Vorrichtung zur Energie- und Süßwassererzeugung im Meer

Die Erfindung bezieht sich auf eine halbtauchende Insel zur Energie- und Süßwassererzeugung, die durch spezielle Anordnung und Vorrichtungen eine hohe Energieausbeute und Wasserproduktion erbringt und damit dem Klimawandel und dem Wassermangel entgegenwirkt.

Es ist bekannt, eine große Anzahl von Photovoltaik-Modulen oder Windenergieanlagen an küstennahen Orten aufzustellen und damit in sonnenreichen Ländern Energie und/oder Wasser zu erzeugen. Mit dieser Energie können so genannte Umkehrosmoseanlagen betrieben werden, die aus dem Meerwasser dann Trinkwasser erzeugen. Ferner ist bekannt, den Energieertrag der Photovoltaik-Module durch Nachführanlagen zu erhöhen, die aufwändig und teuer sind. Zusätzlich nachteilig ist daran, dass derartige Anlagen in oder in der Nähe von Siedlungen als störend empfunden werden, im anderen Fall aber lange Zu- und Ableitungen nötig werden. Weiterhin ist die Entsorgung der konzentrierten Salzlauge bei den an Land errichteten Anlagen ein Problem.

Ferner ist bekannt, Solar- und Windkraftanlagen auf Schiffen zu installieren, um Energie und Süßwasser zu erzeugen (Hochseesegler nutzen diese Technik bereits seit ca. 1980, Zitat: Fachzeitschrift „Yacht"). Ferner ist aus der Patentschrift US 2002/0182946 A1 bekannt, derartige Anlagen auf einem Schwimmkörper zu errichten.

Schiffe oder Schwimmkörper auf der Wasseroberfläche haben jedoch mehrere Nachteile: Bei Stürmen und Orkanen (oder sog. Monsterwellen), die durch den Klimawandel immer häufiger auftreten, werden sie durch Wind und Wellen hohen Beanspruchungen ausgesetzt, die die Verankerung aus dem Grund reißen oder gar bis zur Zerstörung der gesamten Struktur führen können. Starke Wasserströmungen können durch den hohen Wasserwiderstand das Nachführen der Solarmodule beeinflussen oder gar verhindern. Die bei Stürmen erzeugte Gischt legt sich als Salzfilm auf die Solarzellen und verringert die Energiegewinnung, zusätzlich ist nach jedem Sturm eine aufwändige Reinigung notwendig. Dazu müssen größere Pontons, Schwimmkörper und Mehrrumpfkonstruktionen durch die große benetzte Oberfläche und den damit erzeugten hohen Widerstand zum Einsatzort geschleppt werden und können nicht aus eigener erzeugter Energie dorthin fahren.

Eine entscheidende Verbesserung wäre, Energie- und Trinkwasser mit geeigneten Anlagen, die speziell für diesen Zweck gestaltet werden, direkt im Meer zu erzeugen und dann den

Abnehmern zuzuführen, wobei diese Vorrichtungen durch getauchte Schwimmer die Solarplattform und Windenergieanlagen weit über dem Wasserspiegel tragen und so dem Wasser und den Wellen weniger Widerstand entgegenbringen.

Der im Patentanspruch 1 angegebenen Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, eine über dem Meer von Schwimmern getragene Plattform zu errichten, die einen hohen Energie- und Trinkwasserertrag ermöglicht und die mittels den eigenen Antrieben und dem geringen Wasserwiderstand selbständig von der Werft zum Bestimmungsort bewegt werden kann.

Dieses Problem wird durch die im Patentanspruch 1 aufgeführten Merkmale gelöst. Die mit der beschriebenen Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, dass mit geringem Aufwand eine hohe Energie- und Trinkwassererzeugung erreicht wird, die Plattform durch die Bauweise sehr sicher ist und die, durch in oder an den Schwimmern angebrachten Antriebe, dem Sonnenstand nachgeführt werden kann und auch selbst weite Strecken zurücklegen kann.

Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen in Fig.1a und 1b dargestellt und werden im Folgenden näher beschrieben. Im Beispiel 1a trägt ein ringförmiger Hohlkörper (1) eine Fläche, auf der die Photovoltaik- Module (2) angeordnet sind. In Regionen, in denen ein hoher Windenergieanteil zu erwarten ist, können an geeigneter Stelle des Rings (z.B. über den senkrechten Auslegern (7)) Windkonverter (9) installiert werden, um den Energieertrag der Insel zu steigern. Im Hohlkörper befinden sich alle Aggregate, Energiespeicher und Strom- und Wasserleitungen, die zum Betrieb der Anlage nötig sind. Zusätzlich ist der Ringkörper durch eingebaute Schotts ein Auftriebskörper, der die Insel bei Havarie unsinkbar macht. Im Zentrum des Rings ist, wie die Nabe eines Rades, die drehbare Aufhängung für die Verankerung (3) angebracht, die durch die Ankerleine (4) und dem Anker (5) eine stabile Positionierung der Insel gewährleistet. Getragen wird die Insel durch mindestens 3 Schwimmkörper (6), die zum Ausgleich der unterschiedlichen Beladung der Insel und zur Erhöhung der Stabilität bei Seegang geflutet oder wieder entleert (6a) werden können. Zusätzlich kann dadurch die Höhe der Plattform über dem Wasser der Wellenhöhe angepasst werden. Die Schwimmkörper werden durch senkrechte Ausleger (7) gehalten. Die Höhe der Insel über dem Wasser sollte im Betrieb größer sein, als die lokal zu erwartende maximale Wellenhöhe, um die Plattform in allen Bedingungen über Wasser zu halten (also z.B. in Regionen, in denen Monsterwellen auftreten > 30 m). Der Querschnitt der

senkrechten Ausleger sollte so gering als möglich gewählt werden, um bei Seegang eine ruhigere Lage zu ermöglichen.

An den Schwimmkörpern befinden sich die Motoren (8), die eine automatische Ausrichtung

75 auf den Sonnenstand und so eine Erhöhung der Energieausbeute ermöglichen. Die Motoren sind im Idealfall drehbar montiert, damit kann die Insel aus eigener Kraft von der Werft zum Bestimmungsort, oder von einem Einsatz zum anderen fahren. In diesem Fall ist es zur Reduzierung des Wasserwiderstandes von Vorteil, die Schwimmkörper völlig von Ballast zu entleeren, um die benetzte Oberfläche zu verringern und die Plattform erst wieder am

80 Einsatzort abzusenken.

Mit der Leitung (10) können schließlich Energie und/oder Wasser zu den Verbrauchern transportiert werden.

Eine zusätzliche vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist im Patentanspruch 2

85 angegeben.

Wie in Fig. 1b dargestellt, trägt ein im Grundriss sechseckiger Hohlkörper(1) mit beliebigem Querschnitt, der mit strömungsgünstigen Auslegern und Schwimmern(7,6) versehen ist, die Plattform. Die Schwimmer (6) sind mit den Auslegern (7) zusammen drehbar und funktionieren bei überführungsfahrten als Lateralflächen, was ein Kreuzen gegen den Wind

90 ermöglicht, während sie im stationären Zustand vor Anker den Wasserströmungen nur geringen Widerstand bieten.

In den Schwimmern sind Hohlräume (6a), die geflutet und auch wieder entleert werden können und so die Höhe der Plattform über der Wasseroberfläche bestimmen oder Beladungs-Asymmetrien ausgleichen.

95 Die Motoren (8) sind in diesem Ausführungsbeispiel in den Schwimmern integriert. Zur

Erhöhung der Schwimmstabilität hat dieses Ausführungsbeispiel vergrößertes Volumen über den Auslegern.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist im Patentanspruch 3 angegeben. 100 Es sind hier geometrische Grundrissformen der Insel angesprochen, die eine Kombination von mehreren Einzelelementen zu einem großen Verbund mit entsprechend hoher Leistung erlauben (Fig.2).

Einfache Grundformen sind ein gleichseitiges Dreieck (11) oder das Quadrat (13), aus denen durch einfache Koppelung eine große Anzahl von Inseln kombiniert werden können (12, 14) 105 und so die Leistung vervielfacht werden kann.

Eine besonders vorteilhafte Form ist das Sechseck als Grundriss (15), das bei einfachen Konstruktions- und Baubedingungen gleich mehrere Vorteile bietet und zu großen Verbänden gekoppelt werden kann (16). Es ergibt sich eine hohe Sicherheit durch Verwendung von sechs Schwimmkörpern (6) an

LlO den Eckpunkten für jede einzelne Insel, hohe Stabilität bei gleichzeitiger hoher Flexibilität des kompletten Verbundes, dargestellt in Fig.3. In dieser Zeichnung sind drei mit Gelenken (17) gekoppelte Inseln bei hohem Seegang dargestellt (zur Vereinfachung ohne Windkraftwerke, die bei der Koppelung von erfindungsgemäßen Inseln ohnehin anders positioniert werden müssen).

L15

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist im Patentanspruch 4 angegeben. In manchen Regionen mit hohen Windstärken kann es nötig sein, die Inseln oder die Verbände mit 2 oder mehreren Ankern stabil zu positionieren. Diese Anordnung ist in Fig.4 dargestellt. In diesem Fall ist es nötig, das gesamte Deck, auf dem die Photovoltaikmodule

L20 angebracht sind, drehbar zu gestalten (18).