DE102007019027A1 - Verfahren zum Umwandeln von Windenergie über dem offenen Wasser, insbesondere Ozean, in elektrische Energie und Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents

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Abstract

Das Verfahren beschreibt die Gewinnung von Wasserstoff, sowie optional Methanol / Ammoniak und Sauerstoff (optional) aus Meereswindenergie über die Umwandlung dieser Windenergie in elektrische Energie mittels an Energieschiffen befestigten Wasserströmungsturbinen und nachfolgender Wasserelektrolyse mit optionaler Methanolerzeugung aus Wasserstoffgas und CO2 bzw. einer Ammoniaksynthese. Die zugehörige Vorrichtung erläutert hierzu Konstruktionen zur Durchführung des Verfahrens.

Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Umwandeln von Windenergie über dem dem offenen Wasser, insbesondere Ozean, in elektrische Energie und auf eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäss den einleitenden Teilen der unabhängigen Patentansprüche.
  • Die derzeitige Erzeugung von Strom in Kohle-, Öl- bzw. Gaskraftwerken ist mit einem grossen CO2-Ausstoss verbunden. Industrieanlagen, der Verkehr, soweit von Verbrennungskraftmaschinen angetrieben, sowie die Gebäudeheizung sowie -klimatisierung mittels fossiler Brennstoffe verursachen ebenfalls eine hohe CO2-Belastung. Die Erhöhung des CO2-Anteils in der Atmosphäre ist mittlerweile als bedeutender Faktor für die Klimaerwärmung anerkannt. Das nachfolgend beschriebene erfindungsgemässe Verfahren soll mittels Nutzung von Meereswindenergie (als Basisenergie) in grossem Massstab zu einer erheblichen Reduzierung der CO2-Emissionen beitragen und bietet darüber hinaus die Möglichkeit zu einem Einstieg in die Erzeugung/Nutzung von regenerativ erzeugtem Wasserstoff respektive den Einstieg in einen CO2 Kreislaufprozess.
  • Zu den Voraussetzungen des Verfahrens:
  • Auf vielen Bereichen der Weltozeane bzw. -meere/Binnenmeere oder – seen herrschen starke bis sehr starke Winde. Diese Winde stellen ein gigantisches, unerschöpfliches Windenergiepotential dar. Sie sind in ihrer Richtung und Stärke oftmals über längere Zeiträume weitgehend konstant vorhanden. (z. B. die Passatwinde, die Westwinddrift, etc.) Dem vorgeschlagenen Verfahren liegt somit die Aufgabe zugrunde, diese Windenergie zu nutzen und in elektrische Energie umzuwandeln und diese mittels Elektrolyse in chemischer Form (Wasserstoff) und/oder nach entsprechender Synthese als Methanol oder Ammoniak zu speichern. Das erfindungsgemäss vorgeschlagene Verfahren sieht zur Lösung dieser Aufgabe eine Nutzung dieser Windenergie zum Antrieb von schwimmenden Wasserkraftturbinen vor. Diese Strömungsturbinen trei ben vorzugsweise über je ein mechanisches Getriebe elektrische Generatoren an. Die erzeugte elektrische Energie wird für den Betrieb von Elektrolyseanlagen zur Wasserstoffgewinnung verwendet. Dieser regenerativ erzeugte Wasserstoff kann dann noch optional für eine Methanol- bzw. Ammoniaksyntheseanlage verwendet werden.
  • Der vorgeschlagenen Einrichtung liegt dann noch die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung anzugeben, mit der das Verfahren bestmöglich auszuführen ist. Unter Ausnutzung der Winde wird an einem speziell konstruierten Schwimmkörper (vereinfacht nachfolgend Energieschiff genannt) durch Segel/Schleppsegel und/oder Drachenhöhensegel (z. B. SkySails Technologie) ein Vortrieb und somit eine Relativgeschwindigkeit gegenüber dem umgebenden Wasser erzeugt. Diese Relativgeschwindigkeit zwischen dem Schwimmkörper und dem umgebenden Salzoder Süsswasser wird dann zum Betrieb von Wasserströmungsturbinen benutzt, welche unter dem Wasserspiegel an dem Schwimmkörper befestigt sind. Diese Wasserströmungsturbinen dienen als Antrieb für die erwähnten elektrischen Generatoren. Der hiermit erzeugte Strom wird zur Versorgung von Elektrolyseanlagen für die Produktion von Wasserstoff und Sauerstoff mit elektrischer Energie verwendet sowie zur Deckung des Eigenbedarf des Schiffes (je nach Energieschiffvariante Wasserstoffverdichtung/-verflüssigung bzw. Methanolerzeugung oder Ammoniaksynthese sowie diverse Hilfsbetriebe sowie optional zur Sauerstoffverdichtung/-verflüssigung).
  • In Abhängigkeit von der Ladekapazität des Energieschiffes wird in weiterer Ausgestaltung der Erfindung anhand der abhängigen Patentansprüche der erzeugte Wasserstoff respektive das daraus gewonnene Methanol (oder der Ammoniak) sowie optional der erzeugte Sauerstoff entweder auf entsprechend gross dimensionierte Mutterschiffe zur Zwischenspeicherung respektive Weiterverarbeitung zu Methanol oder Ammoniak umgeladen, oder diese Energieträger werden von dem Energieschiff direkt in speziell eingerichtete Umschlaghäfen entladen sowie die erforderlichen Ausgangsstoffe (Elektrolyseflüssigkeit, CO2) beladen. In diesem Falle würde das Zwischenbe- und -entladen über die Mutterschiffe entfallen.
  • Für diese Speicherung des Sauerstoffes (optional) sowie Speicherung des Wasserstoffes oder die Weiterverarbeitung desselben zu Methanol oder Ammoniak ergeben sich grundsätzlich folgende mögliche Auslegungsvarianten des Energieschiffes (der Einfachheit halber wird nachfolgend nur das Be- und Entladen der Energieträger sowie deren Ausgangsstoffe des bzw. von dem Mutterschiff beschrieben (die beschriebenen Verfahren sind grundsätzlich ebenso möglich bei Be- und Entladen der Energieträger sowie deren Ausgangsstoffe direkt von den Energieschiffen in den Umschlaghäfen, d. h. ohne Zwischenspeicherung/Weiterverarbeitung auf den Mutterschiffen).
  • Hierzu eignen sich besonders folgende drei Varianten:
  • Variante 1
  • Der mittels Elektrolyse gewonnene Wasserstoff und Sauerstoff wird auf dem Energieschiff in tiefgekühlter flüssiger Form gespeichert (Sauerstoff optional) und danach zu einem Mutterschiff gebracht. Dort werden der tiefgekühlte flüssige Wasserstoff und Sauerstoff auf das Mutterschiff umgeladen. Im Gegenzug wird elektrolysefähiges Wasser vom Mutterschiff auf das Energieschiff beladen. Sobald die Ladekapazität des Mutterschiffes erreicht ist, steuert dieses den nächsten Umschlaghafen an zum Entladen des tiefgekühlten flüssigen Wasserstoffes und Sauerstoffes (optional) sowie zum Beladen des elektrolysefähigen Wassers (siehe auch 1 und 2).
  • Variante 2
  • Die mittels Elektrolyse gewonnenen Wasserstoff- und Sauerstoffgase werden auf dem Energieschiff in getrennten Behältern unter hohem Druck zwischengespeichert (Sauerstoff optional) und danach zu einem Mutterschiff gebracht. Dort werden die Wasserstoff- und Sauerstoffgase auf das Mutterschiff umgeladen (Sauerstoff optional). Im Gegenzug wird elektrolysefähiges Wasser vom Mutterschiff auf das Energieschiff beladen. Auf dem Mutterschiff kann dann (optional) mit dem Wasserstoff und CO2 eine Me-thanolsynthese durchgeführt werden (alternativ ist mit Wasserstoff und an modularen Luftzerlegungsanlagen gewonnenem N2 auch eine Ammoniaksynthese möglich).
  • Sobald die Ladekapazität des Mutterschiffes erreicht ist, steuert dieses (analog zu Variante 1) den nächsten Umschlaghafen zum Entladen des Wasserstoffes oder (optional) des Methanols(oder des Ammoniaks) sowie des tiefgekühlten flüssigen Sauerstoffes (optional), sowie zum Beladen des elektrolysefähigen Wassers und des tiefgekühlten flüssigen CO2 (optional) an (siehe auch 3 und 4).
  • Variante 3
  • Bei dieser Variante erfolgt die Methanolsynthese mittels des durch die Elektrolyse gewonnenen Wasserstoffes und CO2 bereits auf dem Energieschiff. Dadurch wäre es grundsätzlich möglich, den Wirkungsgrad der Wasserstoff/Sauerstoff-Elektrolyse zu erhöhen, indem die „Abwärme", welche bei der exothermen Methanolsynthese entsteht, zur Wirkungsgradsteigerung dieser Elektrolyse genutzt wird. Hierfür wäre auf dem Energieschiff neben einer Anlage für die Methanolsynthese noch ein Tank zur Speicherung des tiefgekühlten flüssigen CO2 erforderlich. Der bei der Elektrolyse gewonnene Sauerstoff (Koppelprodukt) würde auf dem Energieschiff in tiefgekühlter flüssiger Form gespeichert (optional). Bei dieser Variante würden Methanol und tiefgekühlter flüssiger Sauerstoff vom Energieschiff auf das Mutterschiff umgeladen und im Gegenzug elektrolysefähiges Wasser und tiefgekühltes flüssiges CO2 vom Mutterschiff auf das Energieschiff beladen (siehe auch 5 und 6).
  • Sobald die Ladekapazität des Mutterschiffes erreicht ist, steuert dieses (Analog zu Variante 1) den nächsten Umschlaghafen zum Entla den des Methanols sowie des tiefgekühlten flüssigen Sauerstoffes (optional) sowie zum Beladen von elektrolysefähigen Wasser und tiefgekühlten flüssigen CO2 an.
  • Weitere wesentliche Merkmale und Hauptkomponenten der Erfindung sowie des Aufbaues der Hauptschwimmkörper (Trimaran) des Energieschiffes für die oben beschriebenen Varianten 1-3 sind den beiliegenden 1 bis 9 zu entnehmen, anhand derer Ausführungsbeipiele der Erfindung im Folgenden beschrieben werden. Es sind in diesen Prinzipskizzen nur die für das Verständnis des Ozean-Windenergie-Nutzung nach den Patentansprüchen erforderlichen wesentlichen Merkmale dieser verschiedenen Varianten für Strömungsenergienutzung und anschliessende Umwandlung und Speicherung der erzeugten elektrischen Energie in Form von Wasserstoff oder Methanol enthalten.
  • Für gleiche oder einander entsprechende Elemente/Komponenten werden in allen Figuren dieselben Bezugszeichen verwendet.
  • Es zeigen:
  • 1: einen Längsschnitt eines zentralen Hauptschwimmkörpers des Energieschiffes bei Speicherung des erzeugten Wasserstoffes und Sauerstoffes in tiefgekühlter flüssiger Form,
  • 2: eine Frontansicht des Energieschiffes (ohne Ansicht der zusätzlichen Außenschwimmkörper) nach 1,
  • 3: eine Seitenansicht des zentralen Hauptschwimmkörpers des Energieschiffes bei Speicherung des erzeugten Wasserstoffes und Sauerstoffes gasförmig in Hochdruckbehältern,
  • 4: eine Frontansicht des Energieschiffes (ohne Ansicht der zusätzlichen Außenschwimmkörper) nach 3,
  • 5: eine Seitenansicht des zentralen Hauptschwimmkörpers des Energieschiffes bei Umwandlung des erzeugten Wasserstoffes in Methanol und Speicherung des erzeugten Sauerstoffes in tiefgekühlter flüssiger Form,
  • 6: eine Frontansicht des Energieschiffes (ohne Ansicht der zusätzlichen Außenschwimmkörper) bei Umwandlung des erzeugten Wasserstoffes in Methanol und Speicherung des erzeugten Sauerstoffes in tiefgekühlter flüssiger Form,
  • 7 eine Grobskizze einer Draufsicht des oben beschriebenen Energieschiffes mit Darstellung der grundsätzlich möglichen Anordnung der Schwimmkörper für den Betrieb mit 5 Drachenhöhensegeln (z. B. SkySails Technologie) für den Antrieb von 6 Wasserströmungsturbinen,
  • 8 eine Grobskizze der Seitenansicht der in 7 dargestellten Variante des Energieschiffes und
  • 9 eine Grobskizze einer Draufsicht des oben beschriebenen Energieschiffes mit Darstellung der grundsätzlich möglichen Anordnung der Schwimmkörper für den Betrieb mit 3 Drachenhöhensegeln (z. B. SkySails Technologie) für den Antrieb von 6 Wasserströmungsturbinen.
  • 1 zeigt in schematischer Weise die wesentlichen Elemente des Energieschiffes zur Umwandlung der Strömungsenergie (erzeugt durch den Vortrieb der Segelsysteme und die daraus resultierende Relativgeschwindigkeit des Energieschiffes gegenüber dem umgebenden Meerwasser) in der Prinzipskizze des Längsschnittes des zentralen Hauptschwimmkörpers des Energieschiffes und 2 zeigt als Prinzipskizze die dazugehörige Frontansicht der Hauptschwimmkörper (Trimaran des Energieschiffes (ohne Ansicht der zusätzlichen Aussenschwimmkörper).
  • Die Umwandlung der Strömungsenergie des Wassers in elektrische Energie erfolgt mittels sechs modularer Freiströmturbinen (40), mit je einem wasserdichten Gehäuse (1), welche mittels je eines ausreichend dimensionierten Kragarmes (2) an dem zentralen Hauptschwimmkörper (3) und den beiden kleineren seitlichen Schwimmkörpern (4) befestigt sind. Diese seitlichen Trimaran-Schwimmkörper (4) sind über ausreichend dimensionierte weitere Kragarme (5) starr mit dem zentralen Hauptschwimmkörper (3) verbunden.
  • In dem wasserdichten Gehäuse (1) dieser Freiströmturbine (40) ist ein Elektrogenerator (41) zusammen mit einem Getriebe (42) untergebracht, welche von einem 3-flügeligen Turbinenrad (6) angetrieben werden, wobei die Ausführung dieses Turbinenrades grundsätzlich auch 2 oder 4-flügelig sein kann.
  • Mittels im Kragarm (2) verlegter Kabel oder isolierter Stromschienen wird der von den einzelnen Elektrogeneratoren (41) erzeugte Wechselstrom an die Generatoreingangsfelder einer Mittelspannungsschaltanlage (7) und über ein Transformatorausgangsfeld an einen Mittelspannungs-/Niederspannungs-/Niederspannungstransformator (8) weitergeleitet zur Umwandlung der an den Generatorklemmen vorhandenen Mittelspannung in die für die Elektrolyse erforderliche Niederspannung sowie zur Versorgung einer Niederspannungseigenbedarf-Schaltanlage (9).
  • Mittels isolierter Stromschienen wird der für die Elektrolyse erforderliche Niederspannungswechselstrom von der Niederspannungsabzapfung des Transformators an eine Gleichrichteranlage (10) weitergeleitet zur Erzeugung der für die Elektrolyse erforderlichen Gleichspannung. Mittels Stromschienen wird der Gleichstrom von dem Gleichrichter an die Elektrolyseanlagen (11) weitergeleitet. Dort erfolgt mit elektrolysefähigem Wasser die gepufferte und kontinuierliche Elektrolyse von Wasserstoff und Sauerstoffgas. Die Speicherung des elektrolysefähigen Wassers erfolgt in einem geeigneten und ausreichend dimensionierten Tank (12). Diese Beschreibung der Umwandlung der einzelnen Schritte von der Windenergienutzung durch die vollautomatischen Segelsysteme bis zur Erzeugung von Wasserstoff und Sauerstoffgas ist grundsätzlich auch für die in 3 und 5 gezeigten Varianten des Energieschiffes (43) identisch.
  • Der erzeugte Wasserstoff wird dann in einem gepufferten kontinuierlichen Prozess in einem geeigneten Tiefkühlaggregat (13) verflüssigt und in einem speziellen extrem gut wärmegedämmten, vorzugsweise kugelförmigen Flüssiggastank (14) drucklos gespeichert. Ebenso kann der erzeugte Sauerstoff in einem gepufferten kontinuierlichen Prozess in einem geeigneten Tiefkühlaggregat (15) verflüssigt und in einem speziellem extrem gut wärmegedämmten, vorzugsweise kugelförmigen Flüssiggastank (16) drucklos gespeichert werden (optional). Diese Speicherung des tiefgekühlten flüssigen Wasserstoffes und Sauerstoffes erfolgt quasi in derselben Weise wie in den bereits seit Jahrzehnten bewährten Verfahren für Flüssiggastanker.
  • Im Bug (44) des Schiffes ist noch schematisch die eingefahrene und eingeklappte Vorrichtung (17) zur Unterbringung eines großformatigen vollautomatischen Drachenhöhensegels (45) dargestellt. Ferner ist im Heck (46) des Schiffes noch schematisch der Leitstand (18) des Energieschiffes (43), sowie Wohn- und Unterkunftsräume für das Betriebs- und Wartungspersonal des Energieschiffes dargestellt. Die Linie A entspricht jeweils der Eintauchtiefe des Energieschiffes (43).
  • 3 zeigt analog zu 1 in schematischer Weise die wesentlichen Elemente des Energieschiffes (43) in der Prinzipskizze eines Längsschnittes des zentralen Hauptschwimmkörpers (3) des Energieschiffes und in der Prinzipskizze der Frontansicht nach 4 der Hauptschwimmkörper (Trimaran) des Energieschiffes ohne Ansicht der zusätzlichen Aussenschwimmkörper für die Speicherung des erzeugten Wasserstoffes und Sauerstoffes (optional) in Hochdruckröhrenbündel. Die Funktionen der Elemente (1) bis (12) sowie der Elemente (17) und (18) sind dabei identisch mit denen von 1. Nach der Elektrolyse wird das erzeugte Wasserstoffgas mit einem vorzugsweise mehrstufigen Hochdruckkompressor (19) für Wasserstoffgas verdichtet und in einem für die Speicherung von Wasserstoff geeigneten Hochdruckröhrenbündel (20) gespeichert.
  • Als Alternative zu der oben beschriebenen Speicherung des Wasserstoffgases unter hohen Druck in dem Hochdruckröhrenbündel (20) ist grundsätzlich auch eine Speicherung des gewonnenen Wasserstoffgases mittels Nanotube-Speicherbehälter (48), Metalhybrid-Speicherbehälter (49) oder anderer zukünftiger Wasserstoffspeichertechnologien möglich, sobald diese die entsprechend Marktreife und Wirtschaftlichkeit zur Speicherung von Wasserstoffgas in großen Mengen erreicht haben.
  • Das erzeugte Sauerstoffgas kann ebenso in einem vorzugsweise mehrstufigen Hochdruckkompressor (21) für Sauerstoffgas verdichtet und in einem für die Speicherung von Sauerstoff geeigneten Hochdruckröhrenbündel (22) gespeichert werden.
  • 5 zeigt analog zu 1 und 3 in schematischer Weise die wesentlichen Elemente des Energieschiffes (43) in der Prinzipskizze eines Längsschnittes des zentralen Hauptschwimmkörpers des Energieschiffes und in der Prinzipskizze der Frontansicht nach 6 den Hauptschwimmkörper (Trimaran) des Energieschiffes (ohne Ansicht der zusätzlichen Aussenschwimmkörper) für die Methanolsynthese und Speicherung des Sauerstoffes in tiefgekühlter verflüssigter Form. Die Funktionen der Elemente (1) bis (12) sowie der Elemente (17) und (18) sind dabei identisch mit denen von 1 bis 4.
  • Das in der Elektrolyse (11) erzeugte Wasserstoffgas wird in einem gepufferten und kontinuierlichen Prozess zusammen mit Kohlendioxid (CO2) in einer Methanolsyntheseanlage (23) mittels eines geeigneten Katalysators (z. B. Zinkoxid) unter hohem Druck und hoher Temperatur in einer exothermen Reaktion zu Methanol umgewandelt.
  • Das erzeugte Methanol wird dann in einem dafür geeigneten Tank (24) bei Umgebungstemperatur gespeichert. Das für die Methanolsynthese erforderliche CO2 wird in einem speziellen extrem gut wärmegedämmten, vorzugsweise kugelförmigen Flüssiggastank (25) drucklos gespeichert. Ebenso kann der erzeugte Sauerstoff in einem gepufferten kontinuierlichen Prozess in einem geeigneten Tiefkühlaggregat (15) verflüssigt und in einem speziellem extrem gut wärmegedämmten, vorzugsweise kugelförmigen Flüssiggastank (16) drucklos gespeichert werden (optional).
  • Von den Umschlagshäfen werden die jeweiligen Energieträger (Wasserstoff, Methanol oder Ammoniak) sowie der Sauerstoff (optional) von separaten Transportschiffen zu den Verbraucherzentren des Weltenergiemarktes gebracht. Alternativ und fallabhängig kann dieser Transport zu den Verbraucherzentren des Weltenergiemarktes auch direkt durch die Mutterschiffe, respektive der Energieschiffe, erfolgen. Dies könnte ggf. insbesondere in Anfangsphase oder Einführungsphase der Ozean-Windkraft-Nutzung erforderlich sein. Dort kann der Wasserstoff für CO2-freie Energieerzeugung verwendet werden; vorzugsweise zum Betrieb von Brennstoffzellen. Methanol kann problemlos sofort als CO2-reduzierter Brennstoff (wegen Doppelverwertung des CO2) für Verbrennungsmotoren im Verkehrsbereich (Beimischung zum Benzin/Ersatz von Benzin), Industrieanlagen und Heizungsanlagen sowie in naher Zukunft vorzugsweise ebenso zum Betrieb von Brennstoffzellen eingesetzt werden bzw. auch in Kraftwerken zur Stromgewinnung dienen. Auf dem Rückweg der Transport- oder Mutterschiffe wird das für die Methanolsynthese (Option) erforderliche flüssige CO2 (z. B. gewonnen aus den bereits existierenden CO2 Abscheidungsanlagen in Norwegen, sowie Emissionen von thermischen Kraftwerken (mit CO2-Sequestrierung)/Erdölbohrinseln/Industrieanlagen) und elektrolysefähiges Wasser mitgenommen. Bei der alternativ prinzipiell auch möglichen Ammoniaksynthese ist kein Transport von flüssigen CO2 erforderlich.
  • Bei dem vorgeschlagenen Verfahren der Meereswindenergienutzung ist es vorteilhaft, wenn die Windströmungsrichtungen möglichst lange weitgehend konstant und die Windstärke stark genug für einen effizienten Betrieb der Energieschiffe/Wasserströmungsturbinen sind. Als Einsatzort könnten daher bevorzugt die Meere um die Antarktis genutzt werden. Dort herrschen das ganze Jahr über starke Winde in weitgehend gleichbleibender Richtung (Westwinddrift), so dass hier ein riesiger quasi geschlossener Windkreislauf vorliegt. In diesem Anwendungsfall würden mehrere Mutterschiffe vorzugsweise zwischen dem 40. und 60. südlichen Breitengrad rund um die Antarktis kreisen (mit gegenüber den Energieschiffen reduzierter Geschwindigkeit). Die Energieschiffe segeln dabei immer in eine Richtung von Mutterschiff zu Mutterschiff oder von einem Umschlagshafen zum anderen. Daneben besteht auch die Möglichkeit, dass mehrere Energieschiffe in einem Verband gemeinsam mit dem Mutterschiff einen Konvoi bilden (mit gleicher Geschwindigkeit von Mutterschiff und den Energieschiffen). Grundsätzlich sind auch andere beständige Starkwindbereiche in den Weltmeeren für die Anwendung des vorgeschlagenen Verfahrens möglich, z. B. Im Bereich der Passatwinde).
  • Zu den einzelnen Komponenten:
  • 1. Das Energieschiff:
  • Das Energieschiff (43) sollte so konstruiert sein, dass seine Schwimmkörper möglichst wenig Strömungswiderstand aufweisen und eine möglichst große Segelfläche, respektive eine möglichst große Anzahl von vollautomatischen Segelsystemen zulassen. Sie sind daher vorzugsweise als Trimaran mit einem zentralen Hauptschwimmkörper und zwei seitlich symmetrisch angebrachten und starr verbundenen kleineren Schwimmkörpern mit zusätzlich noch auf beiden Seiten symmetrisch angebrachten Aussenschwimmkörpern.
  • Die mechanischen Verbindungen dieser Aussenschwimmkörper zu dem Trimaran sind dabei vorzugsweise so auszulegen, dass diese zur mechanischen Entlastung der Energieschiffkonstruktion in horizontaler Richtung am Trimaran nicht starr fixiert sind und dass ferner ein Anlegen dieser seitlichen Aussenschwimmkörper ermöglicht wird, z. B. für Einfahrten in Hafeneinfahrten für grössere Wartungen/Reparaturen) Auf jeden dieser insgesamt 5 Schwimmkörper könnten dann vollautomatische Segel und/oder vollautomatische Drachenhöhensegel, z. B. nach SkySails Technologie installiert werden. Die modularen Strömungsturbinen sind dann jeweils am Heck der Trimaran Schwimmkörper (Haupt- und starr befestigte seitliche Schwimmkörper) in ausreichender Tiefe unterhalb der Wasseroberfläche befestigt (Siehe auch 1 bis 6).
  • Ferner sind geeignete Hebevorrichtungen vorzusehen, um die modularen Strömungsturbinen für Wartungs- oder Reparaturarbeiten in ausreichender Höhe über der Wasseroberfläche (A) temporär sicher zu fixieren.
  • Vollautomatisch zu betätigende grosse Segel, Schleppsegel oder Dra chenhöhensegel (z. B. SkySails Technologie) ziehen das Energieschiff durch das Meerwasser und treiben durch die daraus erzeugte Relativbewegung zwischen Energieschiff und dem umgebenden Meerwasser die als Strömungsturbinen konzipierten Wasserturbinen an. Die Turbinen wirken neben dem Strömungswiderstand des Schwimmkörpers als Gegenkraft zu dem Segelantrieb. Aufgrund physikalischer Gesetzmässigkeiten steigt dabei die Leistung der Turbinen überproportional mit der Geschwindigkeit des Energieschiffes.
  • Ferner besitzt das Energieschiff alle erforderlichen Einrichtungen, welche für den sicheren Einsatz des Schiffes unter Hochseebedingungen erforderlich sind wie z. B. Ruderanlage, Rettungsbote, Treibstofftanks, Funkanlagen, Lenzpumpen etc. Daneben sind diese Energieschiffe, dem Stand der Technik entsprechend, mit GPS- Navigationstechnik ausgerüstet. Die Routenplanung erfolgt auf Basis von Satelliten-/Computergestützten Wettervorhersagen zwecks optimaler Ausnutzung von bestehenden Windverhältnissen zur vorgesehenen Energieerzeugung und zum Erreichen der bestmöglichen Leistung, des grösstmöglichen Nutzungsfaktors sowie der grösstmöglichen Sicherheit für den Einsatz der Energieschiffe.
  • Der prinzipielle Aufbau und die Anordnung der Hauptkomponenten des Energieschiffes sind in den Grobprinzipskizzen nach 7, 8 und 9 ersichtlich. Es sind in diesen Grobprinzipskizzen nur die für das Verständnis der erfindungsgemässen Ozean-Windenenergie-Nutzung erforderlichen Hauptmerkmale für die Umsetzung der Meereswindenergie zur Nutzung als Wasserströmungsenergie angegeben. Ergänzende Merkmale zu den Hauptkomponenten der verschiedenen Energieschiffvarianten sind 1 bis 6 zu entnehmen. Für gleiche oder einander entsprechende Elemente/Komponenten werden dieselben Bezugszeichen verwendet.
  • 7 zeigt in der Draufsicht in schematischer Weise, wie die prinzipielle Kraftübertragung von den Drachenhöhensegeln (26) über Steuergondeln (27) und das kombinierte Zugseil und Steuerkabel (28) an die verschiedenen Schwimmkörper (3, 4) des Energieschiffes (43) erfolgt. Mittels dieser Steuergondeln (27) lassen sich die Drachenhöhensegel (wie in 7 in stark vereinfachter Weise dargestellt) grundsätzlich so positionieren, dass die verschiedenen Drachenhöhensegel sich sowohl in horizontaler Ausrichtung (wie in 7 gezeigt) als auch in vertikaler Ausrichtung (wie in 8 gezeigt) in „gespreizter" Formation ausrichten lassen.
  • Diese Ausrichtung wird dadurch erleichtert, dass in der vorgesehenen „Betriebsposition" dieser Drachenhöhensegel von ca. 150 m bis 300 m über der Wasseroberfläche bei normalen „Arbeitswindbedingungen" eine weitgehend turbulenzfreie Luftströmung vorliegt.
  • Die Kraftübertragung von dem Zugseil des jeweiligen Drachenhöhensegels auf den zugehörigen Schwimmkörper des Energieschiffes erfolgt an einem zentralen Befestigungspunkt im bugseitigen Bereich des zu gehörigen Schwimmkörpers. Der Aufbau des Energieschiffes besteht aus dem zentralen Hautschwimmkörper (3), den über ausreichend dimensionierte Kragarme (5) mit dem zentralen Hauptschwimmkörper starr verbundenen kleineren seitlichen Schwimmkörper (4) (Trimarankonzept), sowie den zusätzlichen Aussenschwimmkörpern (29), welche über ausreichend dimensionierte Kragarme (30) an den seitlichen Schwimmkörpern (4) des „Trimaran" befestigt sind.
  • Der Einfachheit halber sind die Wasserströmungsturbinen in diesen Grobprinzipskizzen (7-10) nicht als Freiströmturbinen sondern als Mantelströmungsturbinen (31) dargestellt. Ferner wurde ebenso der Einfachheit halber in diesen Grobprinzipskizzen (7-10) auf die Darstellung der zusätzlich möglichen Ausstattung des zentralen Hauptschwimmkörpers und der beiden seitlichen „Trimaran"-Schwimmkörper mit einer vollautomatisch zu betätigenden „Mastbesegelung" verzichtet.
  • 8 zeigt in schematischer Weise als Grobprinzipskizze die Seitenansicht eines Energieschiffes (43) für den Betrieb mit 5 Drachenhöhensegeln (Seitenansicht zu 7)
  • 9 zeigt in der Draufsicht in schematischer Weise als Grobprinzipskizze die Ansicht eines Energieschiffes für den Betrieb mit nur 3 Drachenhöhensegeln. Die Funktionsweise und das Zusammenspiel der verschiedenen Komponenten ist dabei prinzipiell dieselbe wie unter 7 beschrieben.
  • Auf dem zentralen Hauptschwimmkörper des Energieschiffes befinden sich die Mittelspannungs- und Niederspannungsschaltanlagen für die Hilfsbetriebe, der Mittel-/Niederspannungs-/Niederspannungstransformator, die Gleichrichteranlage sowie die Elektrolyseanlagen und die Behälter für das elektrolysefähige Wasser. Bei der Variante 2 sind noch Kompressoren für die Gasverdichtung sowie Druckbehälter zur Aufnahme der erzeugten Wasserstoff- und Sauerstoffgase (optional) vorgesehen. Alternativ ist auch die Speicherung des erzeugten Wasserstoffes auf dem Schwimmkörper in tiefgekühlter flüssiger Form (Variante 1) oder nach entsprechender Synthese in Form von flüssigem Methanol (Variante 3). Für die Methanolsynthese würde ein Speicher für flüssiges CO2 erforderlich sowie eine entsprechend ausgelegte Methanolsyntheseanlage. Alternativ ist auch eine Ammoniaksynthese möglich. Ferner kann auch der Sauerstoff (optional) grundsätzlich in flüssiger Form gespeichert werden (bei Variante 1 und 2).
  • Die Segel können auf den Schwimmkörpern montiert sein und/oder als Schleppsegel/Drachenhöhensegel mit einem oder mehreren Antriebsseil(en) zwischen Segeln und Schiff (Schwimmkörpern). Es sind vorzugsweise mehrere modulare Wasserströmungsturbinen an einem Energieschiff angebracht. Jede Turbine treibt dabei einen elektrischen Generator an. Der von den Generatoren erzeugte Strom wird für eine Wasser-Elektrolyse-Anlage zur Erzeugung von Wasserstoff- und Sauerstoffgas sowie für den sonstigen Eigenbedarf des Schiffes verwendet.
  • Zum Manövrieren des Schiffes ohne Segelantrieb ist ein Hilfsmotor vorzusehen.
  • Alternativ hierzu können die Strömungsturbinen auch zum Antrieb von Kompressoren zur Speicherung der erzeugten Strömungsenergie in Form von Druckluft verwendet werden.
  • Die erzeugte Druckluft würde dann auf die Mutterschiffe entladen, um dort Druckluftturbinen zu betreiben zum Antrieb von Generatoren zur Erzeugung von elektrischer Energie. Daneben würden in diesem Fall die Strömungsturbinen noch einen Hilfsgenerator zur Deckung des Eigenbedarfes des Energieschiffes an elektrischer Energie antreiben. Wegen des relativ schlechten Gesamtwirkungsgrades dieser Druckluftvariante wird diese voraussichtlich nur in speziellen Sonderfällen in Betracht kommen.
  • 2. Das Schleppschiff
  • Um mit den aktuell vorhandenen, respektive für die nahe Zukunft noch relativ leistungsschwach konzipierten automatischen Segelsystemen (z. B. SkySails Technologie – 5MW Nennleistung für 2008 projektiert), die für einen möglichst wirtschaftlichen Betrieb der Energieschiffe erforderliche maximale Vortriebskraft zu erreichen, respektive zu steigern, kann der Einsatz von zusätzlichen speziellen Schleppschiffen vorgesehen werden.
  • Diese Schleppschiffe haben prinzipiell denselben Aufbau wie die Energieschiffe mit vollautomatisch zu betätigenden Segeln, Schleppsegeln oder Drachenhöhensegeln (z. B. SkySails Technologie). Wie bei den Energieschiffen sind die Schwimmkörper der Schleppschiffe so auszulegen, dass diese möglichst wenig Strömungswiderstand in Vortriebsrichtung aufweisen.
  • Die Schleppschiffe sind ferner von Größe und Gewicht so zu optimieren, dass sie genügend mechanische Festigkeit und Seetauglichkeit für den vorgesehenen Einsatz in Starkwindgebieten aufweisen, sowie genügend Masse besitzen, um gegenüber den, durch die verwendeten Segel, Schleppsegel oder Drachenhöhensegel (z. B. SkySails Technologie) auftretenden Kräften eine ausreichende Fahrsicherheit zu gewährleisten.
  • Es befinden sich auf diesen Schleppschiffen keine weiteren Anlagen zur Strömungsenergiekonversion wie bei den Energieschiffen. Der ausschliessliche Zweck dieser Schleppschiffe ist es, die zum Betrieb der Strömungsturbinen erforderliche Vortriebskraft und Geschwindigkeit des „angehängten" Energieschiffes zu erhöhen.
  • Die durch die Segelantriebe des jeweiligen Schleppschiffes resultierende horizontale Vortriebskraft wird vorzugsweise mittels eines oder mehrerer ausreichend dimensionierter Seile(s) an das „angehängte" Energieschiff übertragen.
  • Abhängig von einem noch durchzuführenden Optimierungsprozess können dann ein oder mehrere Schleppschiffe zur Verstärkung der „Vortriebleistung" des jeweiligen Energieschiffes eingesetzt werden. (Siehe auch Anlage 10) Zum Manövrieren der Schleppschiffe ohne Segelantrieb ist ein Hilfsmotor vorzusehen.
  • Beispielhaft ist in der Grobprinzipskizze nach 10 die prinzipielle Anordnung eines Verbandes (47) bestehend aus 2 Schleppschiffen (32) mit je 5 Drachenhöhensegeln und einem Energieschiff mit ebenfalls 5 Drachenhöhensegeln angegeben. Es sind in dieser Grobprinzipskizze nur die für das Verständnis des möglichen Aufbaues eines solchen Schleppverbandes erforderlichen Hauptkomponenten angegeben.
  • 10 zeigt in der Draufsicht in schematischer Weise wie die Kraftübertragung von den Schleppschiffen (32) mittels eines ausreichend dimensionierten und dauerhaft seewasserbeständigen Seiles (33) von einem zentralen Befestigungspunkt (34) auf dem Heck des zentralen Schwimmkörpers (35) des Schleppschiffes auf den zentralen Befestigungspunkt (36) am Bug des zentralen Hauptschwimmkörpers (3) des Energieschiffes (43) erfolgt.
  • Neben dem Einsatz zur „Vortriebsverstärkung" von Energieschiffen ergibt sich ein weiterer Verwendungszweck dieser „Schleppschiffe" (32) als regenerativer leistungsstarker Zusatzantrieb/Antrieb von grossen Frachtschiffen/grossen Containerschiffen/Supertankern/grossen Flüssiggastankern/grossen Kreuzfahrtschiffen sowie anderer grosser Schiffe, speziell im Bereich der Passatwinde und der Westwinddrift.
  • Wie auch in dem oben beschriebenen Verfahren für den Verbund (47) von Schleppschiffen (32) mit einem Energieschiff (43) wird dabei die durch die Segelantriebe des jeweiligen Schleppschiffes resultierende horizontale Vortriebskraft vorzugsweise mittels eines oder mehrerer dauerhaft seewasserbeständigen(r) Seile(s), welche(s) auf einem zentralen Befestigungspunkt (34) auf dem Heck des zentralen Schwimmkörpers (35) des Schleppschiffes (32) befestigt ist auf einen zentralen Befestigungspunkt am Bug des jeweiligen abzuschleppenden in Frage kommenden grossen Frachtschiffes/grossen Containerschiffes/Supertankers/grossen Flüssiggastankers/grossen Kreuzfahrtschiffes übertragen. Diese Schleppschiffe müssen dabei nicht fest zu einem der grossen Frachtschiffe/grossen Containerschiffe/Supertankern/grossen Flüssiggastankern/grossen Kreuzfahrtschiffen zugeordnet sein, sondern können sich frei auf den Weltmeeren bewegen (kreuzen) und können fallweise speziell im Bereich der Passatwindrouten zur „Vortriebsverstärkung" von grossen Frachtschiffen/grossen Containerschiffen/Supertankern/grossen Flüssiggastankern/grossen Kreuzfahrtschiffen sowie anderer grosser Schiffe „angemietet" werden. Ein weiterer Einsatzzweck ergibt sich für die Schleppschiffe noch als schnelles und leistungsstarkes Transportschiff für leicht verderbli che Güter (z. B. tropische Früchte) im Linienverkehr speziell im Bereich der Passatwinde. In diesem Fall müsste es noch mit den hierfür notwendigen gekühlten Lagerräumen ausgestattet werden.
  • 3. Das Mutterschiff:
  • In der einfachsten Form ist das Mutterschiff als schwimmender Zwischenspeicher/Umladestation für Wasserstoff und elektrolysefähiges Wasser sowie optional auch Sauerstoff konzipiert. Das Mutterschiff hat dabei grundsätzlich die mehrfache Ladekapazität der einzelnen Energieschiffe. Im Falle der Umwandlung von Wasserstoffgas und CO2 zu Methanol auf dem Mutterschiff, wird der erzeugte Wasserstoff und optional der Sauerstoff der Energieschiffe in die Zwischenspeicher des Mutterschiffes gepumpt (entladen). Im Gegenzug versorgt das Mutterschiff die Energieschiffe mit elektrolysefähigem Wasser. Der optional mögliche Umwandlungsprozess von H2 und CO2 zu dem Endprodukt Methanol (alternativ Ammoniak) ist dabei ein gepufferter, kontinuierlicher Prozess.
  • Abhängig von der Anlagengrösse für die Methanolerzeugung (alternativ einer Anlage für die Ammoniakerzeugung) ist auch eine Erzeugung des flüssigen Methanols oder Ammoniaks auf den Energieschiffen direkt möglich. In diesem Falle ist die Funktion des Mutterschiffes auf das Umladen/Zwischenspeichern von Betriebsstoffen (CO2 und elektrolysefähiges Wasser) und den auf den Energieschiffen erzeugten Produkten Methanol oder Ammoniak und (optional) Sauerstoff beschränkt.
  • Bei dem Einsatzbereich rund um die Antarktis (Westwinddrift) sollte das bevorzugte Be- und Entladen der Mutterschiffe in „Umschlagshäfen" mit entsprechenden Speicherkapazitäten im südlichen Bereich der Erdhalbkugel erfolgen, wie z. B. an der Südküste der Republik Südafrika, Tasmanien (Australien), Patagonien (Argentinien, Chile), Neuseeland oder diversen kleineren Inseln. Optional ist das Mutterschiff auch für das Andocken von Transportschiffen auf hoher See auszurichten.
  • 4. Das Transportschiff:
  • Das Transportschiff bringt den tiefgekühlten flüssigen Wasserstoff respektive das flüssige Methanol oder Ammoniak und tiefgekühlten flüssigen Sauerstoff (optional) vom diesen „Umschlaghäfen"/den Mutterschiffen zu Seehäfen in alle Welt. Von dort werden der Wasserstoff, respektive das Methanol/Ammoniak und der Sauerstoff (optional) zu den Verbraucherschwerpunkten auf dem Festland transportiert. Im Prinzip können diese Transportschiffe für den tiefgekühlten flüssigen Wasserstoff, das flüssige CO2 und den flüssigen Sauerstoff (optional) wie bereits existierende Flüssiggastanker konstruiert sein. Die Transportschiffe für den „Antransport von elektrolysefähigem Wasser und den Abtransport von Methanol/Ammoniak könnten im Prinzip wie bereits existierende Benzintanker konstruiert sein.
  • Bei zentralen großen „Verdampferanlagen" (z. B. bei Einspeisestatio nen für Wasserstoff-/Sauerstoffpipelines) für den tiefgekühlten flüssigen Wasserstoff sowie den tiefgekühlten flüssigen Sauerstoff (optional) besteht die Möglichkeit über vorzugsweise mehrstufige Niedertemperaturverdampfungsprozesse (N2-, CO2-, Ammoniakkreislauf, etc – analog zu einem Dampfkraftwerk) einen großen Teil der für die Verflüssigung von Wasserstoff, respektive Sauerstoff, erforderlichen Energie in Form von elektrischer Energie zurückzugewinnen. Beim Rückweg bringen die Transportschiffe elektrolysefähiges Wasser und für die Methanolsynthese gekühltes flüssiges CO2 zu den „Umschlaghäfen" oder den Mutterschiffen.
  • Das zur Methanolsynthese erforderliche flüssige CO2 kann z. B. aus Reformeranlagen zu Abscheidung von CO2 und Gewinnung von Wasserstoff aus Erdgas, den Abgasen von thermischen Kraftwerken, Offshoreerdölbohrinseln oder grossen Industrieanlagen gewonnen werden. Die Abscheidung des CO2 aus dem Abgas eines thermischen fossil- oder mit Methanol befeuerten Kraftwerkes wird dabei erheblich vereinfacht (weit weniger aufwendig) wenn diese thermischen fossil- oder mit, aus Ozean-Windkraft erzeugten, Methanol befeuerten Kraftwerke statt mit Luft mit reinem Sauerstoff betrieben werden. Aus wirtschaftlichen Gründen wäre es daher für die Einführung eines CO2-Kreislaufprozesses vorteilhaft, in Zukunft thermische Kraftwerke in küstennahen Standorten zu errichten..

Claims (28)

  1. Verfahren zur regenerativen Erzeugung von Wasserstoff und Sauerstoff aus Windenergie über offenem Wasser eines Ozeanes, Meeres oder Binnengewässers durch eine Umwandlung der Windenergie in elektrische Energie und anschliessender Elektrolyse von Wasser mit der gewonnenen elektrischen Energie.
  2. Verfahren zur regenerativen Erzeugung von Ammoniak aus Windenergie über offenem Wasser eines Ozeanes, Meeres oder Binnengewässers durch eine Umwandlung der Windenergie in elektrische Energie, anschliessender Elektrolyse von Wasser mit der gewonnenen elektrischen Energie und weiterer Synthese des bei der Elektrolyse gewonnenen Wasserstoffes mit Kohlendioxid zu Ammoniak.
  3. Verfahren zur regenerativen Erzeugung von Methanol aus Windenergie über offenem Wasser eines Ozeanes, Meeres oder Binnengewässers durch eine Umwandlung der Windenergie in elektrische Energie, anschliessender Elektrolyse von Wasser mit der gewonnenen elektrischen Energie und weiterer Synthese des bei der Elektrolyse gewonnenen Wasserstoffes mit Kohlendioxid zu Methanol.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem mittels der Windenergie Schwimmkörper (Energieschiffe) auf dem Wasser bewegt werden, deren Bewegung in elektrische Energie umgewandelt wird.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem die regenerative Erzeugung von Wasserstoff und/oder Sauerstoff auf dem Schwimmkörper stattfindet.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem die regenerative Erzeugung von Ammoniak oder Methanol auf dem Schwimmkörper stattfindet.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem die elektrische Energie in ausreichend dimensionierten Akkumulatoren gespeichert wird.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem Wasserstoff, Sauerstoff, Ammoniak oder Methanol auf dem Schwimmkörper (Energieschiff) gelagert werden.
  9. Einrichtung zur regenerativen Erzeugung von Wasserstoff und Sauerstoff aus Windenergie über offenem Wasser eines Ozeanes, Meeres oder Binnengewässers durch eine Umwandlung durch die Windenergie erzeugter Antriebskraft und der dadurch resultierenden Relativbewegung eines Schwimmkörpers gegenüber dem umgebenden Wasser mittels an diesem Schwimmkörper vorgesehener Wasserströmungsturbinen und von diesen angetriebenen Generatoren in elektrische Energie und anschliessender Elektrolyse von Wasser mit der gewonnenen elektrischen Energie.
  10. Einrichtung zur regenerativen Erzeugung von Wasserstoff und Sauerstoff aus Windenergie über offenem Wasser eines Ozeanes, Meeres oder Binnengewässers durch eine Umwandlung der Windenergie in elektrische Energie und anschliessender Elektrolyse von Wasser mit der gewonnenen elektrischen Energie mit einem oder mehreren Schwimmkörpern (3, 4, 29), an denen einerseits Segel (26), andererseits mit je einem elektrischen Generator (41) verbundene Wasserströmungsturbinen angeordnet sind, deren Räder (6) in das den Schwimmkörper tragende Wasser eintauchen und die mindestens eine Elektrolyseanlage (11) aufweisen.
  11. Einrichtung zur regenerativen Erzeugung von Ammoniak aus Windenergie über offenem Wasser eines Ozeanes, Meeres oder Binnengewässers durch eine Umwandlung durch die Windenergie erzeugter Antriebskraft und der dadurch resultierenden Relativbewegung eines Schwimmkörpers gegenüber dem umgebenden Wasser mittels an diesem Schwimmkörper vorgesehener Wasserströmungsturbinen in elektrische Energie, anschliessender Elektrolyse von Wasser mit der gewonnenen elektrischen Energie und weiterer Synthese des bei der Elektrolyse gewonnenen Wasserstoffes (H2) mit Stickstoff (N2) zu Ammoniak.
  12. Einrichtung zur regenerativen Erzeugung von Methanol aus Windenergie über offenem Wasser eines Ozeanes, Meeres oder Binnengewässers durch eine Umwandlung durch die Windenergie erzeugter Antriebskraft und der dadurch resultierenden Relativbewegung eines Schwimmkörpers gegenüber dem umgebenden Wasser mittels an diesem Schwimmkörper vorgesehener Wasserströmungsturbinen in elektrische Energie, anschliessender Elektrolyse von Wasser mit der gewonnenen elektrischen Energie und weiterer Synthese des bei der Elektrolyse gewonnenen Wasserstoffes (H2) mit Kohlendioxid (CO2) zu Methanol.
  13. Einrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 12, die einen Tank (16) für das bei der Elektrolyse erzeugte Gas aufweist.
  14. Einrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 12, die ein Tiefkühlaggregat (13, 15) für das bei der Elektrolyse erzeugte Gas aufweist.
  15. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 9 bis 14, die einen Tank (12) zur Lagerung des elektrolysefähigen Wassers aufweist.
  16. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 9 bis 14, die einen wärmegedämmten Flüssiggasstank (16) zur Lagerung des bei der Elektrolyse erzeugten Sauerstoffgases aufweist.
  17. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 9 bis 16, bei der die Turbinen beiderseits der Schwimmkörper an Kragarmen gehaltert sind.
  18. Einrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 17, bei der die Segel als Schleppsegel oder Drachenhöhensegel (z. B. in SkySails Technologie) ausgebildet sind.
  19. Einrichtung nach nach einem der vorhergehenden Ansprüche 9 bis 18, die einen Tank (12) für elektrolysefähiges Wasser, einen Hochdruckkompressor (19) zur Verdichtung und ein Hochdruckröhrenbündel (20) zur Speicherung des erzeugten Wasserstoffgases, sowie einen Hochdruckkompressor (21) zur Verdichtung und ein Hochdruckröhrenbündel (22) zur Speicherung des erzeugten Sauerstoffgases, oder ein Tiefkühlaggregat (15) und einen wärmegedämmten Flüssiggasstank (16) für das bei der Elektrolyse erzeugte Sauerstoffgas aufweist.
  20. Einrichtung nach nach einem der vorhergehenden Ansprüche 9 bis 19, die einen Tank (12) für elektrolysefähiges Wasser, eine Methanolsyntheseanlage (23) und einen Tank (24) zur Speicherung des erzeugten Methanols, sowie einen wärmegedämmten Flüssiggasstank (25) zur Speicherung des für die Methanolsynthese benötigten Kohlendioxides (CO2), ein Tiefkühlaggregat (15) und einen wärmegedämmten Flüssiggasstank (16) für das bei der Elektrolyse erzeugte Sauerstoffgas oder einen Hochdruckkompressor (21) zur Verdichtung und ein Hochdruckröhrenbündel (22) zur Speicherung des erzeugten Sauerstoffgases aufweist.
  21. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 9 bis 20, die einen Tank (12) für elektrolysefähiges Wasser, einen oder mehrere ausreichend dimensionierte Nanotube-Speicherbehälter zur Speicherung des mittels Elektrolyse erzeugten Wasserstoffgases sowie einen wärmegedämmten Flüssiggasstank (16) für das bei der Elektrolyse erzeugte Sauerstoffgas oder einen Hochdruckkompressor (21) zur Verdichtung und ein Hochdruckröhrenbündel (22) zur Speicherung des erzeugten Sauerstoffgases aufweist.
  22. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 9 bis 21, die einen Tank (12) für elektrolysefähiges Wasser, einen oder mehrere ausreichend dimensionierte(n) Metallhybridspeicherbehälter zur Speicherung des mittels Elektrolyse erzeugten Wasserstoffgases sowie einen wärmegedämmten Flüssiggasstank (16) für das bei der Elektrolyse erzeugte Sauerstoffgas oder einen Hochdruckkompressor (21) zur Verdichtung und ein Hochdruckröhrenbündel (22) zur Speicherung des erzeugten Sauerstoffgases aufweist.
  23. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 22, bei der die Segel als von einer vollautomatischen und computergestützten Steuerung gesteuerte Schlepp- oder Drachenhöhensegel (z. B. Skysails Technologie) ausgebildet sind.
  24. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei der mittels GPS Navigation sowie satelliten- und/oder computergestützter Wettervorhersage eine computergestützte Routenplanung für den Einsatz der Energieschiffe zur Erreichung der für den vorgesehenen Einsatzzweck optimalen Windverhältnisse erfolgt und zur Erzielung der bestmöglichen Energieerzeugung, des grösstmöglichen Nutzungsfaktors sowie der grösstmöglichen Sicherheit für den Einsatz der Energieschiffe führt.
  25. Einrichtung zum regenerativen Zusatzantrieb von energieerzeugenden Schwimmkörpern nach einem der Ansprüche 9 bis 24 mittels Meereswindenergie durch Bildung eines Verbandes (47) dieser Schwimmkörper mit einem oder mehreren, mit vollautomatisch zu betätigenden Segeln, Schleppsegeln oder Drachenhöhensegeln (26) ausgerüsteten, Schleppschiffe (32), wobei die durch die Segelantriebe der jeweiligen Schleppschiffe (32) resultierende horizontale Vortriebskraft mittels eines oder mehreren ausreichend dimensionierten und dauerhaft seewasserbeständigen Seile(s)(33) von einem zentralen Befestigungspunkt (34) auf dem Heck des zentralen Schwimmkörpers (35) der(s) Schleppschiffe(s) auf einen zentralen Befestigungspunkt am Bug der energieerzeugenden Schwimmkörpers oder am Bug des zentralen Hauptschwimmkörpers (3) des Energieschiffes (43) übertragen wird.
  26. Einrichtung zum regenerativen Zusatzantrieb/Antrieb von grossen Frachtschiffen/grossen Containerschiffen/Supertankern/grossen Flüssigastankern oder grossen Kreuzfahrtschiffen nach einem der Ansprüche 9 bis 25 mittels Meereswindenergie durch Nutzung der Schleppschiffe (32) mittels Bildung eines Verbandes, wobei die durch die Segelantriebe der jeweiligen Schleppschiffe (32) resultierende horizontale Vortriebskraft mittels eines oder mehreren ausreichend dimensionierten und dauerhaft seewasserbeständigen Seile(s)(33) von einem zentralen Befestigungspunkt (34) auf dem Heck des zentralen Schwimmkörpers (35) der(s) Schleppschiffe(s) auf einen zentralen Befestigungspunkt am Bug der „abzuschleppenden" grossen Frachtschiffe/grossen Containerschiffen/Supertankern/grossen Flüssiggastankern und grossen Kreuzfahrtschiffen übertragen wird.
  27. Verwendung des Verfahren nach Anspruch 7 zur regenerativen Eigenbedarfs- oder Notversorgung von elektrischer Energie sowie zur Versorgung von batteriegespeisten elektrischen „Hilfsantrieben/betrieben" (z. B. bei Windflauten, Gegenwind oder Beschädigung der Besegelung etc.) zur Nutzung/Nachrüstung auf Segelschiffen oder -yachten sowie für Nutzung/Nachrüstung auf mit Skysails Technologie (vollautomatische Drachenhöhensegel) ausgerüstete Motor- und Superyachten.
  28. Verwendung des Verfahren nach Anspruch 1 zur regenerativen Eigenbedarfsversorgung von elektrischer Energie und zur Wasserstofferzeugung und Speicherung des Wasserstoffes gemäss Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche zur Versorgung von Brennstoffzellen oder für Wasserstoffbetrieb geeignete Verbrennungsmotoren zum Antrieb von (Notstrom-) Generatoren zwecks Erzeugung von elektrischer Energie, (z. B. bei Windflauten, Gegenwind oder Beschädigung der Besegelung etc.) zur Nutzung/Nachrüstung auf Segelschiffen oder -yachten, sowie für Nutzung/Nachrüstung auf mit Skysails Technologie (vollautomatische Drachenhöhensegel) ausgerüstete Motor- und Superyachten.
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