DE20206234U1

DE20206234U1 - Schwimmfähige Windkraftanlage

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Publication number: DE20206234U1
Application number: DE20206234U
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2002-04-19
Filing date: 2002-04-19
Publication date: 2002-08-08
Anticipated expiration: 2012-04-20
Also published as: AU2003222302A1; WO2003089787A1

Description

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Schwimmfähige Windkraftanlage

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine schwimmfähige Windkraftanlage, die im küstennahen Bereich verankert werden kann und in schlecht erschlossenen oder erschließbaren Gebieten möglichst kostengünstig Energie erzeugt. Diese Energie kann beispielsweise zum Betrieb einer Meerwasserentsalzungsanlage eingesetzt werden.

Stand der Technik

Für die Meerwasser-Entsalzung gibt es verschiedene Systeme, die alle einen verhältnismäßig hohen Energiebedarf besitzen. Fast alle Anlagen zur Meerwasserentsalzung werden mit Dieselaggregaten betrieben, die wiederum entsprechende Generatoren zur Erzeugung der benötigten elektrischen Energie antreiben. Somit wird durch den Betrieb herkömmlicher Meerwasser-Entsalzungsanlagen Umwelt und Klima durch die Abgasemission und die entstehende Kühlwärme belastet. Darüber hinaus besteht die Schwierigkeit, derartige Anlagen in schwer zugänglichen Küstenbereichen ohne entsprechende Infrastruktur zu errichten.

Die gleichen Probleme einer erschwerten Installation treten bei herkömmlichen Windkraftanlagen auf, die bei großer Dimensionierung nur äußerst schwierig zu transportieren sind und häufig nicht zu den für die Erzeugung von Windenergie am besten geeigneten Orten gebracht werden können.

Darstellung der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine dezentrale Energieversorgungseinrichtung vorzuschlagen, die auch an schwer zugänglichen Küstenbereichen installiert werden kann und mit einer Meerwasser-Entsalzung koppelbar ist.

Diese Aufgabe wird durch eine schwimmfähige Windkraftanlage mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung folgen aus den übrigen Ansprüchen.

Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, eine schwimmfähige Windkraftanlage vorzuschlagen, die einen Auftriebskörper aufweist, von dem sich an entgegengesetzten Seiten eine Rotoreinheit und ein Unterwasserteil zur Stabilisierung der Windkraftanlage erstrecken. Die Rotoreinheit umfasst hierbei mindestens einen Gelhard-Rotor.

Ein Gelhard-Rotor, wie er später anhand der Fig. 1 dargestellt werden wird, entspricht im wesentlichen Aufbau einem Darrieus-H-Rotor, dessen Vorteile darin liegen, dass der Rotor um eine vertikale Achse rotiert, wodurch die bei Horizontalachsanlagen auftretenden Kippmomente nicht vorliegen. Gelhard-Rotoren sind preisgünstig in der Herstellung, da eine einfache Mastbauweise möglich ist, keine zusätzlichen Windnachführungen nötig sind, wie dies bei Horizontalachsanlagen der Fall ist und die einzelnen Rotorblätter eine einfache Flügelform aufweisen. Darüber hinaus ist die schwimmfähige Windkraftanlage mit Gelhard-Rotoren auch nahezu wartungsfrei, da insbesondere durch die gleichförmige Drehbewegung eine sehr hohe Lebensdauer erzielt werden kann. Darüber hinaus ist die Windkraftanlage selbstanlaufend und besitzt sehr niedrige Betriebskosten. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass die

schwimmfähige Windkraftanlage mit mindestens einem Gelhard-Rotor geräuscharm ist, weil keine unangenehmen, schlagenden Rotorgeräusche (sogenannte Schlagschatten) auftreten.

Ein letzter Vorteil, der mit der Verwendung mindestens eines Gelhard-Rotors verbunden ist, besteht darin, dass die Windkraftanlage bereits bei sehr geringen Windstärken von etwa 2,25m/s (Windstärke 2) anläuft.

Die schwimmfähige Windkraftanlage schwimmend auf dem Wasserweg zu dem gewünschten Aufstellort transportiert werden und über geeignete Anker auf dem Gewässergrund verankert werden.

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung folgen aus den übrigen Ansprüchen. Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist im Unterwasserteil der schwimmfähigen Windkraftanlage ein als Kreisel ausgebildeter Rotationskörper vorgesehen, der in Rotationsrichtung antreibbar ist. Diese Gestaltung besitzt mehrere Vorteile. Zum einen muss im Unterwasserteil ein entsprechendes Gewicht vorgesehen sein, um bei Wellenschlag das stabilisierende und aufrichtende Moment der Windkraftanlage zu erzeugen. Zu diesem Zweck muss ähnlich einem Kiel im Bootsbau ein hohes Gewicht im Bereich des Unterwasserteils vorgesehen werden. Indem sich im Unterwasserteil ein als Kreisel antreibbarer Rotationskörper befindet, wird zum einen das für die Stabilisierung der Windkraftanlage benötigte Gewicht vorgesehen und gleichzeitig dieses Gewicht auch zur Speicherung von kinetischer Energie verwendet. Ein Rotationskörper im Unterwasserteil, der beispielsweise einen Durchmesser von etwa 2m und eine Höhe von etwa Im besitzen kann, kann bei schneller Rotation ein beträchtliches Maß an kinetischer Energie speichern und somit klimatisch bedingte Änderungen der verfügbaren Windenergie puffern.

Vorzugsweise besitzt der Rotationskörper auf seiner Umfangsfläche Pole und wirkt gemeinsam mit einer Spulenanordnung an der umgebenden Innenwandung des Unterwasserteils als Vielpolgenerator. Diese Lösung stellt neben den zwei obengenannten Funktionen des Bereitstellens eines ausreichenden Gewichts zur Stabilisierung der Windkraftanlage und der Speicherung von kinetischer Energie eine dritte Funktion des Rotationskörpers bereit. Der Rotationskörper wirkt als Vielpolgenerator zur Erzeugung von elektrischer Energie.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform ist das Unterwasserteil gegenüber dem Auftriebskörper dicht abschließbar und evakuierbar. Das dichte Abschließen des Unterwasserteils erfolgt zum einen im Hinblick auf die Betriebssicherheit der gesamten Anlage, die bei Ausbildung als ein Mehrkammersystem auch bei einer Beschädigung des Auftriebskörpers noch eine unbeschädigte Kammer mit entsprechendem Auftrieb bereitstellen kann. Andererseits lässt sich durch das Evakuieren des Unterwasserteils, in dem sich der Rotationskörper befindet, der Reibungswiderstand bei der Drehung des als Kreisel ausgebildeten Rotationskörpers entsprechend dem Evakuierungsgrad minimieren, wodurch entsprechende Verluste verringert werden können.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst die Rotoreinheit zwei Gelhard-Rotoren, deren Rotorwellen koaxial zueinander angeordnet sind und die bei Windbeaufschlagung in gegensinnigen Drehrichtungen rotieren. Durch diese spezielle Ausgestaltung von zwei gegensinnig rotierenden Rotoren wird kein seitliches Drehmoment mehr erzeugt, da sich die Drehmomente der beiden Rotoren gegeneinander aufheben. Wenn sich die Drehmomente der Rotoren aufheben, ist die Verankerung der schwimmfähigen Windkraftanlage auch bei nicht optimaler Beschaffenheit des Meeresbodens möglich, da die Verankerungen keine Drehmomente

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mehr auffangen müssen, sondern in erster Linie der Standortfixierung dienen.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung treibt jede Rotorwelle jeweils eine Zahnradpumpe an, mit der Hydraulikflüssigkeit in einen zugehörigen Hydraulikkreislauf förderbar ist. Mit anderen Worten wirkt jede Rotorwelle auf eine Zahnradpumpe und jede Zahnradpumpe besitzt einen unabhängigen Hydraulikkreislauf. Bei der Verwendung von zwei Gelhard-Rotoren sind somit zwei Hydraulikkreisläufe vorhanden, wobei die Hydraulikflüssigkeit jeweils durch eine mit einer Rotorwelle verbundene Zahnradpumpe gefördert wird. Zahnradpumpen zeichnen sich insbesondere durch ihren verschleißfreien und wartungsfreien Betrieb aus.

Vorzugsweise umfasst jeder Hydraulikkreislauf einen Zahnradmotor, durch dessen Zahnradbewegung der zum Vielpolgenerator gehörende Rotationskörper antreibbar ist. Somit wird der Generator nicht mechanisch, sondern hydraulisch von den beiden Rotoren angetrieben. Die Vorteile liegen darin, dass durch die Maßnahme eine Übersetzung erreicht werden kann. Die Drehzahl der koaxial zueinander angeordneten Rotorwellen liegt bei normalem Antrieb bei etwa 70 - 80 U/min - eine Drehzahl, die für den Antrieb des Generators zu gering ist. Um eine Übersetzung zu erreichen, werden für die gesamte Kraftübertragung der beiden Rotoren ein jeweils getrennter Hydraulikkreislauf eingesetzt und die Zahnradpumpen in Bezug auf das Volumen so viel größer gewählt als die Zahnradmotoren, wie die auf der Antriebsseite erforderliche Übersetzung für den Generator dies erfordert. Auf diese Weise lässt sich eine verschleißfreie und wartungsfreie Kraftübertragung erzielen.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform ist weiterhin ein Zwischengetriebe und/oder ein Freilauf zwischen jedem Zahnradmotor und dem als Generator wirkenden Rotationskörper vorgesehen. Der Freilauf wird benötigt, damit die

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Windkraftanlage bei Windstille nicht den Rotationskörper bremst bzw. bei längerer Windstille zum Stillstand bringen kann. Ein zwischengeschaltetes Getriebe kann vorgesehen sein, um die gewünschten Übersetzungsverhältnisse konstruktiv auf die optimalen Werte festlegen zu können. Die Zahnradmotoren können beispielsweise über ein zwischengeschaltetes Planetengetriebe auf den Rotationskörper wirken.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist in jedem Hydraulikkreislauf eine Bypassleitung um den Zahnradmotor vorgesehen sowie auch ein Dreiwegeventil, mit dem die Durchflussverteilung zwischen der Bypassleitung und der Strömungsleitung zum Zahnradmotor einstellbar ist. Durch diese Maßnahme kann die Kraftübertagung zwischen den Rotorwellen und dem Rotationskörper des Generators problemlos getrennt und wieder eingekuppelt werden und, falls nach einer weiter bevorzugten Ausführungsform das Dreiwegeventil in jedem Hydraulikkreislauf mit einem Drehzahlbegrenzer zusammenwirkt, der mechanisch oder informationstechnisch mit dem Rotationskörper gekoppelt ist, auch die festzulegende maximale Drehzahl gesteuert werden. Indem ein Drehzahlregler bei Überschreiten der maximalen Drehzahl das hydraulische Dreiwegeventil entsprechend steuert, lässt sich eine sichere, zuverlässige und vor allem auch kostengünstige Steuerung der Drehzahlbegrenzung erreichen.

Vorzugsweise umfasst die schwimmfähige Windkraftanlage eine Meerwasser-Entsalzungsanlage, die im Bereich des Auftriebskörpers angeordnet ist und über die erzeugte Windenergie betreibbar ist. Der durch die Windkraftanlage gewonnene umweltfreundliche Strom betreibt somit eine integrierte Meerwasser-Entsalzungsanlage, mit der die Meerwasserentsalzung und somit die dezentrale Trinkwasserversorgung kostengünstig erreicht werden kann. Der Betrieb der entsprechenden Pumpen zum Ansaugen von Meerwasser und zum Pumpen von Trinkwasser können ebenfalls über die erzeugte elektrische Energie betrieben werden.

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Es hat sich als besonders vorteilhaft herausgestellt, wenn die gesamte schwimmfähige Windkraftanlage weiterhin eine Einrichtung zur Pufferung der elektrischen Energie umfasst. Nachdem der Rotationskörper im Unterwasserteil bereits eine Pufferung der kinetischen Energie vornimmt und eine möglichst gleichmäßige Abgabe von elektrischer Energie über den Generator vorsieht, kann durch eine gesonderte Pufferung der elektrischen Energie die Meerwasser-Entsalzungsanlage bedarfsorientiert geregelt werden und es können durch das Vorsehen einer zusätzlichen Pufferung für elektrische Energie längere Zeiten von Windflaute überbrückt werden. Für die Pufferung der elektrischen Energie können verschiedene Systeme wie Batterien eingesetzt werden oder aber es wird eine zusätzliche Anlage zur Elektrolyse von Wasser, eine Einrichtung zur Wasserstoffspeicherung sowie eine Brennstoffzelle vorgesehen. Alternativ können jedoch auch andere in der Technik bekannte Systeme zur Speicherung elektrischer Energie eingesetzt werden.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 zeigt eine schematische Ansicht der schwimmfähigen Windkraftanlage mit zwei übereinander angeordneten Gelhard-Rotoren;

Fig. 2a zeigt eine Draufsicht auf den unteren, d.h. näher zur Wasseroberfläche angeordneten Rotor,·

Fig. 2b zeigt eine Draufsicht auf den oberen Rotor,· und

Fig. 3 erläutert schematisch die Kraftübertragung zwischen den Rotorwellen und dem Vielpolgenerator.

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Wege zur Ausführung der Erfindung

In der nachfolgenden Beschreibung werden jeweils dieselben Bauelemente mit denselben Referenzziffern bezeichnet werden.

Fig. 1 zeigt die erfindungsgemäße schwimmfähige Windkraftanlage. Die allgemein mit Referenzziffer 10 bezeichnete Windkraftanlage schwimmt in einem Gewässer, dessen Wasseroberfläche schematisch in Fig. 1 gezeigt ist. Die Windkraftanlage 10 besteht aus einem Auftriebskörper 12, der rotationssymmetrisch ausgebildet ist und neben einem im wesentlichen zylinderförmigen Schwimmteil 12a ein fest mit dem Schwimmteil verbundenes, kegelstumpfförmiges Aufsat&zgr;teil besitzt, die gemeinsam ein Auftriebsgehäuse bilden, in dem später näher erläuterte Aggregate der Gesamtanlage 10 untergebracht sind, die kegelstumpfförmige Form oberhalb der Wasseroberfläche dient dazu, sowohl für den Wind für auch den Wellenschlag nur eine geringe Angriffsfläche zu bieten.

Auf der einen Seite des Auftriebskörpers 12 ist mit diesem fest ein Unterwasserteil 14 verbunden, das als Senkkiel wirkt und die gesamte Windkraftanlage 10 stabilisiert, d.h. auch bei starkem Wellengang ruhig lässt und bei einer unerwünschten Neigung der gesamten Windkraftanlage diese wieder in die senkrechte Lage zurückführt. Am Unterwasserteil 14 sind eine oder mehrere Verankerungselemente 16 befestigt, mit denen die Windkraftanlage auf dem Gewässerboden (nicht dargestellt) über Anker oder ähnliches verankert wird.

Auf der dem Unterwasserteil 14 entgegensetzten Seite des Auftriebskörpers ist die Rotoreinheit 18 vorgesehen, die aus zwei übereinander angeordneten Gelhard-Rotoren 18a und 18b besteht. Die beiden Rotoren 18a und 18b sind jeweils um eine vertikale Achse 2 0 drehbar und koaxial zueinander angeordnet, wie später anhand der Erläuterung der Fig. 2a und 2b deutlicher wird.

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Der Auftriebskörper 12 ist mit einer Einstiegsluke 22 versehen, die, ähnlich wie bei U-Booten, vollständig verschlossen werden kann und absolute Dichtheit gewährleistet. Die Luke ist möglichst weit oben, d.h. direkt neben dem Tragrohr 24 für die Rotoren 18a, 18b angeordnet und zusätzlich mit einem Gitter 26 umgeben, das als Schutz gegen Wellenschlag dient. Von der Luke ausgehend befinden sich Steigleitern in den Auftriebskörper 12 und das Unterwasserteil 14 hinein. Das Unterwasserteil könnte im Bereich 14a, welches das Verbindungsrohr vom Auftriebskörper 12 zu dem erweiterten Unterwasserteil 14b, welches den später erläuterten Rotationskörper aufnimmt, mit einem Durchmesser von etwa 1,0m versehen sein, so dass eine Person bequem mit einer Steigleiter in den Unterwasserteil gelangen kann.

Das Unterwasserteil 14 der Windkraftanlage 10 besteht aus einem Verbindungsrohr 14a sowie einem rotationssymmetrisch ausgebildeten Unterwassergehäuse 14b, in dem sich ein Rotationskörper 28 befindet, der als Kreisel ausgebildet ist und, wie später erläutert werden wird, durch die Drehung der Rotoren 18a, 18b in Drehung versetzt wird. Der Rotationskörper 28 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel mit magnetischen Polen 3 0 versehen, die mit einer am Gehäuse 14b angeordneten Spule 32 zusammenwirken und gemeinsam einen Vielpolgenerator bilden, der bei der Rotation des Rotationskörpers 28 elektrische Energie erzeugt.

In den Fig. 2a und 2b sind die beiden Rotoren 18a und 18b im Schnitt dargestellt. Es handelt sich somit um eine horizontale Schnittebene beim Einsatz der schwimmfähigen Windkraftanlage auf ruhigem Wasser. Wie aus den Fig. 2a und 2b ersichtlich ist, sind jeweils drei Rotorblätter 34 mit stromlinienförmigem Profil starr mit einem Gestänge 36 verbunden, das wiederum starr mit einer Hohlachse 38a für den Rotor 18a bzw. 38b für den Rotor 18b verbunden ist. Der Außendurchmesser der Hohlwelle 38b sowie der Innendurchmesser der Hohlwelle 38a sind so aufeinander abgestimmt, dass die

Hohlwelle 38b des Rotors 18b innerhalb der Hohlwelle 38a des Rotors 18a angeordnet werden kann. Bei der Beaufschlagung durch Wind von einer bestimmten Windrichtung her, wird durch die Profilierung der Rotorblätter eine Drehung des gesamten Rotors bestehend aus Rotorblättern, Gestänge und Hohlwelle erzeugt. Da, wie aus einem Vergleich der Fig. 2a sowie 2b deutlich wird, die Anordnung der profilierten Rotorblätter bei beiden Rotoren unterschiedlich ist, resultiert auch eine entgegengesetzte Drehrichtung der beiden Rotoren 18a und 18b. Dies wiederum bedingt, dass die beim Betrieb der Windkraftanlage erzeugten Drehmomente an den Rotorwellen 3 8a und 38b gegensinnig zueinander sind, sich gegenseitig aufheben und daher nicht aufgefangen werden müssen. Bei Windkraftanlagen, die stationär an Land betrieben werden, lassen sich die auftretenden Drehmomente bequem über das Fundament der Windkraftanlage auffangen. Im Falle der erfindungsgemäßen schwimmenden Windkraftanlage muss ein derartiges Drehmoment aber über die Verankerung 16 zwischen Unterwasserteil und dem Gewässerboden aufgefangen werden, weshalb bei größer dimensionierten Anlagen dies nicht mehr möglich ist bzw. nur mit erheblichen Schwierigkeiten verwirklicht werden kann und daher die spezielle Ausgestaltung mit zwei gegensinnig zueinander rotierenden Rotoren besondere Vorteile besitzt.

Im Bereich des Auftriebskörpers kann sich eine Meerwasser-Entsalzungsanlage befinden, die neben den hierfür benötigten Armaturen und Instrumenten auch die erforderliche Steuerungs-, Regel- und Kontrollinstrumente aufnimmt. Im Unterwasserteil kann zweckmäßigerweise neben dem bereits beschriebenen Rotationskörper 28, der als Teil eines Vielpolgenerators eingesetzt werden kann, auch eine Speichereinrichtung für elektrische Energie in Form einer Wasserstoffelektrolyse sowie Brennstoffzelle, Hochdruckflaschen für die Speicherung von Wasserstoff oder auch Pufferbatterien für den Notstrom untergebracht werden.

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Im Bereich der Verbindung 14a zwischen dem Auftriebskörper und dem Unterwasserteil 14 kann eine dicht abschließbare Luke vorgesehen sein. Diese Luke unterteilt die aus Auftriebskörper 12 und Unterwasserteil 14 bestehende Einheit in zwei Kammern, so dass im Falle einer möglichen Beschädigung durch die noch verbleibende Kammer ein ausreichender Restauftrieb vorhanden ist. Die dicht abschließende Luke ermöglicht es aber auch, den Unterwasserteil zu evakuieren, damit der Rotationskörper 28 bei seiner Drehung keine Luftreibung zu überwinden hat und somit der Energieverlust minimiert wird.

Fig. 3 zeigt stark schematisch die Funktion der gesamten Anlage nach der hierin beschriebenen Ausführungsform. Die einzelnen Bauteile sind sowohl schematisch dargestellt als auch auf der Zeichenebene an einer Stelle angeordnet, welche für die leichtere Darstellung der Wechselwirkung zwischen den einzelnen Bauteilen geeignet ist, nicht aber die korrekte geometrische Lage der einzelnen Bauteile wiedergibt. So ist beispielsweise, wie oben beschrieben wurde, die Meerwasser-Entsalzungsanlage vorzugsweise im Auftriebskörper 12 angeordnet, während sie im vorliegenden Beispiel auf der Zeicheneben der Fig. 3 unter dem Rotationskörper dargestellt ist.

Wendet man sich Fig. 3 zu, so sind die zu den beiden Rotoren 18a sowie 18b gehörigen Hohlwellen 38a und 38b schematisch dargestellt. Die Hohlwelle des Rotors 18b, d.h. die Achse 38b, ist direkt mit einer ersten Zahnradpumpe 40 drehstarr verbunden und treibt durch ihre Rotation die erste Zahnradpumpe 40 an. Die Hohlwelle 38a des Rotors 18a ist ebenfalls drehstarr mit der zweiten Zahnradpumpe 42 verbunden. Im vorliegenden Beispiel der Hohlwelle 38a wurde schematisch dargestellt, dass die Hohlwellen nicht direkt mit den Zahnradpumpen verbunden sein müssen, sondern auch ein zwischengeschaltetes Getriebe vorhanden sein kann, wie durch

die Referenzziffer 44 in Bezug auf die außenliegende Hohlwelle 38a angedeutet ist.

Sowohl der ersten Zahnradpumpe 4 0 sowie der zweiten Zahnradpumpe 42 ist jeweils ein getrennter Hydraulikkreis zugeordnet. Da die Strömung in beiden Hydraulikkreisen jedoch übereinstimmt, können die voneinander getrennten Hydraulikkreise im folgenden gemeinsam diskutiert werden. Über die Zahnradpumpen 40 und 42 wird die in den Hydraulikkreisen befindliche Hydraulikflüssigkeit durch die Rohrleitungen gepumpt und gelangt in Pfeilrichtung A zu einem Dreiwegeventil 46 bzw. 48, über das die Hydraulikflüssigkeit auf die Teilströme Bl und B2 aufgeteilt werden kann. Das Dreiwegeventil 46 bzw. 48 kann selbstverständlich so betätigt werden, dass Hydraulikflüssigkeit nur durch den Pfad Bl oder B2 oder aber auch in vorgegebenen Verhältnissen durch beide Pfade gleichzeitig strömt. Während der Pfad Bl durch die jedem Hydraulikkreis zugeordnete weitere Zahnradpumpe 5 0 bzw. 52 strömt, die als ein Zahnradmotor wirkt und durch die Strömung der Hydraulikflüssigkeit in Drehung versetzt wird, dienen die Pfade Bl als Bypass um die Zahnradmotoren 5 0 und 52 herum. Nachdem die Teilleitungen Bl und B2 wieder miteinander vereinigt wurden, strömt die Hydraulikflüssigkeit über den Rückführpfad C zu den ersten Zahnradpumpen 4 0 und 42 zurück.

Die Zahnradmotoren 5 0 und 52 werden durch die strömende Hydraulikflüssigkeit in Rotation versetzt und wirken auf den Rotationskörper 28, der im Unterwasserteil angeordnet ist und in Form eines Kreisels in Drehung versetzt werden kann. Die Übertragung der kinetischen Energie zwischen den Zahnradpumpen 5 0 und 52 und dem Rotationskörper 2 8 kann über zwischengeschaltete Getriebe 54 und 56 erfolgen, die vorzugsweise jeweils mit einem Freilauf versehen sind, damit bei geringen Windgeschwindigkeiten und, daraus resultierend, einer geringen Förderleistung der Zahnradpumpen 40 und 42 und einer geringen Drehgeschwindigkeit der Zahnradmotoren 5 0 und

52 entsprechend der Rotationskörper 28 nicht gebremst oder gar zum Stillstand gebracht werden kann. Andererseits ist auch eine Vorkehrung getroffen, damit der Rotationskörper 28 keine zu hohe Geschwindigkeit erreichen kann. Dies ist in Form eines Drehzahlbegrenzers 58 verwirklicht, der drehstarr mit dem Rotationskörper 28 verbunden ist und in einer dem Fachmann geläufigen Weise zum Beispiel über einen Fliehkraftmechanismus wirken kann. Der Drehzahlbegrenzer 58 steht über die Verbindungen 60 entweder direkt mechanisch in Verbindung mit den Dreiwegeventilen 46 und 48 oder aber in Informationsverbindung mit diesen. Wird die Drehzahl des Rotationskörpers 28 entsprechend der Vorgabe zu hoch, so öffnen die Dreiwegeventile 46 und 48 den Bypasspfad B2, so dass weniger Hydraulikflüssigkeit für den Antrieb der Zahnradmotoren 50 und 52 zur Verfügung steht.

Der Rotationskörper 28 ist, wie oben anhand der Fig. 1 bereits erläutert wurde, mit Magnetpolen 3 0 versehen, die mit einer Spule 32 zusammenwirken und aus dem Rotationskörper 28 und der umgebenden Spulenanordnung 32 einen Vielpolgenerator machen, der elektrische Energie erzeugt. Die erzeugte elektrische Energie wird zunächst vorzugsweise einer Energiepufferungseinrichtung 62 zugeführt, die beispielsweise die vom Vielpolgenerator erzeugte elektrische Energie in einer ersten Teileinheit 64 zur Wasserstoffelektrolyse einsetzen kann. Der erzeugte Wasserstoff kann in einer weiteren Teileinheit 66, z.B. in Form von Hochdruckflaschen, gespeichert werden und über ein Stromaggregat 68, z.B. in form einer Brennstoffzelle wieder zur Verfügung gestellt werden, um eine Meerwasser-Entsalzungsanlage 70 zu betreiben, der in Pfeilrichtung E Meerwasser zugeführt wird und aus der in Pfeilrichtung F Trinkwasser abgepumpt wird und über eine Leitung an das nahestehende Ufer gefördert wird. Die Meerwasser-Entsalzungsanlage kann nach einem beliebigen Verfahren arbeiten, das heute in der Technik bekannt ist, vorzugsweise arbeitet die Meerwasser-Entsalzungsanlage 70 aber nach dem Umkehrosmoseverfahren.

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Durch das Zusammenwirken der Pufferung von kinetischer Energie im Rotationskörper 2 8 und der Pufferung von elektrischer Energie in der Energiepufferungseinrichtung lassen sich auch klimabedingte längere Windflauten überbrücken und trotzdem mit geringen Kosten die benötigte Energie für den Betrieb einer energieaufwendigen Meerwasserentsalzung bereitstellen.

Aufgrund der Verwendung von Gelhard-Rotoren ist die schwimmfähige Windkraftanlage nicht nur problemlos und wartungsfrei zu betreiben, sondern kann auch sehr günstige kW-Stundenpreise erreichen, der bei Anlagen bis 10 kW bei max. 0,05 EUR und bei Anlagen ab 10 kW bei etwa 0,04 EUR liegt. Gleichzeitig wird die Umwelt entlastet und, bei Verwendung derartiger Meerwasser-Entsalzungsanlagen zur Deckung des Trinkwasserbedarfes, die durch Klimaveränderung entstehende Wasserzunahme in den Meeren kompensiert.

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Claims

1. Schwimmfähige Windkraftanlage umfassend:

- einen Auftriebskörper (12), von dem sich an entgengesetzten Seiten

- eine Rotoreinheit (18); und

- ein Unterwasserteil (14) erstrecken; wobei

- die Rotoreinheit (18) mindestens einen Gelhard-Rotor (18a, 18b) umfasst.

2. Schwimmfähige Windkraftanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Unterwasserteil (14) ein als Kreisel ausgebildeter Rotationskörper (28) vorgesehen ist, der in Rotationsrichtung antreibbar ist.

3. Schwimmfähige Windkraftanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotationskörper (28) auf seiner Umfangsfläche magnetische Pole (30) besitzt und gemeinsam mit einer Spulenanordnung (32) auf der umgebenden Innenwandung des Unterwasserteils (14) als Vielpolgenerator wirkt.

4. Schwimmfähige Windkraftanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Unterwasserteil (14) gegenüber dem Auftriebskörper (12) dicht abschließbar und evakuierbar ist.

5. Schwimmfähige Windkraftanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotoreinheit (18) zwei Gelhard-Rotoren (18a, 18b) umfasst, deren Rotorwellen (38a, 38b) koaxial zueinander angeordnet sind und bei Windbeaufschlagung in gegensinnigen Drehrichtungen rotieren.

6. Schwimmfähige Windkraftanlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass jede Rotorwelle (38a, 38b) jeweils eine Zahnradpumpe (40, 42) antreibt, mit der Hydraulikflüssigkeit in einem zugehörigen Hydraulikkreislauf förderbar ist.

7. Schwimmfähige Windkraftanlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Hydraulikkreislauf einen Zahnradmotor (50, 52) umfasst, durch dessen Zahnradbewegung der Rotationskörper (28) antreibbar ist.

8. Schwimmfähige Windkraftanlage nach Anspruch 7, weiter umfassend ein Zwischengetriebe (54, 56) und/oder einen Freilauf zwischen jedem Zahnradmotor (50, 52) und dem Rotationskörper (28).

9. Schwimmfähige Windkraftanlage nach Anspruch 7 oder 8, weiter umfassend in jedem Hydraulikkreislauf eine Bypassleitung (B2) um den Zahnradmotor (50, 52) und ein Dreiwegeventil (46, 48), mit dem die Durchflussverteilung zwischen Bypassleitung und Leitung (B1) zum Zahnradmotor (50, 52) einstellbar ist.

10. Schwimmfähige Windkraftanlage nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Dreiwegeventil (46, 48) in jedem Hydraulikkreislauf mit einem Drehzahlbegrenzer (58) zusammenwirkt, der mechanisch oder informationstechnisch mit dem Rotationskörper (28) gekoppelt ist.

11. Schwimmfähige Windkraftanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, weiter umfassend eine Meerwasser-Entsalzungsanlage, die über die erzeugte Windenergie betreibbar ist.

12. Schwimmfähige Windkraftanlage nach Anspruch 3 oder einem der Ansprüche 4 bis 11, sofern dieser auf Anspruch 3 rückbezogen ist, weiter umfassend eine Einrichtung (62) zur Pufferung der elektrischen Energie.

13. Schwimmfähige Windkraftanlage nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (62) zur Pufferung der elektrischen Energie umfasst:

- eine Anlage zur Elektrolyse (64),

- eine Einrichtung zur Wasserstoffspeicherung (66); sowie

- eine Brennstoffzelle (68).