Beschreibung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Unterwasseranlage zur Erzeugung elektrischer Energie aus Wärme.

Die Offshore-Förderung von zunehmenden Mengen von Erdöl verlagert sich in immer größere Entfernungen von den Küsten und in immer größere Wassertiefen. Dabei geht der Trend dahin, Produktionseinrichtungen unter Wasser zu verlagern, anstatt diese auf einer Plattform über der Wasseroberfläche anzuordnen. Die Einrichtungen kontrollieren den Erdölvolumenstrom, geben Chemikalien hinzu, scheiden Gas und Wasser vom Erdöl ab, pumpen Wasser und Luft in die Lagerstätten, heizen den Ölstrom, sammeln ihn und pumpe ihn zur Oberfläche. Alle diese Einrichtungen benötigen elektrische Energie zum Beispiel für Pumpvorgänge, zum Messen und zum Steuern und Re- geln über Ventile. Die benötigte elektrische Energie wird entweder von einer Plattform aus, auf der elektrische Strom mit Hilfe von Dieselgeneratoren erzeugt wird, über teure Offshore-Versorgungskabel zum Meeresboden geführt oder über lange Unterseekabel von der Küste herangeführt. Bei längeren Verbindungen geschieht dies per Hochspannung, so dass unter Wasser Um- Spannplattformen eingesetzt werden. Die am Meeresboden zur Verfügung gestellte Energie ist somit vergleichsweise teuer und abhängig von der Unversehrtheit des Versorgungskabels. Dieses und damit die Energieversorgung kann zum Beispiel bei einem Unfall unterbrochen werden. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Unterwasseranlage zur Erzeugung von elektrischer Energie zu schaffen, mit der diese Energie kostengünstig am Meeresboden bereitgestellt werden kann, ohne dass ein Versorgungskabel zur Meeresoberfläche oder zum Land zwingend benötigt wird..

Diese Aufgabe wird mit einer Anlage gelöst, die auf dem Meeresboden stationiert ist und die Wärme geothermisch aus der Tiefe unterhalb des Meeresbodens gewonnen wird. Es wird also geothermische Energie genutzt und großtechnisch in elektrische Energie umgewandelt. Die ausnutzbare Temperaturdifferenz ergibt sich aus dem um die null Grad Celsius kalten Tiefseewasser und der Temperatur einer aus der Tiefe unterhalb des Meeresbodenniveaus kommenden Flüssigkeit. Der Vorteil der Erfindung ist vor allem darin zu sehen, dass teure elektri- sehe Versorgungsleitungen von Onshore- beziehungsweise von Offshore- Plattformen entfallen.

Auch für Forschungsaktivitäten unter Wasser ist es sehr vorteilhaft, wenn Energie am Meeresboden erzeugt wird. Die lokale Versorgung mit elektri- scher Energie ist eine wichtige Voraussetzung, um ein Forschungslabor unter Wasser zu bauen und zu betreiben.

Vorteilhafte Ausgestaltungen einer erfindungsgemäßen Unterwasseranlage zur Erzeugung von elektrischer Energie auf dem Meeresboden finden sich in den Unteransprüchen.

Die aus der Tiefe unterhalb des Meeresbodens kommende Flüssigkeit kann Wasser sein. Es kann analog zu normalen geothermischen Anlagen über eigene Bohrlöcher Wasser in die Tiefe des Meeresbodens gedrückt und aus der Tiefe warmes/heißes Wasser auf das Niveau des Meeresbodens geholt werden. Dies kann auch in einem geschlossenen Kreislauf geschehen, wobei Wasser in einem Rohr in die Tiefe gedrückt, erhitzt und wieder auf das Niveau des Meeresgrundes zurückgeholt wird. Es können jedoch auch natürliche Quellen heißen Wassers wie zum Beispiel die sogenannten schwarzen oder weißen Raucher genutzt werden. Gerade in Arealen mit schwarzen oder weißen Rauchern wird oft Tiefseebergbau betrieben, für den viel elektrische Energie benötigt wird.

Die Wärme kann auch aus einer Flüssigkeit gewonnen werden, die in der Tiefe des Meeresbodens in einer Lagerstätte vorhanden ist und gefördert wird. Die Flüssigkeit kann heißes Wasser aus einer Lagestätte unterhalb des Meeresbodens sein. Die Flüssigkeit kann auch Erdöl aus einer Lagerstätte unterhalb des Meeresbodens sein. Insbesondere wenn die Flüssigkeit Erdöl ist wird vorteilhafterweise durch einen Wärmetauscher Wärmeenergie vom Erdöl auf Wasser oder eine andere Prozessflüssigkeit übertragen.

Für die Prozesse zur Umwandlung von Wärmeenergie in elektrische Energie wird normalerweise auch ein Kühlmedium benötigt. Dafür wird vorteilhafterweise das Meerwasser benutzt, das am Meeresgrund eine Temperatur um die 4 Grad Celsius hat.

Die Unterwasseranlage kann eine Turbine und einen von der Turbine angetriebenen elektrischen Generator aufweisen, wobei die Turbine mit aus der Wärme gewonnenem Dampf gespeist wird.

Besonders vorteilhaft erscheint es, wenn mit der Unterwasseranlage aus der Wärme durch Ausnutzung des thermoelektrischen Effekts elektrische Energie gewonnen wird. Dabei können mehrere thermoelektrische Schichten mit Abstand nebeneinander angeordnet sein. Zwischen den thermoelektrischen Schichten wird abwechselnd kaltes Wasser und warmes Wasser hindurch geleitet. In der Containerlösung ergibt sich somit ein sandwichartiger innerer Aufbau eines Containers. Der Schichtaufbau besteht im Wechsel aus Kaltwasserschicht, thermoelektrischen Material, Warmwasserschicht, thermo- elektrischen Material, Kaltwasserschicht, usw. Es wechseln sich also jeweils eine Schicht aus thermoelektrischem Material und eine Wasserschicht ab, wobei die Wasserschichten abwechselnd kaltes Wasser und warmes/heißes Wasser führen. Die Kaltwasserschichten können dabei nach unten und nach oben offen sein, so dass für den Durchsatz des Kaltwassers die natürliche Konvektion aufgrund der Wassererwärmung genutzt wird. Der Container ist aufgeständert, um einen ungehinderten Konvektionsstrom des Kaltwassers zu ermöglichen.

Das Warmwasser wird vorteilhafterweise über einen Verteiler gleichmäßig auf die entsprechenden Schichten verteilt.

Zusätzlich können in einem Container weitere Systemkomponenten wie zum Beispiel Pumpen, Regelungs- und Steuereinrichtungen, Umrichter untergebracht sein, so dass ein containerartiger Modul zu einem kleinen Kraftwerk wird, das unabhängig von der Lage und den Wetterbedingungen an der Mee- resoberfläche dort installiert werden kann, wo die elektrische Energie benötigt wird, nämlich als Stromversorgung direkt an den Offshore Gewinnungsstätten von Erdöl und anderen Bodenschätzen. Die Modularität ermöglicht die Skalierbarkeit der Stromversorgung. Je nach der benötigten Leistung werden mehr oder weniger Containermodule installiert und in ihrer Leistung addiert.

Eine besonders vorteilhafte Ausbildung eines Wärmetauschers besteht darin, dass ein solcher innerhalb eines doppellagigen Bandes eine Leitung für Wasser oder eine andere Prozessflüssigkeit aufweist, wobei die eine

Bandlage aus einem Material mit guter Wärmeleitfähigkeit und die andere Bandlage aus einem Material mit schlechter Wärmeleitfähigkeit besteht und wobei das Band mit der Bandlage mit guter Wärmeleitfähigkeit innen an Erdöl führende Gerätschaften gelegt ist. Mehrere Ausführungsbeispiele einer erfindungsgemäßen Anlage zur Erzeugung elektrischer Energie auf dem Meeresgrund sowie einige Einzelheiten davon sind in den Zeichnungen dargestellt. Anhand der Figuren dieser Zeichnungen wird die Erfindung nun näher erläutert. Vorteilhafterweise umfasst eine erfindungsgemäße Unterwasseranlage elektrische Batterien, in denen erzeugte elektrische Energie speicherbar ist.

Erzeugte elektrische Energie kann auch in Hydrospeichern gespeichert werden.

Vorteilhafterweise umfasst die Unterwasseranlage eine Ladestation mit Unterwasser-Schnittstellen zum Aufladen von Robotern oder anderen Maschinen mit Energie. Die Unterwasseranlage umfasst vorteilhafterweise wenigstens einen containerartigen Modul, in dem Mittel für die Erzeugung, für die Speicherung, die Verteilung von elektrischer Energie oder sonstige Anlagekomponenten untergebracht sind. Der Container kann die Standardmaße der für den Warenverkehr genutzten Container haben. Eine Containerlösung vereinfacht die Logistik und die Installation durch die Einheitlichkeit der Module, den einfachen Transport und die einfache Handhabung mit Bordkränen.

Ein Container ist vorteilhafterweise mit einer dielektrischen Flüssigkeit gefüllt, die über eine Vorrichtung zu Druckkompensation wenigstens annähernd un- ter den gleichen Druck gesetzt ist, wie er in der äußeren Umgebung herrscht. Gewonnene Wärme kann auch dazu genutzt werden, um das zu fördernde Erdöl oder Erdgas zu erwärmen. Eine Strömung von Wasser kann durch einen Propeller erzeugt oder unterstützt werden.

Verschiedene Ausführungsbeispiele einer erfindungsgemäßen Unterwasseranlage sowie Komponenten von Ausführungsbeispielen sind in den Zeich- nungen dargestellt. Anhand der Figuren der Zeichnungen wird die Erfindung nun näher erläutert.

Es zeigen

Figur 1 ein erstes Ausführungsbeispiel, das die Wärme aus dem Untergrund mit Hilfe geothermischer Bohrungen zur Injizierung und Förderung von Wasser gewinnt,

Figur 2 ein Schaltbild des ersten Ausführungsbeispiels, wobei elektrische

Energie nach Art eines Dampfkraftwerks erzeugt wird,

Figur 3 das zweites Ausführungsbeispiel, das die Wärme aus dem Unter- grund mit Hilfe einer geothermischen Anbohrung eines

Warm/Heißwasserreservoirs gewinnt,

Figur 4 ein drittes Ausführungsbeispiel, das die Wärme aus heißem Erdöl gewinnt,

Figur 5 ein Schaltbild des dritten Ausführungsbeispiels, wobei elektrische Energie nach Art eines Dampfkraftwerks erzeugt wird,

Figur 6 schematisch ein geothermisches Bohrloch mit Leitung darin,

Figur 7 schematisch einen Querschnitt durch einen zum Wärmetausch benutzbaren Bandschlauch, Figur 8 ein viertes Ausführungsbeispiel, das als containerartiges Modul ausgebildet ist und elektrische Energie auf der Basis des thermoelektri- schen Effekts erzeugt,

Figur 9 einen Batteriemodul zur Speicherung elektrischer Energie,

Figur 10 einen Hydraulikmodul zur Speicherung hydraulischer Energie,

Figur 1 1 ein fünftes Ausführungsbeispiel, wobei Erdöl mit geothermischer Energie erwärmt wird,

Figur 12 eine Variante zum vierten Ausführungsbeispiel, wobei die Strömung kalten Wassers mit Hilfe eines Propellers erzeugt wird Erdöl mit geo- thermischer Energie erwärmt wird, und

Figur 13 eine Unterwasserladestation für Fahrzeuge oder Roboter.

Gemäß Figur 1 ist zum Beispiel in 3000m Tiefe auf dem Meeresboden 9 im Bereich eines oder mehrerer Bohrlöcher 10, über die Erdöl oder Erdgas aus einer im Untergrund unter dem Meeresboden vorhandenen Lagerstättel 1 mit Hilfe eines auf dem Meeresboden abgesetzten Produktionssystem 12 gefördert wird, eine Unterwasseranlage 15 zur Erzeugung von elektrischer Energie aus geothermischer Energie installiert, der Wärmeenergie über ein Bohrloch 16 zugeführt wird, das zum Beispiel bis in eine Tiefe von 1000m unter dem Meeresboden reicht, wo eine Temperatur von zum Beispiel 140 Grad Celsius herrscht. Das Wasser über dem Meeresboden dagegen hat eine Temperatur um die 4 Grad Celsius.

Die Anlage 15 ist vorteilhafterweise als containerartiger Modul ausgebildet, wobei mehrere derartiger Module auf dem Meeresboden abgesetzt sein können. Der Container ist mit einer dielektrischen Flüssigkeit, zum Beispiel ein Hydraul iköl gefüllt, so dass alle Komponenten in dem Modul die Flüssigkeit eingetaucht sind. Durch eine Vorrichtung 13 wird eine Druckkompensation zwischen dem Inneren des Containers und der äußeren Umgebung derart erreicht, dass die Flüssigkeit im Container wenigstens annähernd unter den gleichen Druck gesetzt ist, wie er in der äußeren Umgebung herrscht. Dazu besitzt die Vorrichtung 13 ein nachgiebiges Trennelement, das auf der einen Seite vom Meerwasser und auf der anderen Seite von der Flüssigkeit, die sich in dem Container befindet, beaufschlagt wird.

Außer der Anlage 15 oder den Anlagen 15 befinden sich auf dem Meeresboden noch ein oder mehrere Module 17 zur Speicherung von Energie vornehmlich mit Hilfe von elektrischen Batterien, ein System 18 zur Verteilung der elektrischen Energie und eine elektrische Steuerung 19 für die verschie- denen Systeme. Die elektrische Steuerung 19 kann mit Rechenleistung versehen sein. Sie kann Algorithmen für ein Energiemanagement enthalten, sie kann Algorithmen für die funktionale Sicherheit aufweisen. Sie kann Algorithmen zur Diagnose und zum Condition Monitoring, für Fehlererkennung, Fehlervorhersage sowie für Empfehlungen für eine präventive Wartung auf- weisen

An der Meeresoberfläche befindet sich eine schwimmende Master- Steuerungs-Station 20. Wartungsarbeiten können mit einem Unterwasserfahrzeug 21 ausgeführt werden, das als ferngesteuertes Unterwasserfahrzeug (Remote Operated Vehicle: ROV) oder als autonomes Unterwasserfahrzeug (Autonomous Underwater Vehicle: AUV) ausgebildet ist. Die Anlage 15 ist zum Beispiel gemäß dem Schaltbild nach Figur 2 ausgebildet sein. Ausgangspunkt für die Gewinnung von elektrischer Energie aus Wärme ist eine Wasser enthaltende oder Wasser aufnehmende, heißer Untergrundregion 25, in der sich heißes Wasser unter Druck befindet. Das heiße Wasser wird über ein Bohrloch 26 zum Meeresboden gebracht, wo in ei- ner Vorrichtung 27 beim Entspannen des Wassers aus einem Teil des Was- sers sogenannter Flash-Dampf entsteht. Dieser wird über einen Filter 28 und ein Ventil 29 einer Turbine 30 zugeführt. Auch kann aus der Untergrundregion 25 über ein Bohrloch 31 direkt Dampf zum Eingang des Filters 28 geführt werden.

Von der Turbine 30 wird ein elektrischer Generator 32 angetrieben, der einen Wechselstrom abgibt. Durch das Ventil 29 kann zur Regelung der Drehzahl des Generators die Menge des der Turbine zugeführten Dampfes verändert werden.

Der aus der Turbine austretende Dampf gelangt zu einem mit Meerwasser gekühlten Kondensor 33. Das Kondensat wird dann zusammen mit dem in der Vorrichtung 27 nicht verdampften Wasser von einer Pumpe 34 wieder in die Untergrundregion 25 gepumpt.

Der aus der Turbine austretende Dampf kann noch zum Heizen von Bauteilen oder Aggregaten 35 genutzt werden.

Die Anlage 15 nach Figur 2 umfasst also die Dampferzeugungsvorrichtung 27, den Filter 28, das Ventil 29, die Turbine 30, den elektrischen Generator 32, den Kondensor 33 und die Pumpe 34. Diese Komponenten befinden sich in dem Container, der mit einer dielektrischen Flüssigkeit gefüllt ist und eine Vorrichtung 13 zur Druckkompensation aufweist. Gemäß Figur 3 ist wie in Figur 1 zum Beispiel in 3000m Tiefe auf dem Meeresboden im Bereich eines oder mehrerer Bohrlöcher 10, über die Erdöl oder Gas aus einer im Untergrund unter dem Meeresboden vorhandenen Lagerstätte 1 1 mit Hilfe eines unter Wasser vorhandenen Produktionssystem 12 gefördert wird, eine Anlage 15 zur Erzeugung von elektrischer Energie aus geothermischer Energie installiert, der Wärmeenergie über ein Bohrloch 16 zugeführt wird, das zum Beispiel bis in eine Tiefe von 2000m unter dem Meeresboden in ein Wasserreservoir 13 reicht, in dem eine Temperatur von zum Beispiel 175 Grad Celsius herrscht. Die Anlage 15 ist wie bei dem Ausführungsbeispiel nach Figur 1 als containerartiger Modul ausgebildet, wobei mehrere derartiger Module auf dem Meeresboden abgesetzt sein können. Außer der Anlage 15 oder den Anlagen 15 befinden sich auf dem Meeresboden noch ein oder mehrere Module 17 zur Speicherung von Energie vornehmlich mit Hilfe von elektrischen Bat- terien hydraulischen Speichern, ein System 18 zur Verteilung der elektrischen Energie und eine elektrische Steuerung 19 für die verschiedenen Systeme.

An der Meeresoberfläche befindet sich wiederum eine schwimmende Master- Steuerungs-Station 20.

Wartungsarbeiten können mit einem Unterwasserfahrzeug 21 ausgeführt werden, das als ferngesteuertes Unterwasserfahrzeug (Remote Operated Vehicle: ROV) oder als autonomes Unterwasserfahrzeug (Autonomous Underwater Vehicle: AUV) ausgebildet ist.

Gemäß Figur 4 ist wie in den Figuren 1 und 3 zum Beispiel in 3000m Tiefe auf dem Meeresboden im Bereich eines oder mehrerer Bohrlöcher 10, über die Erdöl oder Gas aus einer im Untergrund zum Beispiel in 4000m unter dem Meeresboden befindlichen Lagerstätte 1 1 mit Hilfe eines auf dem Meeresboden abgesetzten Produktionssystem 12 gefördert wird, eine Anlage 15 zur Erzeugung von elektrischer Energie aus geothermischer Energie installiert. Die Anlage 15 ist wie bei dem Ausführungsbeispiel nach Figur 1 als druckkompensierter containerartiger Modul ausgebildet, wobei mehrere derartiger Module auf dem Meeresboden abgesetzt sein können. Außer der Anlage 15 oder den Anlagen 15 befinden sich auf dem Meeresboden noch ein oder mehrere Module 17 zur Speicherung von Energie vornehmlich mit Hilfe von elektrischen Batterien, ein System 18 zur Verteilung der elektrischen Energie und eine elektrische Steuerung 19 für die verschiedenen Systeme.

An der Meeresoberfläche befindet sich wiederum eine schwimmende Master- Steuerungs-Station 20.

Wartungsarbeiten können mit einem Unterwasserfahrzeug 21 ausgeführt werden, das als ferngesteuertes Unterwasserfahrzeug (Remote Operated Vehicle: ROV) oder als autonomes Unterwasserfahrzeug (Autonomous Underwater Vehicle: AUV) ausgebildet ist.

In Figur 5 ist mit 40 eine vom über das Bohrloch 10 strömende Erdöl oder Erdgas durchflossene Armatur oder ein ähnliches Bauteil bezeichnet, das als Wärmetauscher fungiert, um mit dem warmen/heißen Erdöl oder Erdgas Wasser zu erwärmen, das dem Meer entnommen ist. Das heiße Wasser strömt zu einem weiteren Wärmetauscher 41 , in dem das heiße Wasser eine Arbeitsflüssigkeit soweit erwärmt, dass sie verdampft. Der Dampf wird wie bei dem Ausführungsbeispiel nach Figur 2 über ein Ventil 29 einer Turbine 30 zugeführt.

Von der Turbine 30 wird ein elektrischer Generator 32 angetrieben, der einen Wechselstrom abgibt. Durch das Ventil 29 kann zur Regelung der Drehzahl des Generators die Menge des der Turbine zugeführten Dampfes verändert werden. Der aus der Turbine austretende Dampf gelangt zu einem mit Meerwasser gekühlten Kondensor 33. Das Kondensat wird dann von einer Pumpe 34 wieder zum Wärmetauscher 40 gefördert. Figur 6 zeigt, wie ein Bohrloch 16 gemäß Figur 1 ausgebildet sein kann. In dem Bohrloch ist eine Leitung 45 spiralförmig in die Tiefe unter dem Meeresboden geführt. An ihrem im Untergrund befindlichen Ende ist sie mit einem Steigrohr 46 verbunden, das sich gerade nach oben bis zu der Anlage 15 erstreckt. Das Steigrohr 46 ist von einer wärmedämmenden Schicht umge- ben. Von einer nicht näher gezeigten Pumpe wird Meereswasser in die Leitung 45 gepumpt. Dieses Wasser fließt über die Leitung 45 in die Tiefe, erwärmt/erhitzt sich dabei und kommt über das Steigrohr 46 wieder nach oben, um in der Anlage 15 genutzt zu werden. Hier ist ein geschlossener Wasserkreislauf möglich.

Der Bandschlauch 47 nach Figur 7 wird um unterseeische Rohre, Armaturen oder Verteiler geschlungen, die von warmem/heißem Erdöl oder Erdgas durchströmt werden. Das Band besteht aus zwei flachen Schichten 48 und 49, die an ihren Seitenkanten zusammengehalten sind und von denen die Schicht 48 aus einem gut wärmeleitenden und die Schicht 49 aus einem schlecht wärmeleitenden und beschädigungsresistentem Material besteht. Zwischen den beiden Schichten befindet sich ein Schlauch 50. Mit der Schicht 48 ist der Bandschlauch auf das vom Erdöl/Erdgas durchströmte Bauteil aufgeklebt. Durch den Schlauch 50 wird Wasser gepumpt, das sich auf seinem Weg um das Bauteil herum erhitzt, um dann in der Anlage 15 genutzt zu werden.

Ein Bandschlauch gemäß Figur 7 kann auch dazu genutzt werden, um Erdöl oder Erdgas zu erwärmen, indem heißes Wasser aus einer Anlage 15 durch den Bandschlauch fließt und das Erdöl oder Erdgas über einen erwärmt. Das heiße Wasser kann in den Anlagen gemäß den Figuren 2 und 5 genutzt werden. Eine weitere und besonders vorteilhafte Nutzung ist in Figur 8 dargestellt. Diese Figur zeigt einen wiederum mit einer dielektrischen Flüssigkeit gefüllten und mit einer Vorrichtung 13 zur Druckkompensation ausgestatteten Container, in dem im Abstand nebeneinander Schichten 60 von thermoelekt- rischen Modulen angeordnet sind. Zwischen den thermoelektrischen Schich- ten wird abwechselnd kaltes Wasser und warmes Wasser hindurch geleitet. Es ergibt sich somit ein sandwichartiger innerer Aufbau eines Containers. Der Schichtaufbau besteht im Wechsel aus Heißwasserschicht 61 , Schicht 60 aus thermoelektrischem Material, Kaltwasserschicht 62, Schicht 60 aus thermoelektrischem Material, Heißwasserschicht 61 . Es wechseln sich also jeweils eine Schicht aus thermoelektrischem Material und eine Wasserschicht ab, wobei die Wasserschichten abwechselnd kaltes Wasser und warmes/heißes Wasser führen.

Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel wird das Kaltwasser von aus Re- dundanzgründen zwei elektrisch angetriebenen Pumpen 63, die parallel zueinander angeordnet sind, angesaugt und in ein Rohrsystem 64 gefördert, an das die Kaltwasserschichten 62 auf Ihrer dem Meeresboden nahen Seiten angeschlossen sind. Auf der dem Meeresboden fernen Seite der Kaltwasserschichten 62 wird das Kaltwasser gesammelt und über ein Rohrsystem 65 wieder nach außen abgegeben. Das Heißwasser wird von aus Redundanzgründen zwei elektrisch angetriebenen Pumpen 66, die parallel zueinander angeordnet sind, angesaugt und in ein Rohrsystem 67 gefördert, an das die Heißwasserschichten 62 auf Ihrer dem Meeresboden fernen Seiten angeschlossen sind. Auf der dem Meeresboden nahen Seite der Heißwasser- schichten 62 wird das Heißwasser gesammelt und über ein Rohrsystem 68 wieder nach außen abgegeben. Bei der gewählten Anordnung wird die Kon- vektion durch die Erwärmung des Kaltwassers und die Abkühlung des Heißwassers unterstützt. Die Elektromotoren werden von einer elektrischen Steuereinheit 69 gesteuert, die wiederum mit der Steuerung 9 verbunden ist.

Der Container gemäß Figur 8 besitzt noch zwei elektrische Anschlüsse 69, an denen die Spannung der Thermoelemente aus den thermoelektrischen Schichten 60 ansteht.

Figur 9 zeigt ein Ausführungsbeispiel für ein Energiespeichersystem 17 aus den Figuren 1 , 3 und 4. Das System ist als Container ausgeführt, der wiederum mit einer dielektrischen Flüssigkeit gefüllten und mit einer Vorrichtung 13 zur Druckkompensation ausgestattet ist und in dem eine Vielzahl von elektrisch parallel geschalteten Batterien 75 untergebracht ist. Diese Batterien werden über die beiden Anschlüsse 69 der Anlage 15 geladen. Dabei kann eine Gleichspannungs/Gleichspannungswandlung vorgeschaltet sein. Die Batterien wiederum speisen die elektrischen Verbraucher der sich am Mee- resboden befindlichen Förderanlage für Erdöl oder Erdgas oder andere Bodenschätze. Dabei kann den Batterien ein Gleichspan- nungs/Gleichspannungswandler oder ein Gleichspan- nungs/Wechselspannungswandler nachgeschaltet sein. Eine Alternative für die Speicherung von Energie besteht darin, dass diese mit durch mindestens eine elektrisch angetriebene Pumpe geladenem Hyd- rospeicher gespeichert wird, von denen wiederum Hydromotoren, die elektrische Generatoren antreiben, gespeist werden. Ein solcher Speichermodul 17 ist in Figur 10 gezeigt. Der Speichermodul ist wiederum als Container ausgebildet, der mit einer hydraulischen Flüssigkeit, insbesondere Hydraul iköl oder einer HFA- Flüssigkeit gefüllt und wiederum mit einer Vorrichtung 13 zur Druckkompensation ausgestattet ist. Aus der Figur 10 ist das bewegliche Trennelement 79 der Vorrichtung 13 ersichtlich, das vorliegend als elastische Membran ausgebildet ist. In dem Container sind eine Reihe von schaltungstechnisch parallel zueinander angeordnete Hydrospeichern 80, zwei schaltungstechnisch parallel zueinander angeordnete Pumpen 81 , zwei Elektromotoren 82, von denen jeder eine der Pumpen 81 antreibt, zwei schaltungstechnisch parallel zueinander angeordnete Hydromotoren 83 und zwei elektrische Generatoren 84 untergebracht. Die Pumpen 81 saugen, angetrieben durch die Elektromotoren 82, aus dem Inneren des Containers hydraulische Flüssigkeit an und verdrängen sie in die Hydrospeicher 80. Hierbei wird elektrische Energie in hydrostatische Energie umgewandelt. Wenn die Hydromotoren 83 aus den Hydrospeichern 80 mit Druckflüssigkeit versorgt werden, treiben sie die Generatoren 84 an, so dass die gespeicherte hydrostatische Energie wieder in elektrische Energie gewandelt wird. Zur Steuerung der Vorgänge können natürlich auch hydraulische Ventile vorgesehen sein. Der Container 17 besitzt verschiedene elektrische und hydraulische Schnittstellen. Jedem Generator 84 ist eine elektrische Schnittstelle 85 zugeordnet, an der eine Gleichspannung ansteht. Über eine hydraulische Schnittstelle 86 können sich außerhalb des Containers 17 befindliche hydraulische Verbraucher, zum Beispiel ein Hydrozylinder, mit dem eine Armatur betätigt wird, mit Druckflüssigkeit versorgt werden. Über eine hydraulische Schnittstelle 87 fließt die Druckflüssigkeit von den hydraulischen Verbrauchern zurück in den Container. An einer hydraulischen Hot-Stab Schnittstelle 88 kann Druckflüssigkeit durch ein ROV oder ein AUV in den Container werden oder umgekehrt aus dem Container in das ROV oder das AUV gefüllt werden. Die Elektromotoren 82 werden über ein elektrisches Steuersystem 89, das über eine elektrische Leitung 90 an ein System 18 angeschlossen ist gesteuert. Hydrospeicher sind für eine lange Einsatzdauer unter Umständen zuverlässiger als elektrische Batterien.

Gemäß Figur 1 1 befinden sich wie in den Figuren 1 und 3 auf dem Meeresboden außer einer Anlage 15 oder mehreren Anlagen 15 noch ein oder meh- rere Module 17 zur Speicherung von Energie, ein System 18 zur Verteilung der elektrischen Energie und eine elektrische Steuerung 19 für die verschiedenen Systeme. Das System 18 ist über ein elektrisches Kabel mit dem Produktionssystem 12 verbunden. Zusätzlich ist das Produktionssystem 12 noch mit einem Wärmetransfersystem 94 verbunden. In das Wärmetransfersystem wird heißes Wasser aus einem Bohrloch 16 geleitet. Über Wärmetausch kann mit diesem heißen Wasser Erdöl erwärmt werden, das über ein Bohrloch 10 aus der Lagerstätte 1 1 gefördert wird. Manchmal ist nämlich das Erdöl sehr viskos. Durch Erwärmung wird es dünnflüssiger, so dass es sich durch ein Rohr oder eine Pipeline leichter vom Meeresgrund an die Meeres- Oberfläche oder an Land bringen lässt, so dass sich die Produktion eines Öl- feldes erhöhen lässt. Für den Wärmeübertrag von Wasser auf das Erdöl oder Erdgas muss ein positiver Temperaturgradient vorhanden sein. Je größer dieser ist, desto besser ist es. Je nach den Umständen liegt der Wärmetauscher dann in deutlicher Entfernung von der Förderstelle des Erdöls oder des Erdgases. Die Wärmeentnahmestelle sollte in der Nähe des Wärmetauschers sein und ist deshalb unter Umstanden ebenfalls weit von der Förderstelle entfernt.

In Figur 8 sind die Pumpen 63, die einen Strom von Kaltwasser erzeugen als Verdrängerpumpen symbolisiert. Um einen Strom von Kaltwasser durch ei- nen Container nach Figur 8 oder sonst wo zu erzeugen, kann jedoch, vor allem wenn kein nennenswerter Druck notwendig ist, ein Propeller 95 benutzt werden, wie dies in Figur 12 dargestellt ist. Der Propeller wird von einem Elektromotor, der über eine elektrische Leitung 96 mit Strom versorgt wird, angetrieben. Zwischen dem Elektromotor und dem Propeller kann noch ein mechanisches oder ein hydrostatisches Getriebe, das insbesondere als geschlossener hydraulischer Kreislauf ausgebildet ist, angeordnet sein. Elektromotor und Getriebe sind in einem strömungsgünstig gestalteten Gehäuse 97 untergebracht. Die Erzeugung eines Wasserstroms mit Hilfe eines Propel- lers erhöht die Zuverlässigkeit des Systems nach Figur 8, weil auch nach einem Ausfall des Propellers 13 noch kaltes Wasser durch den Container fließen kann. Das System verliert zwar etwas an Leistung, ist aber noch verfügbar. Der Container gemäß Figur 8 kann im Bereich der Kaltwasserschichten mit vielen kleinen Löchern versehen sein, auf einer Seite des Containers oder auf gegenüberliegenden Seiten des Containers können nun Propellerantriebe gemäß Figur 12 stationiert sein, wobei die Propellerantriebe auf der einen Seiten das Kaltwasser in die Löcher hineindrücken und die Propellerantrieb auf der anderen Seite das Wasser aus den Löchern heraussaugen. Durch günstige Wahl des Abstandes der Propeller von den Containerwänden ergibt sich dann eine große Wasserströmung.

Die Ladestation 100 gemäß Figur 13 hat verschiedene Schnittstellen, um mit verschiedenen Geräten verbunden zu werden. Mit Hilfe einer Antenne 101 sind eine drahtlose Kommunikation und eine Lokalisation der Ladestation möglich. Zwei Schnittstellen 102 sind für Steuersignale vorgesehen, mit denen ein Update oder eine Diagnose möglich ist. an zwei Schnittstellen 103 ist warmes oder heißes Wasser zur Verfügung gestellt. Zwei Schnittstellen 104 sind für eine elektrische Verbindung von niedriger Leistung auf der Basis ei- nes Gleichstroms, zwei Schnittstellen 105 für eine elektrische Verbindung von hoher Leistung auf der Basis eines Wechselstroms vorgesehen. Zwei Schnittstellen 106 sind für eine hydraulische Verbindung von niedriger Leistung und zwei Schnittstellen 107 für eine hydraulische Verbindung von hoher Leistung vorgesehen. Über Kable 108 ist die Ladestation mit den übrigen Teilen einer Unterwasserstation verbunden.

Aufgrund einer solchen Unterwasserladestation müssen Unterwasserroboter nicht nach oben fahren, um wieder Energie zu tanken. ROV's, AUV's und andere Unterwassermaschinen können die Ladestation auch in einem Notfall benutzen, wenn eine an sich vorhandene Verbindung nach oben verloren gegangen ist. Vorteilhaft ist eine solche Ladestation vor allem für den Bau einer autarken Forschungsstation unter Wasser, wie sie zum Beispiel Meeresbiologen nutzen könnten. Es können jedoch auch Versorgungskabel vor- gesehen sein, um Energie aus der Tiefsee zur Meeresoberfläche transportieren zu können, um zum Beispiel ein Produktionsschiff oder eine Ölplattform im Notfall oder an einem isolierten Standort wie zum Beispiel in der Arktis oder Antarktis durchgängig mit Energie zu versorgen. Auch kann über ein Versorgungskabel elektrische oder hydraulische Energie zu einer For- schungsstation unter Wasser transportiert werden.

Verschleißbehaftete Komponenten einer erfindungsgemäßen Anlage sollten unter Wasser austauschbar sein.

Bezugszeichenliste

9 Meeresboden

10 Bohrloch

1 1 Lagerstätte

12 Produktionssystem

13 Druckkompensationsvorrichtung

15 Anlage

16 Bohrloch

17 Modul zur Speicherung von Energie

18 System zur Verteilung der elektrischen Energie

19 elektrische Steuerung

20 Master-Steuemngs-Station

21 Unterwasserfahrzeug

25 Untergrundregion

26 Bohrloch

27 Vorrichtung

28 Filter

29 Ventil

30 Turbine

31 Bohrloch

32 elektrischer Generator

33 Kondensor

34 Pumpe

35 Aggregats

40 Armatur

41 Wärmetauscher

45 Leitung

46 Steigrohr

47 Bandschlauch 48 Bandschicht

49 Bandschicht

50 Schlauch

60 thermoelektrische Schichten

61 Heißwasserschicht

62 Kaltwasserschicht

63 Pumpen

64 Rohrsystem

65 Rohrsystem

66 Pumpen

67 Rohrsystem

68 Rohrsystem

69 elektrischer Anschluss

75 Batterie

79 Trennelement von 13

80 Hydrospeicher

81 Pumpe

82 Elektromotor

83 Hydromotor

84 Generator

85 elektrische Schnittstellen

86 hydraulische Schnittstelle

87 hydraulische Schnittstelle

88 hydraulische Schnittstelle

94 Wärmetransfersystem

95 Propeller

96 elektrische Leitung

97 Gehäuse

100 Ladestation

101 Antenne Schnittstellen Schnittstellen Schnittstellen Schnittstellen Schnittstellen Schnittstellen Kabel