Zweck des Projekts und Know-how
Die bekannten Wasserkraftwerke mit ihren großen Staudämmen kontrollieren den Flussfluss und -abfluss vollständig und haben daher direkte negative Auswirkungen auf die Flussökosysteme und die Umwelt ihrer angrenzenden Ufer. Aber weltweit werden sie zur energetischen Nutzung von Flussströmungen genutzt. Außerdem besteht an verschiedenen Orten der Bedarf an einer sauberen lokalen Stromquelle ohne den herkömmlichen Benzin- oder Gasgenerator. Eine mögliche Energiequelle sind Flüsse oder See- und Meeresströmungen. Ein kleiner Turbinengenerator wird im US-Patent 4746808 beschrieben. Die Turbine ist vom Peltontyp, der eine Quelle für unter Druck stehendes Wasser benötigt. Der natürliche Wasserfluss kann nicht genutzt werden.
Die Bedeutung der Nutzung natürlicher, sauberer und erneuerbarer Energie erweist sich als entscheidend für die Bekämpfung der globalen Erwärmung. Die Gewinnung von Energie zur Stromerzeugung aus horizontal fließenden natürlichen Wasserströmen unterscheidet sich grundlegend von der herkömmlichen Stromerzeugung aus Wasserkraft. Darin soll der Wasserdruck eine Druckturbine antreiben, die einen elektrischen Generator antreibt.
Das US-Patent 6013955 offenbart eine Längswasserströmungsturbine, die in einem Gehäuse montiert ist, das dazu bestimmt ist, in eine Strömung eingetaucht zu werden. Die Turbine ist in eine Rohrleitung eingebaut. Der Turbinenblock ist mit einem Heckstabilisator ausgestattet, um die Einheit entlang der Strömung auszurichten. Die Turbine ist mechanisch mit einem separaten elektrischen Generator verbunden. Grundsätzlich haben alle Arten von Turbinengeräten mindestens zwei Nachteile:
1. Sie reduzieren lokal die Strömungsgeschwindigkeit, wodurch auch der Wirkungsgrad der Turbinen sinkt.
2. Sie schaffen Voraussetzungen für eine Überlastung der umliegenden Turbineneinrichtungen bzw. eine Blockade des Turbinenbetriebs.
Die Nutzung horizontaler hydrokinetischer Energie in einer herkömmlichen Wassermühle oder einem Propellergenerator erfordert einen Wasserdurchfluss von mehreren Metern pro Sekunde und ist durch die geografische Lage stark eingeschränkt. Aus dem österreichischen Patentdokument WO2005078276(A1) ist jedoch ein Energiesystem zur Energieumwandlung kinetischer Energie von Strömungen mit großen Wassermengen in Flüssen außerhalb von Schifffahrtskanälen bekannt. Die Installation weist minimale Außendurchmesser auf und deckt einen maximalen Strömungsquerschnitt ab. Es umfasst eine Turbine mit festen oder beweglichen Schaufeln, die für den Betrieb in einem Stahlblechmantel optimiert sind. Diese Konstruktion ist energetisch nachteilig, da der Mantel selbst einen zusätzlichen Widerstand gegen das an ihm reibende Wasser erzeugt und den Gesamtwirkungsgrad der Anlage verringert. Darüber hinaus ist es in Flüssen und Kanälen mit schwimmendem Abfall nicht anwendbar, da dieser die Turbine im Gehäuse verstopft und ihre Rotation stark behindert, bis hin zur vollständigen Blockierung.
Eine ähnliche technische Lösung mit einer vollständig eingetauchten Längsströmungsturbine in einem Diffusorkegel ist aus dem US-Patentdokument WO2007100639(A2) bekannt. Es hat ähnliche Nachteile wie oben diskutiert. Ein ähnlicher Diffusor ist auch aus der Patentbeschreibung der Niederlande WO2007107505(A1) bekannt. Es ist auf einen effizienteren Betrieb der Turbine ausgelegt, es sind jedoch keine Möglichkeiten zur Energieakkumulation der temporären Überschüsse der Stromerzeugung vorgesehen. Der massive Eintritt erneuerbarer Energiequellen in das weltweite Energiesystem erfordert technische Lösungen zur Energiespeicherung, um bereits produzierte saubere Energie, die nicht verbraucht werden kann, nicht unwiderruflich zu verlieren. Am effizientesten sind reversible Energiespeicher, die die Stromproduktion am Ort der Erzeugung ausgleichen, da bei der Energieübertragung keine Stromverluste entstehen. Solche technischen Lösungen eignen sich am besten für verteilte Stromnetze mit zentraler intelligenter Verwaltung. Sie sind aber auch für die lokale Verwaltung anwendbar, auch automatisiert mithilfe künstlicher Intelligenz.
Aus dem US-Patentdokument US2014138954(A1) ist ein System hydrokinetischer Turbinen zur Anwendung mehrerer langsamer Wasserströme bekannt. Es gibt jedoch weder Möglichkeiten, dieses System mit anderen erneuerbaren Energiequellen zu verdichten, noch gibt es eine lokale Energiespeicherung. Daher sind solche Systeme nicht ausreichend kosteneffektiv und wettbewerbsfähig.
Aus einem anderen US-Patentdokument US2019242361(A1) ist eine in ein strömendes Fluid – beispielsweise einen Wasserstrom – getauchte Turbine bekannt, um aus der kinetischen Energie des Fluids Nutzenergie zu gewinnen. Die Installation umfasst: eine schwimmende Plattform mit hydrokinetischen Rotoren und darunter montierten festen Rotorblättern. Das entwickelte innovative Energieprojekt sieht eine schwimmende Plattform mit hydrokinetischen Turbinen und lichtverstärkter Photovoltaik mit elastischen Unterwassertanks zur Energiespeicherung mit Druckluft vor. Es überwindet die Mängel solcher technischen Lösungen, indem es überschüssigen Strom akkumuliert, der durch lichtverstärkte Photovoltaik und hydrokinetische Turbogeneratoren erzeugt wird, indem Luft in elastischen Unterwassertanks komprimiert wird, deren potenzielle Energie regelmäßig für die Sekundärstromerzeugung genutzt wird, wenn Stromverbrauch benötigt wird.