DE3803570C2 - - Google Patents

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Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine schwimmende, im Offshore-Bereich verankerbare und auf die jeweilige Windrichtung hin ausrichtbare Wind­ energiekonvertereinheit, die aus mehreren einzelnen, auf Schwimmkörpern positionierten Windenergiekonvertern zusammengesetzt ist.The invention relates to a floating, in the offshore area wind that can be anchored and adjusted to the respective wind direction energy converter unit, consisting of several individual, on floating bodies positioned wind energy converters.

Es ist bereits ein Vorschlag bekannt, im Offshore-Bereich, z.B. in der Nord- und Ostsee, derartige Windenergiekonverter für die Stromgewinnung zu instal­ lieren, bei denen jeweils 3 bis 5 große Windenergiekonverter schwim­ mend und frei ausrichtbar um einen verankerten, zentralen Schwimmkör­ per herum positioniert werden (DE-OS 32 24 976).A proposal is already known in the offshore sector, e.g. in the North and Baltic Sea, such wind energy converters for electricity generation too instal lieren, where 3 to 5 large wind energy converters swim mend and freely adjustable around an anchored, central float to be positioned around (DE-OS 32 24 976).

Ein anderer Vorschlag sieht vor, Windenergiekonverter auf Schiffs­ rümpfe zu installieren und diese an den Einsatzorten zu verankern.Another proposal provides for wind energy converters on ships install fuselages and anchor them at the locations.

Große und in der geschilderten Weise positionierte Windenergiekonver­ ter können aber nur dann sicher betrieben werden, wenn sie und ihr schwimmbares Fundament nur sehr geringe, durch den Seegang verursachte Schlinger- und Stampfbewegungen ausführen. Bei Binnengewässern und ge­ schützten Meeresbuchten wird dieses vorwiegend der Fall sein, nicht aber in solchen Küstenbereichen der Nord- und Ostsee, die seeseitig vor den Routen der Küstenschiffahrt liegen und die höhere Beiträge an jährlich gewinnbarer Energie erwarten lassen als die Wattengebiete direkt vor den Deichen, in denen eine Windenergienutzung außerdem mit starken politischen und gesellschaftlichen Akzeptanzschwierigkeiten konfrontiert wird.Large wind energy converters positioned in the manner described However, they can only be operated safely if they and you Floatable foundation very little, caused by the swell Carry out rolling and pounding movements. In inland waters and ge protected sea bays, this will predominantly not be the case but in such coastal areas of the North and Baltic Seas, the sea side lie ahead of the routes of coastal shipping and the higher contributions energy that can be obtained annually can be expected as the Wadden areas directly in front of the dikes, where wind energy is also used strong political and social acceptance difficulties is confronted.

Für eine Nutzung der Wellenenergie sind ferner eine Reihe von Vorschlägen bekannt. For the use of wave energy there are also a number of Proposals known.  

Aus Norwegen ist eine Demonstrationsanlage zur Umwandlung von Wellenenergie in elektrische Energie bekannt, die seit 1985 in Betrieb ist, vgl. den Aufsatz: "The troughs and crests of wave energy" by Dr. Michael Flood, Chartered Mechanical Engineer (CME), Britisches Journal von "The Institution of Mechanical Engineers"Nr. 9, 1984.A demonstration plant is from Norway Conversion of wave energy into electrical energy known, which has been in operation since 1985, see. the essay: "The troughs and crests of wave energy" by Dr. Michael Flood, Chartered Mechanical Engineer (CME), British journal of "The Institution of Mechanical Engineers "No. 9, 1984.

Es handelt sich hierbei um das Prinzip eines sich stark verengenden Wellenführungskanals (TAPCHAN-Anlage =Tapered Channel). Die Anlage hat eine zur Wellenfront hin gerichtete, breite Öffnung, die in einen sich stark verengenden Wellenführungskanal mündet. Der Kanal ist an seinem Ende verschlossen. Seine Länge soll größer sein als die am Standort vorherrschende Wellenlänge. Die Oberkante der Kanalseitenwände liegt um einen bestimmten Wert über dem mittleren Meereswasserspiegel. Außerdem bilden die Kanalseitenwände gleichzeitig die Begrenzungswände eines den Wellenführungskanal umgebenden Speicherbeckens.It is the principle of being strong narrowing wave guide channel (TAPCHAN system = Tapered channel). The facility has one to the wavefront directed, wide opening that is strong in one narrowing wave guide channel opens. The channel is on closed at its end. Its length is said to be greater than the wavelength prevailing at the location. The The upper edge of the channel side walls lies around a certain one Value above the mean sea water level. Furthermore the canal sidewalls simultaneously form the Boundary walls of the wave guide channel surrounding reservoir.

Aufgrund der besonderen Formgebung des Welleneinlauftrichters und des anschließenden Wellenkanals sowie der Verengung des Kanals und des Steigungswinkels des Kanalbodens, bildet sich im Kanal eine Welle aus, deren Höhe erheblich größer ist als die der Wellen vor der Anlage. Beim Durchlaufen durch den Wellenführungskanal spült ein Großteil der Wellenmasse seitlich über die Kanalwände in das Speicherbecken, dessen Wasserspiegel hierdurch höher liegen kann als der mittlere Meeresspiegel vor der Anlage. Dieser Überströmeffekt auf ein höheres Niveau tritt am stärksten am Ende des verschlossenen Wellenführungskanals auf, an dem Reflexionseffekte die Wellenhöhe weiter vergrößern.Due to the special shape of the Shaft inlet funnel and the subsequent one Wave channel and the narrowing of the channel and the The slope angle of the channel floor forms in the channel  a wave whose height is considerably greater than that the waves in front of the plant. When going through the Wave guide channel flushes a large part of the wave mass laterally over the canal walls into the storage basin, whose water level can be higher than that average sea level in front of the facility. This Overflow effect to a higher level occurs strongest at the end of the locked Waveguide channel on which reflection effects Increase wave height further.

Die Gefällehöhe zwischen Speicherbecken und mittlerem Meereswasserspiegel wird nun dazu genutzt, mit Hilfe eines angepaßten Turbinen-Generatorsystems elektrische Energie zu erzeugen. Dieses Prinzip weist gegenüber allen anderen bekannten Vorschlägen zur Umwandlung von Wellenenergie in elektrischen Strom folgende Vorteile auf:The gradient between the storage basin and the middle one Sea water level is now used to help of an adapted turbine generator system electrical To generate energy. This principle points out all other known proposals for converting Wave energy in electric power has the following advantages on:

  • - Es besitzt nur wenige mechanische Bauteile, die außerdem geschützt im Speicherbecken angeordnet und damit nicht der zerstörerischen Kraft der Wellen selbst ausgesetzt sind.- It has only a few mechanical components, which also arranged in a protected manner in the storage tank and thus not exposed to the destructive power of the waves themselves are.
  • - Die anzuwendenden mechanischen Bauteile, wie z. B. Wasserturbine und Generator, sind erprobte und ausgereifte Komponenten aus dem Bereich der Wasserkraftnutzung. Eine lange Lebensdauer bei geringem Wartungsaufwand wird mit diesen Komponenten heute erreicht.- The mechanical components to be used, such as. B. Water turbine and generator are tried and tested Components from the field of hydropower use. Long life with little Maintenance work is done with these components today reached.
  • - Die Wellen in dem Wellenführungskanal werden nicht so hoch aufgesteilt, daß sie brechen und dabei einen großen Teil ihrer Energie vertosen. Vielmehr schwappt ein Teil ihrer Wassermasse über den Rand, wodurch auch die erodierenden und kavitierenden Kräfte niedrig gehalten werden können.- The waves in the wave guide channel are not like this divided up so that they break and thereby a big one Part of their energy. Rather, a part sloshes their water mass over the edge, which also causes the  eroding and cavitating forces are kept low can be.
  • - Die Zwischenschaltung eines Speicherbeckens erzeugt eine Vergleichmäßigung der zur Turbine abfließenden Wassermasse. Mit der Wahl der Speicherbeckengröße kann so gezielt ein gewünschter Zeitraum für eine Energiepufferung verwirklicht werden.- The interposition of a storage pool generated an equalization of the flowing out to the turbine Mass of water. With the choice of the reservoir size so targeted a desired period for one Energy buffering can be realized.

Ein verbleibenden Nachteil dieser Anlage ist, daß sie an Uferzonen oder auf Inseln fest gegründet werden muß und damit die Oberkante des Wellenführungskanals in ihrer Höhe nicht verändert werden kann. Die Konstruktion kann somit nur für eine bestimmte Wellengröße, die in erster Linie durch die Parameter "mittlere Wellenhöhe, Wellenlänge und Wellenfrequenz" bestimmt wird, ausgelegt werden. Diese Wellenparameter verändern sich aber bei verschiedenen Windbedingungen erheblich, weshalb diese Konstruktionen nur einen beschränkten Anteil von der jährlich nutzbaren Wellenenergie am jeweiligen Standort umwandeln können.A remaining disadvantage of this system is that it does Riparian zones or islands must be firmly established and so that the upper edge of the shaft guide channel in their Height cannot be changed. The construction can thus only for a certain wave size, the first Line through the parameters "mean wave height, Wavelength and frequency "is determined will. However, these wave parameters change different wind conditions significantly, which is why this Constructions only a limited part of the annual usable wave energy at the respective location can convert.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die eingangs genannte Windenergiekonvertereinheit vor starkem Seegang, Sturmwellen, Brechern und Eisgang zu schützen und die Energieausnutzung zu verbessern.The invention is based on the object called wind power converter unit before strong Protect swell, storm waves, breakers and ice drifts and improve energy use.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Die linksseitig vor der Windenergiekonvertereinheit ver­ ankerbare Vorrichtung dient einereits zum Schutz gegen Seegang und Sturmwellen und andererseits zur Umwandlung der Wellenenergie in elektrischen Strom. Durch die erfindungsgemäße Ausbildung wird eine hohe Energieausnutzung erreicht. Wesent­ lich dabei ist, daß die Vorrichtung schwimmend ausgeführt wird und über entsprechende Kammern mit dazugehörigen Flut- und Lenzeinrichtungen die Kanalwand bzw. Speicherbeckenhöhe optimal auf die jeweils herrschenden Wellenbedingungen eingestellt werden kann. Durch eine entsprechende Anordnung der Flutkammern und der Befestigungspunkte für die Verankerung kann der Energieaufwand zum Lenzen der Flutkammern minimiert werden, indem das Heben der Kanalwandhöhe durch eine kombinierte Kipp-Hubbewegung der schwimmenden Vorrichtung erfolgt.This object is achieved according to the invention with the Features specified in claim 1 solved. Ver on the left side in front of the wind energy converter unit anchorable device serves on the one hand for protection against swell and storm waves and on the other hand to convert wave energy into electrical Electricity. Through the training according to the invention high energy utilization is achieved. Essentials Lich is that the device is floating  is executed and with corresponding chambers associated flood and drainage facilities the channel wall or reservoir height optimally to each prevailing wave conditions can be set. By an appropriate arrangement of the flood chambers and the attachment points for the anchoring can Energy expenditure for draining the flood chambers minimized by lifting the duct wall height by a combined tilting and lifting movement of the floating device he follows.

Ein Vorteil bei der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß der Aufwand für die elektrische Infrastruktur wie Seekabel, Frequenzumwandler und Regel­ trafos an den Einspeisepunkten in die öffentlichen Verteilungsnetze, usw., mit den Windenergiekonvertern geteilt wird.An advantage with the present invention is that the effort for the electrical Infrastructure such as submarine cable, frequency converter and rule transformers at the entry points into the public Distribution networks, etc., with the wind energy converters is shared.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung gegenüber bekanntgewordenen Vorschlägen zur Wellenenergie­ nutzung ist, daß die schwimmenden Vorrichtungen geeig­ neten Orten an der Küste wie z.B. in entsprechenden Trockendocks von Werften, gefertigt, voll ausgerüstet und geprüft werden können, um erst dann auf dem Seewege zu ihrem Einsatzort geschleppt und dort positioniert zu werden. Das gleiche gilt auch umgekehrt für größere Reparaturen und Überholungen, die in gewissen Zeitab­ ständen erforderlich werden. Hierbei können längere Betriebsunterbrechungen durch einen Austausch der überholungsbedürftigen Vorrichtung gegen eine überholte im Umlaufverfahren vermieden werden.Another advantage of the invention over known proposals for wave energy Use is that the floating devices are suitable locations on the coast such as in corresponding Shipyard dry docks, manufactured, fully equipped and can be tested only then by sea towed to their location and positioned there will. The same applies vice versa for larger ones Repairs and overhauls in certain times stands become necessary. This can take longer Business interruptions due to an exchange of Overhauled device against an overhauled im Circulation procedures can be avoided.

Zusammenfassend kann gesagt werden, daß die Erfindung darauf beruht, daß mit Hilfe dieses kombinierten schwimmenden Wellenschutzes und Wellen­ energiekonvertersIn summary it can be said that the Invention is based on the fact that with the help of this combined floating shaft protection and waves energy converter

  • - Windstrom in dem energiereichen Offshore-Bereich sicher und dabei gleichzeitig preiswerter als gegenüber den bisher bekanntgewordenen Vorschlägen gewonnen werden kann,- Wind power in the high-energy offshore area safe and at the same time cheaper than  compared to the proposals that have become known so far can be won
  • - gleichzeitig Strom aus den Meereswellen gewonnen werden kann, wobei das Umwandlungssystem in einem weiten Bereich optimal auf die jeweils herrschenden Wellenbedingungen eingestellt werden kann,- At the same time, electricity is generated from the ocean waves can be, the conversion system in one wide range optimally to the prevailing Wave conditions can be set
  • - gegenüber bisher bekanntgewordenen Vorschlägen eine Verbilligung bei der Stromgewinnung aus Meereswellen erreicht werden kann,- compared to previously known proposals Reduction in electricity generation from ocean waves can be reached,
  • - die Vorrichtung geeigneten Plätzen an der Küste gefertigt und gewartet werden und zu seinem Einsatzort leicht transportiert werden kann.- the device suitable places on the coast manufactured and serviced and to its location can be easily transported.

Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.Appropriate embodiments of the invention are specified in the subclaims.

In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der Erfindung wie folgt gezeigt:In the drawings, embodiments of the invention are as follows shown:

Fig. 1 Ein Modul des kombinierten schwimmenden Wellen­ schutzes und Wellenenergiekonverters mit seiner Verankerung. Die gesamte Vorrichtung wird je nach erforderlicher Wellenschutzbreite aus mehreren gekoppelten Modulen zusammengesetzt. Fig. 1 A module of the combined floating wave protection and wave energy converter with its anchoring. The entire device is composed of several coupled modules depending on the required shaft protection width.

Fig. 2 Längsschnitt durch einen schwimmenden und ver­ ankerten Modul, an dem der Welleneinlauf, die Wellenverformung und der Bereich der Höhenver­ änderung des Wellenkanals bei unterschiedlichen Wellenbedingungen im Prinzip dargestellt wird (Schnitt A-A von der Draufsicht in Fig. 1), bzw. an dem ein Schnitt durch das Speicherbecken mit dem Turbinen-Generator-System gezeigt wird (Schnitt B-B von der Draufsicht in Fig. 1). Fig. 2 shows a longitudinal section through a floating and anchored module, on which the wave inlet, the wave deformation and the area of the height change of the wave channel is shown in principle in different wave conditions (section AA from the top view in Fig. 1), or on the a section through the reservoir with the turbine generator system is shown (section BB from the top view in Fig. 1).

Fig. 3 Eine Energieinsel, bestehend aus einem aus 3 Modulen zusammengesetzten kombinierten Wellen­ schutz und Wellenenergiekonverter und aus einer Einheit von 3 schwimmenden Windenergiekonver­ tern. Die Baueinheiten für Wellenschutz/Wellen­ energiewandlung und Windenergiewandlung sind getrennt voneinander verankert und dadurch un­ abhängig in ihren, durch Seegang und Strömung verursachten Bewegungen. Fig. 3 An energy island, consisting of a combination of 3 modules combined wave protection and wave energy converter and a unit of 3 floating wind energy converters. The structural units for shaft protection / wave energy conversion and wind energy conversion are anchored separately from one another and are therefore independent in their movements caused by swell and current.

Fig. 4 Eine Energieinsel, bestehend aus einem aus vier Modulen zusammengesetzten kombinierten Wellen­ schutz und Wellenenergiekonverter und aus einer Einheit von 5 schwimmenden Windenergiekonver­ tern. Wie bei Fig. 3 auch, sind die Einheiten für Wellenschutz/Wellenenergiewandlung und Windenergiewandlung getrennt voneinander verankert. Fig. 4 An energy island, consisting of a combination of four modules combined wave protection and wave energy converter and a unit of 5 floating wind energy converters. As with FIG. 3, the units for shaft protection / wave energy conversion and wind energy conversion are anchored separately from one another.

Fig. 5 Eine Ausführungsvariante der Energieinseln von Fig. 3 und 4. Der kombinierte Wellenschutz/Wel­ lenenergiekonverter umschließt halbkreisförmig eine Einheit aus 3 schwimmenden Windenergiekon­ vertern. Der zentrale Ringkörper, durch den die Windenergiekonverter positioniert werden und um den sie frei drehen können, ist hier Bestand­ teil des Wellenschutz/Wellenenergiekonverter- Systems. Es ist über speichenförmig verlaufende Stege/Rippen mit dem Hauptbauwerk fest verbunden. Nur dieses Bauwerk ist verankert. Die Baueinheiten für Wellenschutz/Wellenener­ giewandlung und Windenergiewandlung sind dadurch miteinander verbunden worden und bewegen sich im Seegang und in Meeresströmungen abhängig voneinander. Fig. 5 shows an embodiment of the energy islands of Fig. 3 and 4. The combined shaft protection / Wel lenenergiekonverter encloses a unit of 3 floating wind energy converter. The central ring body through which the wind energy converters are positioned and around which they can rotate freely is part of the shaft protection / wave energy converter system. It is firmly connected to the main structure via spokes / ribs. Only this structure is anchored. The units for wave protection / wave energy conversion and wind energy conversion have been connected to each other and move in the sea and in ocean currents depending on each other.

Der vom Wellenschutz/Wellenenergiekonverter um­ schlossene Innenraum, in dem die Windenergie­ konvertereinheit positioniert ist, kann durch aufklappbare Ringschwimmkörper vollständig geschlossen werden.The one from the shaft protection / wave energy converter enclosed interior in which the wind energy converter unit can be positioned by hinged ring float completely getting closed.

Zunächst wird anhand der Fig. 1 und 2 ein Modul des kombinierten Wellenschutz/Wellenenergiekonverters in seinem prinzipiellen Aufbau beschrieben:First, 1 and 2, a module of the combined wave protection / wave energy converter is described with reference to Figure in its basic structure.:

Das aus seewasserfestem Stahlbeton aufgebaute Modul besteht aus mehreren, nebeneinander angeordneten Wellen­ einlauf-Öffnungen 1, die in sich stark verengende Wellenführungskanäle 2 münden. Diese Wellenführungska­ näle sind an ihrem Ende 3 verschlossen. Die Oberkanten der seitlichen Führungswände 4 von den Wellenführungs­ kanälen 2 liegen oberhalb des mittleren Wasserspiegels 5. Diese seitlichen Führungswände 4 bilden gleichzeitig die seitlichen Begrenzungswände von Speicherbecken 6.The module made of seawater-resistant reinforced concrete consists of several, side by side arranged shaft inlet openings 1 , which open into narrow constricting wave guide channels 2 . These Wellenführungska channels are closed at the end 3 . The upper edges of the lateral guide walls 4 of the wave guide channels 2 lie above the middle water level 5 . These lateral guide walls 4 simultaneously form the lateral boundary walls of storage basins 6 .

Der hintere Teil der Wellenführungskanäle 2 ist mit einer bestimmten Formgebung überdacht. Diese Überdachung 7 ist nach hinten abgeschlossen. Unterhalb der Speicher­ becken 6 sind Flut- und Trimmtanks 8 angeordnet, die durch perforierte Zwischenwände ausgesteift sind. Die Verbindungslöcher in den Zwischenwänden (Perforierung) sind dabei so angeordnet und dimensioniert, daß ein Schwappen der Seewasserfüllung bei Seegang gedämpft wird.The rear part of the wave guide channels 2 is covered with a specific shape. This canopy 7 is closed to the rear. Below the storage tank 6 flood and trim tanks 8 are arranged, which are stiffened by perforated partitions. The connecting holes in the partition walls (perforation) are arranged and dimensioned so that sloshing of the seawater filling is dampened when the sea is rough.

Über eine entsprechende Flut- und Lenzeinrichtung 10 kann das schwimmende und über die an den Fundamenten 11 befestigten Ankerketten 12 flexibel positionierte Modul zum optimalen Einstellen auf die jeweils herrschenden Wellenbedingungen abgesenkt oder angehoben werden. Diese Höheneinstellung "h" des Speicherbeckens kann durch ein kombiniertes Heben/Senken und Kippen erfolgen, wodurch einerseits der Energieaufwand für das Lenzen gering und andererseits die Lage des Moduls auch bei Sturmwellen noch ruhig gehalten werden kann.The floating module, which is flexibly positioned via the anchor chains 12 fastened to the foundations 11 , can be lowered or raised for optimal adjustment to the prevailing wave conditions by means of a corresponding flood and drainage device 10 . This height adjustment "h" of the storage tank can be carried out by a combined lifting / lowering and tipping, whereby on the one hand the energy expenditure for draining is low and on the other hand the position of the module can still be kept calm even in storm waves.

Das Rohr 9 dient zur Belüftung der Flut- und Trimmtanks 8, die unter dem Wasserspiegel liegen.The tube 9 serves to vent the flood and trim tanks 8 , which are below the water level.

Die Höhendifferenz "HG" (Höhe des Gefälles) zwischen dem Wasserstand im Speicherbecken 6 und dem Ruhewasser­ spiegel 5 wird durch eine geeignete Kaplan- oder Rohrturbine 13 zur Stromgewinnung abgearbeitet. Über flexible Kabel - hier nicht weiter dargestellt - wird der elektrische Strom zu den im Seegangsluv positio­ nierten Windenergiekonvertern geleitet und über die dort installierte elektrische Infrastruktur dem Küstennetz zugeführt.The height difference "H G " (height of the gradient) between the water level in the reservoir 6 and the still water mirror 5 is processed by a suitable Kaplan or tubular turbine 13 for power generation. The electrical current is routed via flexible cables - not shown here - to the wind energy converters positioned in the sea state wind and fed to the coastal network via the electrical infrastructure installed there.

Mehrere dieser Module werden zu einem Wellenschutzsystem verbunden und können so die dahinter positionierten schwimmenden Windenergiekonverter gegen Wellen aus dem Seebereich sicher abschirmen (Fig. 3 und 4). Die gekrümmte Formgebung der Module ist einfach aufgebaut und ermöglicht eine steife Bauweise. Die Herstellung kann günstig in einem Trockendock mit Seezugang erfol­ gen. Zum Aufstellort wird das fertig ausgerüstete Bauwerk ausschließlich auf dem Seewege geschleppt.Several of these modules are connected to form a shaft protection system and can thus safely shield the floating wind energy converters positioned behind them against waves from the sea area ( Fig. 3 and 4). The curved shape of the modules is simple and enables a rigid construction. Manufacture can be carried out cheaply in a dry dock with sea access. The fully equipped building is towed to the installation site only by sea.

Der Längsschnitt A-A in der Fig. 2 macht deutlich, wie die in die Welleneinlauföffnung 1 einlaufende Tief­ wasserwelle sich mehr und mehr aufsteilt und ihre kinetische Energie in potentielle Energie umwandelt. Dieser Effekt wird insbesondere durch die stark konver­ gierenden seitlichen Kanalwände erreicht, aber auch der ansteigende Kanalboden sowie die Reflexion am verschlossenen Ende 3 des Wellenführungskanals 2 tragen hierzu bei.The longitudinal section AA in FIG. 2 shows how the deep water wave entering the shaft inlet opening 1 is more and more divided and converts its kinetic energy into potential energy. This effect is achieved in particular by the strongly converging side channel walls, but the rising channel floor and the reflection at the closed end 3 of the wave guide channel 2 also contribute to this.

Die spez. Wellenenergie pro Meter Wellenbreite vergrö­ ßert sich hierbei etwa proportional zur geometrischen Verengung. Die oberen Wellenanteile, die im Wellenkanal jeweils die Höhe der Seitenwände 4 überschreiten, fließen dann seitlich über die Stirnkanten in das Speicherbecken 6. Der größte Teil der Wellenmasse wird jedoch am Ende 3 des Wellenführungskanals 2 in das Speicherbecken 6 überschwappen.The spec. Wave energy per meter wave width increases approximately proportional to the geometric constriction. The upper wave components, which each exceed the height of the side walls 4 in the wave channel, then flow laterally over the end edges into the storage basin 6 . Most of the wave mass, however, will spill into the reservoir 6 at the end 3 of the wave guide channel 2 .

Damit dieser hochschwappende Wasserschwall nicht vom Wind in Richtung der schwimmenden Windenergiekonverter mitgerissen wird, ist der hintere Bereich des Wellenführungskanals 2 mit einer nach hinten abgeschlossenen Überdachung 7 versehen. Die besondere Formgebung dieser Überdachung 7 soll das hochschwappende Wasser nach beiden Seiten zum Speicherbecken 6 hin umlenken.The rear area of the wave guide channel 2 is provided with a roof 7 which is closed off to the rear so that this flood of water is not carried away by the wind in the direction of the floating wind energy converters. The special shape of this canopy 7 is intended to deflect the sloshing water towards the storage basin 6 on both sides.

Das Gefälle zwischen dem Wasserspiegel im Speicherbecken 6 und dem niedrigeren mittleren Meereswasserspiegel 5 wird durch ein Turbinen-Generatorsystem 13/14 zur Stromerzeugung genutzt. The gradient between the water level in the storage basin 6 and the lower mean sea water level 5 is used by a turbine generator system 13/14 to generate electricity.

Die vorstehende, gerundete Zunge 15 des Kanalbodens im Bereich der Welleneinlauföffnung 1 bewirkt auf schräg auftreffende Wellen eine Beugung ihrer Richtung auf den Wellenkanal hin.The protruding, rounded tongue 15 of the channel bottom in the area of the shaft inlet opening 1 causes waves which are at an angle to deflect their direction towards the wave channel.

Anhand der Fig. 3 wird der Aufbau einer im Offshore- Bereich positionierten Energieinsel deutlich. Sie besteht aus den schwimmenden Einheiten Wellenschutz/Wellenener­ giekonverter 16 und den Windenergiekonvertern 17. Beide schwimmenden Einheiten sind getrennt und unabhängig voneinander in einem ausreichenden Sicherheitsabstand durch Ankerketten 12 elastisch positioniert. Die einzelnen Ankerketten 12 sind dabei an gerammten Verankerungsfundamenten 11 lösbar befestigt (siehe auch Fig. 1 und 2).The structure of a device positioned in the offshore energy island is clear from the FIG. 3. It consists of the floating units wave protection / wave energy converter 16 and the wind energy converter 17th Both floating units are separately and elastically positioned independently of one another at a sufficient safety distance by anchor chains 12 . The individual anchor chains 12 are detachably attached to rammed anchoring foundations 11 (see also FIGS. 1 and 2).

Der Wellenschutzbereich für die Windenergiekonverter beträgt in dieser Fig. 90° in der Hauptwellenrichtung. Bei extremen Wellensituationen, in denen die Windener­ giekonverter nicht mehr ausreichend ruhig schwimmen, wird der Betrieb durch Stillsetzen der Rotoren abgeschaltet.The shaft protection area for the wind energy converter is 90 ° in the main shaft direction in this FIG . In extreme wave situations in which the wind energy converters are no longer swimming calmly enough, operation is switched off by stopping the rotors.

Durch Ankoppeln von weiteren Modulen kann der Wellen­ schutzbereich vergrößert werden.The shaft can be connected by coupling further modules protected area can be enlarged.

Die Fig. 5 zeigt eine andere Anordnung von Wellen­ schutz/Wellenenergiekonvertern und Windenergiekonvertern (Variante II). Fig. 5 shows another arrangement of wave protection / wave energy converters and wind energy converters (variant II).

Der zentrale Schwimmkörper 18 in den Fig. 3 und 4 wird hier durch einen zentralen Ringkörper 19 ersetzt, der über Stege/Rippen 20 speichenförmig mit dem kreisrunden Wellenschutz/Wellenenergiekonverter 21 fest verbunden ist. Über diese Elemente werden die Positio­ nierungskräfte der Windenergiekonverter 17 in den schwimmenden Wellenschutz 21 eingeleitet und von dort über die Ankerketten 12 in das Verankerungssystem 11 abgeführt.The central floating body 18 in FIGS. 3 and 4 is replaced here by a central ring body 19 which is fixedly connected to the circular shaft protection / wave energy converter 21 via webs / ribs 20 . The positioning forces of the wind energy converter 17 are introduced into the floating shaft guard 21 via these elements and from there via the anchor chains 12 into the anchoring system 11 .

Damit in dem von Wellenschutz 21 halbkreisförmig umschlossenen Drehbereich der Windenergiekonverter 17 von der dem Land zugekehrten Seite keine Wellen einlaufen und dadurch unerwünschte Spitz- und Refle­ xionswellen entstehen können, kann dieser Bereich durch einen schwimmfähigen, durch Gelenke verbundenen und aufklappbaren leichten Wellenschutz 22 abgeschlossen werden.So that in the semicircularly enclosed by the shaft guard 21 of the wind energy converter 17 , no waves come in from the side facing the land and undesirable pointed and reflection waves can arise, this area can be closed off by a floating, hinged, hinged light shaft guard 22 .

Für den Zusammenbau der einzelnen Elemente der Wind­ energiekonverter-Einheit am Aufstellort ist es bei der Alternativlösung II erforderlich, daß der Ringschwimm­ körper 23, an dem über die elastischen Brückenelemente 24 die einzelnen schwimmenden Windenergiekonverter 17 angekoppelt sind, aus 2 bis 3 Einzelelementen besteht, die um den fest installierten zentralen Ringkörper 19 herum eingeschwommenen und dann miteinander kraft­ schlüssig verbunden werden.For the assembly of the individual elements of the wind energy converter unit at the installation site, it is necessary in the alternative solution II that the ring floating body 23 , to which the individual floating wind energy converter 17 are coupled via the elastic bridge elements 24 , consists of 2 to 3 individual elements floated around the permanently installed central ring body 19 and are then connected to one another in a force-fitting manner.

Claims (5)

1. Schwimmende, im Offshore-Bereich verankerbare und auf die jeweilige Windrichtung hin ausrichtbare Wind­ energiekonvertereinheit, die aus mehreren einzelnen auf Schwimmkörpern (18, 19) positionierten Windenergiekonvertern (17) zusammengesetzt ist, dadurch ge­ kennzeichnet, daß luvseitig vor der Windenergiekonverter­ einheit eine ebenfalls schwimmende und verankerbare, als Wellenenergiekonverter ausgebildete Vorrichtung zum Schutz gegen Seegang und Sturmwellen und zur Wellenenergieumwandlung angeordnet ist,
daß der aus mehreren Modulen gebildete Wellenenergie­ konverter nebeneinander angeordnete Welleneinlauföff­ nungen (1) mit anschließenden, stark konvergierenden Wellenführungskanälen (2) enthält, die an ihrem Ende (3) verschlossen sind und deren seitliche Führungswände (4) die seitliche Begrenzungswände von zwischen den Wellen­ führungskanälen (2) angeordneten Wellenauffangbecken (6) bilden,
daß im wesentlichen unterhalb der Wellenauffangbecken (6) Flut- und Trimmtank (8) angeordnet sind, mit deren Lenz- und Fluteinrichtungen (10) die Höhenlage der Kanalwand­ oberkante bzw. die Auffangbeckenhöhe den jeweiligen Wellen­ verhältnissen anpaßbar ist, und daß ein Turbinen-Generator­ system (13, 14) vorgesehen ist, welches den Energie­ höhenunterschied zwischen dem Wasserstand im Wellenauf­ fangbecken und dem mittleren Meereswasserspiegel (5) zur Stromerzeugung nutzt.1. Floating, anchored in the offshore area and orientable towards the respective wind direction wind energy converter unit, which is composed of several individual wind energy converters ( 17 ) positioned on floating bodies ( 18, 19 ), characterized in that the windward unit in front of the wind energy converter unit is also a floating and anchored device designed as a wave energy converter for protection against swell and storm waves and for wave energy conversion is arranged,
that the wave energy converter formed from several modules arranged side by side Welleneinlauföff openings ( 1 ) with subsequent, strongly converging wave guide channels ( 2 ), which are closed at their end ( 3 ) and whose side guide walls ( 4 ) guide the lateral boundary walls between the waves between the waves ( 2 ) arranged wave catch basin ( 6 ),
that essentially below the wave catch basin ( 6 ) flood and trim tank ( 8 ) are arranged, with their bilge and flood devices ( 10 ) the height of the channel wall top edge or the catch basin height can be adapted to the respective waves, and that a turbine generator System ( 13, 14 ) is provided, which uses the difference in energy level between the water level in the wave catch basin and the mean sea water level ( 5 ) to generate electricity. 2. Wind- und Wellenenergiekonverter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der hintere Teil der Wellen­ führungskanäle (2) mit einer nach hinten abgeschlossenen Überdachung (7) versehen ist.2. Wind and wave energy converter according to claim 1, characterized in that the rear part of the wave guide channels ( 2 ) is provided with a roof closed at the rear ( 7 ). 3.Wind- und Wellenenergiekonverter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Überdachung (7) der Wellen­ führungskanäle (2) eine geeignete Formgebung für ein seit­ liches Umlenken der hochschwappenden Wellen aufweist.3. Wind and wave energy converter according to claim 2, characterized in that the roofing ( 7 ) of the waves guide channels ( 2 ) has a suitable shape for a since deflecting the upward waves. 4. Wind- und Wellenenergiekonverter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Wellenenergiekon­ verter die zu schützenden, schwimmenden Windenergie­ konverter (17) halbkreisförmig umschließt und über einen auf speichenförmig angeordneten Stegen sitzenden Ring­ körper mit den Windenergiekonvertern elastisch verbunden ist.4. Wind and wave energy converter according to one of claims 1 to 3, characterized in that the Wellenenergiekon verter to be protected, floating wind energy converter ( 17 ) encloses semicircularly and is connected to the wind energy converter elastically via a ring-shaped webs arranged on webs. 5. Wind- und Wellenenergiekonverter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Wellenenergiekonverter die horizontalen Positionierungskräfte der Windenergie­ konverter (17) aufnimmt und über sein Verankerungssystem (11) in den Meeresboden einleitet.5. Wind and wave energy converter according to claim 4, characterized in that the wave energy converter absorbs the horizontal positioning forces of the wind energy converter ( 17 ) and initiates via its anchoring system ( 11 ) into the seabed.
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