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

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 Download PDF

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Abstract

The plant has a tower standing on a swimming foundation on which a nacelle is located with a rotor and an anchoring unit. The swimming foundation is formed as an annular body, which is integrally assembled or formed from prefabricated segments (20, 22, 24). The segments are formed as partial hollow and/or tubular segments, which are firmly connected with one another. The annular body or the segments are formed from concrete, where the annular body comprises spring and floodable chambers. Tube-shaped swords (44) are ballasted with sand. An independent claim is also included for a method for setting-up and installing an off-shore wind-power plant.

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 geschleppt
The 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.

1 zeigt in Seitenansicht die Bereitstellung einer Anlage zur Herstellung der erfindungsgemäßen Windkraftanlage. 1 shows in side view the provision of a plant for the production of the wind turbine according to the invention.

2 zeigt die Draufsicht auf die Darstellung nach 1. 2 shows the top view on the representation 1 ,

3 zeigt eine ähnliche Seitenansicht wie 1 mit dem erfindungsgemäßen Ringkörper. 3 shows a similar side view as 1 with the ring body according to the invention.

4 zeigt die Draufsicht auf die Darstellung nach 3. 4 shows the top view on the representation 3 ,

5 zeigt eine ähnliche Seitenansicht wie die 1 und 3 bei fortgeschrittenem Aufbau einer erdfindungsgemäßen Windkraftanlage. 5 shows a similar side view as the 1 and 3 in an advanced structure of a wind turbine according to the invention.

6 zeigt die Draufsicht auf die Darstellung nach 5. 6 shows the top view on the representation 5 ,

7 zeigt die Seitenansicht eines vorgefertigten Teils der erfindungsgemäßen Windkraftanlage beim Aufschwimmen aus einem Liftponton. 7 shows the side view of a prefabricated part of the wind turbine according to the invention when floating from a lift pontoon.

8 zeigt die Draufsicht auf die Darstellung nach 7. 8th shows the top view on the representation 7 ,

9 zeigt den fertigen Aufbau einer erfindungsgemäßen Windkraftanlage bei abgesenktem Rotor. 9 shows the finished structure of a wind turbine according to the invention with lowered rotor.

10 zeigt die Draufsicht auf die Darstellung nach der 9. 10 shows the top view of the illustration after the 9 ,

11 zeigt das Abschleppen der Windkraftanlage nach 9 zum Einsatzort. 11 shows the towing the wind turbine after 9 to the place of use.

12 zeigt die Draufsicht auf die Darstellung nach 11. 12 shows the top view on the representation 11 ,

13 zeigt die Seitenansicht der erfindungsgemäßen Windkraftanlage während der Schleppfahrt. 13 shows the side view of the wind turbine according to the invention during towing.

14 zeigt die Windkraftanlage nach 13 nach dem Ankern. 14 shows the wind turbine after 13 after anchoring.

15 zeigt den Fertigzustand der erfindungsgemäßen Windkraftanlage auf einem ringförmigen Schwimmkörper. 15 shows the finished state of the wind turbine according to the invention on an annular float.

16 zeigt eine weitere Offshore-Windkraftanlage nach der Erfindung in vollständig aufgestelltem Zustand. 16 shows another offshore wind turbine according to the invention in a fully erected state.

17 zeigt die Windkraftanlage nach 16 mit abgesenkter Gondel und abgesenktem Turm. 17 shows the wind turbine after 16 with lowered gondola and lowered tower.

In den 1 bis 8 sind neben einer Kaianlage 10 zwei sogenannte Liftpontons 12, 14 dargestellt, die an den Enden Dalben 16 bzw. 18 aufweisen, mit deren Hilfe und Führung die Schwimmpontons 12, 14 angehoben oder abgesenkt werden können, was nicht weiter erläutert wird. In den 1 bis 6 sind die Schwimmpontons mit ihrem oberen Deck etwa mit der Ebene der Kaianlage ausgerichtet. Auf der Kaianlage 10 sind erste Segmente 20, 22, 24 angeordnet. Hierbei handelt es sich im Schnitt um ovale rohrartige Betonelemente, wobei die Segmente 24 im Schnitt kreisförmige Durchführungen 26 aufweisen und die Segmente 22 kreisförmige Ausnehmungen 28. Auf der Kaianlage ist außerdem eine Plattform 30 angeordnet, die einen kreisförmigen Abschnitt 32 und kreuzförmig angeordnete Arme 34 aufweist. Letztere haben, wie aus 1 hervorgeht, Beine 36. Außerdem sind auf der Plattform, den Beinen 36, Hubmittel 38 zugeordnet. Auf diese wird später noch eingegangen. Auf der Kaianlage 10 ist ferner ein Podest 40 abgestellt sowie ein Pendelschaft 42. Ferner sind vier rohrförmige Schwerter 44 aufgestellt. Schließlich sind vier Stützen 48 und vier Beine 46 dargestellt. Die dargestellten auf der Kaianlage 10 abgelegten Teile bilden die einzelnen Bauelemente zur Herstellung des Fundaments und des Turms einer erfindungsgemäßen Windkraftanlage, wie nachfolgend näher beschrieben wird.In the 1 to 8th are next to a quay 10 two so-called lift pontoons 12 . 14 shown, the dolphins at the ends 16 respectively. 18 have, with their help and guidance the floating pontoons 12 . 14 can be raised or lowered, which will not be explained further. In the 1 to 6 the floating pontoons are aligned with their upper deck approximately with the level of the quay. On the quay 10 are first segments 20 . 22 . 24 arranged. These are on average about oval tubular concrete elements, with the segments 24 on average circular bushings 26 have and the segments 22 circular recesses 28 , There is also a platform on the quay 30 arranged, which has a circular section 32 and cross-shaped arms 34 having. The latter have, as out 1 shows, legs 36 , Besides, on the platform, are the legs 36 , Lifting means 38 assigned. These will be discussed later. On the quay 10 is also a pedestal 40 turned off as well as a pendulum shaft 42 , There are also four tubular swords 44 established. Finally, there are four supports 48 and four legs 46 shown. The illustrated on the quay 10 deposited parts form the individual components for the production of the foundation and the tower of a wind turbine according to the invention, as will be described in more detail below.

In 3 ist zu erkennen, wie aus den Segmenten 20 bis 24 ein Ringkörper 50 erstellt wird. Die einzelnen Segmente 20 bis 24 werden auf den beiden Decks der Liftponton 12, 14 zusammengesetzt. Die Verbindung der einzelnen Segmente, die vorzugsweise aus Beton gefertigt sind, erfolgt mittels Beton, sodass ein abgedichteter, teilsweise hohler Ringkörper gebildet ist.In 3 can be seen as from the segments 20 to 24 a ring body 50 is created. The individual segments 20 to 24 be on the two decks of the lift pontoon 12 . 14 composed. The connection of the individual segments, which are preferably made of concrete, by means of concrete, so that a sealed, partially hollow annular body is formed.

Anschließend werden vier Stützen 48 in die Ausnehmungen 28 des Ringkörpers 50 eingestellt, wie dies aus den 5 und 6 hervorgeht. Zuvor sind die Stützen 48 mit der Plattform 30 an deren oberen Enden verbunden worden zur Errichtung eines Gestells, bevor es mit Hilfe eines Krans oder dergleichen auf den Ringkörper 50 aufgesetzt und mit diesem verbunden wird. Außerdem werden in die Durchführungen 26 die rohrförmigen Schwerter 44 eingesetzt und befestigt.Subsequently, four supports 48 in the recesses 28 of the ring body 50 set, like this from the 5 and 6 evident. Before that are the supports 48 with the platform 30 at its upper ends have been connected to the erection of a frame, before it by means of a crane or the like on the ring body 50 attached and connected to this. Also, in the bushings 26 the tubular swords 44 used and attached.

Durch Absenken der Liftpontons 12, 14 wird der Ringkörper 50 mit dem beschriebenen Gestell aufschwimmen gelassen, wie dies aus den 7 und 8 hervorgeht. Mit Hilfe eines Schleppers 60 wird dieser Anlagenteil zu einem anderen Ort an der Kaianlage 10 gebracht, wie dies aus den 9 und 10 hervorgeht. An diesen Ort wird auf die Plattform die Anordnung aus den Beinen 46 und dem Podest 40 auf der Plattform 30 aufgestellt. Die Beine 46 werden durch die Hubmittel 38 und die Durchführungen der Plattform 30 hindurchgeführt. Die Beine erstrecken sich durch den Innenraum des Ringkörpers 50 nach unten, wie dies in 9 dargestellt ist. Auf dem Podest wird eine Gondel 70 aufgebaut mit einem Rotor 74. Die Beine 46 sind durch nicht gezeigte Feststellmittel in den Durchführungen festgesetzt.By lowering the lift pontoons 12 . 14 becomes the ring body 50 allowed to float with the frame described, as is apparent from the 7 and 8th evident. With the help of a tractor 60 This part of the system will be moved to another location on the quay 10 brought, like this from the 9 and 10 evident. At this place on the platform becomes the arrangement of the legs 46 and the pedestal 40 on the platform 30 established. The legs 46 be through the lifting means 38 and the implementations of the platform 30 passed. The legs extend through the interior of the ring body 50 down, like this in 9 is shown. On the pedestal is a gondola 70 built with a rotor 74 , The legs 46 are fixed by not shown locking means in the bushings.

Anschließend wird mit Hilfe des Schleppers 40 die komplette Windkraftanlage gemäß den 9 und 10 von der Kaianlage 10 entfernt und in Richtung Aufstellort geschleppt. Zuvor wird, was noch nachzutragen ist, der Pendelschaft 44 montiert, der über eine Pendellagerschale mit Gondel 70 verbunden ist. Am Pendelschaft 44 können Dämpfungsmittel in Form von Hydraulikzylindern angreifen, die eine Dämpfung der Bewegung der Gondel 70 relativ zur Vertikalen ermöglicht, um den Rotor 74 im Wesentlichen in seiner Lage zu erhalten.Subsequently, with the help of the tractor 40 the complete wind turbine according to the 9 and 10 from the quay 10 removed and towed towards the installation site. Before that, what is still to be added, the pendulum shaft 44 mounted, via a pendulum bearing shell with gondola 70 connected is. At the pendulum shaft 44 can attack damping means in the form of hydraulic cylinders, which dampens the movement of the nacelle 70 relative to the vertical allows to the rotor 74 essentially in a position to obtain.

Während des Transports können die Beine 46 mit Hilfe der Hubmittel 38 weiter abgesenkt werden, wie dies in 13 dargestellt ist, um die Höhe des gesamten Aufbaus über dem ringförmigen Schwimmkörper 50 möglichst niedrig zu halten.During transport, the legs can 46 with the help of the lifting means 38 be further lowered, as in 13 is shown, the height of the entire structure above the annular float 50 keep as low as possible.

Der Schwimmkörper 50 ist mit flut- bzw. lenzbaren Kammern versehen, sodass er gewünschtenfalls etwas absenkt werden kann, wie dies in 14 dargestellt ist. An mindestens vier gleichmäßig beabstandeten Stellen sind am Schwimmkörper Ankerseile 80 angebracht, die am anderen Ende mit Saugtöpfen 82 verbunden sind. Bei den Saugtöpfen handelt es sich um zylindrische Gefäße, die mit der Öffnung nach unten auf dem Meeresboden abgesetzt werden. Durch Unterdruck im Inneren der Saugtöpfer 82 werden die Saugtöpfe fest mit dem Meeresboden verbunden. Anschließend wird der Ringkörper wieder etwas geliftet, wie dies aus 15 hervorgeht, wodurch die Ankerseile 80 unter Spannung gesetzt werden. Mithilfe der Hubmittel 38 auf der Plattform 30 werden die Beine 46 und damit das Podest 40 nach oben angehoben auf die Sollhöhe der Rotoren 72, 74. Anschließend werden die Beine 46 festgesetzt. Um eine ausreichende Stabilität des Schwimmkörpers 50 zu erhalten, werden die rohrförmigen Schwerter 44 mit Sand ballastiert. Sie reichen z. B. 3 bis 4 Meter über die Unterseite des Ringkörpers nach unten.The float 50 is provided with floodable or deflectable chambers, so that it can be lowered if desired, as in 14 is shown. At least four evenly spaced locations are on the float anchor ropes 80 attached to the other end with suction cups 82 are connected. The suction cups are cylindrical vessels, which are deposited with the opening down on the seabed. Due to negative pressure inside the suction pot 82 The suction cups are firmly connected to the seabed. Then the ring body is again slightly lifted, like this 15 shows, causing the anchor ropes 80 be put under tension. Using the lifting means 38 on the platform 30 become the legs 46 and thus the pedestal 40 lifted up to the desired height of the rotors 72 . 74 , Subsequently, the legs become 46 set. To ensure adequate stability of the float 50 to get the tubular swords 44 ballasted with sand. They are sufficient z. B. 3 to 4 meters over the bottom of the ring body down.

Bei der Ausführungsform nach den 16 und 17 ist der ringförmige Schwimmkörper gleich oder ähnlich wie der in den 1 bis 15 dargestellte. Er ist daher mit dem gleichen Bezugszeichen versehen. Dabei sei allerdings angemerkt, dass er nicht aus einzelnen Segmenten zusammengesetzt sein muss, sondern als kompletter Ringkörper hergestellt werden kann, beispielsweise aus Beton oder Stahl. Im zweiten Fall kann er z. B. auf den Liftpontons 12, 14 (1 bis 3) hergestellt werden mit Hilfe geeigneter Schalungen. Der schwimmfähige Ringkörper weist außerdem die Ballastschwerter 44 auf, die weiter oben beschrieben sind. Ferner sind die vier Stützen 48 zu erkennen, die auf dem Ringkörper 50 aufgestellt sind und nach oben zulaufen. Im Gegensatz zur zuvor beschriebenen Ausführungsform sind zwei Plattformteile 30a, 30b im Höhenabstand an den Stützen 48 angebracht. Der Ringkörper ist, wie weiter oben ebenfalls bereits beschrieben, mit Hilfe von Saugtöpfen 82 und Seilen 80 am Meeresboden verankert.In the embodiment of the 16 and 17 the annular float is the same or similar to that in the 1 to 15 shown. He is therefore provided with the same reference numerals. It should be noted, however, that it does not have to be composed of individual segments, but can be produced as a complete ring body, for example made of concrete or steel. In the second case he can z. B. on the lift pontoons 12 . 14 ( 1 to 3 ) are prepared by means of suitable formwork. The buoyant ring body also has the ballast swords 44 on, which are described above. Furthermore, the four supports 48 to recognize that on the ring body 50 are set up and run upwards. In contrast to the previously described embodiment are two platform parts 30a . 30b at height clearance at the supports 48 appropriate. The ring body is, as already described above, with the help of suction cups 82 and ropes 80 anchored to the seabed.

Ein oberer Turmabschnitt 80 in Form eines Gittermastes ist durch Durchführungen in den Plattformteilen 30a, 30b hindurchgeführt und in diesen festgesetzt. Dies ist im Einzelnen nicht weiter beschrieben. Allerdings kann der Turmabschnitt 80 bzw. Gittermast abgesenkt werden, wie dies in 17 dargestellt ist. Zu diesem Zweck sind auf der Plattform Winden 82 angebracht, die über Seile 84 mit dem unteren Ende des Turmabschnitts 80 verbunden sind. Eine Gondel 86 mit dreiflügeligem Rotor 88 ist mittels eines Schalenlagers 90 auf einem Podest 92 am oberen Ende des oberen Turmabschnitts 80 pendelnd gelagert. Mit dem oberen Schalenabschnitt ist ein Pendelschaft 94 verbunden, der sich über eine längere Strecke im oberen Turmabschnitt 40 hinein erstreckt und begrenzt verschwenkbar ist.An upper tower section 80 in the form of a lattice mast is by passages in the platform parts 30a . 30b passed through and fixed in this. This is not described in detail. However, the tower section can 80 or lattice mast are lowered, as shown in 17 is shown. For this purpose, winds are on the platform 82 attached, over ropes 84 with the lower end of the tower section 80 are connected. A gondola 86 with three-bladed rotor 88 is by means of a cup bearing 90 on a pedestal 92 at the upper end of the upper tower section 80 stored oscillating. With the upper shell section is a pendulum shaft 94 connected, extending over a longer distance in the upper tower section 40 extends into and is limited pivotable.

Wie schon erwähnt, ist es erforderlich, den oberen Turmabschnitt 80 in der ausgefahrenen Position gemäß 16 in den Plattformteilen 30a, 30b zu sichern. Dies ist im Einzelnen nicht näher beschrieben. Man erkennt jedoch auf den Plattformteilen 30a seitliche Sicherungselemente 96, die den Turmabschnitt 80 seitlich stabilisieren. Diese können zum Beispiel mittels Hydraulikzylinder beaufschlagt sein. Dies ist jedoch nicht dargestellt. Wenn sie nicht benötigt werden, können die klappenähnlichen Sicherungselemente 86 zur Seite abgeklappt werden.As already mentioned, it is necessary to use the upper tower section 80 in the extended position according to 16 in the platform parts 30a . 30b to secure. This is not described in detail. One recognizes however on the platform parts 30a lateral security elements 96 that the tower section 80 stabilize laterally. These can be acted upon by hydraulic cylinders, for example. This is not shown. If they are not needed, the flap-like security elements 86 be folded to the side.

Für den Transport, die Wartungs- und Abbauarbeiten ist es zweckmäßig, den Turmabschnitt 80 weitgehend abzusenken, wie dies in 17 dargestellt ist. Dies geschieht, wie erwähnt, mit Hilfe der Winden 82 und den Windenseilen 84. Auf dem oberen Plattformteil 30a können alle Aggregate und sonstige Vorkehrungen angeordnet sein, um entsprechende Arbeiten an Gondel und Rotor durchzuführen.For the transport, the maintenance and dismantling work, it is expedient to the tower section 80 largely lower, as in 17 is shown. This happens, as mentioned, with the help of the winches 82 and the winch ropes 84 , On the upper platform part 30a All units and other arrangements may be arranged to carry out appropriate work on the nacelle and rotor.

Ein Beispiel für die Abmessungen der zuletzt dargestellten Windkraftanlage:
Der Schwimmkörper 50 hat zum Beispiel einen Durchmesser außen von 80 m und einen Innendurchmesser von 40 m. Seine Höhe beträgt 8 m. Die Höhe des unteren Plattformteils 30b beträgt über dem Meeresspiegel etwa 20 m und die des oberen Plattformteils 30a 30 m. Die Höhe der Gondel über der mittleren Höhe des Ringkörpers beträgt 95 m. Der Pendelschaft ist zum Beispiel 4 m im Durchmesser und hat eine Länge von 42 m. Er kann mit 500 Tonnen Wasserballast gefällt sein. Die Meerestiefe beträgt im dargestellten Fall minus 40 m.
An example of the dimensions of the last illustrated wind turbine:
The float 50 has, for example, a diameter outside of 80 m and an inside diameter of 40 m. Its height is 8 m. The height of the lower platform part 30b is about 20 m above sea level and that of the upper platform part 30a 30 m. The height of the gondola above the middle height of the ring body is 95 m. The pendulum shaft is for example 4 m in diameter and has a length of 42 m. He can be felled with 500 tons of water ballast. The depth of the sea is in the illustrated case minus 40 m.

Claims (22)

Offshore-Windkraftanlage, mit einem schwimmenden Fundament, einem auf dem Fundament stehenden Turm, auf dem eine Gondel mit einem Rotor angeordnet ist und mit Ankermitteln für das Fundament, dadurch gekennzeichnet, dass das schwimmende Fundament ein Ringkörper ist, der einteilig oder aus vorgefertigten Segmenten zusammengesetzt ist.An offshore wind turbine, having a floating foundation, a tower standing on the foundation, on which a nacelle is arranged with a rotor and anchoring means for the foundation, characterized in that floating foundation is a ring body composed of one piece or prefabricated segments. Offshore-Windkraftanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ringkörper oder die Segmente zumindest teilweise hohl bzw. rohrartige Segmente sind, die fest miteinander verbunden sind.Offshore wind turbine according to claim 1, characterized in that the annular body or the segments are at least partially hollow or tubular segments which are fixedly connected to each other. Offshore-Windkraftanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Ringkörper oder die Segmente aus Beton ist/sind.Offshore wind turbine according to claim 1 or 2, characterized in that the annular body or the segments is / are made of concrete. Offshore-Windkraftanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Ringkörper oder beabstandete Segmente vertikale, vorzugsweise im Querschnitt kreisförmige Durchgänge aufweist bzw. aufweisen, für die Aufnahme von Ballastschwertern, vorzugsweise im Rohrform.Offshore wind turbine according to one of claims 1 to 3, characterized in that the annular body or spaced segments vertical, preferably in cross-section circular passages or have, for the inclusion of ballast swords, preferably in the tubular form. Offshore-Windkraftanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass de Ringkörper oder beabstandete Segmente nach oben offene Ausnehmungen aufweisen für die Aufnahme der unteren Enden von Stützen für den Turm.Offshore wind turbine according to one of claims 1 to 4, characterized in that de ring body or spaced segments have upwardly open recesses for receiving the lower ends of supports for the tower. Offshore-Windkraftanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Ringkörper lenz- und flutbare Kammern aufweist.Offshore wind turbine according to one of claims 1 to 4, characterized in that the annular body has lenz- and floodable chambers. Offshore-Windkraftanlage nach einem der Ansprüche 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass rohrförmige zur Vertikalen geneigte Stützen nach oben aufeinander zulaufen und am oberen Ende eine Plattform tragen für einen Turmabschnitt der Windkraftanlage.Offshore wind turbine according to one of claims 1 and 4, characterized in that tubular inclined to the vertical supports converge towards each other and at the top of a platform support for a tower section of the wind turbine. Offshore-Windkraftanlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Turmabschnitt mehrere vertikale Beine aufweist, die durch Durchführungen in der Plattform gefürhrt sind, wobei den Durchführungen Hubmittel zugeordnet sind zum Anheben und Absenken der Beine und die oberen Enden der Beine mit einem Podest verbunden sind, auf dem die Gondel angeordnet ist.Offshore wind turbine according to claim 7, characterized in that the tower portion has a plurality of vertical legs, which are guided by passages in the platform, the bushings are associated lifting means for raising and lowering the legs and the upper ends of the legs are connected to a pedestal on which the nacelle is arranged. Offshore-Windkraftanlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Turmabschnitt, der am oberen Ende ein Podest trägt für die Gondel der Windkraftanlage, ein Schaft, vorzugsweise Gittermast ist, und der durch eine Durchführung der Plattform hindurchgeführt ist und Hub- und Senkmittel vorgesehen sind, um den Schaft gegenüber der Plattform anzuheben oder abzusenken.Offshore wind turbine according to claim 7, characterized in that the tower section, which carries at the top of a pedestal for the nacelle of the wind turbine, a shaft, preferably a lattice mast, and which is passed through a passage of the platform and lifting and lowering means are provided to raise or lower the stem opposite the platform. Offshore-Windkraftanlage nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Plattform aus zwei in der Höhe beabstandeten Plattformteilen besteht.Offshore wind turbine according to claim 8 or 9, characterized in that the platform consists of two height-spaced platform parts. Offshore-Windkraftanlage nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Hub- und Senkmittel auf der Plattform angeordnete Winden aufweisen, die über Seile mit den Beinen bzw. dem Schaft verbunden sind.Offshore wind turbine according to one of claims 8 to 10, characterized in that the lifting and lowering means arranged on the platform winches, which are connected by cables to the legs or the shaft. Offshore-Windkraftanlage nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass auf der oberen Plattform Sicherungselemente seitlich an den Schaft angreifen, die vorzugsweise wahlweise abklappbar sind.Offshore wind turbine according to claim 10 or 11, characterized in that engage laterally on the upper platform securing elements on the shaft, which are preferably selectively hinged. Offshore-Windkraftanlage nach Anspruch 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Gondel über ein Pendelllager und einen Pendelschaft, der sich durch das Podest nach unten erstreckt, pendelnd gelagert ist und am Pendelschaft vorzugsweise Federmittel enthaltende Dämpfungsmittel angreifen, die am anderen Ende mit dem Podest, den Beinen oder dem Inneren des Gittermasts verbunden sind.Offshore wind turbine according to claim 8 to 12, characterized in that the nacelle via a pendulum bearing and a pendulum shaft which extends down through the pedestal, is mounted oscillating and attack the pendulum shaft preferably spring means containing damping means at the other end with the pedestal , the legs or the interior of the lattice mast are connected. Offshore-Windkraftanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Ballastschwerter rohrförmig und ganz oder teilweise mit Sand gefüllt sind.Offshore wind turbine according to one of claims 1 to 13, characterized in that the ballast swords are tubular and completely or partially filled with sand. Offshore-Windkraftanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Ankermittel mehrere Saugtöpfe aufweisen, die auf dem Meeresboden aufgesetzt und unter Unterdruck gesetzt sind, und über eine Kette oder ein Seil mit dem Ringkörper verbunden sind.Offshore wind turbine according to one of claims 1 to 14, characterized in that the anchor means comprise a plurality of suction cups, which are placed on the seabed and placed under negative pressure, and are connected by a chain or a rope with the annular body. Offshore-Windkraftanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor zwei Flügel aufweist.Offshore wind turbine according to one of claims 1 to 15, characterized in that the rotor has two wings. Offshore-Windkraftanlage nach einem der Ansprüche 7 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Plattform eine Produktionsanlage angeordnet ist, vorzugsweise für die Umwandlung elektrischer Energie in Gas.Offshore wind turbine according to one of claims 7 to 16, characterized in that a production plant is arranged on the platform, preferably for the conversion of electrical energy into gas. Verfahren zum Aufbau und zur Aufstellung der Offshore-Windkraftanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 17, gekennzeichnet durch folgende Schritte – auf einem im Wasser neben einer Kaianlage befindlichen Liftponton wird, z. B. aus mehreren vorgefertigten Segmenten ein schwimmfähiger Ringkörper gebildet und auf den 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 Ort neben der Kaianlage bewegt – auf der Plattform wird ein Turmabschnitt aufgebaut, der mehrere Beine oder einen mittigen Schaft aufweist, wobei an den oberen Enden der Beine oder des Schaftes ein Podest angeordnet ist und wobei die Beine oder der Schaft durch eine Durchführung in der Plattform teilweise hindurchgeführt und in dieser festgesetzt werden/wird. – auf dem Podest wird die Gondel mit Rotor aufgebaut und – die vorgefertigte Windkraftanlage wird zum Einsatzort geschleppt.A method of constructing and installing the offshore wind turbine according to any one of claims 1 to 17, characterized by the following steps - is on a located in the water next to a quay lift pontoon, z. B. a plurality of prefabricated segments formed a buoyant ring body and placed on the pontoon deck - on the ring body is mounted a frame of columns and a platform mounted on the supports - by lowering the lift pontoon of the ring body is allowed to float and moved to a location next to the quay - On the platform, a tower section is constructed, which has a plurality of legs or a central shaft, wherein at the upper ends of the legs or the shaft, a pedestal is arranged and wherein the legs or shaft are partially passed through and fixed in a passage in the platform. - the gondola with rotor is set up on the pedestal and - the prefabricated wind turbine is towed to the place of use. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass das Gestell und/oder der Turmabschnitt als Einheit an Land vorgefertigt und dann auf dem Ringkörper bzw. der Plattform aufgebaut wird.A method according to claim 17, characterized in that the frame and / or the tower section prefabricated as a unit on land and then constructed on the annular body or the platform. Verfahren nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass während des Schleppens das Podest bis annähernd auf die Plattform abgesenkt wird.A method according to claim 18 or 19, characterized in that during towing the pedestal is lowered almost to the platform. Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass am Einsatzort Ballastabschnitte des Ringkörpers mit Ballast gefüllt und die Ankermittel gesetzt werden und mit den Hubmitteln auf der Plattform das Podest auf Sollhöhe angehoben wird.Method according to one of claims 18 to 20, characterized in that at the place of use ballast sections of the annular body filled with ballast and the anchor means are set and is raised with the lifting means on the platform, the pedestal at the desired height. Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Anheben des Podestes und Setzen der Ankermittel der Ringkörper durch Fluten von flutbaren Kammern etwas abgesenkt und nach dem Setzen der Ankermittel der Ringkörper durch Lenzen wieder etwas angehoben wird.A method according to claim 21, characterized in that prior to raising the pedestal and setting the anchor means of the annular body is lowered slightly by flooding of flooded chambers and slightly raised again after setting the anchor means of the ring body by Lenzen.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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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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