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Die Erfindung betrifft eine Offshore-Windenergieanlage.
Solche Anlagen sind bereits gebaut worden, vor allem sind aber große Offshore-Windenergieprojekte
in Planung, insbesondere in der deutschen Bucht, ca. 20 bis 40km
vor der deutschen Küste.
Bei solchen geplanten Offshore-Windparks handelt es sich um sehr
große
Projekte. Auch die einzelnen Offshore-Windenergieanlagen werden eine Leistung
aufweisen, die weit über
1,5MW, bevorzugt ca. 3 bis 10MW, beträgt. Viele dieser Offshore-Windprojekte
sollen in einer Wassertiefe von mehr als 10m, zum Teil mehr als
30m realisiert werden.
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Auch solche Offshore-Windenergieanlagen bedürfen der
ständigen
Wartung und Pflege.
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Es ist diesbezüglich schon der Vorschlag gemacht
worden, dass zur Wartung und Pflege das benötigte Personal mittels Hubschrauber
auf eine Plattform der Windenergieanlage zu bringen oder eine Landungsbrücke über der
Wasserlinie der Windenergieanlage vorzusehen, auf welcher Hubschrauber landen
oder an der auch Schiffe anlegen können.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung
ist es, eine Konzeption vorzuschlagen, mittels welcher eine zuverlässige Wartung
von Offshore-Windenergieanlagen gewährleistet werden kann, insbesondere auch
ein zuverlässiger
Transport des Service-, Reparatur- und Wartungspersonals durchgeführt werden kann.
Dabei sollen die Nachteile bisheriger Lösungen vermieden werden.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einer Offshore-Windenergieanlage
mit dem Merkmal nach Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen
sind in den Unteransprüchen
beschrieben.
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Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, dass die
Offshore-Windener-gieanlage unterhalb der Wasserlinie eine Andockstelle
für ein
Tauchgerät,
insbesondere ein U-Boot, aufweist. Eine solche Andockstation sollte
bevorzugt so tief unterhalb der Wasserlinie liegen, dass der Wellengang
ein ggf. andockendes Tauchgerät
nicht beeinflusst und dieses ruhig im Wasser liegt.
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Der Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung besteht
darin, dass die Wartung von Offshore-Windenergieanlagen weitestgehend
unabhängig
von den Wetterverhältnissen
ist. Da insbesondere Offshore-Windenergieanlagen in rauer See aufgestellt werden,
ist nämlich
zu erwarten, dass zu vielen Zeiten im Jahr der Transport von Wartungspersonal
zu der Anlage hin oder von dieser weg weder mit einem Hubschrauber
noch mit einem Schiff sicher möglich ist.
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Auch wenn die Kosten für ein U-Boot
oder ein anderes Tauchgerät
unter Umständen
höher sind als
für ein
Versorgungsschiff oder einen Hubschrauber, so wird dieser Nachteil
jedoch dadurch aufgewogen, dass mit der erfindungsgemäßen Maßnahme zu jeder
Zeit eine Versorgung der Offshore-Windenergieanlage möglich ist, was deren Zuverlässigkeit
erhöht
und letztlich auch die Energieausbeute der Windenergieanlage steigert,
denn wenn diese Anlage einmal ausfallen sollte und es über mehrere
Tage nicht möglich
ist, dass Servicepersonal zu dieser Anlage kommt, sind durchaus
beträchtliche
Produktionsausfälle
zu verzeichnen, was zu Lasten der Rentabilität der Windenergieanlage geht.
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Die Andockstation der Windenergieanlage unterhalb
der Wasserlinie ist so ausgestattet, dass das Servicepersonal über den
bereits üblichen
Ausstieg des U-Boots an den Ein/Ausstieg andocken kann, damit das
Servicepersonal trocken in das Innere der Windenergieanlage gelangen
kann, von wo es sich über
einen Aufstieg oder einen Aufzug zu der Stelle innerhalb der Windenergieanlage
begeben kann, wo die Inspektion durchgeführt werden muss oder wo eine
Reparatur zu erfolgen hat.
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Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend detailliert
anhand der Zeichnung beschrieben, dabei zeigt
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1 eine
Offshore-Windenergieanlage gemäß einem
ersten Ausführungsbeispiel,
und
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2 eine
Offshore-Windenergieanlage gemäß einem
zweiten Ausführungsbeispiel.
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1 zeigt
eine Offshore-Windenergieanlage mit einem U-Bootanschluss. Im Wesentlichen
ist dabei der Teil der Windenergieanlage gezeigt, welcher sich unterhalb
der Wasserlinie 2 befindet. Ein Turm 1 einer Windenergieanlage
reicht bis zum Meeresboden, wobei die Wassertiefe mehr als 15m beträgt. An dem
sich im Wasser befindlichen unteren Teil des Turmes 1 ist
eine Schleuse 3 vorgesehen. Mittels dieser Schleuse kann
ein U-Boot 4 an den Turm der Windenergieanlage angedockt
werden. In 1 ist eine
gerade Schleuse gezeigt, mittels der ein Andocken des U-Bootes 4 auf
einer horizontalen Ebene erfolgen kann.
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2 zeigt
ein weiteres Ausführungsbeispiel der
Offshore-Windenergieanlage.
Wie auch in 1 ist hierbei
im Wesentlichen der Teil der Windenergieanlage gezeigt, der sich
unterhalb der Wasserlinie 2 befindet.
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Die Andockstation 6 kann
aus einem vom Turm 1 der Windenergieanlage zunächst horizontal erstreckendes,
abgehendes Rohr gebildet werden, welches an seinem freien Ende ein
vertikal nach unten gerichtetes Stück aufweist, welches bei Andocken
des U-Boots den oberen Ausstieg des U-Boots umfasst. Weiterhin sind
bevorzugt Mittel ausgebildet, die das U-Boot dann fixieren, so dass
nach Öffnen der
Ausstiegschleuse des U-Boots und gegebenenfalls einer weiteren Schleuse
der Andockstation das Servicepersonal über die Andockstation in das
Innere der Windenergieanlage gelangen kann.
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Um ein sicheres Andocken des U-Boots
an die Andockstation zu gewährleisten,
sind bevorzugt Hilfsmittel ausgebildet, die sowohl mechanischer
als auch elektronischer Natur sein können, um das U-Boot (Tauchgerät) an die
vorgesehene Andockstation zu führen,
die Heranführung
unterstützen
und dort fixieren.
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Eine Alternative zu der beschriebenen
Lösung
kann auch darin bestehen, dass mehrere Windenergieanlagen eines
Offshore-Windparks durch begehbare Tunnel miteinander verbunden
sind. Diese begehbaren Tunnel können
aus Röhren
bestehen, die bevorzugt unterhalb (oder oberhalb) der Wasserlinie
liegen und die es ermöglichen,
dass das Servicepersonal von einer Offshore-Windenergieanlage zu der anderen gelangt.
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Das U-Boot sollte so konzipiert sein,
dass es wenigstens zwei bis vier Personen aufnehmen kann, die darüber hinaus
unter Umständen
notwendiges Werkzeug mit sich führen
können,
damit kleinere Reparaturen bei der Windenergieanlage sofort vorgenommen
werden können,
falls entsprechendes Werkzeug oder Ersatzmaterial nicht in der Windenergieanlage
selbst vorhanden ist.
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Im Bereich der Andockstation unter
Wasser ist die Andockstation selbst durch ihre Umgebung mit Leuchtmitteln
derart ausgestattet, dass der U-Bootführer auch u.U. mit Sichtkontakt
fahren und an der Andockstation anlegen kann.
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Weiterhin können akustische wie auch optische
oder elektromagnetische Führungshilfen
(wie von Automobilen mit Entfernungsmesseinrichtungen bekannt) vorgesehen
sein, die das Anlegen an der Andockstation erleichtern.
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Die Andockstation kann auch eine
Sicherheitsschleuse umfassen, die ein Eindringen von Wasser in die
Windenergieanlage verhindert, und dies auch dann, wenn Seewasser
in den ersten Bereich der Andockstation gelangen sollte.
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Darüber hinaus ist es vorteilhaft,
wenn die Andockstation bzw. die Schleuse auch mit einer Druckkammer
verbindbar ist, die u.U. in die Andockstation eingedrungenes Wasser
gegen den Wasserdruck des umgebenden Wasser herausdrücken kann.
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Ferner ist es vorteilhaft, wenn das
gesamte Andocken des U-Boots an die Andockstation automatisch maschinengestützt erfolgt,
so dass auch einzelne Schleusenteile automatisch geöffnet werden bzw.
geschlossen werden können.
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Soweit in der vorliegenden Anmeldung
ein Tauchgerät
beschrieben ist, so ist damit nicht nur unbedingt ein U-Boot gemeint,
sondern es kann auch ein anderes Tauchgerät, z.B. eine Tauchglocke o.dgl. eingesetzt
werden, damit Servicepersonal bei einer Offshore-Windenergieanlage über einen
Zugang unterhalb der Wasserlinie einsteigen kann.
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Der Vorteil einer Tauchglocke kann
darin bestehen, dass diese von einem Schiff bzw. von einem Kran
eines Schiffes gehalten und über
Seile ins Wasser abgelassen werden kann. Darüber hinaus kann die gesamte
Energieversorgung für
die Tauchglocke einschließlich
Versorgung mit Frischluft vom Schiff aus erfolgen, welches dann über entsprechende
Kabel bzw. Leitungen mit der Tauchglocke verbunden ist. Bevorzugt
ist im Inneren der Tauchglocke ein Überdruck ausgebildet, so dass
das Eindringen von Wasser in die Tauchglocke sicher vermieden werden kann.
Hängt die
Tauchglocke an einem Kran eines Schiffes, so kann die Tauchglocke
am gewünschten Ort
in das Wasser abgelassen werden. Wenn dann die Tauchglocke auch
noch über
einen eigenen Hilfsantrieb verfügt,
kann das Servicepersonal die Tauchglocke zur Andockstation für die Tauchglocke steuern.
Mit der Tauchglocke kann auch größeres Material,
z.B. Schaltschränke,
Transformatoren usw., die auf dem Schiff gelagert werden, in das
Innere der Windenergieanlage transportiert werden. Darüber hinaus
ist eine Tauchglocke eine relativ günstige Lösung, die vielfach und sehr
sicher einsetzbar ist.
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Ist das eingesetzte Tauchgerät eine Tauchglocke
und wird die Tauchglocke von einem Ausleger an einem Schiff gehalten,
so sollte Sorge dafür
getragen werden, dass eventuelle Bewegungen des Schiffes, insbesondere
verursacht durch Wellengang, nicht direkt auf die Tauchglocke übertragen
werden. Hierzu ist es vorteilhaft, dass der Kranausleger so gelagert
ist, dass die durch Schwankungen des Schiffes verursachten Bewegungen
weitestgehend oder vollständig
ausgeglichen werden.
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Alternativ können Befestigungsmittel auf dem
Meeresgrund vorgesehen werden, an die die Tauchglocke 7 befestigt
werden kann, z.B. über
Halteseile, damit die Tauchglocke dadurch stabilisiert wird und
nicht von einer Unterwasserströmung
weggetrieben wird.
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Eine weitere erfindungsgemäße Ausführung der
Erfindung ist die beschriebene Lösung
mit Rohren, die die einzelnen Windenergieanlagen unterhalb der Wasserlinie
untereinander verbinden. Diese Rohre sind ebenfalls in das Wasser
abgetaucht.
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Ferner kann die in 1 gezeigte Schleuse 3 derart
dimensioniert werden, dass auch große Teile, wie beispielsweise
ein Transformator, trocken über diese
Schleuse in das Innere des Turmes 1 der Windenergieanlage
transportiert werden können.
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An der Schleuse 3, 6 kann
ferner ein Anschluss vorgesehen werden, über den die Energieversorgung
des U-Bootes 4 oder der Tauchglocke 7 gespeist
wird. Vorzugsweise kann dabei der Verbrauch der elektrischen Energie
des U-Bootes 4 und der
Tauchglocke 7 aus der von der Windenergieanlage erzeugten
Energie gedeckt werden. Beim Andocken des U-Bootes 4 oder
der Tauchglocke 7 an die Schleuse 3, 6 kann
die Verbindung zu diesem Anschluss manuell oder automatisch hergestellt
werden. Während
das U-Boot 4 oder die Tauchglocke 7 an der Schleuse 3, 6 angedockt
ist, können
die elektrischen Speicher, d.h. die Akkumulatoren des U-Bootes bzw.
der Tauchglocke geladen werden. Dafür kann natürlich ein eigener Wechselrichter
zur Verfügung
gestellt werden. Alternativ dazu kann der Standardwechselrichter
der Windenergieanlage in einen entsprechenden Lade- oder U-Boot-Modus
umgeschaltet werden.
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Des weiteren weist die Schleuse 3, 6 einen weiteren
Anschluss auf, welcher der Sauerstoffversorgung des U-Bootes 4 oder
der Tauchglocke dient. Hierbei kann der sich im Volumen im Inneren
des Turmes befindliche Sauerstoff verwendet werden. Optional können geeignete
Filter für
die Sauerstoffversorgung des U-Bootes 4 oder der Tauchglocke
vorgesehen werden. Der Einsatz von Filtern gestaltet sich zum einen
vorteilhaft, da bei Offshore-Anlagen ein Luftaustausch (mit salzhaltiger
und feuchter Seeluft) vermieden werden soll und andererseits nicht
zweifelsfrei sicher ist, dass sich im Inneren des Turmes keine Schadstoffe
in der Luft befinden, welche beispielsweise durch einen Brand in
der Windenergieanlage entstanden sein könnten. Eine weitere Alternative
für die
Sauerstoffversorgung des U-Bootes 4 oder der Tauchglocke
kann durch einen eigenen Strömungskanal
erfolgen. Vorzugsweise mündet
dieser Strömungskanal
weit oberhalb der Wasserlinie ins Freie und ist dabei ferner gegen
das Innere der Windenergieanlage vollständig luft- und wasserdicht ausgestaltet,
damit, wie vorstehend angeführt,
keine salzhaltige und feuchte Seeluft ins Innere der Windenergieanlage
eindringen kann. Somit könnte
Frischluft von außerhalb
der Windenergieanlage durch dieses Rohr dem U-Boot 4 bzw.
der Tauchglocke 7 zugefügt
werden.
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Selbst für den Fall, dass ein Aufenthalt
innerhalb der Windenergieanlage nicht mehr möglich ist und das Andocken
an der Windenergieanlage ebenfalls nicht mehr möglich ist, kann somit eine
Energie- und/oder Sauerstoffversorgung für die Besatzung des U-Bootes 4 bzw.
der Tauchglocke 7 aufrechterhalten werden.
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Ferner kann die äußere Tür der Schleuse 3, 6 hinter
einem Vorsprung angebracht werden. Dieser Vorsprung sollte dabei
einen dicken, flachen Flansch ohne Bohrungen darstellen. Sollten
sich hieran Muscheln oder Ähnliches
angesiedelt haben, können diese
zunächst
durch ein entsprechendes Gerät
abgeschält
werden. Nachfolgend greift eine Klammer über den Flansch und verspannt
dann die Turm- mit der U-Boot-Schleuse bzw. der Tauchglockenschleuse.
Diese Vorrichtung kann beispielsweise an dem U-Boot oder der Tauchglocke
angebracht werden.
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Die erfindungsgemäße Offshore-Windenergieanlage
mit der entsprechenden Schleuse für ein U-Boot oder eine Tauchglocke
ist, wie vorstehend bereits angeführt, durch ein U-Boot auch
dann trocken zu erreichen, wenn der Wellengang zu groß ist für ein Schiff
und die Windgeschwindigkeiten zu groß sind für einen Hubschrauber. Ein Zugang
zu der Offshore-Windenergieanlage ist mittels des U-Bootes sowie
der entsprechenden Schleuse an der Windenergieanlage auch dann noch
möglich,
wenn Eisschollen oder sogar eine geschlossene Eisdecke um die Windenergieanlage
herum vorhanden sind.
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Die Offshore-Windenergieanlage ist
natürlich
auch in anderen als der beschriebenen Wassertiefe einsetzbar. Mittels
der Schleusen bzw. der Andockstationen 3, 6 können sowohl
Servicepersonal als auch Werkzeug und Ersatzteile sicher und vor
allem trocken in die Windenergieanlage gebracht werden. Dies ist
insbesondere bei dem Werkzeug oder den Ersatzteilen sehr wichtig,
um eine Beeinträchtigung
durch Kontakt mit Salzwasser zu vermeiden.