DE19714512C2

DE19714512C2 - Maritime Kraftwerksanlage mit Herstellungsprozeß zur Gewinnung, Speicherung und zum Verbrauch von regenerativer Energie

Info

Publication number: DE19714512C2
Application number: DE19714512A
Authority: DE
Inventors: Tassilo Dipl Ing Pflanz
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1997-04-08
Filing date: 1997-04-08
Publication date: 1999-06-10
Anticipated expiration: 2017-04-09
Also published as: US6100600A; DE19714512A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine maritime Kraftwerksanlage mit Herstellungsprozeß zur Gewinnung, Speicherung und zum Verbrauch von regenerativen Energien nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1: eine Kraftwerksanlage, die als Einzelanlage oder im Verbund betrieben werden kann, mit gemeinsamer Trägerstruktur für Energieerzeugung und Herstellungsprozessen.

Zur Nutzung von regenerativen Energiequellen sind heute viele verschiedene Verfahren bekannt. Die bekanntesten Formen sind die der Sonnenergienutzung über Solarzellen und thermische Kollektoren. Es werden auch Spiegelsysteme mit einem Dampferzeuger kombiniert. Weiterhin gibt es Anlagen, die mit Hilfe aufgespannter Folien die warme Luft sammeln und diese dann dem Kamin eines Aufwindkraftwerkes zu führen.

Die Windenergie ist heute eine sehr häufige genutzte Form zur Stromgewinnung. Dagegen sind Meereswellen- und Meerwärmekraftwerke weniger bekannt, obwohl hier ein sehr großer Energiespeicher, das Meer, mit großem Potential genutzt werden könnte.

Bei der folgenden beispielhaften Aufzählung unterschiedlicher Konzepte zur Erzeugung und Nutzung von regenerativer Energie wird auch auf die damit verbundenen Probleme eingegangen.

In der Literatur - z. B. Wasserstoff als Energieträger von C.-J. Winter und J. Nitsch, 1986 - werden große Photovoltaikanlagen zur Wasserstoffproduktion in der Wüste vorgeschlagen. Solche Anlagen werden mit Entsalzungsanlagen an der Küste zur Süßwasserproduktion kombiniert. Für die Elektrolyse wird das Wasser schließlich über viele Kilometer mit Energieaufwand in die Wüste gepumpt. Ebenfalls durch Pipelines kommt Wasserstoff und Sauerstoff zurück, welche weiter nach Europa transportiert werden. Bei diesem Konzept liegen die Teilprozesse einer Wasserstoffproduktion viele Kilometer weit auseinander und bringen die nötigen Stoffe unter Übertragungsverlusten zusammen.

Die vorhandenen Süßwasservorkommen in den Wüstenregionen tief in der Erde (jahrtausendalte, nicht nachfüllbare Süßwasserspeicher) stellen die letzten Reserven der Menschheit dar. Diese Wasservorkommen sind nicht in die globalen, für menschliche Verhältnisse jedenfalls zeitlich kurzen Kreisläufe eingebunden und sollten daher nicht zur Wasserstoffherstellung in Verbindung mit Photovoltaik verwendet werden.

Große Windkraftanlagen mit vielen Rotoren auf dem Meer betrieben sind seit den 30er Jahren bekannt wie das 40 MW Off-Shore Projekt von Honnef, 1932, und das Off-Shore Projekt nach Heronemus im Golf von Maine, 1972, - Lit.: Großkraft Wind, Felix von König, 1988 -. Diese Konzepte sind leider nicht weiter ausgearbeitet und vor allem auch nicht realisiert worden.

Es wurden aber Weiterentwicklungen im Detail betrieben. So ist eine Reihe unterschied licher Rotortypen entstanden. Es gibt Ein- und Mehrblattrotoren mit horinzontaler und vertikaler Achse. Mit Konzentratorsystemen nach dem Prinzip der Wirbelspule (BERWIAN) oder auch mit Mantelturbinen und Quasimantelturbinen (Tip-Vanes) versucht man, die Wirtschaftlichkeit der Anlagen bei Verwendung kleinerer Rotoren zu steigern. Daneben gibt es auch sehr vielversprechende windrichtungsunabhängige Systeme wie Darieus-, Flettner- und Savonius-Rotoren, mit denen Energie gewonnen werden kann. Ein besonders interessanter Typ ist der Yen'sche Wirbelturm, der auch als Tornado Typ bezeichnet wird - Lit.: Windenergie, Jens-Peter Molly, 1990 -.

Um die Wirtschaftlichkeit von Einzelrotoranlagen zu erhöhen, werden in Windparks mehrere Anlagen zusammengefaßt. Bei minimalen Abständen werden große Flächen benötigt. Die Errichtung von Windparks hat jedoch zunehmend zu Akzeptanzproblemen durch die Bevölkerung geführt (abgeleitet aus der "Verspargelung der Landchaft durch WKAs" wie es zur Zeit (1996) durch die Presse geht). Der zunehmende Widerstand der Bürger richtet sich gegen flächenverbrauchende große Baumaßnahmen, die, nach subjektiver Meinung der nicht am Park beteiligten Anwohner, die Landschaft verschandeln und so den Erholungswert mindern.

Daher werden wieder die Multirotorenkonzepte - Lit.: Tagungsband der 3. Deutschen Windenergie-Konferenz Okt. 1996, S. 427 - aufgegriffen, mit dem Ziel, die vorhandenen Flächen optimal zu nutzen. Multirotorenanlagen benötigen auf dem Land aber große Tragwerkstrukturen mit entsprechender Lagerproblematik, um dem Wind nachgeführt werden zu können. Diese Probleme lassen sich umgehen bei der Verwendung von Vertikalachsen-Rotoren, die windrichtungsunabhängig arbeiten. Dennoch sind auch diese Anlagen weiträumig. Wegen der geringen Energiedichte von freier Luftströmung wird im allgemeinen eine große Aufstellfläche für Windkraftanlagen benötigt, um eine wirtschaftlich rentable Energieausbeute zu erhalten. Es sind außerdem große Abstände zu Verkehrs wegen wie Schienenwegen und Autobahnen, zu Wohngebieten und Landschafts schutzgebieten einzuhalten. Eine weitere Beschränkung der Aufstellmöglichkeiten ergibt sich gegebenenfalls durch den Inlandflugverkehr, der durch sehr hohe Bauwerke (ca. 200 m hoch) nicht beeinträchtigt werden darf.

Eine andere Form der regenerativen Energie ist die Wellenbewegung des Meeres. Eine Zusammenstellung aus der Literatur - Wave Energy, A Design Challenge, R. Shaw, 1982, - entnommen, teilt die Meereswellenkraftwerke in drei Arten von Energiewandlern ein:

1. Bojentyp, bei dem die Hubkraft der Wellen über einen Schwimmer auf einen Stromwandler wirkt und dabei die Schwerkraft als Rückstellkraft genutzt wird,
2. Wandlertyp, bei dem bewegte Wassermassen über bewegte Luftmassen eine Windturbine antreiben,
3. Wandlertyp, bei dem bewegte Wassermassen eine Wasserturbine antreiben. Zur Umwandlung der mechanischen Energie in elektrische Energie können neben den bekannten Generatorentypen auch piezzoresistive Stromwandler verwendet werden.

Die Anlagen zur Nutzung der Meereswellenenergie sind je nach technischer Auslegung richtungsabhängig oder richtungsunabhängig von den Wellen. Die Richtung der Wellen korreliert mit der Windrichtung, so daß windrichtungsabhängige Anlagen zu ihrer besseren Wirtschaftlichkeit dem Wind nachgeführt werden sollen. Dies macht in der Praxis jedoch größere Schwierigkeiten, da die Anlagen mit einer Ausdehnung von einigen hundert Metern und einer notwendigen Wasserverdrängung von einigen 10000 bis 100000 Tonnen und mehr, große Trägheiten aufweisen und so nicht in allen Varianten nachführbar gebaut werden können. Versuchsanlagen werden beispielsweise in der Nordsee, die als sehr unruhiges Meer gilt, vor den Küsten von Großbritannien geprüft.

Die Oberfläche der Erde ist mit ca. 70% von Ozeanen bedeckt. Diese stellen damit den größten zusammenhängenden Sonnenkollektor dar, der auf der Erde aufgestellt werden kann. In den äquatorialen Zonen wird genügend Wärmeenergie im Oberflächenwasser gespeichert, so daß zwischen diesem und dem kalten Tiefenwasser ein thermodynamischer Kreisprozeß betrieben werden kann. In dem Lexikon für Energietechnik - VDI Verlag, 1994 - werden Meereswärmekraftwerke, (OTEC: Ocean Thermal Energy Conversion), beschrieben. Mit einer Hochrechnung der dort aufgeführten Beispiele entstehen ebenso wie bei den Wellenkraftwerken Anlagen mit einigen 10000 Tonnen Wasserverdrängung. Die Abmaße können auch hier einige hundert Meter betragen. Dem Oberflächenwasser mit etwa 20°C wird mit Hilfe des kalten Tiefenwassers von ca. 5°C aus 500 m bis 1000 m Tiefe die Energie entzogen. Eine Abschätzung kann mit dem Carnot-Kreisprozeß angegeben werden, wobei in der Praxis Wirkungsgrade von ca. 3% entstehen.

Zur Gewinnung der Meerwärme und ihrer Umwandlung z. B. in Strom, gibt es neben dem thermoelektrischen Effekt im wesentlichen zwei technische Thermodynamikprozesse - Lit.: Renewable Energy from the Ocean, A Guide to OTEC, W. H. Avery, C. WU, 1994 -. Der technisch offene Kreisprozeß entzieht dem Meer direkt ohne Zwischenschaltung eines weiteren Kreisprozesses mit leicht verdampfbarem Arbeitsmitteln die Wärmeenergie und führt sie einem Turbinen-Generatorsatz zu. Beim technisch geschlossenen Kreisprozeß wird z. B. mit einem mit Ammoniak gefüllten Zwischenkreis die Energie an eine Turbine mit Generator abgegeben. Neben diesen beiden Grundtypen gibt es noch Mischformen in der technischen Realisierung von offenen und geschlossenen Kreisprozessen.

Es sind außerdem OTEC-Anlagen bekannt - Energielexikon, Meyer-Verlag -, die den salzfreien Wasserdampf in einem Kühler kondensieren und so Rohwasser für eine Trinkwasseraufbereitung zur Verfügung stellen.

Der Meerwasserentsalzung kommt im Zusammenhang mit den regenerativen Energien eine besondere Bedeutung zu. Da Wasser das Basiselement einer Wasserstoffwirtschaft ist, werden große Mengen von Süßwasser zur Herstellung von Wasserstoff und Sauerstoff benötigt. Wasserstoff ist ein ideales Speichermedium für regenerative Energien, da er mit hohen Wirkungsgraden wieder in viele andere Energieformen umgewandelt werden kann. Zur Umwandlung dienen z. B. Brennstoffzellen, die aus Wasserstoff und Sauerstoff direkt wieder Strom erzeugen können. Es läßt sich zudem die Abwärme dieser Zellen etwa zur Deckung eines Wärmebedarfs weiterverwenden - Lit.: Skript über "Einsatz von Brennstoffzellen" vom OTTI-Technologie-Kolleg, Ostbayerisches Technologie Transfer Institut e. V. Regensburg, 1994 -.

Darüber hinaus ist Süßwasser in der Zukunft ein knapper werdendes Lebensmittel und wird somit zum wertvollsten Rohstoff der Menschheit. Die weltweiten Vorkommen von Trinkwasser bzw. Süßwasser nehmen in erschreckendem Maße ab. Kraftwerke mit fossiler Feuerung verursachen einen massenhaften Verbrauch in zweifacher Weise: zum einen werden große Mengen Flußwasser über Kühltürme verdunstet und die Flüsse unnatürlich mit Wärme belastet. Die Atomkraftwerke entlang den Flüssen heizen ebenfalls die Flüsse auf. Zweitens werden riesige Mengen Grundwasser z. B. beim Abbau von Braunkohle abgepumpt. Dieses Wasser ist zum Teil älter als 15000 Jahre. Eine weitere Belastung der Wasserqualität kommt noch durch die exzessive Massentierhaltung und Agrarproduktion, bei der große Mengen von Süßwasser verschmutzt werden, dazu. Die reinigenden Sedimentschichten an den Flußläufen werden immer stärker mit Giftstoffen belastet. Es wird immer schwieriger, die notwendigen Mengen an Trinkwasser in Ballungszentren zur Verfügung zu stellen. Tiefenbrunnen werden ausgeplündert und der Grundwasserspiegel wird abgesenkt. An vielen Orten der Erde, an denen Menschen leben, ist das Wasser schon Mangelware. Dort muß es mit Lastwagen transportiert und verteilt werden. Die Konflikte um das Lebensmittel Wasser nehmen weltweit zu.

Diese Argumente sollen den Schwerpunkt Meerwasserentsalzung in seiner Bedeutung unterstreichen.

Die Entsalzung von Meerwasser kann auf unterschiedliche Arten erreicht werden. Neben der thermischen Aufbereitung, wie Destillationsverfahren, gewinnen immer mehr die Verfahren nach der Umkehrosmose an Bedeutung. Umkehrosmoseanlagen benötigen hohe Drücke, um das Konzentrationsgefälle zwischen Süß- und Salzwasser, entgegen dem osmotischen Druck, umzukehren. Das Süßwasser wird regelrecht herausgepreßt. Im Zusammenhang mit diesen Kräften gibt es auch Kraftwerke, die den osmotischen Druck zur Energieerzeugung verwenden. Sie setzen allerdings große Mengen von Süßwasser und Salzwasser an einem Ort voraus. Da aber Süßwasser ein viel zu wertvoller Rohstoff und zugleich ein Lebensmittel ist, sollte auf diese Methode zur Energiegewinnung verzichtet werden.

Folgende Konzepte und Methoden zur Nutzung regenerativer Energien zählen zum Stand der Technik:

Aus der DE-OS 36 22 285 ist ein Kleinkraftwerk zur gleichzeitigen Nutzung von vier Naturkräften im Meeresflachwasser bekannt. Gemeinsam wirken erstens die Hubkraft der Wasserwellen, zweitens die Schwerkraft auf einen Schwimmkörper, drittens die Wasserströmung und viertens die Windströmung auf eine Karussellwelle ein. Die Karussell welle wiederum treibt einen Generator an. Diese Anlage kann auch in einer Gruppe gemeinsam mit weiteren Anlagen dieser Art betrieben werden. Hubkraft, Schwerkraft und Wasserströmung entsprechen einem von drei bekannten Typen von Meereswellen kraftwerken. Bei der hier beschriebenen Anlage wird die Windkraft lediglich im Wider standsbereich nahe an der Wasseroberfläche genutzt. Die jedoch hier enthaltene Energie ist wegen der kleinen Windgeschwindigkeit sehr gering, so daß diese Anlage im wesentlichen durch die Wellenkraft und die Wasserströmung betrieben wird.

In der DE-OS 36 27 130, einem Zusatz von P 36 22 285, wird eine Variante angegeben, die diesen Umstand der Windenergienutzung nicht verbessert und den Winddruck als Zusatzenergie beschreibt.

In der DE-OS 25 14 447 wird ein Wellen- und Windspeicherkraftwerk beschrieben, das über Druckluft zum Antrieb von Pumpen zur Erzeugung hydraulischer potentieller Energie Wasserturbinen zur Stromerzeugung antreibt.

Aus der DE-OS 43 39 824 ist eine schwimmende Wind-, Wellen-Kraftanlage bekannt, die aus einem Segelrotor, der einer holländischen Windmühle ähnelt, und einem Wellenschaufelwerk besteht. Die Energie wird an einen gemeinsam zu betreibenden rotierenden Speicher abgeben. Dem rotierenden Speicher selbst wird dann mit einem Stromgenerator die Energie wieder entzogen.

Ebenso wird in der DE-OS 27 52 892 eine Wind- und Wellenenergieanlage in Kombination mit einem Gezeitenkraftwerk beschrieben, das Strom produziert. Eine Kombination verschiedener regenerativer Quellen mit der Gezeitenenergie ist nur an wenigen Stellen der Erde möglich, da dieser Kraftwerkstyp einen entsprechenden Tidenhub von mindestens 3 m benötigt, um wirtschaftlich zu arbeiten. Für die deutsche Nordseeküste ist ein mittlerer Tidenhub von 2,7 m gemessen worden. Allgemein wird ein wirtschaftlicher Betrieb nur mit Einspeisung in das Verbundnetz vorhergesagt.

Des weiteren ist aus der DE-OS 195 02 953 ein mechanischer Energieerzeuger bekannt, der z. B. die Bündelung von Wind-, Wasser-, Sonnen- und Biomassenenergie vorsieht. Es wird hier allgemein ein Energiespeicher beschrieben, der die unterschiedlichen Energieformen in der Rotationsenergie von Massen aufsammelt und diese Energie über Generatoren in Strom verwandelt. Diese Anlage kann sowohl an Land, als auch auf dem Meer errichtet werden. Grundsätzlich ist es möglich, nahezu jede Form von Energie in Rotationsenergie umzu wandeln. Um die Energie aber nutzen zu können, müssen diese Speicher mit ihren Generatoren zum Entladen in der Nähe von Verbundnetzen betrieben werden, um an den Verbraucher den Strom abgeben zu können. Ist eine Anbindung an das Netz nicht gegeben, so muß ein chemischer Energieträger verwendet werden, um den Transport von Energie zu den Verbrauchern hin zu ermöglichen. Mit rotierenden Massen, die eine entsprechende Energie aufnehmen, ist eine aufwendige Wartung verbunden, und durch die Reibung ist mit entsprechenden Verlusten zu rechnen.

In der DE-OS 38 08 536 wird eine Windanlage beschrieben, die Trinkwasser aus Salz wasser nach dem Umkehrosmoseverfahren erzeugt, ohne dabei den Umweg über eine Stromproduktion zu nehmen. Die Windenergie wird sofort in den für die Umkehrosmose nötigen Druck verwandelt.

Aus den Schriften DE-OS 36 34 102, DE-OS 33 32 810, DE-OS 37 04 280, DE-OS 36 22 119, DE-OS 41 37 569, DE-OS 25 20 044, DE-OS 43 10 843, sind schwimmende oder an Land installierte Anlagen bekannt, die nur mit Windenergie oder nur mit Sonnenenergie den nötigen Strom zur Wasserstoffproduktion herstellen. Einige dieser schwimmenden Anlagen können sowohl stationär, als auch während der Fahrt betrieben werden.

Auch ein Verfahren zur Nutzung von thermischen und/oder mechanischen Energiepoten tialen, insbesondere mit geringen Potentialunterschieden, gemäß der DE-PS 40 17 684 stellt lediglich heraus, daß man

a) unter Ausnutzung des Potentialgefälles zunächst elektrische Energie erzeugt,
b) am Ort der Erzeugung bzw. in dessen Nähe Wasser in Sauerstoff und Wasserstoff elektrisch zersetzt,
c) mit dem gewonnenen Wasserstoff Metall oder Metalloxide hydriert und
d) die gewonnenen Metallhydride am Ort des Bedarfs mit Sauerstoff unter Abgabe von Wärmeenergie verbrennt oder in Brennstoffzellen zur Erzeugung von elektrischer Energie verwendet.

Dieses Verfahren läßt offen, in welcher Weise und an welchem Ort das erfindungsgemäße Verfahren ökonomisch und ökologisch effektiv überhaupt durchgeführt werden kann.

Zusammenfassend lassen sich die Probleme bei der Nutzung regenerativer Energien auf zwei wesentliche Eigenschaften zurückführen:

Aufgrund der geringeren Energiedichte von regenerativen Energiequellen gegenüber herkömmlichen Brennstoffen, brauchen Energiewandler für Solarstrahlung und Windkraft große Aufstellflächen. Wandler für Meerwärme und Meereswellenenergie benötigen große und schwere Anlagen, um eine erforderliche Menge Wasser umzuwälzen und so in wirtschaftlicher Weise Strom und Wärme produzieren zu können.

Das zweite Problem ist das zeitlich nicht konstante Angebot der Energie am Ort der Gewinnung. So kann die Energie auch nicht bedarfsgerecht bereitgestellt werden, da der Energiefluß nur mit einer statistischen Verteilung auftritt und zum Zeitpunkt einer Anforderung nicht immer zur Verfügung steht.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Konzept so zu erstellen, daß bei einer Kombination von verschiedenen Methoden zur Energiegewinnung ein kontinuierlicher Energiestrom aus regenerativen Energiequellen entsteht. Dabei kann die gewonnene Energie über universelle Energieträger sowohl gespeichert, als auch sofort durch einen industriellen Prozeß verbraucht werden. Dieses Konzept zeichnet sich besonders dadurch aus, daß die ausgewählte Anlagentechnik sich mit ihren - im einzelnen nachteiligen Eigenschaften - in vorteilhafter Weise ergänzen und sich nun sogar gegenseitig benötigen, um so eine Effizienzsteigerung gegenüber einer Einzelanlage zu erreichen.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird eine schwimmende oder auch am Meeresgrund verankerte Trägerstruktur mit mehreren Energiewandlern für regenerative Energieformen vorgeschlagen, die gemäß dem Kennzeichen des Anspruchs 1 ausgebildet ist. Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Kraftwerksanlage sind in den Unteransprüchen angegeben.

Um die Konzentration der Energiegewinnung zu steigern, werden oben erwähnte Träger strukturen mit ihren Teilprozessen in einer Gruppe von Trägern gemeinsam in einem Verbundnetz betrieben. Periphäre Prozeßanlagen auf eigenen Trägern können so auch gemeinsam genutzt und optimal ausgelastet werden. Ein über den ganzen Verband gelegtes Prozeßleitsystem sorgt für optimale Betriebsführung aller Verbundteilnehmer.

Das Konzept wird nun anhand der Zeichnungen in verschiedenen Beispielen erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schwimmende Trägerstruktur 5 mit Windenergiekonvertern 1 nach dem Multirotorenkonzept mit Flügelrotoren, Meereswärmekraftwerk 7 in Verbindung mit einer thermischen Entsalzung, Wellenkraftwerke 6 zur Stromerzeugung, Elektrolyseure 14 als Wasserstofferzeuger, Brennstoffzellen 13 zur sicheren Versorgung der Bordtechnik mit Strom und Wärme, Entsalzungsanlagen 16 nach dem Prinzip der Umkehrosmose, Verflüssigungs- und Speichertechnik 9 für Wasserstoff und Sauerstoff, Schiffsantrieb 20 zur Windnachführung und zur Fortbewegung und schließlich die Computerzentrale mit den Unterkünften 19 für das Bedienpersonal.

Fig. 2 eine schwimmende Trägerstruktur 5 mit Photovoltaikanlagen 3 und Sonnenkollektoren 4, die der Sonne einzeln nachgeführt werden können, Meereswärmekraftwerk 7 mit thermischer Entsalzung, dazu eine erweiterte thermische Entsalzung 12 als eigenständiger Prozeß, Entsalzungsanlagen 16 nach dem Prinzip der Umkehrosmose, wobei eine Gruppe von Anlagen mit Sammeleinrichtung 15 für das entsalzte Rohwasser auf dem Meeresgrund fest installiert ist, Entsalzung mit der Elektrodialyse 11, die den Strom der Solarzellen und der Wellenkraftwerke 6 zur Süßwasserherstellung verwenden, Sole und Abwasser in gemeinsamer Ableitung, Elektrolyseure 14 als Wasserstofferzeuger mit Verflüssigungs- und Speichertechnik, Brennstoffzellen 13 zur sicheren Versorgung der Bordtechnik mit Strom und Wärme und schließlich die Computerzentrale mit den Unterkünften 19 für das Betriebspersonal.

Fig. 3 eine schwimmende Trägerstruktur 5 mit Windenergiekonvertern 1 nach dem Multirotorenkonzept mit H-Rotoren und zwei Generatoren 2, Meereswärmekraftwerk 7 mit thermischer Entsalzung, Wellenkraftwerke 6 zur Stromerzeugung, Elektrolyseure 14 als Wasser- und Sauerstofferzeuger, Brennstoffzellen 13 zur sicheren Versorgung der Bordtechnik mit Strom und Wärme, Entsalzungsanlagen 16 nach dem Umkehrosmoseverfahren, Ammoniaksynthese 17 mit Speichertechnik 8.

Fig. 4 eine schwimmende Trägerstruktur 5 mit Windenergiekonvertern 1 nach dem Multirotorenkonzept mit Flügelrotoren, Meereswärmekraftwerk 7 in Verbindung mit einer thermischen Entsalzung, Wellenkraftwerke 6 zur Stromerzeugung, Elektrolyseure 14 als Wasserstofferzeuger, Brennstoffzellen 13 zur sicheren Versorgung der Bordtechnik mit Strom und Wärme, Metallurgieprozeß 18 z. B. für Nichteisenmetalle in Verbindung mit der Erzgewinnung 22 vom Meeresboden mit Zuführeinrichtung 21, Schiffsantrieb 20 zur Windnachführung und zur Fortbewegung und schließlich die Computerzentrale mit Unterkünften 19 für das Bedienpersonal.

Fig. 5 zwei im Verbund arbeitende schwimmende Trägerstrukturen 5 mit Windenergiekonvertern 1 nach dem Multirotorenkonzept mit Flügelrotoren und Meereswärmekraftwerk 7 in Verbindung mit einer thermischen Entsalzung, Elektrolyseure 14 als Wasserstofferzeuger, Brennstoffzellen 13 und Metallurgie prozeß 18, z. B. für Nichteisenmetalle in Verbindung mit der Erzgewinnung 23 vom Meeresboden 24, dazu einzelne Transportmodule 23, die zu einem Zug 24 von schwimmenden Modulen verbunden werden können.

Folgende Anlagenkombinationen und Szenarien sind nun denkbar:

Windenergiekonverter 1 nach dem Multirotorenkonzept sind über der Meeresoberfläche auf einer Plattform aufgebaut. Daran angebunden sind Wellenenergiewandler 6. Unterhalb der Wasserlinie werden auf verschiedenen Ebenen in einer Trägerstruktur 5, ähnlich einem mehrstöckigen Haus, einzelne Prozesse installiert: z. B. eine Anlage zur Wärmeenergie gewinnung aus dem Meer 7, deren Verrohrung wie ein Fahrstuhlschacht durch die gesamte Trägerstruktur 5 in die Tiefe geführt wird. In anderen Zwischengeschossen werden Elektrolyseanlagen 14, Speichertechnologie 8 und z. B. eine Ammoniakherstellung 17 eingerichtet. Die Speicher-tanks 8 selbst befinden sich dagegen in der Höhe der Wasseroberfläche und können so auch als Auftriebskörper dienen.

Die Süßwasserherstellung wird mit einer Umkehrosmoseanlage 16 am Meeresgrund realisiert. In einer Untersuchung von submarinen Umkehrosmoseanlagen - Lit.: Entwicklung, Simulation, Bau und Erprobung einer submarinen Anlage zur Meerwasserentsalzung nach dem Prinzip der Umkehrosmose, Thomas Peters, Universität Erlangen-Nürnberg, 1980 - wird der Druck der Wassersäule zur Süßwassergewinnung in einem System in ca. 1000 m Tiefe verwendet. Das entsalzene Wasser wird anschließend hochgepumpt und zu Trinkwasser aufbereitet. Die Energiebilanz für dieses Verfahren zeigt eine gute Wirtschaftlichkeit im Vergleich zu anderen Entsalzungsverfahren.

Da das entsalzene kalte Wasser der submarinen Umkehrosmoseanlage 16 ebenso wie das Kühlwasser zur Wärmeenergiegewinnung aus dem Meer 7 aus großer Tiefe gefördert werden muß, ergibt sich hier auch eine Kombinationsmöglichkeit dieser beiden Anlagen.

Ein besonders großes Potential an Energie auf dem Meer stellt die Windenergie dar. So sind eine Reihe von Varianten von Windkonverten vorstellbar:
Z. B. eine schwimmende Trägerstruktur 5 mit Windenergiekonvertern 1 nach dem Multi rotorenkonzept mit Mantelturbinen, die vertikal für eine schnelle Windrichtungsänderung auf gehängt werden. Allgemein führen Konzentratorsysteme zur kleineren Rotoren und ver ringern so die Massen der rotierenden Teile.

Die großen Massen unter der Wasserlinie der Trägerstruktur 5 stellen ein Gegengewicht für das Moment dar, das durch den Winddruck auf die Rotoren und das Tragegerüst 1 entsteht. Ähnlich dem Kiel eines Segelbootes verhindern diese Massen eine starke Schräglage, und bei geeigneter Formgebung des Unterwasser-"Schiffes" wird auch ein Abdriften der Anlage erschwert. Zusätzlich ist auch eine Verbindung zu einer submarinen Umkehrosmoseanlage 16 zur Meerwasserentsalzung am Meeresboden notwendig, so daß die gesamte Anordnung wie eine Riesenboje am Grund verankert werden kann.

Um eine Windrichtungsnachführung zu ermöglichen, ist die Verrohrung zur Umkehr osmoseanlage 16 verdrehbar. Parallel dazu müssen Verbindungen gebaut werden, die die Kräfte solcher Trägerstrukturen 5 aufnehmen können und die Rohrleitungen nicht belasten. Es ist auch möglich, die Umkehrosmoseanlage 16 wie einen Treibanker in den Schlepp zu nehmen. Dann könnten die verdrehbaren Rohrverbindungen entfallen, da sich die sub marinen Anlagenteile über dem Grund mitdrehen.

Von besonderem Vorteil kann es sein, wenn die Trägerstruktur 5 einen eigenen Antrieb 20 hat, oder von Schleppern gezogen wird.

Um auch die Windrichtungsnachführung während des Beladens eines Transportschiffes nicht durch das Mitschleppen des Schiffes selbst zu beeinträchtigen, sind einzelne Transportmodule 23 vorstellbar, die nach ihrer Befüllung die Trägerstruktur 5 verlassen und zu einem Zug 24 für den Transport miteinander verknüpft werden können. Dann wird gemeinsam die Rückfahrt zum Hafen durchgeführt.

Um mehr Beweglichkeit zu ermöglichen, kann die Trägerstruktur 5 mit einem schnell aufholbaren und wiederversenkbaren Verankerungssystem am Meeresgrund versehen werden. Es ist außerdem möglich, die Entsalzungsanlage 16 in dieses System zu integrieren. Dies soll eine schnelle Positionsänderung des ganzen Verbandes ermöglichen, um beispielsweise einem vorhergesagten Orkan auszuweichen.

Weit vorgelagerte Bojensysteme tragen Windrichtungs- und Windgeschwindigkeitssensoren, um die Windkraftwerksanlagen zur optimalen Energieerzeugung in den Wind zu stellen oder um frühzeitig Informationen zu liefern, nach denen Maßnahmen zur Böenabwetterung ergriffen werden können. Über Funk werden alle Teilnehmer eines Verbandes in ein übergeordnetes Prozeßleitsystem eingebunden. Dieses System, redundant ausgelegt, tauscht sowohl Positionsdaten zur Kollissionsvermeidung als auch Prozeßdaten zur optimalen Betriebsführung des ganzen Verbandes aus. Zur Selbstpositionierung der Einzelanlagen kann auch das GPS (Global position system) über Satellitenfunkstrecken verwendet werden. In das Kollissionsvermeidungssystem ist ebenfalls die übrige Schiffahrt mit eingebunden.

Als eine weitere Variante sind in warmen und sonnenreichen Gegenden auch Photovoltaikanlagen 3 zur Stromerzeugung auf der Oberfläche der Plattform denkbar. Alternativ oder auch in sinnvoller Kombination dazu können Sonnenkollektoren 4 oder andere solarthermische Wandlersysteme mit Konzentratoren wie Parabolspiegel zur Wärmegewinnung installiert werden. Diese Wärme im mittleren Temperaturbereich wird dann über einen Turbinen-Generatorsatz in Strom umgewandelt. In Verbindung mit der Wärmeenergiegewinnung aus dem Meer 7 ist auch eine Verkopplung mit dem Niedertemperaturbereich zur Stromerzeugung oder zur Entsalzung denkbar.

Um nun Trinkwasser in großen Mengen produzieren zu können, werden z. B. vor den Küsten von Afrika Kombinationen von verschiedenen Entsalzungsprozessen in einer Trägerstruktur 5 konzentriert. Zur Nutzung der Meerwärme werden Destillationsverfahren 12 eingesetzt. Mit dem Strom z. B. aus der Windenergie wird eine Elektrodialyse 11 betrieben, und die Um kehrosmoseanlagen 16 in der Tiefe des Meeres tragen ebenfalls zur Süßwasserproduktion bei. So können z. B. Ballungszentren mit Trinkwasser versorgt oder auch Bewässerungs maßnahmen durchgeführt werden.

Es sind Szenarien mit verschiedenen Herstellungsprozessen denkbar:

Strom, Wärme und Wasserstoff können auch sofort vor Ort durch die Herstellung anderer Produkte verbraucht werden. Die Herstellung eines Produktes stellt im Sinne eines kumulativen Energieverbrauchs auch eine Speicherung der gewonnenen Energie dar. Ein solcher Herstellungsprozeß könnte eine alkalische Elektrolyse des Salzwassers zur Natronlaugenproduktion sein. Wasserstoff könnte z. B. in einer Ammoniaksynthese 17 verarbeitet werden. Ebenso ist eine Methanolherstellung denkbar. Der für die Methanol herstellung benötigte Kohlenstoff kann ebenfalls aus dem Meer gewonnen werden.

Die am Meeresboden geschürften Erzknollen können sofort verarbeitet werden. Dazu wird der Energieerzeuger, hier die gesamte Trägerstruktur 5, im Verband mit den übrigen Prozeßanlagen mitgeführt, oder der Energieerzeuger arbeitet stationär, und die Erzgewinnungsfahrzeuge 22 kehren zyklisch zum Energieerzeuger, mit dem Verhüttungs- bzw. Metallurgieprozeß 18 integriert, zurück.

Um für stromintensive Herstellungsprozesse einen kontinuierlichen Energiefluß zu haben, können über Brennstoffzellen 13, z. B. mit Wasserstoff betrieben, schwankende Angebote von Wind- und Wellenenergie ausgeglichen werden. Mit den Brennstoffzellen 13 wird auch die Prozeßleittechnik versorgt, um so eine hohe Betriebssicherheit zu gewährleisten. Brennstoffzellen 13, die als Blockheizkraftwerk ausgelegt werden, können auch den Wirkungsgrad dieser Einrichtung erhöhen und zum Beispiel einen Wärmebedarf sicher decken. Werden Brennstoffzellen 13 mit sehr großen Leistungseinheiten wie im Megawatt bereich eingesetzt, so läßt sich die Abwärme auch als Prozeßwärme wieder einkoppeln. Diesel-Generator-Systeme sind nun überflüssig geworden.

Aufgrund der großen Wassermassen, die sowohl bei der Wärmeenergiegewinnung aus dem Meer und der Meereswellenenergienutzung umgewälzt werden müssen, als auch der hohe Durchsatz bei der Umkehrosmose, können über Filteranlagen neben Plankton und Algen auch die Schmutzstoffe abgeschieden werden. So wird die Anlage selbst in empfindlichen Bereichen vor einer Verunreinigung geschützt. Die abgeschiedenen biologischen Stoffe können dabei in Faul- und Verottungstanks zur Herstellung von Biogas verwendet werden.

In lichtdurchlässigen Züchtungstanks ist es möglich, Algen und Plankton zu vermehren und anschließend einer weiteren Verarbeitung zuzuführen, um z. B. Eiweiß herzustellen. Daneben gibt es allgemein die Möglichkeit des Betriebes einer maritimen Nahrungsmittel produktion, die z. B. Heiz- und Kühlprozesse nutzt, um optimale Bedingungen für die Züchtung etwa von Speiseischen zu ermöglichen.

So wie der Algenbelag den Energiefluß bei der Wärmeenergiegewinnung aus dem Meer vermindert, reduzieren auch Korrosionsvorgänge z. B. den Übergang bei der Wärmeleitung. Hier können z. B. stromverbrauchende Methoden zur Korrosionsvermeidung eingesetzt werden. Wartungsbedingte Stillstandzeiten durch den Austausch von Komponenten werden so verkürzt. Damit erhöht sich die Wirtschaftlichkeit des Anlagenbetriebs.

Generell ermöglicht eine solche Anlage eine Entkopplung des verbrauchenden Netzes auf dem Land mit der nichtkontinuierlichen Energiegewinnung auf dem Meer. Durch den stetigen Transport von Energieträgern und anderen Produkten wird ein quasikontinuierlicher Energietransport zum Verbraucher realisiert. Schwankungen im Angebot und in der Energienachfrage können durch Zwischenspeicherung von Energieträgern und der Lagerung von Produkten ausgeglichen werden.

Um nun allgemein die Effizienz eines regenerativen Energiewandlers zu steigern, bietet es sich an, ihn mit Wandlern anderer Energieformen zu kombinieren. So läßt sich der zur Verfügung stehende Raum besser ausnutzen, und Einrichtungen eines Wandlers können mehrfach genutzt werden. So kann zum Beispiel ein Niedertemperaturprozeß mit Turbine und Generator von mehreren Wärmequellen wie Meer- und Sonnenwärme versorgt werden. Über die Umwandlung in Strom können verschiedene Energiewandler zusammen eine Elektrolyse oder einen anderen Prozeß betreiben und so auch die entsprechenden Nebenanlagen und Speichereinrichtungen effizienter als bisher auslasten.

Es sollten mindestens zwei regenerative Energieformen in einer Kraftwerksanlage zur Erzeugung herangezogen werden. Nach Möglichkeit sollten sogar alle an einem Standort verfügbaren regenerativen Quellen genutzt werden. Um noch dazu Übertragungsverluste zu vermeiden, werden geeignete Herstellungsprozeße mit dem Erzeugungsprozeß gekoppelt oder wenigstens in dessen Nähe betrieben. Eine solche Konzentration der verschiedenen Wandlermethoden in Kombination mit Herstellungsprozessen verspricht dann einen wirtschaflich besseren Betrieb als eine Einzelanlage mit einer einzigen Wandlermethode.

Die Verwendung von möglichst vielen regenerativen Energiequellen an einem Ort bietet noch einen weiteren Vorteil: Das nicht stetige Energieangebot einer Energieform kann durch eine andere Energieform zu diesem Zeitpunkt ausgeglichen werden.

So sind z. B. Wind- und Wellenenergie zwei miteinander korrelierte Energieformen. Es gibt aber Wellenbewegungen, die von der momentanen Windströmung unabhängig sind, und so kann in diesem Augenblick dennoch Strom erzeugt werden. Bei der Nutzung der Meerwärme wird sogar ein nahezu kontinuierlicher Energiefluß über den gesamten Tag hin erzeugt. Nach einem starken Sturm, wenn kältere Wasserschichten sich mit dem warmen Oberflächenwasser vermischen, wird durch eine Herabsetzung des Temperaturgefälles zwar der Energiefluß verringert, er hört aber bei geeigneten Standorten nie vollständig zu fließen auf und ist nur noch den jahreszeitlichen Schwankungen unterworfen.

Werden zwei oder mehr solcher Kraftwerksanlagen betrieben und ihr energetischer Output an verschiedenen Stellen in ein Verbundnetz eingespeist, so ist ein kontinuierlicher Energiefluß gewährleistet. Die Zwischenspeicherung von Wasserstoff entkoppelt die Energieströme von der statistisch verteilten Erzeugung und dem Verbrauch. Der Endverbraucher, der auf dem Land von einem Verbundnetz versorgt wird, sieht ohnehin nur den kontinuierlichen Fluß der Energieträger Strom oder Gas. So ist der Verbraucher unabhängig von lokalen Schwankungen des Angebotes regenerativer Energien.

Ein weiterer positiver wirtschaftlicher Aspekt zum Betrieb einer solchen Kombianlage ist die Vermeidung von Kosten, die aus der Umweltbelastung bei anderen Energiegewinnungs formen entstehen. Diese Kosten müßten bei herkömmlichen Anlagen mit ins Kalkül gezogen werden. Statt dessen werden sie von der Gemeinschaft aller Lebewesen und vor allem von den zukünftigen Generationen der Menschheit getragen. Entsorgungsprobleme mit Abfallstoffen aus der Energiegewinnung wie aus fossilen oder atomaren Brennstoffen und der hohe Verbrauch von Trinkwasser entfallen bei diesem Konzept vollständig.

Ziel ist es, mit Kraftwerken für regenerative Energiequellen eine optimale Wirtschaftlichkeit zu erreichen und dabei in die Größenordnung der Energiegewinnung heutiger atomarer und fossiler Kraftwerke zu gelangen. Die Kombinationen richten sich nach den klimatischen Verhältnissen in der Aufstellungsregion und nach den Bedürfnissen und dem Kapital der Betreiberländer.

Um mit dem Bau solcher Anlagen beginnen zu können, werden 50 MW bis 100 MW elektrische Gesamtleistung vorgeschlagen. Ein Anlagenverbund von 10 Kraftwerken ergibt dann eine elektrische Leistung von 1 GW. Dies entspräche einem herkömmlichen Atomkraftwerk. Der entsprechende Flächenverbrauch wäre auf dem Meer vertretbar. Ökologisch sensible Küsten-Regionen wie das Watt der Nordsee oder Korallenriffe, können vermieden werden.

Da bei einer Weiterentwicklung zu größerer Leistung bei solchen Kraftwerksanlagen noch größere Massen mit entsprechend großen Trägheiten entstehen, wird den richtungsun abhängigen Wind- und Wellenenergiewandlern der Vorzug gegeben. So sind in Zukunft Plattformen mit Multirotoren z. B. nach dem Darieusprinzip denkbar. Beim Yen'schen Wirbelturm werden Größenordnugen von 1 GW für eine Kraftwerksanlage vorhergesagt. Diese Anlagen haben gigantische Ausmaße. Zukünftige Entwicklungen mit Einzelleistungen von ca. 1 GW pro Anlage ermöglichen eine Gruppe mit einer Summenleistung von 10 GW.

Achtet man auf die Wiederverwertbarkeit der Materialien, so fügen sich solche Anlagen nach ca. 25 Betriebsjahren in eine Kreislaufwirtschaft für Rohstoffe ein.

Die totale Zerstörung des Kraftwerkes durch naturbedingte Ereignisse hat keine weitreichenden Folgen für die Umwelt, so daß auch die Menschen späterer Generationen hiervon nicht belastet werden. Ein größter anzunehmender Unfall (GAU) wäre die völlige Zerstörung und Versenkung der Anlage im Meer. Um bei einem solchen Unfall die Mitwelt nicht zu belasten, sind nur solche Prozesse auszuwählen, die keine weiteren katastrophalen Langzeitfolgen für die Natur haben. Die Betriebsrisiken solcher Anlagen halten sich in dem heute üblichen Rahmen von Großprojekten. Mit moderner Prozeßleittechnik und mit den Erfahrungen aus der Kraftwerksleittechnik sind solche komplexen Systeme beherrschbar. Die Gefahr eines Super-GAUs, wie bei Atomkraftwerken gibt es hier nicht. Es ist weder eine Wiederaufbereitung von radioaktivem Material, noch eine Endlagerung von Restmaterialien erforderlich, die noch dazu für alle Zeiten aus der Biosphäre ferngehalten werden müssen. Da hier weder Rohöl auslaufen kann, noch eine schleichende atomare Verseuchung der Weltmeere stattfindet und kein CO₂ erzeugt wird, stellt sich eine solche Energiegewinnung sehr vorteilhaft gegenüber den herkömmlichen Konzepten dar.

Neben der schleichenden weltweiten atomaren Verseuchung gehört auch der Treibhauseffekt zu den größten ökologischen Problemen auf der Erde. Sowohl das CO₂ als auch der Wasserdampf gehören zu den Treibhausgasen. Auch bei einer auf Wasserstoff basierenden regenerativen Energiewirtschaft sind die Prinzipien der natürlichen Kreisläufe zu berücksichtigen. Es dürfen generell nur solche Reservoirs entleert werden, die sich im ständigen natürlichen Fluß wieder auffüllen. Die Weltmeere stellen solche Speicher dar, welche über das Weltklima mit den Kreisläufen an Land verbunden sind. Bei einer intensiven Nutzung des Wasserstoffs als Energieträger für regenerative Energieformen bleibt die Stoffbilanz weltweit gesehen ausgeglichen. Ob es zu einer Klimaveränderung durch massive zusätzliche Dampferzeugung kommen kann, muß abgeschätzt und untersucht werden. Eine erste Überlegung zeigt, daß durch die Verdunstung von Wasser über die Gesamtoberfläche der Meere wesentlich mehr Wasserdampf in die Atmosphäre entweicht, als über Verbren nungsprozesse der Wasserstoffenergiewirtschaft. Diese Problematik erscheint dann gegenüber den CO₂-Problemen von heute gering. Dennoch sollte dies bei der Einführung der Wasserstoffwirtschaft fortlaufend untersucht werden.

Diese Anlage, die in konzentrierter Form die regenerative Energie nutzt, entzieht nur dem ohnehin vorhandenen Sonnenenergiestrom die Energie und gibt sie an anderer Stelle wieder ab. In der Gesamtbilanz wird das Fließgleichgewicht der Energie nicht gestört, und die Biosphäre wird so nicht mehr durch den Energieverbrauch des Menschen belastet.

Bezugszeichenliste

1

Tragwerk für die Rotoren der Windenergiewandler,

2

Generatoren der Vertikalachsenwindrotoren,

3

Träger für Solarzellen zur Umwandlung von Sonnenstrahlung in Strom,

4

Träger für Sonnenkollektoren zur Umwandlung von Sonnenstrahlung in Wärme,

5

Trägerstruktur unter der Wasseroberfläche für weitere Energiewandler, den Herstellungs- und Nebenanlagen,

6

Meereswellenenergiewandler nach dem Bojenprinzip,

7

Meereswärmekraftwerk auch mit Entsalzung gekoppelt,

8

Verflüssigungs- und Speichertechnik für Ammoniak,

9

Verflüssigungs- und Speichertechnik für Wasserstoff und Sauerstoff,

10

Aufbereitungs- und Speicheranlagen für Süßwasser,

11

Elektrodialyse,

12

thermische Entsalzungsanlagen,

13

Brennstoffzellen zur Umwandlung von Wasser- und Sauerstoff in Strom und Wärme,

14

Elektrolyseeinrichtung zur Herstellung von Wasser- und Sauerstoff,

15

Sammeleinrichtung für entsalzenes Rohwasser aus den submarinen Umkehrosmoseanlagen,

16

Submarine Umkehrosmoseanlage,

17

Ammoniak-Syntheseeinrichtungen,

18

Metallurgieprozeß, auch für Nichteisenmetalle,

19

Computerzentrale und Unterkünfte für das Betriebspersonal,

20

Schiffsantrieb für die Trägerstruktur,

21

Zuführeinrichtung für Erz vom Meeresboden,

22

Erzgewinnungsanlagen auf dem Meeresboden,

23

Transportmodule für Erzeugnisse aus den Herstellungsprozessen,

24

Zug aus schwimmenden Transportmodulen,

Claims

1. Maritime Kraftwerksanlage mit Herstellungsprozeß zur Gewinnung, Speicherung und zum Verbrauch von regenerativer Energie,

a) daß die Kraftwerksanlage auf einer gemeinsamen Trägerstruktur Vorrichtungen aufweist, um Energie nach mindestens zwei unterschiedlichen Methoden aus dem Umfeld der Anlage wie Meerwärme, Meereswellen, Windkraft und Solarstrahlung unter Berücksichtigung der Gegebenheiten des Standortes für einen kontinuierlichen Energiestrom zu gewinnen,
b) daß die Kraftwerksanlage mit mindestens einem industriellen Herstellungsprozeß direkt in die Anlage integriert oder in deren unmittelbaren Nähe verbunden ist oder /und in einer Gruppe von weiteren maritimen Kraftwerksanlagen, die sich in einem gemeinsamen Gebiet aufhalten, in einem Verbundnetz betrieben wird und
c) daß eine submarine Umkehrosmoseanlage verwendet wird.

2. Kraftwerksanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftwerksanlage auf einer künstlichen Insel installiert ist.

3. Kraftwerksanlage nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftwerksanlage mit dem Meeresboden über ein verdrehbares, schnell aufholbares und wiederversenkbares Verankerungssystem verbunden ist.

4. Kraftwerksanlage nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Insel verfahrbar ausgebildet ist und ihre Position mit eigenem Antrieb oder mit Schlepphilfe verändern kann.

5. Kraftwerksanlage nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet,

a) daß ein technisch offener thermodynamischer Kreisprozeß ohne Zwischenschaltung eines weiteren Kreisprozesses, der dem Meer direkt die Wärmeenergie entzieht, verwendet wird oder
b) daß ein technisch geschlossener thermodynamischer Kreisprozeß z. B. mit einem ammoniakgefüllten Zwischenkreis, der dem Meer indirekt die Wärmeenergie entzieht, verwendet wird oder
c) daß neben diesen beiden unter a) und b) genannten Grundtypen noch Mischformen in der technischen Realisierung verwendet werden.

6. Kraftwerksanlage nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5 dadurch gekennzeichnet,

a) daß zur Nutzung der Meereswellenenergie ein Wandler wie der Bojentyp, bei dem die Hubkraft der Wellen über einen Schwimmer auf einen elektromechanischen Wandler wirkt und die Schwerkraft als Rückstellkraft nutzt, verwendet wird oder
b) daß zur Nutzung der Meereswellenenergie ein Wandlertyp, bei dem bewegte Wassermassen über bewegte Luftmassen eine Windturbine antreiben, verwendet wird oder
c) daß zur Nutzung der Meereswellenenergie ein Wandlertyp, bei dem bewegte Wassermassen eine Wasserturbine antreiben, verwendet wird.

7. Kraftwerksanlage nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6 dadurch gekennzeichnet, daß zur Gewinnung der Windenergie insbesondere die Rotorkonzepte verwendet werden.

8. Kraftwerksanlage nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7 dadurch gekennzeichnet, daß Solarstrahlung mit Solarzellen unter der Ausnutzung des photovoltaischen Effekts unbeweglich oder der Sonne nachgeführt verwendet wird.

9. Kraftwerksanlage nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7 dadurch gekennzeichnet, daß Solarstrahlung mit Sonnenkollektoren unter der Ausnutzung des solar thermischen Effekts unbeweglich oder der Sonne nachgeführt verwendet wird.

10. Kraftwerksanlage nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 9 dadurch gekennzeichnet, daß eine Kombination mit verschiedenen Herstellungsprozessen zum Speichern von gewonnener Energie bzw. auch im Sinne einer kumulativen Energiespeicherung zum Erzeugen von Produkten, die dabei die gewonnene Energie verbraucht, vorgesehen ist.

11. Kraftwerksanlage nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 10 dadurch gekennzeichnet, daß eine ergänzende Elektrolyseeinrichtung zur Erzeugung von Wasserstoff und Sauerstoff vorgesehen ist.

12. Kraftwerksanlage nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß Abfülleinrichtungen und Speicheranlagen für gasförmigen oder flüssigen Wasserstoff und Sauerstoff vorgesehen sind.

13. Kraftwerksanlage nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß Brennstoffzellen mit Wärmekopplung zur Strom- und Wärmeerzeugung vorgesehen sind.

14. Kraftwerksanlage nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß eine Entsalzungsanlage für Meerwasser nach dem Umkehrosmoseverfahren verwendet wird.

15. Kraftwerksanlage nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die submarine Umkehrosmoseanlage in einem schnell aufholbaren und wieder versenkbaren Verankerungssystem integriert ist.

16. Kraftwerksanlage nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß die submarine Umkehrosmoseanlage in Kombination mit der Wärmeenergie gewinnung aus dem Meer verwendet wird, indem das entsalzene kalte Tiefenwasser auch zur Kühlung herangezogen wird.

17. Kraftwerksanlage nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 13, 15 und 16, dadurch gekennzeichnet, daß eine Entsalzungsanlage für Meerwasser nach thermischen Verfahren verwendet wird.

18. Kraftwerksanlage nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Entsalzungsanlage für Meerwasser nach thermischen Verfahren mit dem Prozeß der Wärmeenergiegewinnung aus dem Meer gekoppelt verwendet wird.

19. Kraftwerksanlage nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 13, 15 und 16, dadurch gekennzeichnet, daß eine Entsalzungsanlage für Meerwasser nach dem Verfahren der Elektrodialyse verwendet wird.

20. Kraftwerksanlage nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß ein Methangasherstellungsprozeß verwendet wird, der auch aus dem Meerwasser herausgefiltertes Plankton und Algen verarbeitet.

21. Kraftwerksanlage nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Methangasherstellung mit dem Prozeß der Wärmeenergiegewinnung aus dem Meer gekoppelt wird.

22. Kraftwerksanlage nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 21 dadurch gekennzeichnet, daß in einem Prozeß wie zu einer maritimen Nahrungsmittelproduktion licht- und sauerstoffdurchlässige Tanks vorgesehen sind, in denen Plankton und Algen und z. B. Speisefische zur Weiterverarbeitung vermehrt und gezüchtet werden.

23. Kraftwerksanlage nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 22 dadurch gekennzeichnet, daß Algen und Plankton einem Verrottungsprozeß zugeführt werden.

24. Kraftwerksanlage nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 23 dadurch gekennzeichnet, daß Algen und Plankton und z. B. Speisefische einem Eiweißherstellungsprozeß zugeführt werden.

25. Kraftwerksanlage nach einem der Ansprüche 22 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Vermehrung etwa von Algen und Plankton mit der Wärmeenergiegewinnung aus dem Meer gekoppelt ist.

26. Kraftwerksanlage nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß eine alkalische Elektrolyse zur Natronlaugenherstellung vorgesehen ist.

27. Kraftwerksanlage nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 26, dadurch gekennzeichnet, daß eine industrielle Ammoniaksynthese wahlweise mit oder ohne Auskopplung der exothermen Reaktionsenergie vorgesehen ist.

28. Kraftwerksanlage nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß die Ammoniaksynthese mit der Wärmeenergiegewinnung aus dem Meer gekoppelt ist.

29. Kraftwerksanlage nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß die Auskopplung der exothermen Reaktionsenergie der Ammoniaksynthese mit der Wärmeenergiegewinnung aus dem Meer gekoppelt ist.

30. Kraftwerksanlage nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 29, dadurch gekennzeichnet, daß eine industrielle Methanolherstellung vorgesehen ist.

31. Kraftwerksanlage nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 30, dadurch gekennzeichnet, daß eine industrielle stromintensive Metallherstellung wie Aluminium aus Bauxit vorgesehen ist.

32. Kraftwerksanlage nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 31, dadurch gekennzeichnet, daß ein industrieller Metallurgieprozeß mit Wasserstoff als Reduktionsmittel bei der Herstellung von Nichteisenmetallen wie Wolfram, Molybdän, Nickel oder dergleichen vorgesehen ist.

33. Kraftwerksanlage nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 32, dadurch gekennzeichnet, daß ein industrieller Metallurgieprozeß mit Wasserstoff als Reduktionsmittel unter Anwendung des Direktreduktionsverfahren bei der Herstellung von Eisenmetallen vorgesehen ist.

34. Kraftwerksanlage nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 33, dadurch gekennzeichnet, daß die Speichermedien für den Transport der Herstellungsprodukte aus schwimmfähigen und mit Antrieb ausgestatteten Modulen bestehen, die zu einem Schiffsverband verknüpft werden können.

35. Kraftwerksanlage nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 34, dadurch gekennzeichnet, daß in der Kraftwerksanlage alle Teilprozesse in einem gemeinsamen Leitprozeß eingebettet sind.

36. Kraftwerksanlage nach Anspruch 35, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Kraftwerksanlagen einer Gruppe in einem gemeinsamen Leitprozeß, der über Funkwellen Informationen austauscht, eingebettet sind.

37. Kraftwerksanlage nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 36, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzliche periphäre Hilfsprozeßanlagen zur Optimierung eines Verbandes außerhalb der Kraftwerksanlage in das Gesamt-Prozeßleitsystem eingebettet sind.

38. Kraftwerksanlage nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 37, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftwerksanlage und alle Nebenanlagen über GPS (Global position system) mit Satelliten selbstpositionierend sind.

39. Kraftwerksanlage nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 38, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftwerksanlagen und die Nebenanlagen über Kollisionsvermeidungs systeme für die Anlagen untereinander und für die übrige Schiffahrt ausgerüstet sind.

40. Kraftwerksanlage nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 39, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftwerksanlagen und die Nebenanlagen durch Wettersatelliten und ein vorgelagertes Bojensystem zur Messung von Windgeschwindigkeit und Windrichtung zur Richtungsnachführung der Trägerstrukturen und zum Ergreifen frühzeitiger Maßnahmen zur Böenabwetterung verbunden sind.