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Woran denkt man wohl, wenn man die Überschrift „Meeresschätze“ liest? Vielleicht an den Fischreichtum der Meere oder an versunkene Schiffe, mit Gold beladen, oder vielleicht auch an Manganknollen und Methanhydrat auf dem Ozeanboden. Ich meine hier mit „Meeresschätze“ die Energiereserven der Meeresströmungen, die bislang kaum Beachtung fanden, obwohl sie mehr als das Tausendfache des gesamten Energiebedarfs der Menschheit darstellen. Im vergangenen Jahrhundert hatte man ja genügend Kohle, Öl und Gas, die leicht zugänglich waren und die man verbrennen konnte. Der Ozean in seiner Tiefe ist ja auch für den Menschen recht lebensfeindlich und ohne Technik nicht erreichbar.

Nun schrumpfen die Reserven und die Klimaerwärmung setzt ein unübersehbares Achtungszeichen, die Menschheit muss umsteuern. Mit diesem Brief möchte ich Ihnen einen Weg aufzeigen, diese Energiereserven anzuzapfen.

Mit den heute verfügbaren Technologien ist durchaus die Nutzung dieser Energien möglich. Die Energiedichte der Meeresströmungen ist größer als die vom Wind und der Sonneneinstrahlung auf unserer Erde. Dies lässt schon geringere Investitionskosten erwarten. Nun möchte ich hier ein Konzept vorstellen, welches sehr geringe Infrastrukturkosten ausweist und bei dem die gesamte Montage vom Schiff erfolgen kann.

Vor einigen Jahren wurde das Projekt „Seaflow“ realisiert, doch seitdem ist es um die Nutzung der Energie von Meeresströmungen ruhiger geworden. Dieses Projekt weist ja auch einige Schwächen auf, die einer breiten Nutzung entgegenstehen. Ich möchte ein Konzept vorstellen, welches die Schwächen des Projektes „Seaflow“ vermeidet. http://www.iset.uni-kassel.de/pls/w3isetdad/www_iset_page.show_menu?p_name=7241002&p_lang=ger#seaflow

Das Projekt „Seaflow“ eignet sich nur bei küstennahen Meeresströmungen in geringer Tiefe (bis max. 50 m), es sind umfangreiche Tiefbauarbeiten am Einsatzort notwendig und der Investitionsbedarf ist sehr groß.

 

Zur Energiegewinnung aus Strömungen mit geringen Strömungsgeschwindigkeiten eignet sich eine Generatorzelle mit einem Master-Rotor um den mehrere Slave-Rotoren angeordnet sind, die ihr Drehmoment an den Master-Rotor abgeben, der an einen Generator gekoppelt ist bzw. selbst den Rotor eines Generators bildet. Die Rotoren tragen außen Zahnkränze, über die das Drehmoment der Slave-Rotoren auf den Master-Rotor übertragen wird. Entsprechend des Durchmesserverhältnisses erhöht sich die Drehzahl des Master-Rotors. Wenn der Master-Rotor zwischen zwei Slave-Rotoren angeordnet ist, wie im nebenstehenden Bild angedeutet, lässt sich theoretisch ein beliebiges Übersetzungsverhältnis einstellen. Praktisch sind bei dieser Anordnung wohl aber Übersetzungsverhältnisse bis zu 80 möglich, daher kann bei dieser Anordnung auf ein separates Getriebe verzichtet werden. Werden zwei Paare Slave-Rotoren (Slave-Rotor 1+ 2 sowie Slave-Rotor 3+4) hintereinander an einem Master-Rotor angeordnet, so kann bei gleichem Übersetzungsverhältnis die überstrichene Fläche und damit das Drehmoment nahezu verdoppelt werden. Um einen großen Wirkungsquerschnitt zu erreichen, sollte man viele solcher Generatorzellen an einer Generatorwand anordnen, durch die das Wasser strömt und die auf dem Meeresboden abgesetzt wird oder an einem Auftriebskörper hängt, der am Meeresboden verankert ist.  

An einem Gerüst sich kreuzender Streben werden die einzelnen Rotoren befestigt. Wenn die Generatorwand am Ozeanboden betrieben werden soll, so kann man diese mit einer Stützwand verbinden, die ebenfalls Generatorzellen trägt

Der Aufbau der Generatorwand kann von einem Schiff aus an der Absenkstelle erfolgen. Zwei Schiffe bilden am Einsatzort eine Montageplattform. Die einzelnen Generatorzellen werden hier mit den Streben verbunden und Lage für Lage ins Wasser abgesenkt bis das gesamte Generatorwandsegment fertig aufgebaut und mit der Stützwand  verbunden ist. Durch Leitflächen an der Stützwand kann sich diese beim Absenken selbsttätig aufspreizen. An den Punkten, wo sich kein Masterrotor befindet können Steuereinrichtungen und Transformatoren eingebaut werden. An der Wand werden Leitbleche so angeordnet, dass alles Wasser durch die Slave-Rotore strömen muss. Montageleistungen vor Ort sind dabei nicht erforderlich. Eine zweite Möglichkeit wäre die Aufhängung einer Generatorwand an Schwimmkörpern, die am Meeresboden verankert sind. Damit lassen sich die oberen Strömungsschichten nutzen.Um den Wasserdruck zu kompensieren, sollten die Generatoren mit Druckluft befüllt werden oder flüssigkeitsgefüllt sein (z.B. mit Leichtbenzin). Die Generatorwand kann dann unabhängig von der Wassertiefe aufgestellt werden.

Nach einer Berechnung von Herrn Bard vom ISET (Projekt „Seaflow“) kann bei einer Strömungsgeschwindigkeit von 2m/s und einem Rotordurch-messer von 20 m eine elektrische Leistung von 500 kW erzeugt werden, wenn ein Gesamtwir-kungsgrad von 40% zugrunde gelegt wird. Bei einer Strömungsgeschwindigkeit von 1m/s sind es aber nur noch 70kW.

Leider habe ich keine Unterlagen über die Strömungsgeschwindigkeiten der Meeresströmungen im europäischen Raum gefunden. An Sattellagen (z.B. zwischen einer vorgelagerten Insel und dem Festland) erwarte ich aber auch hier Strömungsgeschwindigkeiten um 2 m/s und mehr. In einer Fernsehsendung wurde berichtet, dass der Agulhas-Meeresstrom Strömungsgeschwindigkeiten von 2-3 m/s aufweist. Dieser Meeresstrom wäre hervorragend geeignet, diese Idee zu erproben. Dort könnten einige -zig GW elektrischer Leistung dauerhaft erzeugt werden und dann an den afrikanischen Kontinent gebracht werden und ein afrikanisches Versorgungsnetz mit billigem Strom speisen oder für energieintensive Prozesse wie z.B. die Aluminiumherstellung genutzt werden.

Bei einer kleineren Serienfertigung solcher Anlagen rechne ich mit Kosten von weniger als. 600.000 Euro je Generatorzelle mit vier 10m-Slave-Rotore plus anteiliger Kosten für das Gerüst, die Steuerung und Montage. Setzt man für die Anlage eine Amortisationszeit von 10 Jahren an, so ergibt dies eine Nutzungsdauer von 87360 Stunden. Bei einer Leistung von 500 kW sind dies 43.680 MWh im Amortisationszeitraum. Damit betragen die Kosten je MWh 13,74 Euro. Dies ist ein konkurrenzfähiger Preis für eine CO2-freie Energieerzeugung. In einer größeren Serie und mit entsprechendenMontage-Schiffen sollten sich die Kosten weiter senken lassen, dass dann auch Strömungsgeschwindigkeiten deutlich unter 2m/s konkurrenzfähig werden.

  I

Ich habe auch das Konzept der Generatorzelle auf Windräder angewandt und Montagekonzepte entwickelt, die eine leichte und breite Nutzung der Windenergie im off-shore Bereich ermöglichen.

Für die vorgestellten Ideen habe ich Patenanmeldungen eingereicht, doch selbst habe ich weder Mittel noch Möglichkeiten, diese Ideen weiter zu verfolgen.

Wenn Sie Interesse an dieser Konzeption haben, so setzen Sie sich bitte mit mir in Verbindung.

 

 

 

 

 

 

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