PSW Offshore

Maschinenhaus mit Pumpturbine – Modul 1

Bei einer beispielhaften Ausgestaltung des PSW ist ein Maschinenhaus als zentrale Einheit des Gesamtsystems vorgesehen. Es nimmt den Maschinensatz, der z.B. eine Pumpturbine oder, zweigeteilt, eine Pumpe und eine Turbine, sowie einen zugehörigen Generator ggf. einschließlich Equipment für die Pumpfunktion und Turbinenfunktion aufweist. Darüber hinaus können darin Verschlussorgane wie ein Kugelschieber zum Ein- und Auslaufbauwerk (Modul 2) sowie ein Schütz bzw. Schieber zur Toskammer (Modul 4) und Speichermedium (Modulgruppe 5) untergebracht sein. Ein nützliches Ausrüstungsteil kann auch ein Portalkran sein, z.B. zu einer Auswechslung des Generators, der Pumpturbine oder der genannten Verschlussorgane und deren Transport in den Wetter- und Versorgungsschacht. Bei der Konzipierung der Anlage kann es von Vorteil sein, dass diese Komponenten neben einer ergonomisch günstigen Anordnung auch weitgehend unabhängig zu den anderen Maschinenhäusern ausgebildet sind, dies kann z.B. bei einem Havariefall bzw. bei etwaigen Reparaturen an der Anlage einen ungestörten Betrieb benachbarter Anlagen gewährleisten.

Ein- und Auslaufbauwerk mit Rechen - Modul 2

Das Modul 2 ist ein Ein- und Auslaufbauwerk, das hier z.B. mit Rechen ausgestaltet ist. Es kann einen einfachen aufgehenden Schacht mit Öffnung in Höhe des Verschlussorganes, welches z.B. an die Pumpturbine anschließt, und eine Rechenabdeckung zur Vermeidung des Ansaugens von Treibgut am Meeresgrund aufweisen. Der Schacht wird z.B. über entsprechende Verschraubungen mittels Spanngliedern am Modul 1, hier dem Maschinenhaus mit Pumpturbine, befestigt und hält dadurch die tiefgelegene Öffnung zum Maschinenhaus frei. So wird eine hydraulische Verbindung der tiefgelegenen Pumpturbine mit dem Wasserkörper hergestellt. Über der Sohle des Schachtes steht bis zum Meeres- bzw. Seespiegel die Wassersäule, welche den erfindungsgemäß nutzbaren hydrostatischen Druck quantifiziert. Das Modul Ein- und Auslaufbauwerk mit Rechen kann vorzugsweise mindestens 5 bis 10 Meter über dem anstehenden Meeresboden herausragen, wodurch vermieden werden kann, dass der Schacht durch eine etwaige Dünung am Meeresboden oder den Wellengang zugeschüttet wird bzw. beim Ansaugprozess große Sandmengen angesogen werden. Gegebenenfalls ist es nützlich, eine umlaufende mehrlagige Steinschüttung bzw. Bigbacks anzuordnen, die darunter lagernde feinere Bodenschichten hindern, aufgesaugt zu werden.

Wetter- und Versorgungsschacht– Modul 3

Das Modul 3, das in diesem Beispiel als ein Wetter- und Versorgungsschacht ausgebildet ist,
stellt ein Bindeglied zwischen dem Meeresspiegel und ggf. der am Meeresboden efindlichen
zentralen Kaverne, ansonsten mit einem anderen Teil des künstlichen Hohlkörpers, dar. Gemäß seiner Funktion kann dieser Schacht zum einen der Versorgung der gesamten Einbauten sowie der bauwerkseitigen Überwachung (Dichtigkeitskontrollen usw.) der Anlage dienen, zum anderen die Bewetterung der Anlage und damit z.B. die eigentliche Funktion der Anlage mittels der Be- und Entlüftungsleitung über das Entweichen bzw. Nachströmen der Luft in das in der Wassertiefe befindliche Speichersystem sichern. Eine vorteilhafte Ausgestaltung des Moduls 3, hier des Wetter- und Versorgungsschachts, weist
insbesondere bei großen, im Meer angeordneten PSW mehrere oder vorzugsweise alle der
folgenden Komponenten auf:

1. Aufgehender Schacht z.B. aus Stahlbeton, Stahl oder ähnlichem Material vom Bodenniveau der Module 1 und 2 bis vorzugsweise mindestens 10 m über dem Meeresspiegel, je nach den Erforderlichkeiten der anstehenden Seegangsparametern, errichtet ggf. aus verschiedenen Schachtstücken, Rohrsegmenten oder ähnlichen Strukturen, welche druckwasserdicht und kraftschlüssig miteinander verbunden sind.
2. Be- und Entlüftungsleitung, welche innen und/oder außen am Wetter- und Versorgungsschacht angebracht sein können.
3. Hochseetaugliche Montageplattform, vorzugsweise mit ausreichendem Hochwasserund Sturmflutschutz oberhalb des Meeresspiegels ausgerüstet, ggf. mit einemSchiffsanleger, z.B. selbsttragend oder –schwimmend in der Art einer Ölplattform oder als eine kraftschlüssig mit dem Wetter- und Versorgungsschacht verbundene Betonplattform.
4. Montagehalle über der Öffnung des Wetter- und Versorgungsschachtes ggf. mit einem Portalkran, ggf. bis über die Plattform hinaus, Schwerlastaufzug bis zur Sohle des Wetter- und Versorgungsschachtes zum Herausheben zu reparierender Maschinenteile, ggf. Personenaufzug, Kabel- und Versorgungsschächte sowie Nachrichten-, Funk- und Leitzentrale, Mannschaftsräume, Sanitäre Einrichtungen usw..
5. Hubschrauberlandeplatz ggf. auf der Montagehalle zur schnellen Versorgung mit dem Festland.

Über die Montageplattform wird die gesamte Anlage angedient und versorgt. Eine (Elt)Überleitungsanlage einschl. Transformatoren, Umspannwerk usw. kann innerhalb des Modules 1 untergebracht sein. In diesem Fall kann die Steuerung und Überwachung von der Montageplattform aus erfolgen.

Toskammer – Modul 4

Das Modul 4 ist in diesem Beispiel als ein Bindeglied zwischen Modul 1, dem Maschinenhaus, und der Modulgruppe 5, dem Speicherkörper, wie z.B den Speicherstollen bzw. –Tunneln, ausgestaltet und sorgt für eine ausreichend gute Umwandelung einer turbulenten Strömung in eine weitgehend laminare Strömung des Wassers sowohl beim Laden (Verdrängen oder Absaugen des Wassers) als auch beim Entladen (Fluten mit Wasser) des PSW. Dabei kann es nützlich sein, dass immer ein gewisser Wasserspiegel in der Toskammer verbleibt, durch den ein ggf. höherer Ansaugdruck für die Pumpen bzw. ein ausreichendes Wasserpolster erreicht wird. Dabei ist es auch möglich, über eine einzelne Toskammer mehrere Stollen/Tunnel/Rohre anzuschließen. Für diesen Fall kann es vorteilhaft sein, die Toskammer mit entsprechenden Verschlussorganen (z.B. mit Schützen bzw. Schiebern) zu versehen, um die Stollen, Tunnel bzw. Rohre einzeln einer Revision zuführen zu können.

Künstlicher, wasserdichter, abschließbarer Hohlkörper– Modulgruppe 5

Eine einfache und zugleich im Hinblick auf die Realisierung und Funktion äußerst zuverlässige Variante, einen künstlichen wasserdichten, abschließbaren Hohlkörper mit einem möglichst großen Wasserspeichervolumen im Sinne der Erfindung am oder im Boden eines Gewässers, z.B. am Meeresgrund, zu errichten, ist die Ausbildung eines möglichst weitverzweigten Tunnel-, Stollen- bzw. Rohrsystems, welches leergepumpt und wieder gefüllt werden kann. Dabei können viele verschiedene Formen und Materialien eingesetzt werden. Bei spezifischen Ausgestaltungen bestimmter Teile eines solchen Stollen- bzw. Tunnel oder Rohrsystems können unter anderem auch folgende Elemente zur Anwendung kommen:

• Bauteile aus dem Tunnelbau, wie z.B. Stahlbetonrechteckprofile, Halbschalen und Stahlbetonröhren, welche zu dem oben genannten Zweck beispielsweise an Land, z.B. in einem Trockendock, produziert, als abgeschottete Hohlkörper vor Ort eingeschwommen und auf ein am Meeresgrund vorgefertigtes Planum abgesenkt werden können;
• standardisierte Beton- oder Stahlbetonrohrleitungen mit großen Durchmessern. Diese können beispielsweise in einer hinsichtlich des Speichervolumens und des konstruktiven Aufwands möglichst effektiven Anordnung, z.B. sternförmig oder mit spinnennetzartigen Zwischenstreben, zwischen (dickeren) Röhren in einer Kreisform oder schlaufenartig verlegt werden, vgl. auch Fign. 7 bis 10;
• Ausgekleidete/abgedichtete natürliche und/oder künstlich hergestellte (z.B. bergmännisch vorgetriebene) Hohlräume im Erdboden;
• eine Kombination aus zwei oder mehr der obigen Elemente.