DE102011120378A1 - Off-shore wind-power plant for being installed at bottom of sea, has nacelle located with rotor and anchoring unit on swimming foundation, which is formed as annular body that is integrally assembled or formed from prefabricated segments - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Offshore-Windkraftanlage und auf ein Verfahren zum Aufbau und zur Aufstellung der Offshore-Windkraftanlage nach Anspruch 1 bzw. Anspruch 18.The invention relates to an offshore wind power plant and to a method for the construction and installation of the offshore wind power plant according to claim 1 or claim 18.
Übliche Offshore-Windkraftanlagen weisen Gründungen am Meeresboden auf. Hierbei wird zwischen Pfahlgründungen und Schwerkraflgründungen unterschieden. Beide Gründungssysteme haben den Nachteil, dass sie aufwendig in der Herstellung und Errichtung sind, wobei der Einbau auf See nur innerhalb begrenzter Zeiten möglich ist, wenn Wind und Wellen dies zulassen. Ein weiterer Nachteil ist die Verkolkung an den Fundamenten, welche durch Meeresströmungen verursacht wird und zur Unbrauchbarkeit der Windkraftanlage führen kann, weil diese keine ausreichende Standsicherheit und erforderliche Vertikalität mehr aufweist.Common offshore wind turbines have foundations on the seabed. Here, a distinction is made between pile foundations and gravity foundations. Both foundation systems have the disadvantage that they are expensive to manufacture and erection, the installation at sea is possible only within limited times, if wind and waves permit. Another disadvantage is the Verkolkung to the foundations, which is caused by ocean currents and can lead to the uselessness of the wind turbine, because it does not have sufficient stability and required verticality more.
Es ist auch bereits bekannt geworden, Windkraftanlagen auf Schwimmkörpern zu errichten. Die Errichtung einer Windkraftanlage auf einem Schwimmkörper weist diese Nachteile nicht auf und ist auch nicht an einen festen Aufstellort gebunden. Allerdings müssen Vorkehrungen getroffen werden, um die nicht völlig zu vermeidenden Bewegungen aufgrund der Einwirkung von Wellen und Wind zu dämpfen oder gar zu unterbinden.It is also already known to build wind turbines on floats. The construction of a wind turbine on a float does not have these disadvantages and is not tied to a fixed installation location. However, precautions must be taken in order to dampen or even prevent the not entirely avoidable movements due to the action of waves and wind.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Offshore-Windkraftanlage zu schaffen, die ein schwimmendes Fundament aufweist und mit relativ geringem Aufwand herstellbar und aufstellbar ist.The invention has for its object to provide an offshore wind turbine, which has a floating foundation and can be produced and erected with relatively little effort.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.This object is solved by the features of patent claim 1.
Bei der erfindungsgemäßen Offshore-Windkraftanlage ist das schwimmende Fundament ein Ringkörper, der z. B. aus einer Reihe von vorgefertigten Segmenten zusammengesetzt ist. Nach einer Ausgestaltung der Erfindung können die Segmente zumindest teilweise hohl bzw. rohrartige Betonsegmente sein, die fest miteinander verbunden sind, wobei vorzugsweise Beton als Bindemittel dient. Die Segmente, aus denen der erfindungsgemäße Schwimmkörper besteht, können einfach an Land vorgefertigt werden. Nach dem Zusammensetzen der Segmente zum Ringkörper kann dieser in bekannter Weise mit einem Schlepper oder dergleichen zum Aufstellort geschleppt werden. Hierbei versteht sich, dass der Ringkörper einen ausreichenden Auftrieb aufweist, um schwimmend transportiert zu werden.In the offshore wind turbine according to the invention, the floating foundation is a ring body, the z. B. is composed of a number of prefabricated segments. According to one embodiment of the invention, the segments may be at least partially hollow or tubular concrete segments, which are firmly connected to each other, wherein preferably concrete serves as a binder. The segments that make up the floating body according to the invention can be easily prefabricated on land. After assembly of the segments to the ring body this can be towed in a known manner with a tractor or the like to the installation site. It is understood that the ring body has a sufficient buoyancy to be transported floating.
Der Ringkörper kann auch einteilig aus Stahl oder Beton bestehen und mehr oder weniger hohl sein.The ring body can also be made in one piece of steel or concrete and be more or less hollow.
Der Ringkörper bildet die Aufstellunterlage für den Turm der Windkraftanlage. Daher weist der Ringkörper beabstandet nach oben offene Ausnehmungen auf für die Aufnahme der unteren Enden von Stützen für den Turm. Der Turm wird nicht von einem einzigen Beton- oder Stahlschaft oder dergleichen gebildet, sondern von mehreren, beispielsweise vier Stützen, die im Ringkörper verankert sind und vorzugsweise am oberen Ende eine Plattform abstützen.The ring body forms the Aufstellunterlage for the tower of the wind turbine. Therefore, the ring body spaced upwardly open recesses for receiving the lower ends of columns for the tower. The tower is not formed by a single concrete or steel shaft or the like, but by several, for example four supports, which are anchored in the annular body and preferably support a platform at the upper end.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist der Ringkörper beabstandete vertikale, vorzugsweise im Querschnitt kreisförmige Durchgänge auf, für die Aufnahme von Ballastschwertern, vorzugsweise in Rohrform. Diese können nach der Aufstellung der Windkraftanlage am Aufstellort mit Ballast, beispielsweise Sand gefüllt werden und von Wind und Wellen verursachte Bewegungen des Rindkörpers dämpfen.According to a further embodiment of the invention, the annular body spaced vertical, preferably in cross-section passages, for the inclusion of ballast swords, preferably in tube form. These can be filled after installation of the wind turbine at the place of installation with ballast, such as sand and attenuate caused by wind and waves movements of the bovine body.
Nach einer anderen Ausgestaltung der Erfindung kann der Ringkörper mit lenz- und flutbaren Kammern versehen werden, um den Ringkörper während der Aufstellphase auf ein gewisses Maß im Wasser abzusenken.According to another embodiment of the invention, the ring body can be provided with lenz- and floodable chambers to lower the ring body during the installation phase to a certain extent in the water.
Die eigentliche Windkraftanlage kann auf der auf den Stützen aufliegenden Plattform aufgebaut werden. Vorzugsweise werden nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung auf der Plattform Beine aufgestellt, die am oberen Ende ein Podest abstützen, das als Unterlage für den Aufbau einer Gondel einer Windkraftanlage dienen kann. Die Beine sind vorzugsweise in der Plattform höhenverstellbar, vorbei sie durch entsprechende Durchführungen der Plattform hindurchgeführt sind. Geeignete Hubmittel erlauben die Höhenverstellung der Beine. Während des Transports zum Beispiel ist das Podest weitgehend in Richtung Plattform abgesenkt. Während des Betriebs der Windkraftanlage werden hingegen die Beine und damit das Podest auf Sollhöhe der Gondel bzw. des Rotors der Windkraftanlage angehoben. Um Bewegungen des Ringkörpers bzw. des Turms der Windkraftanlage zu dämpfen, sieht eine weiterer Ausgestaltung der Erfindung vor, dass die Gondel mittels eines Pendelschaftes, der sich durch das Podest nach unten erstreckt, pendelgelagert ist. Hierfür kann ein Schalenlager vorgesehen werden, wobei an der oberen, beweglichen Schale der Pendelschaft angehängt ist. Am Pendelschaft greifen vorzugsweise Federmittel enthaltende Dämpfermittel, die am anderen Ende mit dem Podest und/oder den Beinen verbunden sind. So können zum Beispiel hydraulische Dämpfer vorgesehen werden, um Fehlstellungen der Achse der Windkraftanlage zu vermeiden oder die Vertikalität umgehend wieder herzustellen. Mit diesen Mitteln lässt sich auch eine dauerhafte Fehlausrichtung des Turmes kompensieren.The actual wind turbine can be set up on the platform resting on the supports. Preferably, according to a further embodiment of the invention, legs are placed on the platform, which support at the upper end of a pedestal, which can serve as a support for the construction of a nacelle of a wind turbine. The legs are preferably height adjustable in the platform, passing them through corresponding passages of the platform. Suitable lifting means allow the height adjustment of the legs. During transport, for example, the pedestal is largely lowered towards the platform. During operation of the wind turbine, however, the legs and thus the pedestal raised to the desired height of the nacelle and the rotor of the wind turbine. In order to dampen movements of the ring body or the tower of the wind turbine, provides a further embodiment of the invention that the nacelle by means of a pendulum shaft which extends down through the pedestal, pendulum-mounted. For this purpose, a cup bearing can be provided, being attached to the upper, movable shell of the pendulum shaft. The pendulum shaft preferably use spring means containing damper means, which are connected at the other end to the pedestal and / or the legs. For example, hydraulic dampers can be provided to avoid misalignments of the axis of the wind turbine or to restore the verticality immediately. With these means, a permanent misalignment of the tower can be compensated.
Alternativ kann der Turmabschnitt ein Schaft sein, beispielsweise ein Gittermast, der am oberen Ende ein Podest trägt für die Gondel der Windkraftanlage. Der Schaft bzw. der Gittermast ist durch eine Durchführung der Plattform hindurchgeführt, und Hub- und Senkmittel sind vorgesehen, um den Schaft gegenüber der Plattform anzuheben bzw. abzusenken. Um dem Schaft eine bessere Führung zu geben, weist die Plattform vorzugsweise in der Höhe beabstandete Plattformteile auf mit jeweils ausgerichteten Durchführungen für die Aufnahme des Schaftes und seiner stabilen Lagerung. Die Hub- und Senkmittel können auf der Plattform angeordnete Winden sein, die über Seile an den Schaft angreifen. Es versteht sich, dass mit Hilfe derartiger Winden auch die oben erwähnten, das Podest tragenden Beine angehoben oder abgesenkt werden können. Alternatively, the tower section may be a shaft, for example a lattice mast, which carries at the upper end a pedestal for the nacelle of the wind turbine. The shaft or lattice mast is passed through a passage of the platform, and lifting and lowering means are provided to raise or lower the shaft relative to the platform. In order to give the stem a better guidance, the platform preferably has height-spaced platform parts with respective aligned bushings for receiving the stem and its stable mounting. The lifting and lowering means can be arranged on the platform winches, which attack via ropes to the shaft. It is understood that with the help of such winds and the above-mentioned, the pedestal-bearing legs can be raised or lowered.
Schließlich ist nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass auf der oberen Plattform Sicherungselemente seitlich an den Schaft angreifen, um ihn seitlich zu stabilisieren. Diese Sicherungselemente können abklappbar sein, um ein Anheben oder Absenken zuzulassen.Finally, according to a further embodiment of the invention, it is provided that securing elements on the upper platform engage laterally against the shaft in order to laterally stabilize it. These securing elements may be hinged to allow for raising or lowering.
Es ist notwendig, den schwimmenden Ringkörper an Ort und Stelle zu ankern. Daher sieht eine Ausgestaltung der Erfindung vor, dass das Ankermittel mehrere Saugtöpfe aufweist, die auf dem Meeresboden aufsitzen und unter Unterdruck gesetzt werden. Die Saugtöpfe sind mit dem Ringkörper über ein Seil oder eine Kette verbunden. Mit Hilfe dieser Ankermittel ist es möglich, den Ringkörper weitgehend gegen Wind- und Wellenbewegungen abzusichern.It is necessary to anchor the floating ring body in place. Therefore, an embodiment of the invention provides that the anchor means comprises a plurality of suction cups, which sit on the seabed and are placed under negative pressure. The suction cups are connected to the ring body via a rope or a chain. With the help of this anchor means, it is possible to hedge the ring body largely against wind and wave movements.
Die Erfindung sieht auch ein vorteilhaftes Verfahren zum Aufbau und zur Aufstellung der erfindungsgemäßen Offshore-Windkraftanlage vor. Hierzu sind folgende Schritte vorgesehen:
Auf einem im Wasser neben einer Kaianlage befindlichen Liftponton wird eine, z. B. aus mehreren vorgefertigten Segmenten schwimmfähiger Ringkörper gebildet und auf dem Pontondeck abgelegt
Auf dem Ringkörper wird ein Gestell aus Stützen und einer auf den Stützen angebrachten Plattform aufgestellt
Durch Absenken des Liftpontons wird der Ringkörper aufschwimmen gelassen und zu einem Platz an der Kaianlage bewegt
Auf der Plattform wird ein Turmabschnitt aufgebaut, der mehrere Beine oder einen mittigen Schaft aufweist, wobei am oberen Ende der Beine oder des Schafts ein Podest angeordnet ist, wobei die Beine oder der Schaft durch Durchführung in der Plattform teilweise hindurchgeführt und in dieser festgesetzt werden wird
Auf dem Podest wird die Gondel mit Rotor aufgebaut
Die vorgefertigte Windkraftanlage wird zum Einsatzort geschlepptThe invention also provides an advantageous method for the construction and installation of the offshore wind turbine according to the invention. For this purpose, the following steps are provided:
On a located in the water next to a quay lift pontoon is a, z. B. formed from several prefabricated segments buoyant annular body and stored on the pontoon deck
On the ring body, a frame of supports and a mounted on the supports platform is set up
By lowering the lift pontoon, the ring body is allowed to float and moved to a place on the quay
On the platform, a tower section is constructed having a plurality of legs or a central shaft, with a pedestal at the upper end of the legs or shaft, the legs or shaft being partially passed through and secured therein by passage in the platform
On the pedestal, the nacelle with rotor is built
The prefabricated wind turbine is towed to the site
Wie ersichtlich, kann die komplette Windkraftanlage an Land bzw. landnah hergestellt bzw. zusammengebaut werden; sie wird erst anschließend zum Einsatzort geschleppt. Der schwimmfähige Ringkörper wird auf einem an sich bekannten Liftponton neben einer Kaianlage aufgebaut, wobei hierzu z. B. an Land vorgefertigte Segmente verwenden werden, die auf dem Liftponton zusammengefügt werden, beispielsweise mittels Beton als Bindemittel. Die Ringkörper kann auch einteilig auf dem Liftponton aus Beton gegossen werden. Ein vorzugsweise ebenfalls an Land produziertes Gestell wird auf dem Ringkörper aufgebaut. Ein gleichfalls vorgefertigter Turmabschnitt wird auf die Plattform des Gestells aufgebracht.As can be seen, the entire wind turbine can be produced or assembled on land or near the country; it is only then towed to the site. The buoyant ring body is constructed on a known lift pontoon next to a quay, in which case z. B. on land prefabricated segments will be used, which are joined together on the lift pontoon, for example by means of concrete as a binder. The ring body can also be cast in one piece on the concrete lift pontoon. A preferably also produced on land frame is built on the ring body. A likewise prefabricated tower section is applied to the platform of the frame.
Am Einsatzort können Ballastabschnitte des Ringkörpers mit Ballast gefüllt werden, beispielsweise mit Sand oder Wasser. Ferner werden am Einsatzort die Ankermittel gesetzt, und mittels der Hubmittel auf der Plattform wird das Podest auf Sollhöhe angehoben, wenn der obere Turmabschnitt heb- und senkbar in der Plattform gelagert ist. Vor dem Anheben des Podests und Setzen der Ankermittel wird der Ringkörper durch Fluten von flutbaren Kammern etwas abgesenkt und nach Setzen der Ankermittel wird durch Lenzen der gefluteten Kammern der Ringkörper wieder etwas angehoben, um die Seile bzw. Ketten der Ankermittel unter ausreichende Spannung zu setzen.At the place of use ballast sections of the ring body can be filled with ballast, for example with sand or water. Further, the anchor means are set at the site, and by means of the lifting means on the platform, the pedestal is raised to the desired height when the upper tower section is raised and lowered stored in the platform. Before lifting the pedestal and setting the anchor means, the ring body is slightly lowered by flooding of flooded chambers and after setting the anchor means by lensing the flooded chambers of the ring body is raised again slightly to put the ropes or chains of the anchor means under sufficient tension.
In der gleichen einfachen Weise, wie die Erstellung und Aufstellung der erfindungsgemäßen Windkraftanlage erfolgen kann, kann auch ihr Abbau und Abtransport zurück an Land bewerkstelligt werden.In the same simple way as the creation and installation of the wind turbine according to the invention can take place, their removal and removal can be accomplished back on land.
Das Errichten der erfindungsgemäßen Windkraftanlage bzw. ihr Rückbau kann mit Mitteln bewerkstelligt werden, die an der Windkraftanlage selbst vorhanden sind, insbesondere auf der Plattform des Turms. Der Einsatz von Kranschiffen oder dergleichen ist nicht notwendig. Auch die Wartung lässt sich in einfacher Weise zumindest dann durchführen, wenn der obere Turmabschnitt heb- und senkbar ist. Es ist dann relativ leicht, z. B. auch den Rotor auszutauschen bzw. Reparaturarbeiten an den Aggregaten in der Gondel vorzunehmen.The erection of the wind power plant according to the invention or its dismantling can be accomplished by means which are present on the wind power plant itself, in particular on the platform of the tower. The use of crane ships or the like is not necessary. The maintenance can be carried out in a simple manner, at least when the upper tower section can be raised and lowered. It is then relatively easy, for. B. also replace the rotor or make repairs to the units in the nacelle.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sollen nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert werden.Embodiments of the invention will be explained in more detail with reference to drawings.
In den
In
Anschließend werden vier Stützen
Durch Absenken der Liftpontons
Anschließend wird mit Hilfe des Schleppers
Während des Transports können die Beine
Der Schwimmkörper
Bei der Ausführungsform nach den
Ein oberer Turmabschnitt
Wie schon erwähnt, ist es erforderlich, den oberen Turmabschnitt
Für den Transport, die Wartungs- und Abbauarbeiten ist es zweckmäßig, den Turmabschnitt
Ein Beispiel für die Abmessungen der zuletzt dargestellten Windkraftanlage:
Der Schwimmkörper
The
Claims (22)
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DE102011120378A DE102011120378A1 (en) | 2011-12-07 | 2011-12-07 | Off-shore wind-power plant for being installed at bottom of sea, has nacelle located with rotor and anchoring unit on swimming foundation, which is formed as annular body that is integrally assembled or formed from prefabricated segments |
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Publications (1)
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DE102011120378A1 true DE102011120378A1 (en) | 2013-06-13 |
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DE102011120378A Ceased DE102011120378A1 (en) | 2011-12-07 | 2011-12-07 | Off-shore wind-power plant for being installed at bottom of sea, has nacelle located with rotor and anchoring unit on swimming foundation, which is formed as annular body that is integrally assembled or formed from prefabricated segments |
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DE (1) | DE102011120378A1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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ES2608504A1 (en) * | 2017-02-15 | 2017-04-11 | Berenguer Ingenieros S.L. | Self-installing floating structure of spar type for support of great wind turbine wind turbines (Machine-translation by Google Translate, not legally binding) |
WO2018129471A1 (en) * | 2017-01-06 | 2018-07-12 | Nelson Charles W | Modular offshore wind turbine foundation and modular substructure with suction caissons |
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2011
- 2011-12-07 DE DE102011120378A patent/DE102011120378A1/en not_active Ceased
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WO2018150064A1 (en) * | 2017-02-15 | 2018-08-23 | Berenguer Ingenieros S.L. | Self-installable floating spar structure for supporting high-power wind turbines |
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