochseewindpark eine Vielzahl von Windkraftanlagen, welche über Kabel mit mindestens einem auf See befindlichem Umspannwerk zur Netzanbindung verbunden sind. Das Umspannwerk ist ganz- oder teilweise am Schwimmkörper einer der zum Hochseewindpark gehörigen Windkraftanlagen platziert und mechanisch mit der Gründung oder dem Turm dieser Windkraftanlage verbunden.
In einer beispielhaften Weiterbildung sind dabei auch als Baugruppen bezeichnete Komponenten des Umspannwerks nach Funktionen oder als Einphasensysteme in Funktionsbaugruppen aufgeteilt und physisch mehreren Windkraftanlagen des Hochseewindparks zugeordnet.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist mindestens ein Hohlstrukturelement eines Schwimmkörpers einer Windkraftanlage von ihren Abmessungen und ihrer Ausführung derart gestaltet, dass sie die Komponenten einer Vorrichtung zur Netzanbindung eines Hochseewindparks, beispielsweise eines Umspannwerks oder eines Konverters, teilweise oder vollständig aufnehmen können.
In einer optionalen Weiterbildung des weiteren Ausführungsbeispiels sind die Abmessungen des mindestens einen Hohlstrukturelements derart dimensioniert, dass eine Platzierung der Komponenten des Umspannwerks entsprechend ihrer jeweiligen Masse, ihren Abmessungen und den jeweils erforderlichen Betriebsbedingungen ermöglicht ist.
In einer optionalen Weiterbildung des weiteren Ausführungsbeispiels ist eine Komponente mit der größten Masse bzw. der höchsten Dichte an einem unteren Ende des mindestens einen Hohlstrukturelements angeordnet.
In einer optionalen Weiterbildung des weiteren Ausführungsbeispiels ist das mindestens eine Hohlstrukturelement mit einer seewasserdicht verschließbaren Öffnung zum Austausch von Komponenten des Umspannwerks versehen. Die seewasserdicht verschließbare Öffnung ist vorzugsweise derart angeordnet, dass die Komponenten mittels einer Hebevorrichtung verladen werden können.
In einer optionalen Weiterbildung des weiteren Ausführungsbeispiels umfasst der Schwimmkörper mehrere Hohlstrukturelemente, wobei Mittelachsen der Hohlstrukturelemente parallel und äquidistant versetzt zu einer Mittelachse eines Turms der Windkraftanlage angeordnet sind.
In einer optionalen Weiterbildung des weiteren Ausführungsbeispiels ist an dem Turm eine Hebevorrichtung, beispielsweise ein Ausleger, derart angebracht, dass dessen Dreh- und Schwenkbereich die Hohlstrukturelemente überstreicht.
In einer optionalen Weiterbildung des weiteren Ausführungsbeispiels umfassen die Komponenten mindestens eine Hochspannung führende, elektrische Baugruppe und die Hohlstrukturelemente sind zumindest teilweise als mit Isolierfluid gefüllte Gefäße zur Aufnahme der Komponenten ausgebildet oder umfassen solche mit Isolierfluid gefüllte Gefäße.
In einer optionalen Weiterbildung des weiteren Ausführungsbeispiels umfasst die Komponente ein umschließendes Gefäß mit einer inneren koaxialen Wandung, welche einen ständig oder bei Bedarf fluidfreien Raum bildet, durch den innerhalb der Komponente ein Begehungsweg bildbar ist.
Das mindestens eine Hohlstrukturelement und/oder das umschließende Gefäß kann als Verkapselung für einen Teil der Hochspannung führenden elektrischen Baugruppen ausgebildet sein.
Das mindestens eine Hohlstrukturelement und/oder das umschließende Gefäß können mindestens eine elektrische Barriere und/oder mindestens eine magnetische Abschirmung umfassen.
Das mindestens eine Hohlstrukturelement und/oder das umschließende Gefäß können aus Metall bestehen, sodass elektrische Abschirmung der Komponenten des Umspannwerks ganz oder teilweise von dem Hohlstrukturelement und/oder das umschließende Gefäß dargestellt wird.
Obwohl die Erfindung im Detail durch bevorzugte Ausführungsbeispiele näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.
Bezugszeichenliste

50: Wasseroberfläche
51: Meeresboden
52: Meerwasser
100: Windkraftanlage
110: Turm
130: Hebevorrichtung
131: Ausleger
160: Gondel
170: Rotorblätter
180, 190: Transformator
200: Schwimmkörper
210: Ballastzone
220: Auftriebszone
240: horizontale Ausleger
270: Öffnung
280: Verkapselung

300: Hochseewindpark
320: Umspannwerk
330: Hochspannungs-Wechselstrom-Kabel
340: Konverterstation
350: Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragungsstrecke (HGÜ)
410, 420, 430, 450, 470, 480, 490: Komponenten einer Vorrichtung zur Netzanbindung eines Hochseewindparks
510,520,530, 540: Ballastraum
550: Trennwand
560: Ballastkörper
570,580: Ballastflüssigkeit
590,591: Ventil
595: Pumpe
596: Rohrleitung
600: Auftriebsschwerpunkt
610: Auftriebskammer
650: Trennwand
A: Abstand
R: Reserveeinheit
U, V, W: Umspanneinheiten

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102004042066 [0004]

Claims

Schwimmkörper (200) zum Tragen einer energetischen Anlage (300), wobei - der Schwimmkörper (200) einen Stabilisierungskörper zur Anordnung unter einer Wasseroberfläche (50) und zur Stabilisierung der Lage des Schwimmkörpers (200) im Wasser umfasst, wobei - der Stabilisierungskörper mindestens eine Komponente (410, 420, 430) einer Vorrichtung zur Netzanbindung des Hochseewindparks (300) umfasst, und wobei - die mindestens eine Komponente (410, 420, 430) seewasserdicht verkapselt ist.
Schwimmkörper (200) nach Anspruch 1, wobei - der Stabilisierungskörper mehrere Komponenten (410, 420, 430) der Vorrichtung zur Netzanbindung des Hochseewindparks (300) umfasst, wobei - die Komponenten (410, 420, 430) unterschiedliche Dichten und/oder Massen aufweisen und - Komponenten (410, 420, 430) unterhalb des Auftriebsschwerpunktes (600) angeordnet sind, und - umso weiter vom Auftriebsschwerpunkt (600) des Schwimmkörpers (200) entfernt angeordnet sind, je größer die Dichte und/oder die Masse der jeweiligen Komponente (410, 420, 430) ist.
Schwimmkörper (200) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die mindestens eine Komponente (410, 420, 430) von mindestens einer seewasserdicht abschließbaren, vom Schwimmkörper (200) umfassten Hohlstruktur umfasst ist.
Schwimmkörper (200) nach Anspruch 3, wobei - die mindestens eine seewasserdicht abschließbare Hohlstruktur ein Hohlzylinder ist, wobei - die mindestens eine Komponente (410, 420, 430) die Hohlstruktur nur teilweise ausfüllt, so dass ein unausgefüllt verbleibender Teil dem Hohlzylinder Auftrieb gibt, und wobei - der Hohlzylinder, bis auf mindestens eine seewasserdicht abschließbare Öffnung (270) zum Austausch und oder zur Wartung der mindestens einen Komponente (410, 420, 430), seewasserdicht verschlossen ist.
Schwimmkörper nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass weitere Ballastkörper (560) und / oder flüssige Ballaststoffe (570) unterhalb des Auftriebsschwerpunktes (600) vorgesehen sind, wobei die Ballaststoffe umso weiter vom Auftriebsschwerpunkt entfernt angeordnet sind je höher ihre Dichte ist.
Schwimmkörper nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die die Hohlstruktur des Schwimmkörpers durch Trennwände (550/650) in mehrere Ballast- und / oder Auftriebskammern (520/530/610) unterteilt ist.
Schwimmkörper nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Ballastkammer (530) mit einer nicht korrosiven Ballastflüssigkeit (580), vorzugsweise mit korrosionshemmenden Additiven versetztes Süßwasser befüllt ist, wobei die Ballastkammer (530) hermetisch verschlossen ist und innerhalb der Hohlstruktur des Schwimmkörpers (200) Volumina zum Ausgleich der thermisch bedingten Volumenschwankungen der Ballastflüssigkeit (570) vorgesehen sind.
Schwimmkörper nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Ballastkammer (540) für flüssige Ballaststoffe (580) vorgesehen ist, deren Füllstand einstellbar ist und welche mit Vorrichtungen(590/591) zum Wasseraustausch mit dem umgebenden Seewasser (52) ausgestattet ist, so dass damit die Eintauchtiefe und die Stabilität des Schwimmkörpers (200) beinflussbar ist.
Schwimmkörper nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Ballastkammer mit regelbarem Füllstand (540) oberhalb von Ballastkammern mit nicht regelbarem Füllstand (530) eines Ballastmaterials angeordnet ist.
Schwimmkörper (200) nach einem der vorgenannten Ansprüche, wobei die mindestens eine Komponente (410, 420, 430) mindestens eine Hochspannung führende, elektrische Baugruppe umfasst und die Hohlstruktur zumindest teilweise als mit Isolierfluid gefülltes Gefäß ausgebildet ist oder das Gefäß umfasst.
Schwimmkörper (200) nach einem der vorgenannten Ansprüche, wobei das mindestens eine Hohlstrukturelement und/oder das umschließende Gefäß als Kapselung für einen Teil der mindestens einen, Hochspannung führenden, elektrischen Baugruppe ausgebildet ist.
Schwimmkörper nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine einen Ballastkörper darstellende Komponente (450) zur Netzanbindung, auf Grund ihrer durch die Funktion bedingten geometrisch Gestaltung das Volumen des ihr zugeordneten Ballastraumes nicht vollständig ausfüllt, und die Volumendifferenz zwischen Ballastraum und der elektrischen Komponente mit Ballastflüssigkeit (570) befüllt ist.
Schwimmfähige Windkraftanlage (100), umfassend einen Schwimmkörper (200) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Windkraftanlage (100) auf dem Schwimmkörper (200) errichtet ist.
Windkraftanlage (200) nach Anspruch 13, wobei - der Schwimmkörper (200) mindestens drei Hohlzylinder mit zueinander parallelen Hohlzylinderachsen aufweist, die zur Zylinderachse eines Turms (110) der Windkraftanlage einen Abstand aufweisen, wobei - die Zylinderachse des Turms parallel und in Querrichtung um den besagten Abstand versetzt zu den Zylinderachsen jedes Hohlzylinders verläuft, - eine Hebevorrichtung (130) vorgesehen ist, die einen mit dem Turm (110) verbundenen Ausleger umfasst, der den besagten Abstand überbrückt, und - die Hebevorrichtung (130) um den Turm (110) schwenkbar ist.
Hochseewindpark (300) umfassend mindestens eine schwimmfähige Windkraftanlage (100) nach einem der Ansprüche 9 bis 15.