DE202018003301U1 - Einrichtung zur mobilen Energiegewinnung für die elektrische Energieversorgung von Wasserfahrzeugen - Google Patents

Abstract

Einrichtung zur mobilen Energiegewinnung für die elektrische Energieversorgung von Wasserfahrzeugen mit einem SWATH-Rumpf, dadurch gekennzeichnet, dass einem in Leichtbauweise hergestelltem SWATH-Rumpf mit daran angebrachten elektrischen Antrieben sowie den übrigen elektrischen Verbrauchern des Wasserfahrzeuges Solar-, Wellenenergie- und/oder Windkraftbaugruppen für die Versorgung mit elektrischer Energie zugeordnet sind, deren Position und Wirkungsgrad von einer Steuereinrichtung gesteuert werden.

Description

• Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur mobilen Energiegewinnung für die elektrische Energieversorgung von Wasserfahrzeugen, insbesondere für den elektrischen Antrieb von Schiffen, Offshore-Booten, Fähren und Yachten. Mit der erfindungsgemäßen Lösung soll unter der funktionellen Einbindung regenerativer Energiegewinnungsverfahren und eines optimierten Aufbaues der Wasserfahrzeuge der elektrische Energiebedarf der Wasserfahrzeuge gedeckt werden.
• Die aus dem Stand der Technik bekannten Schiffe mit Elektroantrieb und der Energiegewinnung durch Solarenergie nutzen konventionelle Rümpfe in Monohull oder Katamaran- Bauweise. Die mit den bekannten Lösungen realisierbaren Reichweiten und des Seegangverhaltens erfüllen jedoch nicht die Ansprüche der Nutzer.
• Bekannt sind auch sogenannte SWATH (Small-Waterplane-Area-Twin-Hull) Schiffskörper, mit denen die Wechselwirkungen zwischen Wellen und Bootskörper auf ein Minimum reduziert werden können. Dadurch kann die für den Antrieb des Schiffes benötigte Energiemenge reduziert werden.
• Nachteilig an diesen Wasserfahrzeugen ist die fehlende Möglichkeit der ausschließlichen Nutzung von regenerativen Energieformen für die vollumfängliche mobile Energieversorgung der Wasserfahrzeuge.
• Die Aufgabe der Erfindung besteht deshalb in der Schaffung einer Einrichtung zur Energieversorgung von Wasserfahrzeugen, die eine ausschließliche Nutzung von regenerierbaren Energien bei gleichzeitiger Erfüllung der Ansprüche der Nutzer hinsichtlich der Reichweite und des Seegangverhaltens ermöglichen.
• Gelöst wird diese Aufgabe durch die Einrichtung nach den beschreibenden Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen der Einrichtung werden durch die Merkmale der Ansprüche 2 bis 11 beschrieben.
• Mit der erfindungsgemäßen Einrichtung wird ein optimal auf das Wasserfahrzeug zugeschnittener Rumpf mit der Anwendung von steuerbaren regenerativen Energiegewinnungsbaugruppen verbunden. Mittels der Steuerung werden der jeweilige Wirkungsgrad und die für die Energiegewinnung optimale Position von regenerativen Energiegewinnungsbaugruppen gesteuert. Vorzugsweise werden die räumlichen Positionen der die Solarfläche bildenden Baugruppen des Wasserfahrzeugs dem Sonnenlicht und deren auf der Wasserfläche entstehenden Lichtreflexionen derart nachgeführt, dass eine technisch maximal mögliche Energieumwandlung stattfindet. Um die Effizienz der Solaranlage zu erhöhen, können zusätzliche Trägerelemente der Solaranlage zwecks gesteuerter Vergrößerung der effektiven Solarfläche mittels eines Hebe-Mechanismus ausgefahren werden. Dabei sind die ausfahrbaren Trägerelemente der Solaranlage vorteilbringend als Solarflügel mit einer Lamellenstruktur ausgebildet. Effektvoll sind die dem Sonnenlicht zugewandten Flächen der Solaranlage dem optimalen Sonnenlichteinstrahlwinkel und die rückseitigen Flächen der Solaranlage dem von der Wasseroberfläche rückgestreuten Licht optimal zugewandt. Durch ein selbstregulierendes Batteriemanagementsystem wird eine intelligente Nutzung der zur Verfügung stehenden Energiemenge geregelt. Vorteilhaft werden durch die Integration eines „selbstlernenden Algorithmus“ in die Steuerung die von den Nutzern des Wasserfahrzeugs generierten Daten in die Steuerung einbezogen. Effizient wird ein Druckgleichgewicht zwischen Stau- und Sogwelle über die gesamte Länge des Unterwasserschiffes geschaffen, indem die unterhalb des Wasserfahrzeuges angebrachten torpedoförmigen Unterteile und die die Verbindungen zur Unterseite des Wasserfahrzeuges herstellenden stelzenförmigen Verbindungsteile ein geometrisch komplementäres System bilden. Mit dieser Maßnahme wird der Strömungswiderstand entscheidend reduziert und dadurch der erforderliche elektrische Energieaufwand für den Antrieb gesenkt. Wirkungsvoll wird das Manövrierverhalten verbessert, indem am SWATH-Rumpf Flossen und/oder Ruder angebracht werden.
• Mit der Nutzung eines in Leichtbauweise hergestelltem wellenunanfälligen SWATH-Rumpfes mit einem darauf abgestimmten vollelektrischen Antrieb sowie der Bereitstellung der elektrischen Energie mittels der geschaffenen Einrichtung sind die Voraussetzungen für eine maritime Energiewende geschaffen worden. Die Anwendung der erfindungsgemäßen Lösung bewirkt eine wesentliche Reduktion der CO₂ Emissionen und eine nahezu lautlose Fortbewegung der Wasserfahrzeuge. Die Belastung der Umwelt wird verringert und der Komfort der Wasserfahrzeuge erheblich gesteigert.

Claims (11)

1. Einrichtung zur mobilen Energiegewinnung für die elektrische Energieversorgung von Wasserfahrzeugen mit einem SWATH-Rumpf, dadurch gekennzeichnet, dass einem in Leichtbauweise hergestelltem SWATH-Rumpf mit daran angebrachten elektrischen Antrieben sowie den übrigen elektrischen Verbrauchern des Wasserfahrzeuges Solar-, Wellenenergie- und/oder Windkraftbaugruppen für die Versorgung mit elektrischer Energie zugeordnet sind, deren Position und Wirkungsgrad von einer Steuereinrichtung gesteuert werden.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzliche Trägerelemente der Solaranlage zwecks gesteuerter Vergrößerung der effektiven Solarfläche zur Ausbreitung der Trägerelemente dienende Hebe-Mechanismen zugeordnet sind.
3. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die dem Sonnenlicht zugewandten Flächen der Solaranlage dem optimalen Sonnenlichteinstrahlwinkel und die rückseitigen Flächen der Solaranlage dem von der Wasseroberfläche rückgestreuten Licht optimal zugewandt sind.
4. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der in Leichtbauweise hergestellte SWATH-Rumpf des Wasserfahrzeuges an seinem Unterbau mit elektrischen Antrieben versehen ist, die zusammen mit den übrigen elektrischen Verbrauchern über eine zentrale Steuereinrichtung mit den in ihrer Position und ihrem Wirkungsgrad steuerbaren Solar-, Wellenenergie- und/oder Windkraftbaugruppen verbunden sind.
5. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die ausfahrbaren Trägerelemente der Solaranlage als Solarflügel mit einer Lamellenstruktur ausgebildet sind.
6. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass den elektrischen Antrieben, den Verbrauchern, den Energiespeichern und den Energiegewinnungsbaugruppen eine die optimale Ausnutzung der verfügbaren Energiemengen steuernde Steuereinrichtung zugeordnet ist.
7. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Windkraftbaugruppen als Windturbinen ausgebildet sind und im oberhalb der Wasseroberfläche liegenden Rumpf des Wasserfahrzeuges eingebracht sind.
8. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zur elektrischen Energiegewinnung dienenden Wellenenergiebaugruppen als auf das Wasser ausklappbare und neben dem Wasserfahrzeug fahrende Baugruppen ausgebildet sind.
9. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung als selbstlernende Steuereinrichtung ausgebildet ist, die eine optimale Ausnutzung der verfügbaren Energiemengen für alle elektrischen Verbraucher steuert.
10. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der in Leichtbauweise hergestellte SWATH-Rumpf mit seinen unterhalb des Wasserfahrzeuges angebrachten torpedoförmigen Unterteilen und die die Verbindungen zur Unterseite des Wasserfahrzeuges herstellenden stelzenförmigen Verbindungsteile ein geometrisch komplementäres System bilden.
11. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwecks Verbesserung des Manövrierverhaltens am SWATH-Rumpf Flossen und/oder Ruderbaugruppen angeordnet sind.