EP3278412A1 - Anordnung zur übertragung von elektrischer energie - Google Patents

Anordnung zur übertragung von elektrischer energie

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Publication number
EP3278412A1
EP3278412A1 EP15726580.2A EP15726580A EP3278412A1 EP 3278412 A1 EP3278412 A1 EP 3278412A1 EP 15726580 A EP15726580 A EP 15726580A EP 3278412 A1 EP3278412 A1 EP 3278412A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
water
arrangement according
electrical device
arrangement
depth
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
EP15726580.2A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Hans-Joachim Knaak
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens Energy Global GmbH and Co KG
Original Assignee
Siemens AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Publication of EP3278412A1 publication Critical patent/EP3278412A1/de
Ceased legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02G—INSTALLATION OF ELECTRIC CABLES OR LINES, OR OF COMBINED OPTICAL AND ELECTRIC CABLES OR LINES
    • H02G1/00—Methods or apparatus specially adapted for installing, maintaining, repairing or dismantling electric cables or lines
    • H02G1/06—Methods or apparatus specially adapted for installing, maintaining, repairing or dismantling electric cables or lines for laying cables, e.g. laying apparatus on vehicle
    • H02G1/10—Methods or apparatus specially adapted for installing, maintaining, repairing or dismantling electric cables or lines for laying cables, e.g. laying apparatus on vehicle in or under water
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02G—INSTALLATION OF ELECTRIC CABLES OR LINES, OR OF COMBINED OPTICAL AND ELECTRIC CABLES OR LINES
    • H02G9/00—Installations of electric cables or lines in or on the ground or water
    • H02G9/02—Installations of electric cables or lines in or on the ground or water laid directly in or on the ground, river-bed or sea-bottom; Coverings therefor, e.g. tile
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L1/00—Laying or reclaiming pipes; Repairing or joining pipes on or under water
    • F16L1/12—Laying or reclaiming pipes on or under water
    • F16L1/14—Laying or reclaiming pipes on or under water between the surface and the bottom

Definitions

  • the invention relates to an arrangement for the transmission of electrical energy with an electrical device which is arranged in a body of water.
  • offshore structures In offshore waters, for example, on a sea, offshore structures are increasingly being installed.
  • An example of such an offshore structure is an offshore wind turbine, an oil rig, a transformer platform, or a platform for another offshore facility.
  • offshore buildings can be
  • Such electrical devices may, for example, a power converter or a
  • the invention has for its object to provide an arrangement with an electrical device, the simple and cost can be realized in an offshore construction.
  • the arrangement can be designed so that the device is arranged free of ground contact.
  • the electrical device floats or floats in the water and does not touch the bottom of the water (and not the surface of the water). This will not make the device may be damaged or mechanically stressed by any rocks or sharp-edged structures present on the bottom of the watercourse.
  • the arrangement may be configured so that the device is arranged floating. The device can therefore swim between the bottom of the water and the surface of the water.
  • the arrangement may be such that the device (below the surface of the body of water) is located at a depth that is at least L / 4, where L is the mean length of waves appearing on the water. The depth is therefore at least 25% of L, where L is the mean wavelength (typical wavelength) of the
  • Deep water is water in which the total water depth is greater than half the wavelength (L / 2). If single big waves with a larger wavelength than the middle one
  • Wavelength L occur, this is not a problem. It is not necessary to avoid any undue stress on the device due to waves. Rather, it is
  • the mean stress of the device can be kept low, so that the life of the device
  • the arrangement can also be designed so that the
  • L is the mean wavelength of occurring on the water
  • the electrical device is arranged at a depth which corresponds to at least half the wavelength of waves occurring on the water, then the water particles are only very slightly moved by the waves in this depth. For example, cases occur where at a depth of L / 2, the movement of the water particles is only about 5% based on the movement of the water particles on the surface of the water.
  • the arranged at a depth of at least L / 2 electrical device is therefore only very slightly moved by the waves and is thus exposed to only a very small mechanical load by the wave movements. This applies in particular to deep water. This contributes to the fact that the electrical device can be produced in a particularly cost-effective manner, because a particularly robust mechanical design can be dispensed with.
  • the arrangement can also be designed so that the
  • a depth of at least 48 meters is particularly advantageous because the electric
  • the arrangement can also be designed so that the
  • Device is arranged at a depth that is maximum
  • the electrical device can thus be arranged for example at a depth which is between 48 and 1000 meters.
  • a depth of a maximum of 1000 meters has been found to be advantageous because at depths greater than 1000 meters of effort for the
  • the arrangement can also be designed so that the
  • the electrical device is held by means of at least one attached to the bottom of the water rope below the surface of the body of water.
  • the electrical device has an average density which is lower than the density of water. This density can be determined by an appropriate choice of material and / or by an appropriate amount of one in the
  • the arrangement can be designed so that the device is associated with at least one buoyant body.
  • this buoyant body can be achieved advantageously that the electrical device floats in the water and does not sink to the bottom of the water.
  • Buoyancy is used to generate a buoyancy force to keep the electrical device groundless. It can also be used a plurality of buoyancy bodies to keep the electrical device groundless.
  • the buoyant body may also be referred to as a floating body.
  • the buoyancy body can be on or
  • the arrangement can also be designed so that the
  • Means is associated with at least one pump for pumping a fluid, and the pump is connected by means of a fluid line to the buoyant body.
  • a fluid in particular a gas
  • the buoyant body be pumped.
  • water is forced out of the buoyant body, whereby the buoyant body can be positioned at different depths of the water body (similar to a submarine).
  • the arrangement can be designed such that the
  • the electrical device can hang on such a buoyant body floating on the surface of the water, so that the device does not sink to the bottom of the water body.
  • the arrangement may also be designed such that the electrical device is rigid with the buoyant body
  • Electrical device with the buoyancy ensures that the electrical device is always in a defined position / position with respect to the buoyant body.
  • the arrangement can also be designed so that the
  • Platform is connected.
  • the electrical device and the platform advantageously a
  • the platform has a portion located above the surface of the body of water.
  • Such a semi-submersible has the advantage that its center of gravity is very low and that the semi-submerser is therefore calm in the water even in wind and waves.
  • the arrangement can also be designed so that the
  • the Device is connected by means of a hollow connecting element with the surface of the body of water.
  • a hollow Connecting element can advantageously be achieved accessibility to the electrical device from above the water surface.
  • the connecting element can advantageously also serve as an antenna in order to communicate by radio with the electrical device.
  • the arrangement can also be designed so that the
  • Suspension has the advantage that the electrical device even with short-term movements / wave movements of the
  • the arrangement can also be designed so that the
  • Device has a waterproof housing, which is in direct contact with the water.
  • the arrangement can also be designed such that the device is installed in a frame, which is of the
  • Components can be realized easily and inexpensively, for example via cables or pipes.
  • the frame ensures that the electrical device is mechanical
  • the arrangement may be designed so that the device comprises a power converter and / or a transformer.
  • the arrangement can be designed so that the device by means of a first cable electrically with a
  • the arrangement can also be designed such that the device by means of the second cable electrically with a arranged on the bank of the water body inverter
  • the method described enables a cost-effective and secure transmission of electrical energy between the offshore structure and the shore of the water body (in both
  • An offshore structure is a permanent structure built in the open sea (off the coast).
  • An example of an offshore structure is an oil rig, a wind turbine or a transformer platform.
  • Figure 1 shows an embodiment of an arrangement with a arranged in a body of water
  • Figure 2 shows another embodiment of a
  • Figure 3 shows another embodiment of a
  • Figure 4 shows an embodiment of an arrangement with a on the surface of the water body
  • Figure 5 shows an embodiment of an arrangement with a rigid connection between the
  • Figure 6 shows an embodiment of an arrangement with a hollow connecting element
  • FIG. 7 shows an exemplary embodiment of an arrangement with a platform arranged above the surface of the water body
  • Figure 9 shows an embodiment of an arrangement in which the electrical device is held by means of a rope at the bottom of the water and in
  • the electrical device 3 consists in the embodiment of two
  • the electrical device 3 is in one
  • the electrical device 3 is by means of a first
  • An offshore building is a fixed one
  • the offshore structure 18 is configured in the embodiment as a wind turbine 18.
  • the wind turbine 18 is anchored or fixed by means of a schematically illustrated pile 21 in the bottom 7 of the body of water 5.
  • the wind turbine 18 has a generator 24, which AC
  • the alternating current is transmitted to the electrical device 3 via the first cable 15.
  • the electrical device 3 a transformer 205 and a power converter 208, see Figure 2.
  • Diode rectifier is configured) in DC
  • the high-voltage direct current is connected by means of a second electric cable 27 to the shore 11 of the
  • the second cable 27 is electrically connected to the shore 11 with an inverter 30.
  • This inverter 30 converts the high voltage direct current into high voltage alternating current, which then continues on land
  • the electrical device 3 is arranged below the surface 9 of the water body and above the bottom 7 of the water body 5. In this case, the electrical device 3 is located at a depth 33 below the surface of the water body. It is advantageous that in the depth 33 of the water, the water pressure (hydrostatic pressure) is lower than at the bottom 7 of the water. Furthermore, it is advantageous that due to the arrangement above the bottom of the water body, a contact between the electrical device 3 and the bottom 7 of the water is avoided. This allows the electrical
  • the Electrical Device is arranged in a water depth, in which only small wave movements are recorded.
  • the electrical device 3 is groundless and floating in the depth 33 below the surface 9 of the body of water 5.
  • This depth 33 is advantageously chosen so that it has a certain relationship to the wavelength of waves occurring on the water
  • FIG. 2 shows an embodiment in which on the
  • Water surface 9 schematically a shaft 202 is shown.
  • the shaft 202 has a wavelength L. in the
  • Embodiment of Figure 2 is the electrical
  • Device 3 is arranged at a depth 33, wherein the depth 33 is greater than a quarter of the wavelength of the shaft 202 (ie greater than L / 4). In such a depth 33 larger or equal to L / 4, the movement of the water particles through the shaft 202 has already decreased greatly, so that the electrical device 3 is only slightly moved by the shaft 202. Thus, only a small mechanical load of the electrical device 3 through the shaft 202 occurs.
  • the electrical device 3 has a transformer 205 and a power converter 208 in the form of a rectifier 208.
  • the electrical device 3 has a watertight housing 211. This housing 211 is in direct contact with the water 5 and protects the transformer 205 and the power converter 208 from contact with the water.
  • FIG. 3 shows an exemplary embodiment in which the electrical device 3 is arranged at a depth 33 that is at least L / 2.
  • L is the mean wavelength of waves 302 occurring on the water.
  • the electrical device 3 is arranged at a depth 33 which is at least 48 meters.
  • the electrical device 3 does not obstruct shipping, because today's ships have a maximum draft of about 24m.
  • the electrical device 3 is advantageously arranged at a depth of at most 1000 m. At a maximum depth of 1000m the occurring water pressure is at
  • FIG. 4 shows a further arrangement with the electrical device 3.
  • the electrical device 3 is by means of a rope 403 on a buoyancy body 406th
  • the cable 403 may be an elastic cable 403.
  • Embodiment may be sufficient even a single rope with a single buoyant body to keep the electrical device 3 above the bottom of the water (free of ground contact).
  • the electrical device 3 is gimballed to the cable 403, so that the electrical device 3 maintains its original position even when shaft movements. For this purpose is between the rope 403 and the
  • the electrical device 3 a gimbal 409 arranged.
  • the gimbal 409 has two
  • Cardanic suspensions as such are well known, so that a detailed description can be omitted here.
  • FIG. 5 shows an embodiment of an arrangement is shown in which the electrical device 3 rigid with two buoyant bodies 406 is connected.
  • 406 rigid struts 502 struts 502 are arranged between the electrical device 3 and the buoyancy bodies, which realize a rigid connection between the electrical device 3 and the buoyancy bodies 406.
  • 406 is a rigid between the two buoyancy bodies
  • the Brace 504 arranged.
  • the struts 502 are washed by the water.
  • Struts 502 are passages that allow the water to flow through the water unhindered. Thus, the electrical device is little or not moved by currents of the water.
  • FIG. 6 shows an exemplary embodiment of an arrangement in which the electrical device 3 is connected to the surface 9 of the body 5 by means of a hollow connecting element 603.
  • Connecting element 603 is a permanent accessibility to the electrical device 3 (from above the
  • the hollow connector 603 may also be an antenna for wireless telecommunications.
  • the electrical device 3 is connected by means of a hollow connecting element 703 with a platform 706 arranged above the surface 9 of the water body.
  • Embodiment the electrical device even by means of two hollow connecting elements 703 with the
  • Platform 706 connected; In another embodiment, however, a hollow connecting element 703 would already be sufficient.
  • a heliport 709, a docking facility 712 for ships and / or a recreation room 715 for service personnel are arranged. From the platform 706 is through the hollow
  • Connecting element 703 an access to the electrical
  • the hollow connecting element 703 allows not only permanent access but also ventilation of the electrical
  • the electrical device 3 has a greater weight than the platform 706. As a result, the majority of the total weight is below the water surface 9, so that the center of gravity of the arrangement is low, in particular below the
  • the arrangement of Figure 5 or 7 may also be referred to as a semi-submersible.
  • This arrangement has a large-volume component below the water surface and a small-volume component above the water surface. Between the large-volume component and the small-volume component, there are one or more thin connecting parts, whereby the arrangement is insensitive to waves.
  • the weight of the large-volume component aligns the arrangement vertically in the water. By appropriate selection of masses and centers of gravity is achieved that the arrangement floats with a given draft.
  • FIG. 8 shows a further exemplary embodiment in which the electrical device 3 is held in a floating manner between the bottom and the surface of the body 9 by means of at least one buoyant body 803.
  • Buoyancy body 803 is connected by a fluid line 806 to a pump 809 (fluid pump 809).
  • the pump 809 serves a fluid (for example, a gas) in the
  • This swimming level adjustment (swimming depth adjustment) is similar to a submarine.
  • the buoyancy bodies 406 and 803 serve to generate a buoyancy force to the electrical device. 3
  • FIG. 9 shows a further exemplary embodiment in which the electrical device 3 is held below the surface 9 of the body by means of one or more cables 902. One end of the cable 902 is connected to the electrical device 3, the other end of the cable 902 is attached (for example by means of an anchorage 904 or by means of a weight) to the bottom 7 of the body of water. Such holding the electrical device 3 means
  • buoyant body 906 is in particular
  • the electrical device 3 can fully emerge, d. H. completely over the surface 9 of the water body 5 can be brought. This is for example advantageous if the corrosion protection of the housing of the electrical
  • FIG. 10 shows an exemplary embodiment in which the electrical device 3 is installed in a frame 1003.
  • the frame 1003 is flushed by the body of water 5, i. H. the body of water 5 can flow between the electrical device 3 and the elements of the frame 1003.
  • the frame 1003 ensures that the components of the electrical device have a fixed and defined distance from one another.
  • the retractable frame 1003 thus provides a defined arrangement of
  • the electrical device 3 can be brought to the surface of the water, if necessary, for example
  • the electrical device 3 appears on the surface 9 of the body of water 5. This can be the case for example
  • Embodiment of Figure 4 take place in that the electrical device 3 by means of the cable 403 for
  • the electrical device 3 is caused to rise to the surface 9 of the body by means of the cable 902.
  • the cable 902 is longer than can be seen in FIG. 9 and, for example, rolled up on a roll, from which it can be unrolled if necessary.
  • the housing or the electrical device may be filled with a gas, for example with air, an anti-corrosive gas or an electrically insulating gas such as nitrogen.
  • the housing can also act as a bell-shaped housing
  • This bell-shaped housing may be open at the bottom or closed at the bottom by a flexible membrane. Inside the bell-shaped housing is a gas bubble
  • Cable bushings are necessary to lead electrical lines to the electrical device 3. At this point
  • Embodiment of the housing is formed (by the lower
  • the wall of the bell-shaped housing can be made thin-walled and thus cost-effective.
  • a housing which is closed (similar to a bell) at the top and on the side surfaces, at the bottom, however, is open or at the
  • the electrical device 3 can in particular a
  • Converter for example, a diode rectifier or a converter
  • the electrical device may also have other components, such as a switchgear, cables, a choke, a capacitor or at least one electrical filter.
  • the electrical device is used for transmission, and in particular for forming, of electrical energy.
  • the described arrangements may be used to implement a high voltage DC transmission between the offshore structure 18 and the shore 11.
  • the second cable 27 may be a high voltage cable, in particular a high voltage direct current cable.
  • the arrangements described form, for example, a
  • High voltage transmission device in particular a high voltage direct current transmission device.
  • electrical energy can be transmitted.

Landscapes

  • Other Liquid Machine Or Engine Such As Wave Power Use (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anordnung (1) zur Übertragung von elektrischer Energie mit einer elektrischen Einrichtung (3), die unterhalb der Oberfläche (9) eines Gewässers (5) und oberhalb des Grundes (7) des Gewässers angeordnet ist.

Description

Beschreibung
Anordnung zur Übertragung von elektrischer Energie Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Übertragung von elektrischer Energie mit einer elektrischen Einrichtung, die in einem Gewässer angeordnet ist.
Auf Gewässern, zum Beispiel auf einem Meer, werden zunehmend Offshorebauwerke installiert. Ein Beispiel für ein solches Offshorebauwerk ist eine Offshore-Windenergieanlage, eine Bohrinsel, eine Umspannplattform oder eine Plattform für eine andere Offshore-Anlage . Bei Offshorebauwerken kann
elektrische Energie erzeugt oder verbraucht werden. Für die Übertragung der elektrischen Energie werden elektrische
Einrichtungen benötigt. Solche elektrischen Einrichtungen können beispielsweise einen Stromrichter oder einen
Transformator aufweisen. Für diese elektrische Einrichtungen wird Platz benötigt, der auf Gewässern, insbesondere auf hoher See, aufwendig zu schaffen und daher teuer ist. Es ist denkbar, für derartige elektrische Einrichtungen Platz über Wasser zu schaffen, d. h. die elektrischen Einrichtungen über Wasser aufzustellen. Dafür sind jedoch aufwendige und teure Tragstrukturen (wie zum Beispiel eine zusätzliche Plattform) und Schutzmaßnahmen gegen Wellen und Wettereinflüsse
erforderlich. Weiterhin ist es denkbar, die elektrischen Einrichtungen auf dem Grund des Gewässers aufzustellen. Dabei müssen jedoch die elektrischen Einrichtungen (insbesondere bei großen Wassertiefen) druckfest ausgeführt sein; darüber hinaus ist es aufwendig und teuer, die Einrichtungen auf dem Grund des Gewässers aufzustellen. Weiterhin könnte man daran denken, die elektrischen Einrichtungen schwimmend auf der Oberfläche des Gewässers anzuordnen. Dies ist jedoch oft wegen der Wellen und wegen besonderer Belastungen bei Stürmen oder Unwettern nicht praktikabel.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung mit einer elektrischen Einrichtung anzugeben, die einfach und kostengünstig bei einem Offshorebauwerk realisiert werden kann .
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine
Anordnung nach dem unabhängigen Patentanspruch. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Anordnung sind in den abhängigen
Patentansprüchen angegeben.
Offenbart wird eine Anordnung zur Übertragung von
elektrischer Energie mit einer elektrischen Einrichtung, die unterhalb der Oberfläche eines Gewässers und oberhalb des Grundes des Gewässers angeordnet ist
Hierbei ist besonders vorteilhaft, dass die elektrische
Einrichtung unterhalb der Oberfläche des Gewässers und oberhalb des Grundes des Gewässers angeordnet ist. Durch die Anordnung unterhalb der Oberfläche des Gewässers wird
vorteilhafter Weise erreicht, dass die elektrische
Einrichtung nur wenig von auf dem Gewässer auftretenden
Wellen oder Stürmen beeinflusst wird. Durch die Anordnung der Einrichtung oberhalb des Grundes des Gewässers wird
vorteilhafter Weise erreicht, dass die elektrische
Einrichtung einem geringeren hydrostatischen Druck ausgesetzt ist, als wenn sie auf dem Grund des Gewässers angeordnet wäre. Somit braucht die Einrichtung sowohl bezüglich ihrer
Druckfestigkeit als auch bezüglich ihrer Festigkeit gegenüber Bewegungen durch Wellen weniger robust ausgeführt zu sein, so dass die elektrische Einrichtung mechanisch weniger stabil und damit kostengünstig realisiert werden kann. Weiterhin ist vorteilhaft, dass die elektrische Einrichtung oberhalb des Grundes (insbesondere in geringer Tiefe) einfacher
installiert werden kann als auf dem Grund des Gewässers.
Die Anordnung kann so ausgestaltet sein, dass die Einrichtung grundberührungsfrei angeordnet ist. Mit anderen Worten schwimmt bzw. schwebt die elektrische Einrichtung im Gewässer und berührt nicht den Grund des Gewässers (und auch nicht die Oberfläche des Gewässers) . Dadurch wird die Einrichtung nicht durch gegebenenfalls am Grund des Gewässers vorhandene Felsen oder scharfkantige Strukturen beschädigt oder mechanisch belastet . Die Anordnung kann so ausgestaltet sein, dass die Einrichtung schwimmend angeordnet ist. Die Einrichtung kann also zwischen dem Grund des Gewässers und der Oberfläche des Gewässers schwimmen . Die Anordnung kann so ausgestaltet sein, dass die Einrichtung (unterhalb der Oberfläche des Gewässers) in einer Tiefe angeordnet ist, die mindestens L/4 beträgt, wobei L die mittlere Länge von auf dem Gewässer auftretenden Wellen ist. Die Tiefe beträgt also mindestens 25 % von L, dabei ist L die mittlere Wellenlänge (typische Wellenlänge) von auf dem
Gewässer auftretenden Wellen. Es hat sich herausgestellt, dass in einer Tiefe von mindestens L/4 (also in einer Tiefe, die mindestens einem Viertel der mittleren Wellenlänge L entspricht) die Bewegung der Wasserteilchen durch die Wellen bereits deutlich abgenommen hat. Dadurch wird die elektrische Einrichtung, die sich in einer Tiefe von mindestens L/4 befindet, durch auf dem Gewässer auftretende Wellen nur noch wenig bewegt und daher durch die Wellen auch nur wenig mechanisch belastet.
Dies trifft insbesondere auf sogenanntes Tiefwasser zu.
Tiefwasser ist Wasser, bei dem die Gesamt-Wassertiefe größer ist als die halbe Wellenlänge (L/2) . Wenn einzelne große Wellen mit einer größeren Wellenlänge als die mittlere
Wellenlänge L auftreten, ist dies unproblematisch. Es ist nicht notwendig, jede noch so geringe Beanspruchung der Einrichtung durch Wellen zu vermeiden. Vielmehr ist
vorteilhaft, dass die mittlere Beanspruchung der Einrichtung gering gehalten werden kann, so dass die Lebensdauer der
Einrichtung aufgrund einer geringeren mittleren Beanspruchung erhöht wird. Die Anordnung kann auch so ausgestaltet sein, dass die
Einrichtung (unterhalb der Oberfläche des Gewässers) in einer Tiefe angeordnet ist, die mindestens L/2 beträgt, wobei L die mittlere Länge von auf dem Gewässer auftretenden Wellen ist. Die Tiefe beträgt also mindestens 50 % von L. Dabei ist L die mittlere Wellenlänge von auf dem Gewässer auftretenden
Wellen. Wenn die elektrische Einrichtung in einer Tiefe angeordnet ist, die mindestens der halben Wellenlänge von auf dem Gewässer auftretenden Wellen entspricht, dann werden die Wasserteilchen in dieser Tiefe durch die Wellen nur noch sehr wenig bewegt. Beispielsweise treten Fälle auf, bei denen in einer Tiefe von L/2 die Bewegung der Wasserteilchen lediglich ca 5 % beträgt bezogen auf die Bewegung der Wasserteilchen an der Oberfläche des Gewässers. Die in einer Tiefe von mindestens L/2 angeordnete elektrische Einrichtung wird daher durch die Wellen nur sehr wenig bewegt und ist folglich auch nur einer sehr geringen mechanischen Belastung durch die Wellenbewegungen ausgesetzt. Dies trifft insbesondere auf Tiefwasser zu. Dies trägt dazu bei, dass die elektrische Einrichtung besonders kostengünstig hergestellt werden kann, weil auf eine besonders robuste mechanische Ausführung verzichtet werden kann.
Die Anordnung kann auch so ausgestaltet sein, dass die
Einrichtung in einer Tiefe angeordnet ist, die mindestens 48 Meter beträgt. Eine Tiefe von mindestens 48 Metern ist deshalb besonders vorteilhaft, weil die elektrische
Einrichtung in dieser Tiefe den Schiffsverkehr nicht
behindert. Üblicherweise haben heute gebräuchliche Schiffe einen maximalen Tiefgang von ca. 24 Metern. Bei einer
Installation der Einrichtung in einer Tiefe von mindestens 48 Metern besteht ein großer Sicherheitsabstand zwischen dem Kiel der Schiffe und der elektrischen Einrichtung. Weiterhin besteht bei einer Installation der elektrischen Einrichtung in einer Tiefe von mindestens 48 Metern ein auch noch
ausreichend großer Sicherheitsabstand zu zukünftigen
Schiffen, die möglicherweise einen größeren Tiefgang haben. Die Anordnung kann auch so ausgestaltet sein, dass die
Einrichtung in einer Tiefe angeordnet ist, die maximal
1000 Meter beträgt. Die elektrische Einrichtung kann also beispielsweise in einer Tiefe angeordnet sein, die zwischen 48 und 1000 Metern beträgt. Eine Tiefe von maximal 1000 Metern hat sich als vorteilhaft herausgestellt, weil bei Tiefen größer als 1000 Metern der Aufwand für die
Ertüchtigung der elektrischen Einrichtung für den in solchen Tiefen auftretenden Wasserdruck stark ansteigt.
Die Anordnung kann auch so ausgestaltet sein, dass die
Einrichtung mittels mindestens eines am Grund des Gewässers befestigten Seils unterhalb der Oberfläche des Gewässers gehalten ist. Dabei weist die elektrische Einrichtung eine mittlere Dichte auf, die geringer als die Dichte von Wasser ist. Diese Dichte kann durch eine entsprechende Materialwahl und/oder durch eine entsprechende Menge eines in der
elektrischen Einrichtung vorhandenen Gases (zum Beispiel Luft) erreicht werden.
Die Anordnung kann so ausgestaltet sein, dass der Einrichtung mindestens ein Auftriebskörper zugeordnet ist. Mittels dieses Auftriebskörpers kann vorteilhafter Weise erreicht werden, dass die elektrische Einrichtung in dem Gewässer schwimmt und nicht auf den Grund des Gewässers absinkt. Der
Auftriebskörper dient zum Erzeugen einer Auftriebskraft, um die elektrische Einrichtung grundberührungsfrei zu halten. Es kann auch eine Mehrzahl von Auftriebskörpern verwendet werden, um die elektrische Einrichtung grundberührungsfrei zu halten. Der Auftriebskörper kann auch als Schwimmkörper bezeichnet werden. Der Auftriebskörper kann auf oder
unterhalb der Oberfläche des Gewässers schwimmen.
Die Anordnung kann auch so ausgestaltet sein, dass der
Einrichtung mindestens eine Pumpe zum Pumpen eines Fluids zugeordnet ist, und die Pumpe mittels einer Fluidleitung mit dem Auftriebskörper verbunden ist. Mittels dieser Pumpe kann ein Fluid, insbesondere ein Gas, in den Auftriebskörper gepumpt werden. Dadurch wird Wasser aus dem Auftriebskörper herausgedrückt, wodurch der Auftriebskörper in verschiedenen Tiefen des Gewässers positioniert werden kann (ähnlich einem U-Boot) .
Die Anordnung kann so ausgestaltet sein, dass der
Auftriebskörper auf der Oberfläche des Gewässers schwimmt. An einem solchen auf der Oberfläche des Gewässers schwimmenden Auftriebskörper kann die elektrische Einrichtung hängen, damit die Einrichtung nicht auf den Grund des Gewässers absinkt .
Die Anordnung kann auch so ausgestaltet sein, dass die elektrische Einrichtung starr mit dem Auftriebskörper
verbunden ist. Eine derartige starre Verbindung der
elektrischen Einrichtung mit dem Auftriebskörper stellt sicher, dass sich die elektrische Einrichtung stets in einer definierten Lage/Position bezüglich des Auftriebskörpers befindet .
Die Anordnung kann auch so ausgestaltet sein, dass die
Einrichtung mittels eines hohlen Verbindungselements mit einer über der Oberfläche des Gewässers angeordneten
Plattform verbunden ist. Dabei wird mittels der elektrischen Einrichtung und der Plattform vorteilhafter Weise ein
sogenannter Halbtaucher realisiert. Obwohl die Einrichtung unterhalb der Oberfläche des Gewässers angeordnet ist, existiert mit der Plattform ein oberhalb der Oberfläche des Gewässers angeordnetes Teil. Mittels des hohlen
Verbindungselements sind die elektrische Einrichtung und das Teil starr miteinander verbunden. Ein solcher Halbtaucher hat den Vorteil, dass sein Massenschwerpunkt sehr niedrig liegt und dass der Halbtaucher deshalb auch bei Wind und Wellengang ruhig in dem Gewässer liegt.
Die Anordnung kann auch so ausgestaltet sein, dass die
Einrichtung mittels eines hohlen Verbindungselements mit der Oberfläche des Gewässers verbunden ist. Mittels dieses hohlen Verbindungselements kann vorteilhafter Weise eine Zugänglichkeit zu der elektrischen Einrichtung von oberhalb der Wasseroberfläche erreicht werden. Weiterhin kann das Verbindungselement vorteilhafter Weise auch als Antenne dienen, um per Funk mit der elektrische Einrichtung zu kommunizieren .
Die Anordnung kann auch so ausgestaltet sein, dass die
Einrichtung kardanisch aufgehängt ist. Eine kardanische
Aufhängung hat den Vorteil, dass die elektrische Einrichtung auch bei kurzzeitigen Bewegungen/Wellenbewegungen des
Gewässers in ihrer ursprünglichen Lage bleibt.
Die Anordnung kann auch so ausgestaltet sein, dass die
Einrichtung ein wasserdichtes Gehäuse aufweist, das in unmittelbarem Kontakt mit dem Gewässer steht.
Die Anordnung kann auch derart ausgestaltet sein, dass die Einrichtung in einen Rahmen eingebaut ist, der von dem
Gewässer durchspült ist. Hierbei ist besonders vorteilhaft, dass durch den Rahmen eine feste Anordnung zwischen den
Komponenten der elektrischen Einrichtung gewährleistet ist. Dadurch können elektrische Verbindungen zwischen den
Komponenten einfach und kostengünstig beispielsweise über Kabel oder Rohre realisiert sein. Der Rahmen sorgt dafür, dass die elektrische Einrichtung vor mechanischen
Umwelteinflüssen geschützt ist. Aufgrund der Durchspülbarkeit bzw. Wasserdurchlässigkeit des Rahmens wird der Einfluss des Gewässers (beispielsweise der Einfluss von Strömungen des Gewässers) auf die Lage der elektrischen Einrichtung
verringert .
Die Anordnung kann so ausgestaltet sein, dass die Einrichtung einen Stromrichter und/oder einen Transformator aufweist.
Die Anordnung kann so ausgestaltet sein, dass die Einrichtung mittels eines ersten Kabels elektrisch mit einem
Offshorebauwerk und mittels eines zweiten Kabels elektrisch mit einem Ufer des Gewässers verbunden ist. Dadurch kann mittels der elektrischen Einrichtung eine Energieübertragung (in beiden Richtungen) zwischen dem Offshorebauwerk und dem Ufer des Gewässers realisiert werden.
Die Anordnung kann auch derart ausgestaltet sein, dass die Einrichtung mittels des zweiten Kabels elektrisch mit einem an dem Ufer des Gewässers angeordneten Wechselrichter
verbunden ist. Dies ermöglicht vorteilhafter Weise die
Übertragung von Gleichstrom mittels der elektrischen
Einrichtung .
Die Anordnung kann mit Vorteil Bestandteil einer
Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragungseinrichtung sein .
Bisher wurden elektrische Einrichtungen beziehungsweise
Anordnungen mit einer elektrischen Einrichtung beschrieben, die kostengünstig realisiert werden können. Offenbart wird weiterhin ein Verfahren zum Übertragen von elektrischer Energie, bei dem elektrische Energie mittels einer Anordnung gemäß einer der vorstehend genannten
Varianten zwischen einem in einem Gewässer stehenden
Offshorebauwerk und dem Ufer des Gewässers übertragen wird.
Das beschriebene Verfahren ermöglicht eine kostengünstige und sichere Übertragung von elektrischer Energie zwischen dem Offshorebauwerk und dem Ufer des Gewässers (in beiden
Richtungen) , weil die für diese Energieübertragung benötigte elektrische Einrichtung kostengünstig realisiert werden kann.
Ein Offshorebauwerk ist ein feststehendes Bauwerk, das in der offenen See (vor der Küste) errichtet ist. Ein Beispiel für ein Offshorebauwerk ist eine Bohrinsel, eine Windkraftanlage oder eine Umspannplattform.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von
Ausführungsbeispielen näher erläutert. Dazu ist in Figur 1 ein Ausführungsbeispiel einer Anordnung mit einer in einem Gewässer angeordneten
elektrischen Einrichtung, in
Figur 2 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer
elektrischen Anordnung, in
Figur 3 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer
elektrischen Anordnung, in
Figur 4 ein Ausführungsbeispiel einer Anordnung mit einem an der Oberfläche des Gewässers
schwimmenden Auftriebskörper, in
Figur 5 ein Ausführungsbeispiel einer Anordnung mit einer starren Verbindung zwischen dem
Auftriebskörper und der elektrischen
Einrichtung, in
Figur 6 ein Ausführungsbeispiel einer Anordnung mit einem hohlen Verbindungselement, in
Figur 7 ein Ausführungsbeispiel einer Anordnung mit einer über der Oberfläche des Gewässers angeordneten Plattform, in
Figur 8 ein Ausführungsbeispiel einer Anordnung mit einer Fluidpumpe, in
Figur 9 ein Ausführungsbeispiel einer Anordnung, bei der die elektrische Einrichtung mittels eines Seils am Grund des Gewässers gehalten ist und in
Figur 10 ein Ausführungsbeispiel, bei der die
elektrische Einrichtung in einen Rahmen eingebaut ist, dargestellt .
In Figur 1 ist schematisch ein Ausführungsbeispiel einer Anordnung 1 zur Übertragung von elektrischer Energie mittels einer elektrischen Einrichtung 3 dargestellt. Die elektrische Einrichtung 3 besteht im Ausführungsbeispiel aus zwei
Komponenten. Die elektrische Einrichtung 3 ist in einem
Gewässer 5 angeordnet; erkennbar ist der Grund 7 des
Gewässers 5, die Oberfläche 9 des Gewässers 5
(Wasseroberfläche 9) sowie das Ufer 11 des Gewässers. Die elektrische Einrichtung 3 ist mittels eines ersten
elektrischen Kabels 15 elektrisch mit einem Offshorebauwerk 18 verbunden. Ein Offshorebauwerk ist ein feststehendes
Bauwerk, das in der offenen See (vor der Küste) errichtet ist .
Das Offshorebauwerk 18 ist im Ausführungsbeispiel als eine Windkraftanlage 18 ausgestaltet. Die Windkraftanlage 18 ist mittels eines schematisch dargestellten Pfahls 21 im Grund 7 des Gewässers 5 verankert bzw. befestigt. Die Windkraftanlage 18 weist einen Generator 24 auf, welcher Wechselstrom
erzeugt. Der Wechselstrom wird über das erste Kabel 15 zu der elektrischen Einrichtung 3 übertragen. Im Ausführungsbeispiel weist die elektrische Einrichtung 3 einen Transformator 205 und einen Stromrichter 208 auf, siehe Figur 2. Der
Transformator transformiert den Wechselstrom auf
Hochspannungsniveau, daraufhin wird der Wechselstrom mittels des Stromrichters (der im Ausführungsbeispiel als ein
Diodengleichrichter ausgestaltet ist) in Gleichstrom
umgewandelt. Der Hochspannungs-Gleichstrom wird mittels eines zweiten elektrischen Kabels 27 zum Ufer 11 des
Gewässers 5 übertragen. Das zweite Kabel 27 ist am Ufer 11 mit einem Wechselrichter 30 elektrisch verbunden. Dieser Wechselrichter 30 wandelt den Hochspannungs-Gleichstrom in Hochspannungs-Wechselstrom, der dann an Land weiter
transportiert wird. Die elektrische Einrichtung 3 ist unterhalb der Oberfläche 9 des Gewässers und oberhalb des Grundes 7 des Gewässers 5 angeordnet. Dabei befindet sich die elektrische Einrichtung 3 in einer Tiefe 33 unterhalb der Oberfläche des Gewässers. Dabei ist vorteilhaft, dass in der Tiefe 33 des Gewässers der Wasserdruck (hydrostatische Druck) geringer ist als am Grund 7 des Gewässers. Weiterhin ist vorteilhaft, dass aufgrund der Anordnung oberhalb des Grundes des Gewässers eine Berührung zwischen der elektrischen Einrichtung 3 und dem Grund 7 des Gewässers vermieden wird. Dadurch kann die elektrische
Einrichtung 3 nicht durch beispielsweise am Grund des
Gewässers vorhandene unterseeische Felsen oder Riffe
beschädigt werden. Weiterhin ist vorteilhaft, dass die elektrische Einrichtung unterhalb der Oberfläche 9 des
Gewässers angeordnet ist. Dadurch wird die elektrische
Einrichtung nicht oder nur wenig durch Seegang und Wellen an der Oberfläche des Gewässers beeinträchtigt.
Bei der beschriebenen Anordnung ist die elektrische
Einrichtung lediglich so tief in dem Gewässer versenkt, dass sie den Schiffsverkehr nicht behindert. Die elektrische
Einrichtung ist in einer Wassertiefe angeordnet, in der nur noch geringe Wellenbewegungen zu verzeichnen sind. Die elektrische Einrichtung 3 ist grundberührungsfrei und schwimmend in der Tiefe 33 unterhalb der Oberfläche 9 des Gewässers 5 angeordnet. Diese Tiefe 33 ist vorteilhafter Weise so gewählt, dass sie ein bestimmtes Verhältnis zur Wellenlänge von auf dem Gewässer auftretenden Wellen
aufweist. Dies ist in den folgenden Figuren dargestellt.
Figur 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem auf der
Wasseroberfläche 9 schematisch eine Welle 202 dargestellt ist. Die Welle 202 weist eine Wellenlänge L auf. Im
Ausführungsbeispiel der Figur 2 ist die elektrische
Einrichtung 3 in einer Tiefe 33 angeordnet, wobei die Tiefe 33 größer ist als ein Viertel der Wellenlänge der Welle 202 (also größer als L/4) . In einer solchen Tiefe 33 größer oder gleich L/4 hat die Bewegung der Wasserteilchen durch die Welle 202 schon stark abgenommen, so dass die elektrische Einrichtung 3 durch die Welle 202 nur noch wenig bewegt wird. Somit tritt nur eine geringe mechanische Belastung der elektrischen Einrichtung 3 durch die Welle 202 auf.
Die elektrische Einrichtung 3 weist einen Transformator 205 und einen Stromrichter 208 in Form eines Gleichrichters 208 auf. Die elektrische Einrichtung 3 weist ein wasserdichtes Gehäuse 211 auf. Dieses Gehäuse 211 steht in unmittelbarem Kontakt mit dem Wasser 5 und schützt den Transformator 205 und den Stromrichter 208 vor Kontakt mit dem Wasser.
In Figur 3 ist ein Ausführungsbeispiel dargestellt, bei dem die elektrische Einrichtung 3 in einer Tiefe 33 angeordnet ist, die mindestens L/2 beträgt. L ist dabei die mittlere Wellenlänge von auf dem Gewässer auftretenden Wellen 302. In einer Tiefe größer oder gleich L/2 treten nur noch sehr geringe Bewegungen der Wasserteilchen aufgrund der Welle 302 auf, so dass die elektrische Einrichtung 3 nur sehr wenig durch die Welle 302 bewegt wird. Daher treten nur sehr geringe mechanische Belastungen der elektrischen Einrichtung 3 durch die Welle 302 auf. Vorzugsweise ist die elektrische Einrichtung 3 in einer Tiefe 33 angeordnet, die mindestens 48 Meter beträgt. Dadurch behindert die elektrische Einrichtung 3 nicht die Schifffahrt, weil heutzutage übliche Schiffe einen maximalen Tiefgang von ca. 24m aufweisen. Weiterhin ist die elektrische Einrichtung 3 vorteilhafterweise in einer Tiefe von maximal 1000m angeordnet. Bei einer Tiefe von maximal 1000m ist der auftretende Wasserdruck bei
vertretbaren Kosten für die elektrische Einrichtung 3
technisch gut beherrschbar. Bei Tiefen von ca. 700m bis zu maximal 1000m ist von Vorteil, dass die elektrische
Einrichtung 3 nur selten in Kollision mit Fischernetzen gerät, weil die meisten Fischernetze in weit geringeren
Tiefen als 700m eingesetzt werden. In Figur 4 ist eine weitere Anordnung mit der elektrischen Einrichtung 3 dargestellt. Die elektrische Einrichtung 3 ist mittels eines Seils 403 an einem Auftriebskörper 406
befestigt, der als Schwimmkörper 406 ausgestaltet ist. Somit wird verhindert, dass die elektrische Einrichtung 3 auf den Grund 7 des Gewässers absinkt. Die elektrische Einrichtung 3 ist nämlich schwerer als das von ihr verdrängte Wasser. Da die Seile 403 alle im Wesentlichen die gleiche Länge
aufweisen, befinden sich alle Komponenten der elektrischen Einrichtung 3 unterhalb der Oberfläche des Gewässers im
Wesentlichen in derselben Tiefe 33. Das Seil 403 kann ein elastisches Seil 403 sein.
Bei diesem Ausführungsbeispiel ist weiterhin vorteilhaft, dass die Auftriebskörper 406 den Ort der elektrischen
Einrichtung 3 in dem Gewässer anzeigen, so dass
beispielsweise Schiffsführer über den Ort der Installation der elektrischen Einrichtung 3 informiert sind. In Figur 4 sind eine Mehrzahl von Auftriebskörpern 406 und eine Mehrzahl von Seilen 403 dargestellt. In einem anderen
Ausführungsbeispiel kann jedoch schon ein einziges Seil mit einem einzigen Auftriebskörper ausreichend sein, um die elektrische Einrichtung 3 oberhalb des Grundes des Gewässers (grundberührungsfrei ) zu halten. Im Ausführungsbeispiel der Figur 4 ist die elektrische Einrichtung 3 an dem Seil 403 kardanisch aufgehängt, so dass die elektrische Einrichtung 3 auch bei Wellenbewegungen ihre ursprüngliche Lage beibehält. Zu diesem Zwecke ist zwischen dem Seil 403 und der
elektrische Einrichtung 3 eine kardanische Aufhängung 409 angeordnet. Die kardanische Aufhängung 409 weist zwei
ineinander drehbar gelagerte Ringe auf, wobei die Drehachsen dieser Ringe jeweils um 90° gegeneinander versetzt sind.
Kardanische Aufhängungen als solche sind allgemein bekannt, so dass hier auf eine detaillierte Beschreibung verzichtet werden kann.
In Figur 5 ist ein Ausführungsbeispiel einer Anordnung dargestellt, bei der die elektrische Einrichtung 3 starr mit zwei Auftriebskörpern 406 verbunden ist. Dazu sind zwischen der elektrische Einrichtung 3 und den Auftriebskörpern 406 starre Streben 502 (Verstrebungen 502) angeordnet, welche eine starre Verbindung zwischen der elektrischen Einrichtung 3 und den Auftriebskörpern 406 realisieren. Weiterhin ist auch zwischen den zwei Auftriebskörpern 406 eine starre
Verstrebung 504 angeordnet. Im Ausführungsbeispiel werden die Verstrebungen 502 vom Gewässer umspült. Zwischen den
Verstrebungen 502 befinden sich Durchlässe, die das Wasser des Gewässers ungehindert durchströmen lassen. Somit wird die elektrische Einrichtung wenig oder nicht von Strömungen des Gewässers bewegt.
In Figur 6 ist ein Ausführungsbeispiel einer Anordnung dargestellt, bei der die elektrische Einrichtung 3 mittels eines hohlen Verbindungselements 603 mit der Oberfläche 9 des Gewässers 5 verbunden ist. Mittels des hohlen
Verbindungselements 603 wird eine dauerhafte Zugänglichkeit zu der elektrischen Einrichtung 3 (von oberhalb des
Gewässers) gewährleistet. Das hohle Verbindungselement 603 kann auch eine Antenne zur drahtlosen Telekommunikation darstellen .
In Figur 7 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer
Anordnung mit einer elektrischen Einrichtung 3 dargestellt. Dabei ist die elektrische Einrichtung 3 mittels eines hohlen Verbindungselements 703 mit einer über der Oberfläche 9 des Gewässers angeordneten Plattform 706 verbunden. Im
Ausführungsbeispiel ist die elektrische Einrichtung sogar mittels zweier hohler Verbindungelemente 703 mit der
Plattform 706 verbunden; in einem anderen Ausführungsbeispiel würde jedoch auch bereits ein hohles Verbindungselement 703 ausreichen. Auf der Plattform 706 sind beispielsweise ein Hubschrauberlandeplatz 709, eine Anlegemöglichkeit 712 für Schiffe und/oder ein Aufenthaltsraum 715 für Servicepersonal angeordnet. Von der Plattform 706 ist durch das hohle
Verbindungselement 703 ein Zugang zu der elektrischen
Einrichtung 3 gegeben, beispielsweise kann im Hohlraum des hohlen Verbindungselements 703 eine Leiter 718 angeordnet sein. Das hohle Verbindungselement 703 ermöglicht neben einem ständigen Zugang auch eine Belüftung der elektrischen
Einrichtung 3. Im Ausführungsbeispiel hat die elektrische Einrichtung 3 ein größeres Gewicht als die Plattform 706. Dadurch befindet sich der Großteil des Gesamtgewichtes unterhalb der Wasseroberfläche 9, so dass der Schwerpunkt der Anordnung tief liegt, insbesondere unterhalb der
Wasseroberfläche. Dadurch besteht nur ein geringer Einfluss von Wellen auf die Anordn8ung und damit auf die elektrische Einrichtung 3.
Die Anordnung gemäß der Figur 5 oder 7 kann auch als ein Halbtaucher bezeichnet werden. Diese Anordnung weist ein großvolumiges Bauteil unterhalb der Wasseroberfläche und ein kleinvolumiges Bauteil oberhalb der Wasseroberfläche auf. Zwischen dem großvolumigen Bauteil und dem kleinvolumigen Bauteil bestehen ein oder mehrere dünne Verbindungsteile, wodurch die Anordnung unempfindlich gegen Wellen wird. Das Gewicht des großvolumigen Bauteils richtet die Anordnung senkrecht im Wasser aus. Durch entsprechende Auswahl von Massen und Schwerpunkten wird erreicht, dass die Anordnung mit einem vorgegebenen Tiefgang schwimmt. In Figur 8 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel dargestellt, bei dem die elektrische Einrichtung 3 mittels mindestens eines Auftriebskörpers 803 schwimmend zwischen dem Grund und der Oberfläche des Gewässers 9 gehalten wird. Der
Auftriebskörper 803 ist mittels einer Fluidleitung 806 mit einer Pumpe 809 (Fluidpumpe 809) verbunden. Die Pumpe 809 dient dazu, ein Fluid (beispielsweise ein Gas) in den
Auftriebskörper 803 zu pumpen und so die Schwimmtiefe des Auftriebskörpers 803 (und damit die Schwimmtiefe der
elektrische Einrichtung 3) in dem Gewässer einzustellen.
Diese Schwimmtiefenregulierung (Schwimmtiefeneinstellung) erfolgt ähnlich wie bei einem U-Boot. Die Auftriebskörper 406 bzw. 803 dienen zum Erzeugen einer Auftriebskraft, um die elektrische Einrichtung 3
grundberührungsfrei zu halten. Dafür kann ein einziger
Auftriebskörper ausreichend sein, oftmals wird jedoch eine Mehrzahl von Auftriebskörpern verwendet. In einem anderen Ausführungsbeispiel könnte die Anordnung gemäß Figur 8 auch mit nur einem Auftriebskörper 803 und nur einer Pumpe 809 realisiert sein. In Figur 9 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel dargestellt, bei dem die elektrische Einrichtung 3 mittels eines oder mehrerer Seile 902 unter der Oberfläche 9 des Gewässers gehalten ist. Ein Ende des Seils 902 ist mit der elektrischen Einrichtung 3 verbunden, das andere Ende des Seils 902 ist (beispielsweise mittels einer Verankerung 904 oder mittels eines Gewichtes) am Grund 7 des Gewässers befestigt. Ein solches Halten der elektrische Einrichtung 3 mittels
mindestens eines am Grund 7 befestigten Seils kann
beispielsweise in der relativ flachen Nordsee zur Anwendung kommen.
Wie im rechten Teil der Figur 9 dargestellt, kann der
elektrischen Einrichtung 3 ein Auftriebskörper 906 zugeordnet sein. Bei diesem Auftriebskörper 906 ist insbesondere
vorteilhaft, dass bei Bedarf mittels des Auftriebskörpers 906 die elektrische Einrichtung 3 vollständig auftauchen kann, d. h. vollständig über die Oberfläche 9 des Gewässers 5 gebracht werden kann. Dies ist beispielsweise dann vorteilhaft, wenn der Korrosionsschutz des Gehäuses der elektrischen
Einrichtung überprüft oder erneuert werden soll.
Beim Ausführungsbeispiel der Figur 9 ist die linksseitig dargestellte elektrische Einrichtung (inklusive ihres
Gehäuses) leichter als das von ihr verdrängte Wasser, so dass diese elektrische Einrichtung 3 ohne das Seil 902 zur
Oberfläche des Gewässers 9 aufsteigen würde. Bei der in Figur 9 rechtsseitig dargestellten elektrischen Einrichtung 3 und bei den Ausführungsbeispielen der Figuren 4, 5 und 8 hingegen ist die elektrische Einrichtung 3 inklusive ihres Gehäuses schwerer als das von ihr verdrängte Wasser, so dass die elektrische Einrichtung ohne den Auftriebskörper auf den Grund 7 des Gewässers absinken würde.
In Figur 10 ist ein Ausführungsbeispiel dargestellt, bei dem die elektrische Einrichtung 3 in einen Rahmen 1003 eingebaut ist. Der Rahmen 1003 wird von dem Gewässer 5 durchspült, d. h. das Gewässer 5 kann zwischen der elektrische Einrichtung 3 und den Elementen des Rahmens 1003 hindurch strömen.
Insbesondere wenn (wie beim Ausführungsbeispiel der Figur 10) die elektrische Einrichtung 3 aus mehreren Komponenten besteht, wird durch den Rahmen 1003 sichergestellt, dass die Komponenten der elektrischen Einrichtung einen festen und definierten Abstand zueinander aufweisen. Der versenkbare Rahmen 1003 stellt also eine definierte Anordnung der
Komponenten der elektrische Einrichtung 3 zueinander sicher, dadurch wird beispielsweise das elektrische Verbinden der Komponenten untereinander (beispielsweise über in der Figur 10 nicht dargestellte Kabel oder Rohre) erleichtert.
Als weiteren Vorteil der Anordnung ist zu nennen, dass die elektrische Einrichtung 3 bei Bedarf an die Oberfläche des Gewässers gebracht werden kann, um beispielsweise
Wartungsarbeiten oder Reparaturen durchzuführen. Bei allen Ausführungsbeispielen besteht generell die Möglichkeit, die elektrische Einrichtung 3 an die Oberfläche 9 des Gewässers 5 auftauchen zu lassen. Dies kann beispielsweise beim
Ausführungsbeispiel der Figur 4 dadurch erfolgen, dass die elektrische Einrichtung 3 mittels des Seils 403 zur
Oberfläche gezogen wird. Beim Ausführungsbeispiel der Figur 9 kann dieses Auftauchen dadurch erfolgen, dass die elektrische Einrichtung 3 mittels des Seils 902 zur Oberfläche 9 des Gewässers aufsteigen gelassen wird. Dazu ist (in der Figur 9 nicht dargestellt) das Seil 902 länger, als in der Figur 9 zu erkennen ist, und beispielsweise auf einer Rolle aufgerollt, von der es bei Bedarf abgerollt werden kann. -
Bei den dargestellten Ausführungsbeispielen ist die
elektrische Einrichtung von einem wasserdichten Gehäuse umschlossen, welches in unmittelbarem Kontakt mit dem Wasser steht und die Komponenten der elektrische Einrichtung vor dem Kontakt mit dem Wasser schützt. Das bzw. die Gehäuse der elektrischen Einrichtung können mit einem Gas gefüllt sein, beispielsweise mit Luft, einem anti-korrosivem Gas oder einem elektrisch isolierenden Gas wie beispielsweise Stickstoff.
Das Gehäuse kann auch als ein glockenförmiges Gehäuse
ausgestaltet sein, in dessen Hohlraum die elektrische
Einrichtung angeordnet ist. Dieses glockenförmige Gehäuse kann an der Unterseite offen sein oder an der Unterseite durch eine flexible Membran verschlossen sein. Im Inneren des glockenförmigen Gehäuses befindet sich eine Gasblase
(beispielsweise eine Luftblase) , in der die elektrische
Einrichtung 3 angeordnet ist. Hierbei ist besonders
vorteilhaft, dass keine aufwändigen und teuren
Kabeldurchführungen notwendig sind, um elektrische Leitungen zu der elektrischen Einrichtung 3 zu führen. Bei dieser
Ausführungsform des Gehäuses entsteht (durch die untere
Öffnung bzw. Membran des Gehäuses) in der inneren Gasfüllung ein Innendruck, welcher dem Aussendruck des Wassers
entspricht. Dadurch kann die Wandung des glockenförmigen Gehäuses dünnwandig und damit kostengünstig ausgeführt werden .
Unter einem glockenförmigen Gehäuse wird im Rahmen dieser Anmeldung ein Gehäuse verstanden, welches (ähnlich einer Glocke) an der Oberseite und an den Seitenflächen geschlossen ist, an der Unterseite jedoch offen ist oder an der
Unterseite nur durch eine flexible Membran verschlossen ist. Ein solches glockenförmiges Gehäuse kann also beispielsweise quaderförmig oder würfelförmig sein; wichtig ist, dass die Unterseite des glockenförmigen Gehäuses nicht druckfest verschlossen ist. Die elektrische Einrichtung 3 kann insbesondere einen
Stromrichter (zum Beispiel einen Diodengleichrichter oder einen Umrichter) und/oder einen Transformator aufweisen. Alternativ kann die elektrische Einrichtung aber auch andere Komponenten aufweisen, wie beispielsweise eine Schaltanlage, Kabel, eine Drossel, einen Kondensator oder mindestens ein elektrisches Filter. Die elektrische Einrichtung dient zur Übertragung, und insbesondere auch zur Umformung, von elektrischer Energie.
Die beschriebenen Anordnungen können zur Realisierung einer Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragungseinrichtung zwischen dem Offshorebauwerk 18 und dem Ufer 11 dienen. Dabei kann das zweite Kabel 27 ein Hochspannungskabel, insbesondere ein Hochspannungsgleichstromkabel sein. Die beschriebenen Anordnungen bilden beispielsweise eine
Hochspannungsübertragungseinrichtung, insbesondere eine Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragungseinrichtung . Mittels dieser Anordnung kann elektrische Energie übertragen werden. Dabei kann die Übertragung der elektrischen Energie
insbesondere in Form einer Übertragung von Hochspannungs- Gleichstrom erfolgen, so dass sich eine Hochspannungs- Übertragung, insbesondere eine Hochspannungs- Gleichstromübertragung, realisieren lässt.
Es wurde eine Anordnung und ein Verfahren zum Übertragen von elektrischer Energie beschrieben, die auf einem Gewässer (offshore) , insbesondere auf einem Meer, kostengünstig realisiert werden können. Dabei ist die elektrische
Einrichtung schwebend bzw. schwimmend zwischen dem Grund und der Oberfläche des Gewässers angeordnet. Mit der Anordnung bzw. mit dem Verfahren kann elektrische Energie auf eine kostengünstige Art und Weise durch Gewässer übertragen werden.

Claims

Patentansprüche
1. Anordnung (1) zur Übertragung von elektrischer Energie mit einer elektrischen Einrichtung (3) , die unterhalb der
Oberfläche (9) eines Gewässers (5) und oberhalb des Grundes (7) des Gewässers angeordnet ist.
2. Anordnung nach Anspruch 1,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
- die Einrichtung (3) grundberührungsfrei angeordnet ist.
3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
- die Einrichtung (3) schwimmend angeordnet ist.
4. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
- die Einrichtung (3) in einer Tiefe (33) angeordnet ist, die mindestens L/4 beträgt, wobei L die mittlere Länge von auf dem Gewässer (5) auftretenden Wellen (202) ist.
5. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
- die Einrichtung (3) in einer Tiefe (33) angeordnet ist, die mindestens L/2 beträgt, wobei L die mittlere Länge von auf dem Gewässer (5) auftretenden Wellen (302) ist.
6. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
- die Einrichtung (3) in einer Tiefe (33) angeordnet ist, die mindestens 48 Meter beträgt.
7. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
- die Einrichtung (3) in einer Tiefe (33) angeordnet ist, die maximal 1000 Meter beträgt.
8. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
- die Einrichtung (3) mittels mindestens eines am Grund (7) des Gewässers (5) befestigten Seils (902) unterhalb der Oberfläche (9) des Gewässers gehalten ist.
9. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
- der Einrichtung (3) mindestens ein Auftriebskörper (406) zugeordnet ist.
10. Anordnung nach Anspruch 9,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
- der Einrichtung (3) mindestens eine Pumpe (809) zum Pumpen eines Fluids zugeordnet ist, und
- die Pumpe (809) mittels einer Fluidleitung (806) mit dem Auftriebskörper (803) verbunden ist.
11. Anordnung nach Anspruch 9 oder 10,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
- der Auftriebskörper (406) an der Oberfläche (9) des
Gewässers schwimmt.
12. Anordnung nach einem der Ansprüche 9 bis 11,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
- die Einrichtung (3) starr (502) mit dem Auftriebskörper (406) verbunden ist.
13. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
- die Einrichtung (3) mittels eines hohlen
Verbindungselements (703) mit einer über der Oberfläche (9) des Gewässers angeordneten Plattform (706) verbunden ist.
14. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
- die Einrichtung (3) mittels eines hohlen
Verbindungselements (603) mit der Oberfläche (9) des
Gewässers verbunden ist.
15. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
- die Einrichtung (3) kardanisch (409) aufgehängt ist.
16. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
- die Einrichtung ein wasserdichtes Gehäuse (211) aufweist, das in unmittelbarem Kontakt mit dem Gewässer (5) steht.
17. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
- die Einrichtung (3) in einen Rahmen (1003) eingebaut ist, der von dem Gewässer (5) durchspült ist.
18. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
- die Einrichtung einen Stromrichter (208) und/oder einen Transformator (205) aufweist .
19. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
- die Einrichtung (3) mittels eines ersten Kabels (15) elektrisch mit einem Offshorebauwerk (18) und mittels eines zweiten Kabels (27) elektrisch mit einem Ufer (11) des Gewässers (5) verbunden ist.
20. Anordnung nach Anspruch 19,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
- die Einrichtung mittels des zweiten Kabels (27) elektrisch mit einem an dem Ufer (11) des Gewässers (5) angeordneten Wechselrichter (30) verbunden ist.
21. Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragungseinrichtung mit einer Anordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 20.
22. Verfahren zum Übertragen von elektrischer Energie, bei dem elektrische Energie mittels einer Anordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 21 zwischen einem in einem Gewässer (5) stehenden Offshorebauwerk (18) und dem Ufer (11) des Gewässers (5) übertragen wird.
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