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Title:
ARRANGEMENT FOR THE TRANSMISSION OF ELECTRICAL ENERGY
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2016/188585
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to an arrangement (1) for the transmission of electrical energy with an electrical device (3) which is arranged below the surface (9) of a body of water (5) and above the bed (7) of the body of water.

Inventors:
KNAAK, Hans-Joachim (Lampertsbühl 47, Erlangen, 91054, DE)
Application Number:
EP2015/061875
Publication Date:
December 01, 2016
Filing Date:
May 28, 2015
Export Citation:
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Assignee:
SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT (Wittelsbacherplatz 2, München, 80333, DE)
International Classes:
H02G1/10; H02G9/02; F16L1/14
Foreign References:
US6239363B12001-05-29
DE2610799A11976-10-07
US4110994A1978-09-05
JPH01274608A1989-11-02
US4132084A1979-01-02
EP2793333A12014-10-22
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Claims:
Patentansprüche

1. Anordnung (1) zur Übertragung von elektrischer Energie mit einer elektrischen Einrichtung (3) , die unterhalb der

Oberfläche (9) eines Gewässers (5) und oberhalb des Grundes (7) des Gewässers angeordnet ist.

2. Anordnung nach Anspruch 1,

d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass

- die Einrichtung (3) grundberührungsfrei angeordnet ist.

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2,

d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass

- die Einrichtung (3) schwimmend angeordnet ist.

4. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass

- die Einrichtung (3) in einer Tiefe (33) angeordnet ist, die mindestens L/4 beträgt, wobei L die mittlere Länge von auf dem Gewässer (5) auftretenden Wellen (202) ist.

5. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass

- die Einrichtung (3) in einer Tiefe (33) angeordnet ist, die mindestens L/2 beträgt, wobei L die mittlere Länge von auf dem Gewässer (5) auftretenden Wellen (302) ist.

6. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass

- die Einrichtung (3) in einer Tiefe (33) angeordnet ist, die mindestens 48 Meter beträgt.

7. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass

- die Einrichtung (3) in einer Tiefe (33) angeordnet ist, die maximal 1000 Meter beträgt.

8. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass

- die Einrichtung (3) mittels mindestens eines am Grund (7) des Gewässers (5) befestigten Seils (902) unterhalb der Oberfläche (9) des Gewässers gehalten ist.

9. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass

- der Einrichtung (3) mindestens ein Auftriebskörper (406) zugeordnet ist.

10. Anordnung nach Anspruch 9,

d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass

- der Einrichtung (3) mindestens eine Pumpe (809) zum Pumpen eines Fluids zugeordnet ist, und

- die Pumpe (809) mittels einer Fluidleitung (806) mit dem Auftriebskörper (803) verbunden ist.

11. Anordnung nach Anspruch 9 oder 10,

d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass

- der Auftriebskörper (406) an der Oberfläche (9) des

Gewässers schwimmt.

12. Anordnung nach einem der Ansprüche 9 bis 11,

d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass

- die Einrichtung (3) starr (502) mit dem Auftriebskörper (406) verbunden ist.

13. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass

- die Einrichtung (3) mittels eines hohlen

Verbindungselements (703) mit einer über der Oberfläche (9) des Gewässers angeordneten Plattform (706) verbunden ist.

14. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass

- die Einrichtung (3) mittels eines hohlen

Verbindungselements (603) mit der Oberfläche (9) des

Gewässers verbunden ist.

15. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass

- die Einrichtung (3) kardanisch (409) aufgehängt ist.

16. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass

- die Einrichtung ein wasserdichtes Gehäuse (211) aufweist, das in unmittelbarem Kontakt mit dem Gewässer (5) steht.

17. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass

- die Einrichtung (3) in einen Rahmen (1003) eingebaut ist, der von dem Gewässer (5) durchspült ist.

18. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass

- die Einrichtung einen Stromrichter (208) und/oder einen Transformator (205) aufweist .

19. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass

- die Einrichtung (3) mittels eines ersten Kabels (15) elektrisch mit einem Offshorebauwerk (18) und mittels eines zweiten Kabels (27) elektrisch mit einem Ufer (11) des Gewässers (5) verbunden ist.

20. Anordnung nach Anspruch 19,

d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass

- die Einrichtung mittels des zweiten Kabels (27) elektrisch mit einem an dem Ufer (11) des Gewässers (5) angeordneten Wechselrichter (30) verbunden ist.

21. Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragungseinrichtung mit einer Anordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 20.

22. Verfahren zum Übertragen von elektrischer Energie, bei dem elektrische Energie mittels einer Anordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 21 zwischen einem in einem Gewässer (5) stehenden Offshorebauwerk (18) und dem Ufer (11) des Gewässers (5) übertragen wird.

Description:
Beschreibung

Anordnung zur Übertragung von elektrischer Energie Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Übertragung von elektrischer Energie mit einer elektrischen Einrichtung, die in einem Gewässer angeordnet ist.

Auf Gewässern, zum Beispiel auf einem Meer, werden zunehmend Offshorebauwerke installiert. Ein Beispiel für ein solches Offshorebauwerk ist eine Offshore-Windenergieanlage, eine Bohrinsel, eine Umspannplattform oder eine Plattform für eine andere Offshore-Anlage . Bei Offshorebauwerken kann

elektrische Energie erzeugt oder verbraucht werden. Für die Übertragung der elektrischen Energie werden elektrische

Einrichtungen benötigt. Solche elektrischen Einrichtungen können beispielsweise einen Stromrichter oder einen

Transformator aufweisen. Für diese elektrische Einrichtungen wird Platz benötigt, der auf Gewässern, insbesondere auf hoher See, aufwendig zu schaffen und daher teuer ist. Es ist denkbar, für derartige elektrische Einrichtungen Platz über Wasser zu schaffen, d. h. die elektrischen Einrichtungen über Wasser aufzustellen. Dafür sind jedoch aufwendige und teure Tragstrukturen (wie zum Beispiel eine zusätzliche Plattform) und Schutzmaßnahmen gegen Wellen und Wettereinflüsse

erforderlich. Weiterhin ist es denkbar, die elektrischen Einrichtungen auf dem Grund des Gewässers aufzustellen. Dabei müssen jedoch die elektrischen Einrichtungen (insbesondere bei großen Wassertiefen) druckfest ausgeführt sein; darüber hinaus ist es aufwendig und teuer, die Einrichtungen auf dem Grund des Gewässers aufzustellen. Weiterhin könnte man daran denken, die elektrischen Einrichtungen schwimmend auf der Oberfläche des Gewässers anzuordnen. Dies ist jedoch oft wegen der Wellen und wegen besonderer Belastungen bei Stürmen oder Unwettern nicht praktikabel.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung mit einer elektrischen Einrichtung anzugeben, die einfach und kostengünstig bei einem Offshorebauwerk realisiert werden kann .

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine

Anordnung nach dem unabhängigen Patentanspruch. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Anordnung sind in den abhängigen

Patentansprüchen angegeben.

Offenbart wird eine Anordnung zur Übertragung von

elektrischer Energie mit einer elektrischen Einrichtung, die unterhalb der Oberfläche eines Gewässers und oberhalb des Grundes des Gewässers angeordnet ist

Hierbei ist besonders vorteilhaft, dass die elektrische

Einrichtung unterhalb der Oberfläche des Gewässers und oberhalb des Grundes des Gewässers angeordnet ist. Durch die Anordnung unterhalb der Oberfläche des Gewässers wird

vorteilhafter Weise erreicht, dass die elektrische

Einrichtung nur wenig von auf dem Gewässer auftretenden

Wellen oder Stürmen beeinflusst wird. Durch die Anordnung der Einrichtung oberhalb des Grundes des Gewässers wird

vorteilhafter Weise erreicht, dass die elektrische

Einrichtung einem geringeren hydrostatischen Druck ausgesetzt ist, als wenn sie auf dem Grund des Gewässers angeordnet wäre. Somit braucht die Einrichtung sowohl bezüglich ihrer

Druckfestigkeit als auch bezüglich ihrer Festigkeit gegenüber Bewegungen durch Wellen weniger robust ausgeführt zu sein, so dass die elektrische Einrichtung mechanisch weniger stabil und damit kostengünstig realisiert werden kann. Weiterhin ist vorteilhaft, dass die elektrische Einrichtung oberhalb des Grundes (insbesondere in geringer Tiefe) einfacher

installiert werden kann als auf dem Grund des Gewässers.

Die Anordnung kann so ausgestaltet sein, dass die Einrichtung grundberührungsfrei angeordnet ist. Mit anderen Worten schwimmt bzw. schwebt die elektrische Einrichtung im Gewässer und berührt nicht den Grund des Gewässers (und auch nicht die Oberfläche des Gewässers) . Dadurch wird die Einrichtung nicht durch gegebenenfalls am Grund des Gewässers vorhandene Felsen oder scharfkantige Strukturen beschädigt oder mechanisch belastet . Die Anordnung kann so ausgestaltet sein, dass die Einrichtung schwimmend angeordnet ist. Die Einrichtung kann also zwischen dem Grund des Gewässers und der Oberfläche des Gewässers schwimmen . Die Anordnung kann so ausgestaltet sein, dass die Einrichtung (unterhalb der Oberfläche des Gewässers) in einer Tiefe angeordnet ist, die mindestens L/4 beträgt, wobei L die mittlere Länge von auf dem Gewässer auftretenden Wellen ist. Die Tiefe beträgt also mindestens 25 % von L, dabei ist L die mittlere Wellenlänge (typische Wellenlänge) von auf dem

Gewässer auftretenden Wellen. Es hat sich herausgestellt, dass in einer Tiefe von mindestens L/4 (also in einer Tiefe, die mindestens einem Viertel der mittleren Wellenlänge L entspricht) die Bewegung der Wasserteilchen durch die Wellen bereits deutlich abgenommen hat. Dadurch wird die elektrische Einrichtung, die sich in einer Tiefe von mindestens L/4 befindet, durch auf dem Gewässer auftretende Wellen nur noch wenig bewegt und daher durch die Wellen auch nur wenig mechanisch belastet.

Dies trifft insbesondere auf sogenanntes Tiefwasser zu.

Tiefwasser ist Wasser, bei dem die Gesamt-Wassertiefe größer ist als die halbe Wellenlänge (L/2) . Wenn einzelne große Wellen mit einer größeren Wellenlänge als die mittlere

Wellenlänge L auftreten, ist dies unproblematisch. Es ist nicht notwendig, jede noch so geringe Beanspruchung der Einrichtung durch Wellen zu vermeiden. Vielmehr ist

vorteilhaft, dass die mittlere Beanspruchung der Einrichtung gering gehalten werden kann, so dass die Lebensdauer der

Einrichtung aufgrund einer geringeren mittleren Beanspruchung erhöht wird. Die Anordnung kann auch so ausgestaltet sein, dass die

Einrichtung (unterhalb der Oberfläche des Gewässers) in einer Tiefe angeordnet ist, die mindestens L/2 beträgt, wobei L die mittlere Länge von auf dem Gewässer auftretenden Wellen ist. Die Tiefe beträgt also mindestens 50 % von L. Dabei ist L die mittlere Wellenlänge von auf dem Gewässer auftretenden

Wellen. Wenn die elektrische Einrichtung in einer Tiefe angeordnet ist, die mindestens der halben Wellenlänge von auf dem Gewässer auftretenden Wellen entspricht, dann werden die Wasserteilchen in dieser Tiefe durch die Wellen nur noch sehr wenig bewegt. Beispielsweise treten Fälle auf, bei denen in einer Tiefe von L/2 die Bewegung der Wasserteilchen lediglich ca 5 % beträgt bezogen auf die Bewegung der Wasserteilchen an der Oberfläche des Gewässers. Die in einer Tiefe von mindestens L/2 angeordnete elektrische Einrichtung wird daher durch die Wellen nur sehr wenig bewegt und ist folglich auch nur einer sehr geringen mechanischen Belastung durch die Wellenbewegungen ausgesetzt. Dies trifft insbesondere auf Tiefwasser zu. Dies trägt dazu bei, dass die elektrische Einrichtung besonders kostengünstig hergestellt werden kann, weil auf eine besonders robuste mechanische Ausführung verzichtet werden kann.

Die Anordnung kann auch so ausgestaltet sein, dass die

Einrichtung in einer Tiefe angeordnet ist, die mindestens 48 Meter beträgt. Eine Tiefe von mindestens 48 Metern ist deshalb besonders vorteilhaft, weil die elektrische

Einrichtung in dieser Tiefe den Schiffsverkehr nicht

behindert. Üblicherweise haben heute gebräuchliche Schiffe einen maximalen Tiefgang von ca. 24 Metern. Bei einer

Installation der Einrichtung in einer Tiefe von mindestens 48 Metern besteht ein großer Sicherheitsabstand zwischen dem Kiel der Schiffe und der elektrischen Einrichtung. Weiterhin besteht bei einer Installation der elektrischen Einrichtung in einer Tiefe von mindestens 48 Metern ein auch noch

ausreichend großer Sicherheitsabstand zu zukünftigen

Schiffen, die möglicherweise einen größeren Tiefgang haben. Die Anordnung kann auch so ausgestaltet sein, dass die

Einrichtung in einer Tiefe angeordnet ist, die maximal

1000 Meter beträgt. Die elektrische Einrichtung kann also beispielsweise in einer Tiefe angeordnet sein, die zwischen 48 und 1000 Metern beträgt. Eine Tiefe von maximal 1000 Metern hat sich als vorteilhaft herausgestellt, weil bei Tiefen größer als 1000 Metern der Aufwand für die

Ertüchtigung der elektrischen Einrichtung für den in solchen Tiefen auftretenden Wasserdruck stark ansteigt.

Die Anordnung kann auch so ausgestaltet sein, dass die

Einrichtung mittels mindestens eines am Grund des Gewässers befestigten Seils unterhalb der Oberfläche des Gewässers gehalten ist. Dabei weist die elektrische Einrichtung eine mittlere Dichte auf, die geringer als die Dichte von Wasser ist. Diese Dichte kann durch eine entsprechende Materialwahl und/oder durch eine entsprechende Menge eines in der

elektrischen Einrichtung vorhandenen Gases (zum Beispiel Luft) erreicht werden.

Die Anordnung kann so ausgestaltet sein, dass der Einrichtung mindestens ein Auftriebskörper zugeordnet ist. Mittels dieses Auftriebskörpers kann vorteilhafter Weise erreicht werden, dass die elektrische Einrichtung in dem Gewässer schwimmt und nicht auf den Grund des Gewässers absinkt. Der

Auftriebskörper dient zum Erzeugen einer Auftriebskraft, um die elektrische Einrichtung grundberührungsfrei zu halten. Es kann auch eine Mehrzahl von Auftriebskörpern verwendet werden, um die elektrische Einrichtung grundberührungsfrei zu halten. Der Auftriebskörper kann auch als Schwimmkörper bezeichnet werden. Der Auftriebskörper kann auf oder

unterhalb der Oberfläche des Gewässers schwimmen.

Die Anordnung kann auch so ausgestaltet sein, dass der

Einrichtung mindestens eine Pumpe zum Pumpen eines Fluids zugeordnet ist, und die Pumpe mittels einer Fluidleitung mit dem Auftriebskörper verbunden ist. Mittels dieser Pumpe kann ein Fluid, insbesondere ein Gas, in den Auftriebskörper gepumpt werden. Dadurch wird Wasser aus dem Auftriebskörper herausgedrückt, wodurch der Auftriebskörper in verschiedenen Tiefen des Gewässers positioniert werden kann (ähnlich einem U-Boot) .

Die Anordnung kann so ausgestaltet sein, dass der

Auftriebskörper auf der Oberfläche des Gewässers schwimmt. An einem solchen auf der Oberfläche des Gewässers schwimmenden Auftriebskörper kann die elektrische Einrichtung hängen, damit die Einrichtung nicht auf den Grund des Gewässers absinkt .

Die Anordnung kann auch so ausgestaltet sein, dass die elektrische Einrichtung starr mit dem Auftriebskörper

verbunden ist. Eine derartige starre Verbindung der

elektrischen Einrichtung mit dem Auftriebskörper stellt sicher, dass sich die elektrische Einrichtung stets in einer definierten Lage/Position bezüglich des Auftriebskörpers befindet .

Die Anordnung kann auch so ausgestaltet sein, dass die

Einrichtung mittels eines hohlen Verbindungselements mit einer über der Oberfläche des Gewässers angeordneten

Plattform verbunden ist. Dabei wird mittels der elektrischen Einrichtung und der Plattform vorteilhafter Weise ein

sogenannter Halbtaucher realisiert. Obwohl die Einrichtung unterhalb der Oberfläche des Gewässers angeordnet ist, existiert mit der Plattform ein oberhalb der Oberfläche des Gewässers angeordnetes Teil. Mittels des hohlen

Verbindungselements sind die elektrische Einrichtung und das Teil starr miteinander verbunden. Ein solcher Halbtaucher hat den Vorteil, dass sein Massenschwerpunkt sehr niedrig liegt und dass der Halbtaucher deshalb auch bei Wind und Wellengang ruhig in dem Gewässer liegt.

Die Anordnung kann auch so ausgestaltet sein, dass die

Einrichtung mittels eines hohlen Verbindungselements mit der Oberfläche des Gewässers verbunden ist. Mittels dieses hohlen Verbindungselements kann vorteilhafter Weise eine Zugänglichkeit zu der elektrischen Einrichtung von oberhalb der Wasseroberfläche erreicht werden. Weiterhin kann das Verbindungselement vorteilhafter Weise auch als Antenne dienen, um per Funk mit der elektrische Einrichtung zu kommunizieren .

Die Anordnung kann auch so ausgestaltet sein, dass die

Einrichtung kardanisch aufgehängt ist. Eine kardanische

Aufhängung hat den Vorteil, dass die elektrische Einrichtung auch bei kurzzeitigen Bewegungen/Wellenbewegungen des

Gewässers in ihrer ursprünglichen Lage bleibt.

Die Anordnung kann auch so ausgestaltet sein, dass die

Einrichtung ein wasserdichtes Gehäuse aufweist, das in unmittelbarem Kontakt mit dem Gewässer steht.

Die Anordnung kann auch derart ausgestaltet sein, dass die Einrichtung in einen Rahmen eingebaut ist, der von dem

Gewässer durchspült ist. Hierbei ist besonders vorteilhaft, dass durch den Rahmen eine feste Anordnung zwischen den

Komponenten der elektrischen Einrichtung gewährleistet ist. Dadurch können elektrische Verbindungen zwischen den

Komponenten einfach und kostengünstig beispielsweise über Kabel oder Rohre realisiert sein. Der Rahmen sorgt dafür, dass die elektrische Einrichtung vor mechanischen

Umwelteinflüssen geschützt ist. Aufgrund der Durchspülbarkeit bzw. Wasserdurchlässigkeit des Rahmens wird der Einfluss des Gewässers (beispielsweise der Einfluss von Strömungen des Gewässers) auf die Lage der elektrischen Einrichtung

verringert .

Die Anordnung kann so ausgestaltet sein, dass die Einrichtung einen Stromrichter und/oder einen Transformator aufweist.

Die Anordnung kann so ausgestaltet sein, dass die Einrichtung mittels eines ersten Kabels elektrisch mit einem

Offshorebauwerk und mittels eines zweiten Kabels elektrisch mit einem Ufer des Gewässers verbunden ist. Dadurch kann mittels der elektrischen Einrichtung eine Energieübertragung (in beiden Richtungen) zwischen dem Offshorebauwerk und dem Ufer des Gewässers realisiert werden.

Die Anordnung kann auch derart ausgestaltet sein, dass die Einrichtung mittels des zweiten Kabels elektrisch mit einem an dem Ufer des Gewässers angeordneten Wechselrichter

verbunden ist. Dies ermöglicht vorteilhafter Weise die

Übertragung von Gleichstrom mittels der elektrischen

Einrichtung .

Die Anordnung kann mit Vorteil Bestandteil einer

Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragungseinrichtung sein .

Bisher wurden elektrische Einrichtungen beziehungsweise

Anordnungen mit einer elektrischen Einrichtung beschrieben, die kostengünstig realisiert werden können. Offenbart wird weiterhin ein Verfahren zum Übertragen von elektrischer Energie, bei dem elektrische Energie mittels einer Anordnung gemäß einer der vorstehend genannten

Varianten zwischen einem in einem Gewässer stehenden

Offshorebauwerk und dem Ufer des Gewässers übertragen wird.

Das beschriebene Verfahren ermöglicht eine kostengünstige und sichere Übertragung von elektrischer Energie zwischen dem Offshorebauwerk und dem Ufer des Gewässers (in beiden

Richtungen) , weil die für diese Energieübertragung benötigte elektrische Einrichtung kostengünstig realisiert werden kann.

Ein Offshorebauwerk ist ein feststehendes Bauwerk, das in der offenen See (vor der Küste) errichtet ist. Ein Beispiel für ein Offshorebauwerk ist eine Bohrinsel, eine Windkraftanlage oder eine Umspannplattform.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand von

Ausführungsbeispielen näher erläutert. Dazu ist in Figur 1 ein Ausführungsbeispiel einer Anordnung mit einer in einem Gewässer angeordneten

elektrischen Einrichtung, in

Figur 2 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer

elektrischen Anordnung, in

Figur 3 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer

elektrischen Anordnung, in

Figur 4 ein Ausführungsbeispiel einer Anordnung mit einem an der Oberfläche des Gewässers

schwimmenden Auftriebskörper, in

Figur 5 ein Ausführungsbeispiel einer Anordnung mit einer starren Verbindung zwischen dem

Auftriebskörper und der elektrischen

Einrichtung, in

Figur 6 ein Ausführungsbeispiel einer Anordnung mit einem hohlen Verbindungselement, in

Figur 7 ein Ausführungsbeispiel einer Anordnung mit einer über der Oberfläche des Gewässers angeordneten Plattform, in

Figur 8 ein Ausführungsbeispiel einer Anordnung mit einer Fluidpumpe, in

Figur 9 ein Ausführungsbeispiel einer Anordnung, bei der die elektrische Einrichtung mittels eines Seils am Grund des Gewässers gehalten ist und in

Figur 10 ein Ausführungsbeispiel, bei der die

elektrische Einrichtung in einen Rahmen eingebaut ist, dargestellt .

In Figur 1 ist schematisch ein Ausführungsbeispiel einer Anordnung 1 zur Übertragung von elektrischer Energie mittels einer elektrischen Einrichtung 3 dargestellt. Die elektrische Einrichtung 3 besteht im Ausführungsbeispiel aus zwei

Komponenten. Die elektrische Einrichtung 3 ist in einem

Gewässer 5 angeordnet; erkennbar ist der Grund 7 des

Gewässers 5, die Oberfläche 9 des Gewässers 5

(Wasseroberfläche 9) sowie das Ufer 11 des Gewässers. Die elektrische Einrichtung 3 ist mittels eines ersten

elektrischen Kabels 15 elektrisch mit einem Offshorebauwerk 18 verbunden. Ein Offshorebauwerk ist ein feststehendes

Bauwerk, das in der offenen See (vor der Küste) errichtet ist .

Das Offshorebauwerk 18 ist im Ausführungsbeispiel als eine Windkraftanlage 18 ausgestaltet. Die Windkraftanlage 18 ist mittels eines schematisch dargestellten Pfahls 21 im Grund 7 des Gewässers 5 verankert bzw. befestigt. Die Windkraftanlage 18 weist einen Generator 24 auf, welcher Wechselstrom

erzeugt. Der Wechselstrom wird über das erste Kabel 15 zu der elektrischen Einrichtung 3 übertragen. Im Ausführungsbeispiel weist die elektrische Einrichtung 3 einen Transformator 205 und einen Stromrichter 208 auf, siehe Figur 2. Der

Transformator transformiert den Wechselstrom auf

Hochspannungsniveau, daraufhin wird der Wechselstrom mittels des Stromrichters (der im Ausführungsbeispiel als ein

Diodengleichrichter ausgestaltet ist) in Gleichstrom

umgewandelt. Der Hochspannungs-Gleichstrom wird mittels eines zweiten elektrischen Kabels 27 zum Ufer 11 des

Gewässers 5 übertragen. Das zweite Kabel 27 ist am Ufer 11 mit einem Wechselrichter 30 elektrisch verbunden. Dieser Wechselrichter 30 wandelt den Hochspannungs-Gleichstrom in Hochspannungs-Wechselstrom, der dann an Land weiter

transportiert wird. Die elektrische Einrichtung 3 ist unterhalb der Oberfläche 9 des Gewässers und oberhalb des Grundes 7 des Gewässers 5 angeordnet. Dabei befindet sich die elektrische Einrichtung 3 in einer Tiefe 33 unterhalb der Oberfläche des Gewässers. Dabei ist vorteilhaft, dass in der Tiefe 33 des Gewässers der Wasserdruck (hydrostatische Druck) geringer ist als am Grund 7 des Gewässers. Weiterhin ist vorteilhaft, dass aufgrund der Anordnung oberhalb des Grundes des Gewässers eine Berührung zwischen der elektrischen Einrichtung 3 und dem Grund 7 des Gewässers vermieden wird. Dadurch kann die elektrische

Einrichtung 3 nicht durch beispielsweise am Grund des

Gewässers vorhandene unterseeische Felsen oder Riffe

beschädigt werden. Weiterhin ist vorteilhaft, dass die elektrische Einrichtung unterhalb der Oberfläche 9 des

Gewässers angeordnet ist. Dadurch wird die elektrische

Einrichtung nicht oder nur wenig durch Seegang und Wellen an der Oberfläche des Gewässers beeinträchtigt.

Bei der beschriebenen Anordnung ist die elektrische

Einrichtung lediglich so tief in dem Gewässer versenkt, dass sie den Schiffsverkehr nicht behindert. Die elektrische

Einrichtung ist in einer Wassertiefe angeordnet, in der nur noch geringe Wellenbewegungen zu verzeichnen sind. Die elektrische Einrichtung 3 ist grundberührungsfrei und schwimmend in der Tiefe 33 unterhalb der Oberfläche 9 des Gewässers 5 angeordnet. Diese Tiefe 33 ist vorteilhafter Weise so gewählt, dass sie ein bestimmtes Verhältnis zur Wellenlänge von auf dem Gewässer auftretenden Wellen

aufweist. Dies ist in den folgenden Figuren dargestellt.

Figur 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem auf der

Wasseroberfläche 9 schematisch eine Welle 202 dargestellt ist. Die Welle 202 weist eine Wellenlänge L auf. Im

Ausführungsbeispiel der Figur 2 ist die elektrische

Einrichtung 3 in einer Tiefe 33 angeordnet, wobei die Tiefe 33 größer ist als ein Viertel der Wellenlänge der Welle 202 (also größer als L/4) . In einer solchen Tiefe 33 größer oder gleich L/4 hat die Bewegung der Wasserteilchen durch die Welle 202 schon stark abgenommen, so dass die elektrische Einrichtung 3 durch die Welle 202 nur noch wenig bewegt wird. Somit tritt nur eine geringe mechanische Belastung der elektrischen Einrichtung 3 durch die Welle 202 auf.

Die elektrische Einrichtung 3 weist einen Transformator 205 und einen Stromrichter 208 in Form eines Gleichrichters 208 auf. Die elektrische Einrichtung 3 weist ein wasserdichtes Gehäuse 211 auf. Dieses Gehäuse 211 steht in unmittelbarem Kontakt mit dem Wasser 5 und schützt den Transformator 205 und den Stromrichter 208 vor Kontakt mit dem Wasser.

In Figur 3 ist ein Ausführungsbeispiel dargestellt, bei dem die elektrische Einrichtung 3 in einer Tiefe 33 angeordnet ist, die mindestens L/2 beträgt. L ist dabei die mittlere Wellenlänge von auf dem Gewässer auftretenden Wellen 302. In einer Tiefe größer oder gleich L/2 treten nur noch sehr geringe Bewegungen der Wasserteilchen aufgrund der Welle 302 auf, so dass die elektrische Einrichtung 3 nur sehr wenig durch die Welle 302 bewegt wird. Daher treten nur sehr geringe mechanische Belastungen der elektrischen Einrichtung 3 durch die Welle 302 auf. Vorzugsweise ist die elektrische Einrichtung 3 in einer Tiefe 33 angeordnet, die mindestens 48 Meter beträgt. Dadurch behindert die elektrische Einrichtung 3 nicht die Schifffahrt, weil heutzutage übliche Schiffe einen maximalen Tiefgang von ca. 24m aufweisen. Weiterhin ist die elektrische Einrichtung 3 vorteilhafterweise in einer Tiefe von maximal 1000m angeordnet. Bei einer Tiefe von maximal 1000m ist der auftretende Wasserdruck bei

vertretbaren Kosten für die elektrische Einrichtung 3

technisch gut beherrschbar. Bei Tiefen von ca. 700m bis zu maximal 1000m ist von Vorteil, dass die elektrische

Einrichtung 3 nur selten in Kollision mit Fischernetzen gerät, weil die meisten Fischernetze in weit geringeren

Tiefen als 700m eingesetzt werden. In Figur 4 ist eine weitere Anordnung mit der elektrischen Einrichtung 3 dargestellt. Die elektrische Einrichtung 3 ist mittels eines Seils 403 an einem Auftriebskörper 406

befestigt, der als Schwimmkörper 406 ausgestaltet ist. Somit wird verhindert, dass die elektrische Einrichtung 3 auf den Grund 7 des Gewässers absinkt. Die elektrische Einrichtung 3 ist nämlich schwerer als das von ihr verdrängte Wasser. Da die Seile 403 alle im Wesentlichen die gleiche Länge

aufweisen, befinden sich alle Komponenten der elektrischen Einrichtung 3 unterhalb der Oberfläche des Gewässers im

Wesentlichen in derselben Tiefe 33. Das Seil 403 kann ein elastisches Seil 403 sein.

Bei diesem Ausführungsbeispiel ist weiterhin vorteilhaft, dass die Auftriebskörper 406 den Ort der elektrischen

Einrichtung 3 in dem Gewässer anzeigen, so dass

beispielsweise Schiffsführer über den Ort der Installation der elektrischen Einrichtung 3 informiert sind. In Figur 4 sind eine Mehrzahl von Auftriebskörpern 406 und eine Mehrzahl von Seilen 403 dargestellt. In einem anderen

Ausführungsbeispiel kann jedoch schon ein einziges Seil mit einem einzigen Auftriebskörper ausreichend sein, um die elektrische Einrichtung 3 oberhalb des Grundes des Gewässers (grundberührungsfrei ) zu halten. Im Ausführungsbeispiel der Figur 4 ist die elektrische Einrichtung 3 an dem Seil 403 kardanisch aufgehängt, so dass die elektrische Einrichtung 3 auch bei Wellenbewegungen ihre ursprüngliche Lage beibehält. Zu diesem Zwecke ist zwischen dem Seil 403 und der

elektrische Einrichtung 3 eine kardanische Aufhängung 409 angeordnet. Die kardanische Aufhängung 409 weist zwei

ineinander drehbar gelagerte Ringe auf, wobei die Drehachsen dieser Ringe jeweils um 90° gegeneinander versetzt sind.

Kardanische Aufhängungen als solche sind allgemein bekannt, so dass hier auf eine detaillierte Beschreibung verzichtet werden kann.

In Figur 5 ist ein Ausführungsbeispiel einer Anordnung dargestellt, bei der die elektrische Einrichtung 3 starr mit zwei Auftriebskörpern 406 verbunden ist. Dazu sind zwischen der elektrische Einrichtung 3 und den Auftriebskörpern 406 starre Streben 502 (Verstrebungen 502) angeordnet, welche eine starre Verbindung zwischen der elektrischen Einrichtung 3 und den Auftriebskörpern 406 realisieren. Weiterhin ist auch zwischen den zwei Auftriebskörpern 406 eine starre

Verstrebung 504 angeordnet. Im Ausführungsbeispiel werden die Verstrebungen 502 vom Gewässer umspült. Zwischen den

Verstrebungen 502 befinden sich Durchlässe, die das Wasser des Gewässers ungehindert durchströmen lassen. Somit wird die elektrische Einrichtung wenig oder nicht von Strömungen des Gewässers bewegt.

In Figur 6 ist ein Ausführungsbeispiel einer Anordnung dargestellt, bei der die elektrische Einrichtung 3 mittels eines hohlen Verbindungselements 603 mit der Oberfläche 9 des Gewässers 5 verbunden ist. Mittels des hohlen

Verbindungselements 603 wird eine dauerhafte Zugänglichkeit zu der elektrischen Einrichtung 3 (von oberhalb des

Gewässers) gewährleistet. Das hohle Verbindungselement 603 kann auch eine Antenne zur drahtlosen Telekommunikation darstellen .

In Figur 7 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer

Anordnung mit einer elektrischen Einrichtung 3 dargestellt. Dabei ist die elektrische Einrichtung 3 mittels eines hohlen Verbindungselements 703 mit einer über der Oberfläche 9 des Gewässers angeordneten Plattform 706 verbunden. Im

Ausführungsbeispiel ist die elektrische Einrichtung sogar mittels zweier hohler Verbindungelemente 703 mit der

Plattform 706 verbunden; in einem anderen Ausführungsbeispiel würde jedoch auch bereits ein hohles Verbindungselement 703 ausreichen. Auf der Plattform 706 sind beispielsweise ein Hubschrauberlandeplatz 709, eine Anlegemöglichkeit 712 für Schiffe und/oder ein Aufenthaltsraum 715 für Servicepersonal angeordnet. Von der Plattform 706 ist durch das hohle

Verbindungselement 703 ein Zugang zu der elektrischen

Einrichtung 3 gegeben, beispielsweise kann im Hohlraum des hohlen Verbindungselements 703 eine Leiter 718 angeordnet sein. Das hohle Verbindungselement 703 ermöglicht neben einem ständigen Zugang auch eine Belüftung der elektrischen

Einrichtung 3. Im Ausführungsbeispiel hat die elektrische Einrichtung 3 ein größeres Gewicht als die Plattform 706. Dadurch befindet sich der Großteil des Gesamtgewichtes unterhalb der Wasseroberfläche 9, so dass der Schwerpunkt der Anordnung tief liegt, insbesondere unterhalb der

Wasseroberfläche. Dadurch besteht nur ein geringer Einfluss von Wellen auf die Anordn8ung und damit auf die elektrische Einrichtung 3.

Die Anordnung gemäß der Figur 5 oder 7 kann auch als ein Halbtaucher bezeichnet werden. Diese Anordnung weist ein großvolumiges Bauteil unterhalb der Wasseroberfläche und ein kleinvolumiges Bauteil oberhalb der Wasseroberfläche auf. Zwischen dem großvolumigen Bauteil und dem kleinvolumigen Bauteil bestehen ein oder mehrere dünne Verbindungsteile, wodurch die Anordnung unempfindlich gegen Wellen wird. Das Gewicht des großvolumigen Bauteils richtet die Anordnung senkrecht im Wasser aus. Durch entsprechende Auswahl von Massen und Schwerpunkten wird erreicht, dass die Anordnung mit einem vorgegebenen Tiefgang schwimmt. In Figur 8 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel dargestellt, bei dem die elektrische Einrichtung 3 mittels mindestens eines Auftriebskörpers 803 schwimmend zwischen dem Grund und der Oberfläche des Gewässers 9 gehalten wird. Der

Auftriebskörper 803 ist mittels einer Fluidleitung 806 mit einer Pumpe 809 (Fluidpumpe 809) verbunden. Die Pumpe 809 dient dazu, ein Fluid (beispielsweise ein Gas) in den

Auftriebskörper 803 zu pumpen und so die Schwimmtiefe des Auftriebskörpers 803 (und damit die Schwimmtiefe der

elektrische Einrichtung 3) in dem Gewässer einzustellen.

Diese Schwimmtiefenregulierung (Schwimmtiefeneinstellung) erfolgt ähnlich wie bei einem U-Boot. Die Auftriebskörper 406 bzw. 803 dienen zum Erzeugen einer Auftriebskraft, um die elektrische Einrichtung 3

grundberührungsfrei zu halten. Dafür kann ein einziger

Auftriebskörper ausreichend sein, oftmals wird jedoch eine Mehrzahl von Auftriebskörpern verwendet. In einem anderen Ausführungsbeispiel könnte die Anordnung gemäß Figur 8 auch mit nur einem Auftriebskörper 803 und nur einer Pumpe 809 realisiert sein. In Figur 9 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel dargestellt, bei dem die elektrische Einrichtung 3 mittels eines oder mehrerer Seile 902 unter der Oberfläche 9 des Gewässers gehalten ist. Ein Ende des Seils 902 ist mit der elektrischen Einrichtung 3 verbunden, das andere Ende des Seils 902 ist (beispielsweise mittels einer Verankerung 904 oder mittels eines Gewichtes) am Grund 7 des Gewässers befestigt. Ein solches Halten der elektrische Einrichtung 3 mittels

mindestens eines am Grund 7 befestigten Seils kann

beispielsweise in der relativ flachen Nordsee zur Anwendung kommen.

Wie im rechten Teil der Figur 9 dargestellt, kann der

elektrischen Einrichtung 3 ein Auftriebskörper 906 zugeordnet sein. Bei diesem Auftriebskörper 906 ist insbesondere

vorteilhaft, dass bei Bedarf mittels des Auftriebskörpers 906 die elektrische Einrichtung 3 vollständig auftauchen kann, d. h. vollständig über die Oberfläche 9 des Gewässers 5 gebracht werden kann. Dies ist beispielsweise dann vorteilhaft, wenn der Korrosionsschutz des Gehäuses der elektrischen

Einrichtung überprüft oder erneuert werden soll.

Beim Ausführungsbeispiel der Figur 9 ist die linksseitig dargestellte elektrische Einrichtung (inklusive ihres

Gehäuses) leichter als das von ihr verdrängte Wasser, so dass diese elektrische Einrichtung 3 ohne das Seil 902 zur

Oberfläche des Gewässers 9 aufsteigen würde. Bei der in Figur 9 rechtsseitig dargestellten elektrischen Einrichtung 3 und bei den Ausführungsbeispielen der Figuren 4, 5 und 8 hingegen ist die elektrische Einrichtung 3 inklusive ihres Gehäuses schwerer als das von ihr verdrängte Wasser, so dass die elektrische Einrichtung ohne den Auftriebskörper auf den Grund 7 des Gewässers absinken würde.

In Figur 10 ist ein Ausführungsbeispiel dargestellt, bei dem die elektrische Einrichtung 3 in einen Rahmen 1003 eingebaut ist. Der Rahmen 1003 wird von dem Gewässer 5 durchspült, d. h. das Gewässer 5 kann zwischen der elektrische Einrichtung 3 und den Elementen des Rahmens 1003 hindurch strömen.

Insbesondere wenn (wie beim Ausführungsbeispiel der Figur 10) die elektrische Einrichtung 3 aus mehreren Komponenten besteht, wird durch den Rahmen 1003 sichergestellt, dass die Komponenten der elektrischen Einrichtung einen festen und definierten Abstand zueinander aufweisen. Der versenkbare Rahmen 1003 stellt also eine definierte Anordnung der

Komponenten der elektrische Einrichtung 3 zueinander sicher, dadurch wird beispielsweise das elektrische Verbinden der Komponenten untereinander (beispielsweise über in der Figur 10 nicht dargestellte Kabel oder Rohre) erleichtert.

Als weiteren Vorteil der Anordnung ist zu nennen, dass die elektrische Einrichtung 3 bei Bedarf an die Oberfläche des Gewässers gebracht werden kann, um beispielsweise

Wartungsarbeiten oder Reparaturen durchzuführen. Bei allen Ausführungsbeispielen besteht generell die Möglichkeit, die elektrische Einrichtung 3 an die Oberfläche 9 des Gewässers 5 auftauchen zu lassen. Dies kann beispielsweise beim

Ausführungsbeispiel der Figur 4 dadurch erfolgen, dass die elektrische Einrichtung 3 mittels des Seils 403 zur

Oberfläche gezogen wird. Beim Ausführungsbeispiel der Figur 9 kann dieses Auftauchen dadurch erfolgen, dass die elektrische Einrichtung 3 mittels des Seils 902 zur Oberfläche 9 des Gewässers aufsteigen gelassen wird. Dazu ist (in der Figur 9 nicht dargestellt) das Seil 902 länger, als in der Figur 9 zu erkennen ist, und beispielsweise auf einer Rolle aufgerollt, von der es bei Bedarf abgerollt werden kann. -

Bei den dargestellten Ausführungsbeispielen ist die

elektrische Einrichtung von einem wasserdichten Gehäuse umschlossen, welches in unmittelbarem Kontakt mit dem Wasser steht und die Komponenten der elektrische Einrichtung vor dem Kontakt mit dem Wasser schützt. Das bzw. die Gehäuse der elektrischen Einrichtung können mit einem Gas gefüllt sein, beispielsweise mit Luft, einem anti-korrosivem Gas oder einem elektrisch isolierenden Gas wie beispielsweise Stickstoff.

Das Gehäuse kann auch als ein glockenförmiges Gehäuse

ausgestaltet sein, in dessen Hohlraum die elektrische

Einrichtung angeordnet ist. Dieses glockenförmige Gehäuse kann an der Unterseite offen sein oder an der Unterseite durch eine flexible Membran verschlossen sein. Im Inneren des glockenförmigen Gehäuses befindet sich eine Gasblase

(beispielsweise eine Luftblase) , in der die elektrische

Einrichtung 3 angeordnet ist. Hierbei ist besonders

vorteilhaft, dass keine aufwändigen und teuren

Kabeldurchführungen notwendig sind, um elektrische Leitungen zu der elektrischen Einrichtung 3 zu führen. Bei dieser

Ausführungsform des Gehäuses entsteht (durch die untere

Öffnung bzw. Membran des Gehäuses) in der inneren Gasfüllung ein Innendruck, welcher dem Aussendruck des Wassers

entspricht. Dadurch kann die Wandung des glockenförmigen Gehäuses dünnwandig und damit kostengünstig ausgeführt werden .

Unter einem glockenförmigen Gehäuse wird im Rahmen dieser Anmeldung ein Gehäuse verstanden, welches (ähnlich einer Glocke) an der Oberseite und an den Seitenflächen geschlossen ist, an der Unterseite jedoch offen ist oder an der

Unterseite nur durch eine flexible Membran verschlossen ist. Ein solches glockenförmiges Gehäuse kann also beispielsweise quaderförmig oder würfelförmig sein; wichtig ist, dass die Unterseite des glockenförmigen Gehäuses nicht druckfest verschlossen ist. Die elektrische Einrichtung 3 kann insbesondere einen

Stromrichter (zum Beispiel einen Diodengleichrichter oder einen Umrichter) und/oder einen Transformator aufweisen. Alternativ kann die elektrische Einrichtung aber auch andere Komponenten aufweisen, wie beispielsweise eine Schaltanlage, Kabel, eine Drossel, einen Kondensator oder mindestens ein elektrisches Filter. Die elektrische Einrichtung dient zur Übertragung, und insbesondere auch zur Umformung, von elektrischer Energie.

Die beschriebenen Anordnungen können zur Realisierung einer Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragungseinrichtung zwischen dem Offshorebauwerk 18 und dem Ufer 11 dienen. Dabei kann das zweite Kabel 27 ein Hochspannungskabel, insbesondere ein Hochspannungsgleichstromkabel sein. Die beschriebenen Anordnungen bilden beispielsweise eine

Hochspannungsübertragungseinrichtung, insbesondere eine Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragungseinrichtung . Mittels dieser Anordnung kann elektrische Energie übertragen werden. Dabei kann die Übertragung der elektrischen Energie

insbesondere in Form einer Übertragung von Hochspannungs- Gleichstrom erfolgen, so dass sich eine Hochspannungs- Übertragung, insbesondere eine Hochspannungs- Gleichstromübertragung, realisieren lässt.

Es wurde eine Anordnung und ein Verfahren zum Übertragen von elektrischer Energie beschrieben, die auf einem Gewässer (offshore) , insbesondere auf einem Meer, kostengünstig realisiert werden können. Dabei ist die elektrische

Einrichtung schwebend bzw. schwimmend zwischen dem Grund und der Oberfläche des Gewässers angeordnet. Mit der Anordnung bzw. mit dem Verfahren kann elektrische Energie auf eine kostengünstige Art und Weise durch Gewässer übertragen werden.