DE10336792A1 - Energieerzeugungseinrichtung - Google Patents

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Abstract

Eine erfindungsgemäße Energieerzeugungseinrichtung (1) weist eine transportable Einheit (11) und einen in dieser Einheit angeordneten Generator (2) auf, wobei der Generator (2) eine Polradwicklung aus Hochtemperatur-Supraleiter(HTSL)-Material aufweist. Der Generator (2) mit der Polradwicklung aus HTSL-Material in Verbindung mit der transportablen Einheit ermöglicht es, die Energieerzeugungseinrichtung (1) mit hoher elektrischer Leistung bei gleichzeitig geringer Baugröße und Gewicht auszustatten, schnell, flexibel und kostengünstig mit herkömmlichen Transportmitteln zu transportieren und flexibel und mit geringem Aufwand zu installieren und in Betrieb zu nehmen. Es können somit innerhalb kurzer Zeit Energieversorgungsengpässe behoben bzw. Energie zur Versorgung von Spitzenlasten bereitgestellt werden. Die Erfindung eignet sich hierbei insbesondere für die Verwendung zur Energieversorgung auf Offshore-Plattformen und Schiffen, insbesondere Kühlcontainerschiffen.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Energieerzeugungseinrichtung, insbesondere für die Verwendung zur Energieversorgung auf Schiffen und Offshore-Plattformen.
  • An Bord von Schiffen, auf Offshore-Anlagen oder an Land kann es z.B. aufgrund von Ausfällen in der Energieversorgung oder bei kurzfristigen Spitzenlasten zu Energieversorgungs-Engpässen kommen, die oft sehr kurzfristig eine Bereitstellung zusätzlicher Energie erfordern. Insbesondere die zunehmende Deregulierung der Energiemärkte bedingt, dass Energieversorger aufgrund erhöhten Kostenbewusstseins weniger Versorgungsreserven vorhalten, was bei Spitzenlastzeiten zu Versorgungsengpässen führen kann.
  • Gerade auch an Bord von Schiffen und Offshore-Plattformen wird oftmals aufgrund des geringen vorhandenen Einbauplatzes und der Anforderung nach möglichst geringem Gewicht eine möglichst kleine Energieerzeugungseinrichtung installiert. Die Dimensionierung dieser Energieerzeugungseinrichtung ist in der Regel derart, dass nur das elektrische Bordnetz sowie ggfs. das elektrische Fahrnetz mit ausreichender Energie versorgt werden können. Wird zusätzliche Energie benötigt, wie dies z.B. bei Kühlcontainerschiffen für die Kühlung von Containern notwendig ist, so muss die Energieerzeugungseinrichtung zusätzlich für die Bereitstellung dieser Energie dimensioniert sein bzw. es muss die dafür notwendige Energieerzeugungs-Kapazität nachgerüstet werden.
  • Zur Bereitstellung zusätzlicher Energie im Bereich von 1 bis 10 MW können handelsübliche Dieselgenerator-Aggregate benutzt werden. Weiterhin können Gasturbinen-Generator-Anlagen verwendet werden, welche eine höhere Leistungsdichte, als Dieselgeneratoranlagen, besitzen. Diese weisen allerdings immer noch ein sehr großes Volumen und ein sehr hohes Gewicht auf, so dass ihre nachträgliche Installation an Deck eines Schiffes nur schwer möglich ist. Wegen ihres hohen Gewichtes und wegen eines gewünschten tiefen Schwerpunktes des Schiffes müssen diese Aggregate vielmehr unter Deck installiert werden. Eine solche Nachrüstung ist deshalb sehr aufwändig, mit hohen Kosten verbunden und nicht kurzfristig realisierbar.
  • Weiterhin ist es bekannt, bei einem vorhandenen Schiffsdieselmotor zum Antrieb der Schiffsschraube zusätzlich einen sogenannten Wellengenerator zu installieren, der die benötigte elektrische Zusatzleistung liefert. Diese Leistung steht dann allerdings nicht mehr in vollem Umfang der Schiffsschraube zur Verfügung und führt zu entsprechenden Einschränkungen der Antriebsleistung.
  • Umgekehrt bedeutet eine Dimensionierung der Schiffs-Energieerzeugungseinrichtung über die Lastanforderungen des Bord- und gegebenenfalls Fahrnetzes hinaus auf die maximal vorkommenden Spitzenlasten, dass eine für die meisten Betriebsfälle unnötig hohe elektrische Leistung mit entsprechendem Platzbedarf und Gewicht sowie entsprechend hohen Investitions- und Betriebskosten installiert ist. Dies ist z.B. bei einem Kühlcontainerschiff der Fall, wenn statt der Kühlcontainer nur normale Container geladen werden.
  • Es besteht somit ein Bedarf nach einer Energieerzeugungseinrichtung, mit deren Hilfe Spitzenlasten bzw. Versorgungsengpässe bei Bedarf kurzfristig behoben werden können und die bei kleiner Baugröße und geringem Gewicht in der Lage ist, eine elektrische Leistung im Megawatt-Bereich, wie sie z.B. für Schiffe, Offshore-Anlagen oder zur elektrischen Energieversorgung an Land benötigt wird, zur Verfügung zu stellen.
  • Die Lösung dieser Aufgabe gelingt erfindungsgemäß durch eine Energieerzeugungseinrichtung gemäß Patentanspruch 1. Vorteil hafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
  • Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, dass die Baugröße und das Gewicht handelsüblicher Energieerzeugungseinrichtungen mit einem Generator, insbesondere bei einer Gasturbinen-Generator-Anlage, durch den Generator dominiert wird, der eine sehr große Masse und Abmessungen aufweist. Eine geringere Baugröße der Energieerzeugungseinrichtung bei gleichzeitig hoher elektrischer Leistung ist jedoch dadurch möglich, dass der Generator eine Polradwicklung aus Hochtemperatur-Supraleiter-(HTSL-) Material aufweist. Eine Polradwicklung aus HTSL-Material erlaubt im Vergleich zu einer konventionellen Kupferwicklung die Induktion wesentlich höherer Felder von z.B. 2 bis 4 Tesla. Die hohen erzeugbaren Felder ermöglichen es, auf Eisennuten im Ständer des Generators zu verzichten. Wegen des Wegfalls des Eisens kann der Generator kleiner und leichter gebaut werden. Durch den Wegfall der Verluste in der Polradwicklung (d.h. der Erregerverluste) und der mit den Eisennuten verbunden Verluste kann der Wirkungsrad des Generators erhöht werden. Weiterhin bieten sich durch den Wegfall der Eisennuten Möglichkeiten, die Kühlung der Ständerwicklung zu verbessern, so dass die Nennleistung des Generators, und besonders die Überlastbarkeit vergrößert werden kann. Insgesamt kann der Generator somit bei gleicher Leistung wesentlich kleiner als ein konventioneller Generator mit einer Polradwicklung aus Kupfer gebaut werden und weist ein entsprechend geringeres Gewicht auf.
  • Erfindungsgemäß ist der Generator in einer transportablen Einheit angeordnet. Hierunter wird eine Einheit verstanden, die aufgrund ihrer Abmessungen und ihres Gewichtes einen Transport mit gängigen und verbreiteten Transportmitteln (z.B. LKW, Bahn, Schiff, gegebenenfalls Flugzeug) und der für diese Transportmittel zur Verfügung stehenden Infrastruktur (z.B. Krananlagen, Hebewerkzeuge, Verladebahnhöfe) ermöglicht.
  • Die Anordnung des Generators in einer solchen transportablen Einheit wird gerade dadurch ermöglicht, dass der Generator aufgrund seines geringen Gewichtes relativ geringe Anforderungen an die mechanische Festigkeit und Stabilität seines Montageorts stellt. Die für die Montage benötigten Fundamente können deshalb einfach gehalten, somit verbreitete transportable Einheiten und die für sie vorliegende Infrastruktur genutzt und im Ergebnis eine gute Transportierbarkeit der Energieerzeugungseinrichtung erzielt werden.
  • Die erfindungsgemäße Energieerzeugungseinrichtung kann somit bei Energieversorgungsengpässen oder zur Deckung von Spitzenlasten an Bord von Schiffen, Offshore-Anlagen oder an Land kurzfristig und kostengünstig bereitgestellt werden und bei geringem Gewicht und geringer Baugröße eine hohe elektrische Leistung zur Verfügung stellen.
  • Aufgrund des geringen Gewichtes kann die Energieerzeugungseinrichtung ohne wesentliche Beeinflussung des Schwerpunktes des Schiffes an Deck eines Schiffes installiert werden. Die Energieerzeugungseinrichtung ist hierbei variabel und flexibel installierbar bzw. positionierbar und eine Nachrüstung ist in kurzer Zeit, mit geringem Aufwand und entsprechend geringen Kosten möglich.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist die Energieerzeugungseinrichtung eine in der ersten transportablen Einheit angeordnete Gasturbine auf, durch die – gegebenenfalls über ein Getriebe – der Generator antreibbar ist. Durch eine solche Gasturbinen-Generator-Kombination ist bei kleiner Baugröße und geringem Gewicht der Energieerzeugungseinrichtung eine Energieerzeugung mit hohem Brennstoff-Ausnutzungsgrad möglich.
  • Die Kühlung der zumindest einen Wicklung aus HTSL-Material kann dadurch gewährleistet werden, dass die transportable Einheit eine Kühlvorrichtung zur Kühlung der Polradwicklung aus HTSL-Material aufweist. Bestandteil der Kühlvorrichtung kann z.B. ein Kryostat sein, welches einen isolierenden zylindrischen Behälter aufweist, in dem das Polrad des Generators aufgenommen ist, der mit dem Polrad rotiert und dessen zylindrische Außenwand im Luftspalt zu dem Ständer liegt.
  • Durch den Wegfall der Eisennuten kann die Ständerwicklung des Generators als Ständer-Luftspaltwicklung ausgeführt sein. Hierdurch ist eine besonders hohe Leistungsdichte des Generators möglich, so dass die Baugröße und das Gewicht des Generators im Vergleich zu einem konventionellen Generator weiter reduziert werden kann.
  • Für den Betrieb der Gasturbine und/oder für die Automatisierung der Energieerzeugungseinrichtung und/oder die Energieverteilung benötigte Komponenten können in zumindest einer weiteren transportablen Einheit angeordnet sein.
  • Vorteilhafterweise ist die transportable Einheit bzw. sind die transportablen Einheiten standardisiert. Eine solche Standardisierung z.B. hinsichtlich Bauform- und -art, Abmessungen, Befestigungsarten, Hebe- und Lagerungspunkte, ermöglicht, dass ihr Transport auf verschiedensten Transportmitteln mit nur geringem Aufwand z.B. für die Befestigung auf den Transportmitteln, das Be- und Entladen sowie das Umladen von einem auf ein anderes Transportmittel erfolgen kann und somit die Transportzeit besonders gering gehalten werden kann.
  • Bevorzugt weist (weisen) die transportable(n) Einheit(en) jeweils Standard-Containerformat, insbesondere 40-ft- bzw. 12-m- oder 20-ft- bzw. 6-m-Standard-Containerformat auf. Die Energieerzeugungseinrichtung kann dann besonders einfach per LKW, Bahn und sogar Flugzeug transportiert werden. Insbesondere ist eine sehr einfache und schnelle Positionierung, Befestigung und Installation auf Containerschiffen möglich, da diese bereits auf den Transport von Komponenten mit Standard-Containerformat ausgerichtet sind.
  • Zum Schutz vor äußeren Einflüssen ist die transportable Einheit bzw. sind die transportablen Einheiten jeweils als Transportcontainer ausgebildet. Auch hierbei kann der Transport dadurch einfach gehalten werden, dass der Transportcontainer als 40-ft- bzw. 12-m- oder 20-ft- bzw. 6-m-Standardcontainer ausgebildet ist.
  • Die Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung gemäß Merkmalen der Unteransprüche werden im folgenden anhand eines Ausführungsbeispieles in den Figuren näher erläutert. Es zeigen:
  • 1 eine aus fünf Transportcontainern bestehende Energieerzeugungseinrichtung;
  • 2 die Transportcontainer der Energieerzeugungseinrichtung von 1 im Teilschnitt;
  • 3 die Energieerzeugungseinrichtung von 1 und 2 in perspektivischer Ansicht und im Teilschnitt im betriebsbereiten Zustand;
  • 4 die Energieerzeugungseinrichtung von 1 bis 3 in Seitenansicht und im Teilschnitt im betriebsbereiten Zustand.
  • 1 zeigt in vereinfachter Darstellung eine Energieerzeugungseinrichtung 1, die fünf als Transportcontainer ausgebildete transportable Einheiten 11 bis 15 umfasst. Die transportablen Einheiten bzw. Transportcontainer 11, 12 und 13 sind als 40-ft(bzw. 12-m)- oder 20-ft(bzw. 6-m)-Standardcontainer ausgebildet. Die transportablen Einheiten bzw. Transportcontainer 14 und 15 weisen jeweils die Hälfte des Formates der Transportcontainer 11, 12 und 13 auf; aneinandergefügt ergeben sie zusammen ebenfalls 40-ft- bzw. 20-ft-Standardcontainerformat. Grundsätzlich können anstelle der Standardcon tainer aber auch nicht standardisierte Container verwendet werden.
  • Wie im Detail aus 2 ersichtlich, ist im Transportcontainer 11 ein Generator 2 mit einer erregbaren Polradwicklung aus HTSL-Material angeordnet. Als HTSL-Supraleiter werden dabei zweckmäßigerweise Yttrium-Barium-Kupfer-Oxyd (YbaCuO)-Supraleiter oder sogenannte Wismut-Bandleiter verwendet. Weiterhin ist in dem Transportcontainer 11 eine Gasturbine 3 angeordnet, durch die über ein Getriebe 5 das Polrad des Generators 2 antreibbar ist. Ferner weist der Transportcontainer 11 eine Kühlvorrichtung 4 zur Kühlung der HTSL-Wicklung des Generators 2 auf. Über Kühler 21 erfolgt die Zufuhr bzw. Abfuhr von Kühlluft zu bzw. von dem Generator 2.
  • Der Transportcontainer 12 umfasst eine Einrichtung 8 zum Ansaugen von Luft zur Kühlung der im Transportcontainer 11 angeordneten Gasturbine 3 und des Generators 2 sowie für den Verbrennungsprozess in der Gasturbine 3. Weiterhin weist der Transportcontainer 12 eine Einrichtung 9 zur Abfuhr der Kühlluft auf. Heiße Turbinenabgase können über einen Abgaskamin 10 abgegeben werden. Dieser besteht aus mehreren Einzelteilen, die für den Transport in einem oder mehreren der Transportcontainer 11 bis 15 untergebracht und bei Installation der Energieerzeugungseinrichtung zusammengefügt werden können. Zum Ansaugen bzw. Ausstoßen von Kühlluft sind in den Seitenwänden des Transportcontainers Luftschlitze 20 vorgesehen. Die Kühlluftzufuhr und -abfuhr kann hierbei jeweils für den Generator 2 und die Gasturbine 3 gemeinsam erfolgen.
  • Ein für die Brennstoffversorgung der Gasturbine 2 benötigter Tagestank (day tank) 6 ist in dem Transportcontainer 14 und eine Brennstoffversorgungs-Baugruppe (fuel skid) 7 ist in dem Transportcontainer 15 untergebracht. Da die Brennstoffbaugruppe 7 und der Tagestank 6 in jeweils unterschiedlichen Transportcontainern untergebracht sind, lässt sich der Tages tank 6 unabhängig von dem Brennstoffversorgungs-Baugruppe 7 z.B. zur Befüllung und Entleerung bewegen.
  • Der Transportcontainer 13 ist als Leistungs- und Steuerungsmodul ausgebildet und weist neben einem Niederspannungs-Transformator 18 weitere für die Energieverteilung sowie die Automatisierung und den Schutz der Energieerzeugungseinrichtung 1 benötigte Komponenten auf. Über die an dem Transportcontainer 13 angeordneten elektrischen Anschlüsse 19 erfolgt der Anschluss der zu speisenden Verbraucher.
  • Zur Installation und Inbetriebnahme können, wie im Teilschnitt in perspektivischer Ansicht in 3 und in Seitenansicht in 4 vereinfacht dargestellt, an den Transportcontainern 11 bis 15 zumindest Teile einiger Seitenwände 22 und Decken- bzw. Bodenwände 23 entfernt bzw. geöffnet werden und durch Aneinanderreihen bzw. Aufeinandersetzen der Transportcontainer und Herstellen elektrischer und mechanischer Verbindungen zwischen zusammenwirkenden Komponenten unterschiedlicher Transportcontainer die Betriebsfähigkeit der Energieerzeugungseinrichtung 1 hergestellt werden. Die dargestellte Energieerzeugungseinrichtung 1 kann z.B. für eine Leistung von 4 bis 5 MVA ausgelegt werden.
  • Die Leistungsdichte im Transportcontainer 11 kann dann über 100 kW/m3 betragen. Herkömmliche Gasturbinen-Generator-Aggregate kommen im vergleichbaren Leistungsbereich nur auf eine Leistungsdichte von ca. 60 kW/m3. Die Gasturbine ist hierbei vorzugsweise mit leichtem Heizöl (HEL) betreibbar, da dieses insbesondere auf Schiffen sehr einfach verfügbar ist. Der Tagestank 6 wird dann mit einer temporären Leitung aus dem Schiffshaupttank gespeist. Andere Brennstoffe sind ebenfalls möglich, wie z.B. Erdgas, Kerosin oder Schweröl. Bei Schweröl kann es allerdings notwendig sein, dass Vorkehrungen zur Brennstoffaufbereitung zu treffen sind. Darüber hinaus ist auch ein duales Brennstoff-Versorgungssystem möglich.
  • Aufgrund der kleinen Baugröße des Generators 2 kann die Energieerzeugungseinrichtung 1 mit einer Wartungs- und Reparaturzugriffe zum Generator 2 ermöglichenden Beabstandung des Generators 2 zu Seitenwänden des Transportcontainers 11 ausgebildet werden.
  • Zur Erzielung einer besonders hohen Leistungsdichte ist der Generator 2 bevorzugt als Synchronmaschine mit einer Luftspalt-Ständerwicklung ausgebildet. Durch Wegfall der Erregerverluste und Verringerung der Eisenverluste durch Einbau einer Luftspalt-Ständerwicklung erhöht sich der Wirkungsgrad des Generators um bis zu ca. 3% gegenüber herkömmlichen Synchrongeneratoren mit konventioneller Feldwicklung aus Kupfer. Dies entspricht einer Verlustreduktion auf ca. 25..30% eines konventionellen Generators.
  • Üblicherweise ist eine Frequenz von 50 oder 60 Hz an den Klemmen des Generators 2 zur Verfügung zu stellen, um die Energieerzeugungseinrichtung 1 an vorhandene Netze anschließen zu können. Dies erfordert, dass das Getriebe 5 zwischen der Gasturbine 3 und dem Generator 2 bezüglich seiner Übersetzung je nach Drehzahl der Gasturbine 3 und der Drehzahl des Generators 2, welche von seiner Polpaarzahl abhängt, ausgebildet werden muss. Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Generator 2 zweipolig ausgeführt und weist somit die kleinstmögliche Polzahl auf. Er kann somit schnellstmöglich drehen, so dass der Aufwand für das Getriebe 5 reduziert werden kann, dessen Verluste sich außerdem mit abnehmender Übersetzung verringern.
  • Das Getriebe 5 ist bevorzugt als Planetengetriebe ausgebildet. Ein solches Planetengetriebe eignet sich besonders für Drehmomente von bis zu ca. 20 kNm. Ein Planetengetriebe kann an einen zweipoligen Generator mit einer Drehzahl von 3600 U/min sehr kompakt angeflanscht werden und hat eine Eingangsdrehzahl am Sonnenrad der Gasturbine 3 von z.B. 15400 U/min.
  • Bei einer beispielhaften elektrischen Leistung von ca. 4 MW beträgt das generatorseitige Drehmoment dann ca. 11 kNm.
  • Die Energieerzeugungseinrichtung 1 stellt in Abhängigkeit von Bedarf und Einsatzort eine Ausgangsspannung mit einer Frequenz von 50 oder 60 Hz bereit. Wird an den Ausgangsklemmen der Energieversorgungseinrichtung 1 jedoch eine Gleichspannung benötigt, so kann das Getriebe 5 zwischen dem Generator 2 und der Gasturbine 3 entfallen. Die von dem Generator 2 erzeugte Drehspannung hoher Frequenz, z.B. bis zu ca. 250 Hz, kann dann durch einen dem Generator 3 elektrisch nachgeschalteten Umrichter zur Umwandlung der Drehspannung in eine Gleichspannung gleichgerichtet werden. Die Leistungsdichte des Transportcontainers 11 bzw. der Energieerzeugungseinrichtung 1 wird hierdurch zusätzlich erhöht.
  • Eine hohe Flexibilität in der Einsatzfähigkeit, der Positionierung und der Installation der Energieerzeugungseinrichtung 1 kann dadurch erreicht werden, dass die Energieerzeugungseinrichtung 1 autark betreibbar ist. Diese Flexibilität kann noch dadurch vergrößert werden, dass die Energieerzeugungseinrichtung 1 fernsteuerbar ist. Die Energieerzeugungseinrichtung 1 weist hierzu nicht näher dargestellte Steuer- und Kommunikationsschnittstellen auf.
  • Für Marineanwendungen ist die Energieerzeugungseinrichtung 1 marinetauglich ausgebildet. Um Geräuschemissionen beim Betrieb der Energieerzeugungseinrichtung 1 zu vermeiden, können die Transportcontainer 11 bis 15 eine Schallisolation aufweisen.
  • Zur weiteren Erhöhung der Brennstoffausnutzung kann der Gasturbine 3 abgasseitig ein Dampferzeuger nachgeschaltet sein. Dieser Dampferzeuger kann in einer zusätzlichen, transportablen Einheit, z.B. in Form des in 1 strichliniert angedeuteten Transportcontainers 16, angeordnet sein. Der erzeugte Dampf kann einem industriellen Prozess oder einer existieren den Dampfturbinenanlage zugeführt werden. Der Dampf kann aber auch in einem Kombiprozess (Cogeneration) genutzt werden. Zur zusätzlichen Energieerzeugung kann eine mit von dem Dampferzeuger erzeugten Dampf antreibbare Dampfturbine und ein von der Dampfturbine antreibbarer zusätzlicher Generator vorgesehen werden. Der Brennstoffausnutzungsgrad kann dann bis zu 90 % betragen. Der zusätzliche Generator kann ebenfalls eine gekühlte Polradwicklung aus HTSL-Material aufweisen und hierdurch eine hohe Leistung bei geringer Baugröße und geringem Gewicht ermöglichen.
  • Die Dampfturbine und der zusätzliche Generator können in der zusätzlichen transportablen Einheit 16 oder in zumindest einer weiteren, zusätzlichen transportablen Einheit angeordnet sein. Eine weitere transportable Einheit kann eine Wasseraufbereitung für das Speisewasser des Dampferzeugers oder für den Kondensator beinhalten, falls anderweitig keine entsprechende Infrastruktur zur Verfügung steht.
  • Die nachgeschaltete Dampfturbine kann auch genutzt werden, um die Wärmeabstrahlung und damit die Wärmesignatur der Energieerzeugungseinrichtung und damit auch z.B. eines Schiffes zu senken. Insbesondere für z.B. Marineanwendungen sind in der Energieerzeugungseinrichtung Maßnahmen zur Reduzierung der Abstrahlung von durch die Energieerzeugungseinrichtung erzeugter Wärme getroffen um die Wärmesignatur der Energieerzeugungseinrichtung zu minimieren.
  • Die Energieerzeugungseinrichtung 1 kann aufgrund ihrer einfachen Transportabilität, ihres geringen Gewichtes und ihrer Modularität flexibel und kurzfristig zur Energieerzeugung bereitgestellt und in Betrieb genommen werden. Insbesondere kann die Energieerzeugungseinrichtung 1 auf einem Schiffsdeck oder an Deck einer Offshore-Anlage installiert werden. Es ist somit möglich, Schiffe nur mit der elektrischen Leistung zu installieren, welche für die Bord- und ggf. Fahrnetzverbraucher benötigt wird. Bei einem Containerschiff, das Kühlware transportieren muss, muss die für die Kühlung benötigte elektrische Leistung somit nicht fest installiert werden, sondern kann flexibel an Bord genommen oder wieder abgegeben werden.
  • Umgekehrt kann auch ein normales Containerschiff Kühlcontainer transportieren, wenn es die Energieerzeugungseinrichtung 1 an Bord nimmt und somit eine Energieversorgung für die Kühlcontainer bereitstellt. Die Einsatzmöglichkeit und Auslastung eines Containerschiffs lässt sich somit bedeutend steigern.
  • Darüber hinaus kann die Energieerzeugungseinrichtung 1 auch an Land eingesetzt werden, um z.B. Spitzenlasten oder Versorgungsengpässe abzudecken. Einsatzfelder sind dabei z.B. saisonale Großveranstaltungen (Messen, Sportereignisse), Versorgung von mobilen Installationen wie z.B. mobile FS-Direktübertragungswagen, Energieversorgung in Katastrophengebieten bis hin zur Notversorgung von Krankenhäusern und Flughäfen. Ein weiteres Feld sind Pumpstationen entlang von Pipelines. In entlegenen Gebieten ist mit der Energieerzeugungseinrichtung 1 eine kompakte und weitestgehend autarke elektrische Energieversorgung der Pumpstationen machbar. Eventuell ist sogar die Brennstoffversorgung der Energieerzeugungseinrichtung 1 durch das in der Pipeline transportierte Medium möglich.
  • Während die Planung, Errichtung und Inbetriebsetzung konventioneller, fest installierter Energieerzeugungseinrichtungen der Leistungsklasse 1 bis 10 MW teilweise bis zu drei Jahren in Anspruch nimmt, kann dieser Zeitraum durch die erfindungsgemäße Energieerzeugungseinrichtung bei Verwendung standardisierter Komponenten und Module, aufgrund einfacher und schneller Transportierbarkeit, einfacher und schneller Montage, bereits im Herstellerwerk möglicher weitestgehender Prüfung und Vor-Inbetriebnahme sowie durch Plug-and-Play bei der Montage vor Ort auf wenige Tage oder Stunden reduziert werden.
  • Das Grundprinzip vorliegender Erfindung lässt sich wie folgt zusammenfassen:
    Eine erfindungsgemäße Energieerzeugungseinrichtung weist eine transportable Einheit und einen in dieser Einheit angeordneten Generator auf, wobei der Generator eine Polradwicklung aus Hochtemperatur-Supraleiter (HTSL)-Material aufweist. Der Generator mit der Polradwicklung aus HTSL-Material in Verbindung mit der transportablen Einheit ermöglicht es, die Energieerzeugungseinrichtung mit hoher elektrischer Leistung bei gleichzeitig geringer Baugröße und Gewicht auszustatten, schnell, flexibel und kostengünstig mit herkömmlichen Transportmitteln zu transportieren und flexibel und mit geringem Aufwand zu installieren und in Betrieb zu nehmen.
  • Es können somit innerhalb kurzer Zeit Energieversorgungsengpässe behoben bzw. Energie zur Versorgung von Spitzenlasten bereitgestellt werden. Die Erfindung eignet sich hierbei insbesondere für die Verwendung zur Energieversorgung auf Offshore-Plattformen und Schiffen, insbesondere Kühlcontainerschiffen.

Claims (27)

  1. Energieerzeugungseinrichtung (1) gekennzeichnet durch eine transportable Einheit (11) und einen in dieser Einheit angeordneten Generator (2), wobei der Generator (2) eine Polradwicklung aus einem Hochtemperatur-Supraleiter-(HTSL-) Material aufweist.
  2. Energieerzeugungseinrichtung (1) nach Anspruch 1 gekennzeichnet durch eine in der transportablen Einheit (11) angeordnete Gasturbine (3), durch die – ggf. über ein Getriebe (5) – das Polrad des Generators (2) antreibbar ist.
  3. Energieerzeugungseinrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die transportable Einheit (11) eine Kühlvorrichtung (4) zur Kühlung der Polradwicklung aus HTSL-Material aufweist.
  4. Energieerzeugungseinrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Generator (2) mit einer Ständer-Luftspaltwicklung ausgeführt ist.
  5. Energieerzeugungseinrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch zumindest eine weitere transportable Einheit (12–15), in der für den Betrieb der Gasturbine (3) und/oder für die Automatisierung und/oder den Schutz der Energieerzeugungseinrichtung (1) und/oder die Energieverteilung benötigte Komponenten angeordnet sind.
  6. Energieerzeugungseinrichtung (1) nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch einen abgasseitig der Gasturbine (3) nachgeschalteten Dampferzeuger.
  7. Energieerzeugungseinrichtung (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Dampferzeuger in einer zusätzlichen, transportablen Einheit (16) angeordnet ist.
  8. Energieerzeugungseinrichtung (1) nach Anspruch 6 oder 7, gekennzeichnet durch eine mit Dampf von dem Dampferzeuger antreibbare Dampfturbine und einen von der Dampfturbine antreibbaren zusätzlichen Generator zur zusätzlichen Energieerzeugung.
  9. Energieerzeugungseinrichtung (1) nach Anspruch 8 dadurch gekennzeichnet, dass der zusätzliche Generator eine Polradwicklung aus HTSL-Material aufweist.
  10. Energieerzeugungseinrichtung (1) nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Dampfturbine und der zusätzliche Generator in der zusätzlichen transportablen Einheit (16) oder in zumindest einer weiteren, zusätzlichen transportablen Einheit angeordnet sind.
  11. Energieerzeugungseinrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die transportable(n) Einheit(en) (11–16) standardisiert ist (sind).
  12. Energieerzeugungseinrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die transportable(n) Einheit(en) (11–16) jeweils Standardcontai nerformat, insbesondere 40-ft- bzw. 12-m- oder 20-ft- bzw. 6-m-Standardcontainerformat, aufweist (aufweisen).
  13. Energieerzeugungseinrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die transportable(n) Einheit(en) jeweils als Transportcontainer (11–16) ausgebildet ist (sind).
  14. Energieerzeugungseinrichtung (1) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der die) Transportcontainer (11–16) als 40-ft- bzw. 12-m- oder 20-ft- bzw. 6-m-Standardcontainer ausgebildet ist (sind).
  15. Energieerzeugungseinrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Wartungs- und Reparaturzugriffe zu dem Generator (2) ermöglichende Beabstandung des Generators (2) zu Seitenwänden (22) der den Generator (2) aufnehmenden transportablen Einheit (11).
  16. Energieerzeugungseinrichtung (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Gasturbine (3) mit leichtem Heizöl als Brennstoff betreibbar ist.
  17. Energieerzeugungseinrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Energieerzeugungseinrichtung (1) autark betreibbar ist.
  18. Energieerzeugungseinrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Energieerzeugungseinrichtung (1) fernsteuerbar ist.
  19. Energieerzeugungseinrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Energieerzeugungseinrichtung (1) marinetauglich ausgebildet ist.
  20. Energieerzeugungseinrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die transportable(n) Einheit(en) (11–16) eine Schallisolation aufweist (aufweisen).
  21. Energieerzeugungseinrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass Maßnahmen zur Reduzierung der Abstrahlung von durch die Energieerzeugungseinrichtung erzeugter Wärme getroffen sind.
  22. Energieerzeugungseinrichtung (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe (5) als Planetengetriebe ausgebildet ist.
  23. Energieerzeugungseinrichtung (1) nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine jeweils für den Generator (2) und die Gasturbine (3) gemeinsame Kühlluftzufuhr und -abfuhr.
  24. Energieerzeugungseinrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Generator (2) als Synchronmaschine ausgebildet ist.
  25. Energieerzeugungseinrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Generator (2) zweipolig ausgeführt ist
  26. Energieerzeugungseinrichtung (1) nach einem der Ansprüche vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen dem Generator (2) elektrisch nachgeschalteten Umrichter zur Umwandlung einer Drehspannung in eine Gleichspannung.
  27. Verwendung der Energieerzeugungseinrichtung (1) zur Energieversorgung auf Offshore-Plattformen und Schiffen, insbesondere Kühlcontainerschiffen.
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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1777800A2 (de) * 2005-10-19 2007-04-25 General Electric Company Supraleiter Homopolar Reluktanzgenerator zur Leistungsanwendungen
DE102007016448A1 (de) 2007-04-03 2008-10-09 Aker Mtw Werft Gmbh Schiff mit mindestens einem oder für mindestens ein Hilfsenergieerzeugungsmodul und Hilfsenergieerzeugungsmodul für ein Schiff
WO2009056380A1 (de) * 2007-11-02 2009-05-07 Siemens Aktiengesellschaft Schwimmfähige hafenstromversorgung
CH700797A1 (de) * 2009-03-31 2010-10-15 Alstom Technology Ltd Verfahren zum Erstellen von Anlagen, insbesondere der Stromerzeugung sowie Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
DE202013103128U1 (de) 2013-07-12 2014-10-13 Becker Marine Systems Gmbh & Co. Kg Stromversorgungseinheit
EP2810866A1 (de) * 2013-06-04 2014-12-10 Marine Service GmbH Barge zur Versorgung von in einem Hafen liegenden Schiffen mit Betriebsenergie
US10029906B2 (en) 2010-02-16 2018-07-24 Frac Shack Inc. Fuel delivery system and method

Cited By (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7732966B2 (en) 2005-10-19 2010-06-08 General Electric Company Superconducting homopolar inductor alternator for power applications
JP2007116895A (ja) * 2005-10-19 2007-05-10 General Electric Co <Ge> 発電用超伝導単極誘導子形同期発電機
EP1777800A2 (de) * 2005-10-19 2007-04-25 General Electric Company Supraleiter Homopolar Reluktanzgenerator zur Leistungsanwendungen
EP1777800A3 (de) * 2005-10-19 2009-10-07 General Electric Company Supraleiter Homopolar Reluktanzgenerator zur Leistungsanwendungen
DE102007016448A1 (de) 2007-04-03 2008-10-09 Aker Mtw Werft Gmbh Schiff mit mindestens einem oder für mindestens ein Hilfsenergieerzeugungsmodul und Hilfsenergieerzeugungsmodul für ein Schiff
US8482164B2 (en) 2007-11-02 2013-07-09 Siemens Aktiengesellschaft Buoyant harbor power supply
EP2431589A1 (de) * 2007-11-02 2012-03-21 Siemens Aktiengesellschaft Schwimmfähige Hafenstromversorgung
WO2009056380A1 (de) * 2007-11-02 2009-05-07 Siemens Aktiengesellschaft Schwimmfähige hafenstromversorgung
CH700797A1 (de) * 2009-03-31 2010-10-15 Alstom Technology Ltd Verfahren zum Erstellen von Anlagen, insbesondere der Stromerzeugung sowie Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
US10029906B2 (en) 2010-02-16 2018-07-24 Frac Shack Inc. Fuel delivery system and method
US11286154B2 (en) 2010-02-16 2022-03-29 Energera Inc. Fuel delivery system and method
EP2810866A1 (de) * 2013-06-04 2014-12-10 Marine Service GmbH Barge zur Versorgung von in einem Hafen liegenden Schiffen mit Betriebsenergie
DE202013103128U1 (de) 2013-07-12 2014-10-13 Becker Marine Systems Gmbh & Co. Kg Stromversorgungseinheit
WO2015004288A1 (de) * 2013-07-12 2015-01-15 Becker Marine Systems Gmbh & Co. Kg Stromversorgungseinheit, stromversorgungsanordnung sowie wasserfahrzeug mit einer stromversorgungseinheit oder mit einer stromversorgungsanordnung
CN105658515A (zh) * 2013-07-12 2016-06-08 贝克船舶系统有限及两合公司 电源单元、电源组件以及设有电源单元或电源组件的水运工具
JP2016530434A (ja) * 2013-07-12 2016-09-29 ベッカー マリン システムズ ゲーエムベーハー ウント コー カーゲーbecker marine systems GmbH&Co.KG 電源ユニット、電源アセンブリ、および電源ユニットを有するか、または電源アセンブリを有する船舶
AU2014289162B2 (en) * 2013-07-12 2017-06-08 Becker Marine Systems Gmbh & Co. Kg Power supply unit, power supply assembly, and water vehicle having a power supply unit or having a power supply assembly
US10731550B2 (en) 2013-07-12 2020-08-04 Becker Marine Systems Gmbh Co. Kg Power supply unit, power supply assembly, and water vehicle having a power supply unit or having a power supply assembly

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