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Die vorliegende Erfindung betrifft das technische Gebiet von Windkraftanlagen. Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Schwimmplattform für Vertikalachsenwindturbinen.
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Im Zuge der Weiterentwicklung von Windkraftanlagen, insbesondere zur Stromerzeugung aus Windenergie werden immer umfangreichere Baumaßnahmen getätigt, um große sogenannte Windparks, bestehend aus vielen einzelnen Windkraftanlagen zu errichten. Infolgedessen wird die Suche nach noch unerschlossenen geeigneten Standorten für derartige Windkraftanlagen immer schwerer. Um genügend Expansionsflächen für Windparks zu erschließen, rücken schwer zugängliche bzw. schwer erschließbare Gebiete in den Vordergrund, wie z. B. Wasserflächen (Meere, Seen, Flüsse, usw.). Windkraftanlagen auf Wasserflächen bieten besondere Vorteile, da hier zumeist gleichmäßige Windbedingungen herrschen, die eine gleichbleibend hohe Stromausbeute versprechen.
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Allerdings ist der sichere Aufbau von Windkraftanlagen auf Wasserflächen schwierig und teuer. Außerdem sind herkömmliche Windkraftanlagen, die auf Wasserflächen errichtet sind, starr und unflexibel auf ihren vorbestimmten Sockeln festgelegt, so dass im Nachhinein keine Standortänderungen vorgenommen werden können. Daher gibt es Bemühungen schwimmfähige Windkraftanlagen zu entwickeln.
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Die
DE 197 27 330 A1 offenbart eine Horizontalachsen-Offshore-Windenergieanlage, die auf einer schwimmfähigen, vor Anker liegenden Plattform eine oder mehrere Windkraftanlagen in gruppierter Anordnung betrieben werden und die Plattform sich für die Ausrichtung nach den herrschenden Wind- und Strömungsrichtungen um den Ankerpunkt frei drehen kann.
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Die
US 2011/0311360 A1 offenbart eine Horizontalachsen-Offshore-Windenergieanlage mit wenigstens einem Schwimmkörper, einer Horizontalachsenwindturbine. Der Schwimmkörper ist ein Bojenkörper, der mit einem Lenkarm verbunden ist, der wiederum mit einer drehbaren Verbindungsstruktur verbunden ist, die am Meeresgrund verankert ist.
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Die
DE 10 2007 028 839 A1 offenbart einen Rohrfachwerkstützturm für schwimmende Horizontalachsen-Windkraftanlagen.
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Die
US 2011/0140426 A1 offenbart eine Horizontalachsen-Windenergieanlage mit variabler Höhe.
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Die
DE 103 37 997 B4 offenbart eine Befestigungsvorrichtung für eine Off-Shore-Windenergieanlage mit einem Fundament, das Mittel zum Halten der Windenergieanlage aufweist, wobei das Fundament im Wasser schwimmt und durch Ankermittel am Meeresgrund befestigt. Die Befestigungsvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Fundament einen vertikal ausgerichteten zylindrischen Abschnitt aufweist, entlang dem ein spiralförmiger Flügel zum vertikalen Stabilisieren der Befestigungsvorrichtung verläuft.
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Jedoch sind solche einzelnen Schwimmkörper sehr anfällig gegen Wellen und können durch diese einfach umgestoßen oder, über die Schwingfrequenz des Schwimmkörpers, umgekippt oder unter Wasser gedrückt werden. Ein einzelner Schwimmkörper verhält sich im Wasser wie ein senkrecht aufgehängtes Federpendel mit einer Eigenfrequenz, wobei die Auftriebskraft des Schwimmkörpers die senkrechte Federrückstellkraft des Federpendels ersetzt. Ist die Frequenz oder ein Vielfaches der Frequenz der Wellen auf dem Gewässer sehr nah an dieser Eigenfrequenz kann ein zu einem ungewollten Aufschwingen dieses Pendels kommen. Diese Effekte sind aus der Architektur bekannt. In Fall eines Schwimmkörpers könnten solche Effekte die gesamte Anlage kippen oder unter Wasser drücken, was zu irreparablen Schäden führen kann. Der Anmeldung liegt die Aufgabe zugrunde eine Schwimmplattform für Windkraftturbinen bereitzustellen, die unanfällig gegen Wellen ist und ein Umkippen der Plattform verhindert.
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Die Aufgabe wird gelöst durch eine Schwimmplattform mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
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Die vorliegende Erfindung stellt eine Schwimmplattform mit den Merkmalen des Anspruchs 1 bereit, die unanfällig gegen Wellen ist und ein Umkippen der Schwimmplattform verhindern kann.
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Insbesondere umfasst eine Schwimmplattform für Vertikalachsenwindturbinen gemäß der vorliegenden Erfindung mindestens zwei längliche Schwimmkörper, die im Wesentlichen senkrecht schwimmen und, die jeweils mindestens ein erstes Verbindungselement und mindestens ein zweites Verbindungselement, das eine mittig angeordnete Verankerung aufweist, umfassen. Die mindestens zwei Schwimmkörper sind jeweils über das erste Verbindungselement und über das zweite Verbindungselement schwenkbar miteinander verbunden, wobei das erste und das zweite Verbindungselement im Wesentlichen parallel zueinander sind. Die Schwenkebene verläuft dabei durch die beiden senkrechten Längsachsen der Schwimmkörper. Das zweite Verbindungselement ist dabei bevorzugt das obere Verbindungselement und somit näher an der Wasseroberfläche. Alternativ kann das zweite Verbindungselement auch als unteres Verbindungselement angeordnet sein.
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Die erfindungsgemäße Schwimmplattform kann weiterhin in den Schwimmkörpern wenigstens einen Schwingungsdämpfer umfassen. Wenigstens eines der Verbindungselemente kann jeweils innerhalb wenigstens eines Schwimmkörpers mit einem Generator gekoppelt sein, der geeignet ist, um aus den welleninduzierten relativen Schwingungen der Schwimmkörper elektrischen Strom zu erzeugen. Die mindestens zwei Schwimmkörper können hohl sein, eine im Wesentlichen runde Querschnittsfläche haben und jeweils einen im Wesentlichen zylindrischen Oberteil mit einem ersten Durchmesser und einen im Wesentlichen zylindrischen Unterteil mit einem zweiten Durchmesser, der größer als der erste Durchmesser ist, umfassen. Außerdem können die mindestens zwei Schwimmkörper jeweils einen im Wesentlichen kegelstumpfförmigen Mittelteil umfassen.
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Der Oberteil der erfindungsgemäßen Schwimmplattform kann im Bereich der Wasseroberfläche als ein Fachwerkträger ausgebildet sein, um einen Widerstand der mindestens zwei Schwimmkörper gegen auftreffende Wellen oder Wasserströmungen zu verringern.
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Die mindestens zwei Schwimmkörper können aus einem Metall, wie etwa einem gebogenen Blech oder durch ein Betonschalengussverfahren unter Verwendung von Beton oder einem Betongemisch hergestellt werden. Die mindestens zwei Schwimmkörper können jeweils durch Platten in mindestens drei Segmente unterteilt sein, wobei wenigstens eines der unteren Segmente Ballast umfasst. In der erfindungsgemäßen Schwimmplattform kann mindestens ein Segment als ein Ballasttank ausgebildet sein, um eine Schwimmhöhe der Schwimmkörper einzustellen. Innerhalb jeweils wenigstens eines Segments der mindestens zwei Schwimmkörper können ein Modul oder mehrere Module angeordnet sein, wobei das Modul oder die Module wenigstens eine Vorrichtung aus einer Gruppe bestehend aus einer Anlagensteuerungsvorrichtung, einer Wasserpumpe, einem Stromumformer, einem Stromgleichrichter, einem Stromtransformator, einer Stromspeichervorrichtung, einer Produktionseinheit für Wasserstoff und einer Speichervorrichtung für Wasserstoff umfassen.
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Die Schwimmplattform umfasst weiterhin mindestens zwei Windkraftturbinen, die jeweils an der Oberseite einer der mindestens zwei Schwimmkörper angeordnet sind. Diese Windkraftturbinen sind dabei bevorzugt von gleicher Bauart. Die Verankerung der erfindungsgemäßen Schwimmplattform kann mindestens ein Paar Spulen umfassen, um Strom induktiv von der Schwimmplattform an ein Stromkabel zu übertragen. Optional kann die Verankerung ein oberes Verankerungselement und ein unteres Verankerungselement umfassen, die jeweils einen im Wesentlichen ringförmigen Vorsprung aufweisen, die ineinander greifen. Die Vorsprünge können dabei einen im Wesentlichen L-förmigen Querschnitt aufweisen, um zu erlauben, dass das erste Verankerungselement und das zweite Verankerungselement zueinander um 360° drehbar sind. Das oberen und das untere Verankerungselement können weiterhin interne Bohrungen aufweisen, die einen angreifenden Wasserdruck bei vertikalen Bewegungen der Verankerung an durch Zug- oder Druckkräfte belastete Reibungsflächen an den Verankerungselementen bzw. ihrer ringförmigen Vorsprünge leiten, so dass ein Wasserfilm die Reibung an den belasteten Stellen reduziert.
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Die Windkraftturbinen sind Vertikalrotorwindturbinen bzw. Vertikalachsenwindturbinen (VAWT). Eine Rotationsrichtung mindestens einer der Vertikalrotorwindturbinen ist gegensätzlich zu einer Rotationsrichtung einer jeweils anderen Vertikalrotorwindturbine auf einem anderen Schwimmkörper der Schwimmplattform.
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Die oben beschriebene Schwimmplattform kann weiterhin dadurch gekennzeichnet sein, dass die Drehmomente, die durch die Windturbinen erzeugt werden, auf das erste Verbindungselement übertragen werden. In diesem Fall können sich die Drehmomente, die durch die Windturbinen erzeugt und auf das erste Verbindungselement übertragen werden, zu null addieren.
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Alternativ können die Drehzahlen der Vertikalrotorwindturbinen durch selektive Bremsung einzelner Vertikalrotorwindturbinen variierbar sein, um ein Drehmoment der Plattform durch unterschiedliche Rotationsgeschwindigkeiten der Vertikalrotorwindturbinen zu erzeugen.
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Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Schwimmplattformsystem, das mindestens zwei der oben beschriebenen Schwimmplattformen umfasst. Weiterhin können Windrichtungssensoren, die an den Schwimmplattformen vorgesehen sind und Windrichtungsdaten zu Anlagensteuerungen der Schwimmplattformen übermitteln, vorgesehen sein, wobei die Anlagensteuerungen geeignet sind, um miteinander zu kommunizieren und um, zusammen mit Daten aus den Windrichtungssensoren, automatisch eine bezüglich der Stromausbeute der Vertikalrotorwindturbinen verbesserte Ausrichtung jeder einzelnen Schwimmplattform zu berechnen und durch selektives Bremsen der Vertikalrotorwindturbinen umzusetzen.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Die im Folgenden beschriebnen Zeichnungen sind schematische Zeichnungen. Dabei werden in sowohl in der Beschreibung als auch in den Zeichnungen gleiche oder ähnliche Teile mit denselben Bezugszeichen bezeichnet.
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1a und 1b sind schematische Darstellungen der vorliegenden Erfindung bei Verwendung von Vertikalachsenwindturbinen.
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2a und 2b sind schematische Darstellungen der vorliegenden Erfindung mit Wasseroberfläche und Verankerung.
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3 ist eine schematische Darstellung der vorliegenden Erfindung, die ein erstes Verbindungselement zeigt.
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4 ist eine schematische Darstellung der vorliegenden Erfindung, die ein zweites Verbindungselement mit Verankerung zeigt.
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5 ist eine schematische Darstellung der vorliegenden Erfindung, die die unterschiedliche Drehorientierung von Vertikalachsenwindturbinen zeigt.
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6a–6c sind schematische Darstellungen der vorliegenden Erfindung, die die Verankerung mit Befestigung am Grund, eine Querschnittsansicht der Verankerung und eine schematische Ansicht der induktiven Stromübertragung zeigen.
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7 ist eine schematische Darstellung der vorliegenden Erfindung, die die Bohrungen in der Verankerung zeigt.
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8 ist eine schematische Darstellung der vorliegenden Erfindung, die einen Schwimmkörper mit Segmentierung zeigt.
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Detaillierte Beschreibung der Erfindung
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1a und 1b sind schematische Darstellungen der vorliegenden Erfindung bei Verwendung von Windturbinen, insbesondere Vertikalachsenwindturbinen (VAWT). Es sei angemerkt, dass eine Schwimmplattform der vorliegenden Erfindung bevorzugt mit Windkraftturbinen gleicher Bauart betrieben wird. 1a und 1b zeigen eine Schwimmplattform 1 für Windkraftturbinen 6. In dieser ersten Ausführungsform ist die Erfindung mit zwei länglichen Schwimmkörpern 2 beschrieben. Die mindestens zwei Schwimmkörper können aus einem Metall, wie etwa einem gebogenen Blech oder durch ein Betonschalengussverfahren unter Verwendung von Beton oder einem Betongemisch hergestellt werden. Es sei jedoch angemerkt, dass die Anzahl der Schwimmkörper 2 auch über zwei hinausgehen kann. Die zwei Schwimmkörper 2 schwimmen im Wesentlichen senkrecht im Wasser. Die Schwimmplattform 1 umfasst weiter mindestens ein erstes Verbindungselement 3 und ein zweites Verbindungselement 4, das eine mittig angeordnete Verankerung 5 umfasst. Falls die Plattform 1 mehr als zwei Schwimmkörper 2 umfasst, ist auch die Anzahl der Verbindungselemente 3, 4 anzupassen, um eine Verbindung zwischen den Schwimmkörpern zu gewährleisten, die eine parallele Verschiebung der Elemente zueinander erlaubt. Die Anzahl der ersten Verbindungselemente 3 kann hier je nach Beanspruchung der Anlage, abhängig vom Gewicht der Plattform 1, der maximalen Windstärke und dem maximalen Wellengang, angepasst werden. Mehr erste Verbindungselemente 3 erhöhen die Stabilität, allerdings auch das Gewicht und die Kosten der Plattform 1. Das zweite Verbindungselement ist dabei bevorzugt das obere Verbindungselement und somit näher an der Wasseroberfläche. Alternativ kann das zweite Verbindungselement auch als unteres Verbindungselement angeordnet sein.
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Die mindestens zwei Schwimmkörper 2 sind jeweils über das erstes Verbindungselement 3 und das zweite Verbindungselement 4 schwenkbar miteinander verbunden, wobei das erste und das zweite Verbindungselement 3, 4 im Wesentlichen parallel zueinander und mit einem ausreichenden Abstand angeordnet sind. Diese Anordnung erlaubt es, dass die Schwimmkörper der Plattform welleninduziert parallel zueinander in einer Ebene durch die senkrechten Schwimmkörperachsen schwingen können und diese Schwingungsenergie entweder gedämpft wird, etwa durch brettförmige Verbindungselemente 3, 4, oder durch Generatoren in Strom umgewandelt wird. Dabei sind die Verbindungselemente 3, 4 jeweils innerhalb des Schwimmkörpers 2 mit einem Mechanismus gekoppelt, der die schwingende Bewegung in eine Kreisbewegung umsetzt und damit einen Generator antreibt, um aus den welleninduzierten relativen Schwingungen der Schwimmkörper 2 elektrischen Strom zu erzeugen.
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Die Schwimmkörper 2 können außerdem einen Schwingungsdämpfer (nicht gezeigt) umfassen, der in Form eines Gewichts vorgesehen ist, welches ein Metall, ein Metallgemisch, Beton oder ein anderes hinreichend dichtes Material umfasst. Dieser Schwingungsdämpfer ist mit federnden Elementen in den Schwimmkörpern angeordnet, so dass Auslenkungen des Schwimmkörpers 2 gedampft werden. Vorzugsweise ist der Schwingungsdämpfer besonders zum Dampfen von Frequenzen im Bereich der Eigenfrequenz des Schwimmkörpers 2 und/oder der Plattform 1 entworfen. Dies erfolgt über gezieltes Einstellen von Gewicht, Position und Aufhängung des Schwingungsdämpfers.
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2a und 2b sind schematische Darstellungen der vorliegenden Erfindung mit Wasseroberfläche 8 und Verankerung 5. Das oben beschriebene zweite Verbindungselement 4 weist eine mittige Verankerung 5 auf. Das zweite Verbindungselement 4 ist dabei bevorzugt das obere Verbindungselement und somit näher an der Wasseroberfläche. Dies ist im Falle starker Wasserströmungen vorteilhaft, um ein Kippmoment der Anlage zu verringern. Alternativ kann das zweite Verbindungselement 4 auch als unteres Verbindungselement angeordnet sein. Die Verankerung 5 dient dazu, die Plattform 1 am Grund 7 des Gewässers zu verankern. Dies kann durch ein Mooring, bzw. durch eine Verankerungssystem, Ankersteine, Ankerbohrungen oder andere hinreichend stabile Verankerungsmöglichkeiten geschehen, wie in 2a und 2b gezeigt wird. Bevorzugt wird eine Verankerung der Plattform 1 mit einem Fixpunkte angewendet, allerdings sind auch Verankerungen mit zwei, drei oder mehr Fixpunkten am Grund 7 möglich. Durch die stabile Lage der Plattform ist eine stark vertikal vorgespannte Fixierung der Plattform nicht notwendig, wodurch die Belastung der Ankerpunkte und der Verankerung reduziert wird. Die Ankerpunkte können somit einfacher und kostengünstiger angelegt werden, etwa durch kleinere Ankersteine oder Bohrungen mit einer geringeren Tiefe.
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3 ist eine schematische Darstellung der vorliegenden Erfindung, die ein erstes Verbindungselement zeigt. 4 ist eine schematische Darstellung der vorliegenden Erfindung, die ein zweites Verbindungselement mit Verankerung zeigt. Wie in 3 gezeigt, können die Verbindungselemente 3, 4 als einfache Verbindungsstangen mit Gelenkverbindungen an beiden Enden ausgeführt sein. Alternativ, wie in 4 gezeigt, ist auch eine Ausbildung als flache Verbindungsbretter, um einen Widerstand gegen vertikale Verschiebung im Wasser zu erzeugen, denkbar. Eine weitere, nicht gezeigte Variante ist die Ausbildung als Fachwerkträger mit einem möglichst geringen Widerstand. Das zweite Verbindungselement 4 weist zusätzlich dazu eine mittige Verankerung 5 auf, wie weiter in 4 gezeigt ist.
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5 ist eine schematische Darstellung der vorliegenden Erfindung, die die unterschiedliche Drehorientierung der Vertikalachsenwindturbinen zeigt. In der Ausführungsform der 5 sind die Windkraftturbinen 6 Vertikalrotorwindturbinen 6. Jedoch sind auch Horizontalrotorwindturbinen (nicht gezeigt) geeignet, um auf einer Plattform 1 der vorliegenden Erfindung installiert zu werden. Eine Rotationsrichtung 9 mindestens einer der Vertikalrotorwindturbinen 6 kann gegensätzlich zu einer Rotationsrichtung 9 einer jeweils anderen Vertikalrotorwindturbine 6 auf einem anderen Schwimmkörper 2 der Schwimmplattform 1 sein, wie in 5 gezeigt ist. Dies hat den Vorteil, dass die Drehmomente der Windturbinen 6 sich gegenseitig aufheben und kein Nettodrehmoment auf die Plattform 1 wirkt, was die Plattform 1 drehen würde.
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6a–6c zeigen, dass die Stromübertragung an ein Unterseekabel durch eine direkte Kabelverbindung erfolgen kann (6a). Alternativ kann die Verankerung 5 mindestens ein Paar Spulen umfassen, die geeignet sind, den erzeugten Strom induktiv von der Schwimmplattform 1 an ein Stromkabel zu übertragen (6b und 6c). Durch die induktive Übertragung können Verschleißteile im Bereich der Verankerung 5 eingespart und/oder geschont werden. Außerdem können sich die zwei Verankerungselemente um 360° zueinander drehen, was eine Belastung des Stormkabels durch Verdrehen vermeidet, etwa wenn sich die Schwimmplattform um 360° dreht. In 6c wird eine alternative Ausbildung der Verankerung mit zwei Verankerungselementen mit sphärischer Oberfläche gezeigt. Auch diese Ausführungsform kann um 360° gedreht werden, ohne dass sich ein angeschlossenes Stromabnahmekabel verdreht.
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7 ist eine Detailansicht eines Abschnitts der Verankerung 5, die in einer optionalen Ausführungsform Bohrungen 10 aufweisen kann. Diese Bohrungen werden durch flach einfallende Trichter, die zur Wasserfläche hin geöffnet sind, mit Wasser versorgt. Durch die Trichterform wird Wasser zwischen die beiden ineinander um 360° drehbaren Verankerungselemente gedrückt, wenn die Verankerung 5 horizontal durch das Wasser gedrückt wird, etwa, wenn die gesamte Schwimmplattform 1 oder das zweite Verbindungselement 4 vertikal schwingen. Das durch das Druckgefälle einströmende Wasser gewährleistet eine kontinuierliche Wasserlagerung an den durch den Wasserdruck bzw. Wasserwiderstand belasteten Verankerungselementabschnitten.
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Die Bohrungen 10 mit den trichterförmigen Öffnungen befinden sich an der Ober- und Unterseite der Verankerung 5. Durch die ständigen Auf- und Abbewegungen der Schwimmplattform 1 wird Wasser mit Druck über die Bohrungen 10 durch den weiteren Verlauf der Bohrungen bis zu den Lagerbereichen gedrückt, um dort als Wasserlagerung zu fungieren. Die Bohrungen können an der Ober- und Unterseite in unterschiedlicher Anzahl vorhanden sein, jedoch mindestens 2 pro Ober- und Unterseite. Optional können die Bereiche Der Verankerung 5 an den Bohrungen 10 und um die Bohrungen 10 herum mit einem Anti-Fouling-Mittel behandelt oder ausgestattet sein, etwa einer geeigneten Beschichtung oder Ummantelung.
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8 ist eine schematische Darstellung der vorliegenden Erfindung, die einen Schwimmkörper 2 mit Segmentierung zeigt. Die zwei Schwimmkörper 2 der vorliegenden Erfindung sind hohl und haben eine im Wesentlichen runde Querschnittsfläche. Weiterhin können die Schwimmkörper 2 jeweils einen im Wesentlichen zylindrisches Oberteil 10 mit einem ersten Durchmesser a, einen im Wesentlichen kegelstumpfförmiges Mittelteil 11 und einen im Wesentlichen zylindrisches Unterteil 12 mit einem zweiten Durchmesser b, der größer als der erste Durchmesser a ist, umfassen. Durch das dünnere Oberteil 10 wird der Widerstand gegen Wellenbewegungen der Wasseroberfläche 8 zusätzlich gemindert, was der Schwimmplattform 1 eine stabilere Lage im Wasser ermöglicht.
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Zusätzlich dazu kann das Oberteil 10 im Bereich der Wasseroberfläche 8 als ein Fachwerkträger (nicht gezeigt) ausgebildet sein, um einen Widerstand der zwei Schwimmkörper 2 gegen auftreffende Wellen weiter zu verringern.
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Wie weiter in 8 gezeigt ist, können die zwei Schwimmkörper 2 jeweils durch Platten in mindestens drei Segmente unterteilt sein. Dabei kann wenigstens eines der unteren Segmente Ballast umfassen. Dieser Ballast kann in Form von Ballaststeinen, Sand oder Schlick vom Gewässergrund oder Beton eingebracht werden. Grundsätzlich eignet sich hier aber jedes Material, das deutlich dichter als Wasser ist und hinreichend leicht zum Installationsort transportiert oder vor Ort gewonnen werden kann.
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Außerdem kann mindestens ein Segment als ein Ballasttank ausgebildet sein, um eine Schwimmhöhe der Schwimmkörper 2 einzustellen. Die hierfür benötigten Pumpen können entweder bei der Installation der Plattform 1, etwa auf einem Schiff, oder innerhalb eines oberen Segments der Plattform 1 bereitgestellt sein.
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Innerhalb der Segmente der Schwimmplattform 1 der vorliegenden Erfindung können außerdem Module 13 angeordnet sein, wie weiter in 8 gezeigt wird. Diese Module 13 können eine Vielzahl von Elementen und Vorrichtungen enthalten die für die Funktion der Plattform 1 oder der installierten Windkraftanlagen 6 von Nöten sind. Solche Vorrichtungen können etwa eine Anlagensteuerungsvorrichtung, eine Wasserpumpe, ein Stromumformer, ein Stromgleichrichter, ein Stromtransformator, eine Stromspeichervorrichtung, wie etwa ein Akku, einer Produktionseinheit für Wasserstoff und einer Speichervorrichtung für Wasserstoff umfassen. Die Wasserstoffproduktion- und Speichervorrichtung kann einen Betrieb der Anlage ohne direkten Netzanschluss ermöglichen. So sind Plattformen 1 als örtlich flexible „Zapfsäulen” für Schiffe ebenso denkbar, wie die Treibstoffversorgung von abgelegenen Inseln oder zeitlich begrenzten Expeditionen. Aber auch ein Einsatz zur Wasserstofferzeugung in großen Mengen ist möglich, was die bereits installierten Stromnetze an Land und zu Wasser entlasten könnte und große Energiespeicher zur Aufnahme von überschüssigen bzw. schwankenden Energieerzeugnissen aus der Wind- und Sonnenenergie überflüssig machen könnte.
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Die Drehzahlen der Vertikalrotorwindturbinen 6 der vorliegenden Ausführungsform können durch selektive Bremsung einzelner Vertikalrotorwindturbinen 6 variierbar sein. Die Bremsung kann durch mechanische Bremsen oder Klappen an den Vertikalrotorwindturbinen 6 erflogen. Alternative zur Bremsung kann auch einfach eine der zwei Vertikalrotorwindturbinen 6 vom jeweiligen Stromgenerator entkoppelt werden, was den Windwiderstand des betreffenden vertikalen Windrads minimiert. Dadurch kann ein auf die Plattform 1 wirkendes Drehmoment durch unterschiedliche Rotationsgeschwindigkeiten der Vertikalrotorwindturbinen 6 erzeugt werden. Die beiden Mechanismen, die diese Drehmomenterzeugung ermöglichen sind die Windwiderstandsänderung einer gebremsten bzw. entkoppelten Vertikalrotorwindturbine 6 sowie ein Nettodrehmoment, das auf die Plattform 1 wirkt, wenn sich die beiden Drehmomente der Vertikalrotorwindturbinen 6 nicht zu Null addieren.
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Eine zusätzliche Ausführungsform der vorliegenden Erfindung betrifft ein Schwimmplattformsystem aus mindestens zwei der oben beschriebenen Schwimmplattformen 1. Zusätzlich zu dem oben Beschriebenen sind Windrichtungssensoren an den Schwimmplattformen 1 vorgesehen. Windrichtungsdaten der Sensoren werden zu Anlagensteuerungen der Schwimmplattformen 1 übermittelt, wobei die Anlagensteuerungen miteinander kommunizieren können und, zusammen mit Daten aus den Windrichtungssensoren, automatisch eine bezüglich der Stromausbeute optimierte Ausrichtung jeder einzelnen Schwimmplattform 1 berechnen können. Dies kann entweder über eine zentrale Anlage oder über ein Rechennetzwerk aus den einzelnen Anlagensteuerungen erfolgen. Zusätzlich zu den Winddaten können auch Temperaturdaten, etwa aus Wettervorhersagen, und Strömungsdaten in die Berechnungen mit einbezogen werden.
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Die oben beschriebene optimierte Ausrichtung ermöglicht jeder einzelnen Windkraftturbine eine erhöhte Energieausbeute durch verbesserte Windbedingungen, da der Windschatten durch andere Windkraftturbine minimiert werden kann. Die berechnete optimierte Ausrichtung der Plattformen 1 kann automatisch durch das oben beschriebene selektive Bremsen oder Entkoppeln der Generatoren der Vertikalrotorwindturbinen 6 umgesetzt werden. Ein solches System hat zusätzlich den Vorteil, dass es immer die höchstmögliche Energieausbeute liefert, ohne das Personen Einstellungen oder Berechnungen vornehmen müssen. Ein solcher intelligenter Windpark kann vollständig autark arbeiten und bedarf lediglich zur Wartung und für Reparaturen menschliches Zutun. Die obige Ausführungsform beschreibt eine Plattform 1 aus zwei Schwimmkörpern 2. Jedoch sind Plattformen 1 ebenso mit drei oder mehr Schwimmkörpern 2 möglich. Die Anzahl der Verbindungselemente 3, 4 muss nur entsprechend erhöht werden, um die Schwimmkörper 2 ringförmig oder netzartig zu verbinden. Durch die erhöhte Anzahl an Schwimmkörpern werden allerdings komplexere Gelenke, etwa Kugelgelenke, für die Verbindung mit den Verbindungselementen nötig.
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Man kann ein erfindungsgemäßes schwimmfähiges Windkraftsystem 1 überall dort einsetzen, wo das Einbringen von Pfahlbegründungen für konventionelle Windkraftanlagen aus Gründen der Wassertiefe (z. B. zu tief) oder der Beschaffenheit des Untergrundes (z. B. Schlick) oder aus Kostengründen nicht realisierbar ist. Die vorliegende Erfindung eignet sich ebenfalls zur Windkraftnutzung in Sumpfgebieten oder Permafrostzonen.
