JP2001248535A - 風力発電装置 - Google Patents
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Abstract
場合にも適用でき、気象に左右されることがなく短い工
期で施工でき、工事費を安くできる風力発電装置を提供
する。 【解決手段】 支柱(9)の上端に発電機(10)が設
けられ、発電機(10)にプロペラ(11)が設けられ
た発電機部分(3)と、発電機部分(3)を保持する基
礎部分(2)で構成された風力発電装置(1)におい
て、基礎部分(2)は、発電機部分(3)の支柱(9)
が取り付けられる主柱(4)と、主柱(4)の下端に取
りつけられた複数本の水中梁(5)と、水中梁(5)の
先端に接続された係留索(6)と、係留索6の先端に接
続されたシンカ7で構成され、シンカ(7)は海底に接
地し、水中梁(5)は水中に存している。
Description
力発電装置に関する。
または海岸に設置される事が多く、広い敷地を必要と
し、騒音が発生する関係上、我が国では海岸に設置する
のが現実的である。海岸に設置する場合に、1)海底に
据え付けた基礎ケーソンに風力発電機を設置する方法、
2)既設の防波堤を風力発電機の基礎に利用する方法、
3)海底に打設した基礎杭又はドルフィンに風力発電機
を設置する方法等が知られている。
ンクリート製の基礎ケーソン20を陸上で製作し、設置
場所までクレーン付き台船で運搬して海底に設置し、こ
の基礎ケーソン20上に風力発電機21を設置してい
る。この方法は比較的小型の風力発電機に適し、水深が
5〜6mの比較的浅い海を有する欧州等で普及している
が、水深が深い場所や大型の風力発電機に対しては、経
済的に割高となる。
防波堤22を風力発電機21の基礎にするものであり、
防波堤22は想定される波力や波高に対して必要な安全
率を考慮して設計・構築され、大型の風力発電機に働く
強大なモーメントを支持するには、新たに防波堤22の
大規模な補強工事が必要となり、経済的ではない。
打設した基礎杭又はドルフィン23に風力発電機21を
設置するもので、完成された施工技術であるが、気象に
左右される海工事であるため、工期が長くなり工事費が
嵩む不都合がある。
従来技術の問題点に鑑みて提案されたもので、風力発電
機の基礎として、比較的深い水深の場合にも適用でき、
気象に左右されることがなく短い工期で施工でき、工事
費を安くできる風力発電装置を提供することを目的とし
ている。
は、支柱の上端に発電機が設けられ、発電機にプロペラ
が設けられた発電機部分と、発電機部分を保持する基礎
部分で構成された風力発電装置において、前記基礎部分
は、前記発電機部分の支柱が取り付けられる主柱と、主
柱に取りつけられて浮力を有する複数本の水中梁と、一
端を水中梁に接続し他端を水底に設置した構造物に接続
した係留索とを有し、前記水中梁は水中に存しているこ
とを特徴としている。
に接続されたシンカを備え、前記シンカは水底に接地し
ている様に構成することが出来る。
し、前記水中梁は120度間隔に3本設け、前記水中梁
は2本のパイプで構成することにより、風力発電装置を
安定して洋上に設置することができる。
実施の形態を説明する。図1、図2に示すように、風力
発電装置1は、基礎部分2と発電機部分3から構成され
ている。
設けられた水中梁5と、水中梁5の先端に結ばれた係留
索6と、係留索6に結ばれたシンカ7で構成されてい
る。主柱4の長さは約8メートルで、図3に示すよう
に、この実施例ではパイプ4aを3本束ねたものであ
る。
ち水中梁5の長さは約20メートルで、主柱4の下端に
適宜の角度間隔、好ましくは120度間隔で3本設けら
れている。図4に示すように、水中梁5はパイプ5aを
2本束ねたものである。そして、水中梁5は適宜の取付
手段8で主柱4の下端に取り付けられている。
ては、主柱4の下端に120度間隔で3本の脚8aを設
け、この脚8aの穴8bに水中梁5を挿入して固定する
方法が好適に実施できる。
ばれ、係留索6の先端にはシンカ7が結ばれている。発
電機部分3は周知のもので、支柱9と、支柱9の上端に
設けられた発電機10と、発電機10に取り付けられた
プロペラ11で構成されている。なお、支柱9の長さは
約60メートルで、発電機10には3枚のプロペラ11
が取り付けられ、プロペラ11の長さは約33メートル
である。
分3の支柱9が適宜の接続手段12で取り付けられてい
る。なお、図6に示すように、接続手段12としては、
基礎部分2の主柱4及び発電機部分3の支柱9にフラン
ジ12a、12bを設け、両フランジ12a、12bを
ボルト12cで接続する方法が好適に実施できる。
で工場製作され、大型ケーソン製作用台船上で、主柱
4、水中梁5、係留索6、シンカ7が組み立てられる。
そして、台船を引船で風力発電装置1の設置位置まで移
動し、基礎部分2全体を起重機船で吊り上げ、台船を退
避させ、シンカ7が海底に着地するまで吊り下げる。
ガスを注入し、海水と置換して基礎部分2の所定の浮力
を確保する。なお、主柱4と水中梁5に適宜の置換手段
を設け、船上から遠隔操作で海水と防食性ガスとの置換
をできるのが好ましい。最後に基礎部分2の水中梁5が
水中で水平となるように、係留索6の長さを調整する。
なお、係留索6に長さ調整手段を設け、船上から遠隔操
作で係留索6の長さ調整ができるのが好ましい。
電機部分3を起重機船で吊り上げ、基礎部分2の主柱4
と発電機部分3の支柱9とを接続手段12で接続する。
定条件) (1)X軸方向の釣り合い(水平方向の釣り合い) Xf: (w1−F0+Fz)μ−Fx>0 (2)Z軸方向の釣り合い(鉛直方向の釣り合い) Zf: w1−F0+Fz>0 (3)水中梁の左端部を中心とした釣り合い(モーメン
ト) M1: (F0−Fz)R1−Fx(H0+H1)>0 (4)水中梁の右端部を中心とした釣り合い(モーメン
ト) M2: W1×1.5×R1−(F0−Fz)R1/2
−Fx(H0+H1)>0 但し、 W1:各シンカの水中重量 F0:水中基礎全体の水中重量(水中梁の自重と浮力の
合計) Fz:鉛直下向きの力 μ :シンカ底面の静止摩擦係数 Fx:正対して右方向の水平力 R1:水中梁の半径 H0:風力の集中荷重点の仮想高さ H1:水中梁から風力発電機部分の基礎までの高さ である。
対象にした水中基礎を、W1=334tf F0=41
0.5tf Fz=201.2tf μ=0.6 Fx
=74.6tf R1=20m H0=48.1m H
1=8mで作ると、 (1)X軸方向の釣り合い(水平方向の釣り合い) Xf: (334−410.5+201.2)0.6−
74.6=0.22(tf)>0 (2)Z軸方向の釣り合い(鉛直方向の釣り合い) Zf: 334−410.5+201.2=124.7
(tf)>0 (3)水中梁の左端部を中心とした釣り合い(モーメン
ト) M1: (410.5−201.2)20−74.6
(48.1+8)=0.94(tf・m)>0 (4)水中梁の右端部を中心とした釣り合い(モーメン
ト) M2: 334×1.5×20−(410.5−20
1.2)20/2−74.6(48.1+8)=374
1.94(tf・m)>0 となり、水中基礎は充分に安定して設置される。
量の軽減を図ることにより、水中基礎全体のコストダウ
ンを図ることができる。また、海底地盤の条件により、
海底にアースアンカを施工し、このアースアンカに水中
梁の反力を取ることによってシンカを不用にし、水中基
礎全体を軽量化し、コストダウンを図ることもできる。
有する。 (1)基礎部分は工場で製作され、台船上で組み立てら
れるので、海洋土木工事が不用になり、陸上風に比べて
数倍風力エネルギが大きい海上風が利用できる洋上風力
発電が短工期、低コストで実現可能となる。 (2)洋上風力発電は、騒音問題がなく、設備機器の海
上重量物輸送が容易であるため、運搬及び据付工事も陸
上風力発電に比べて有利になり、今後急速な普及の可能
性が高い。 (3)水中梁とシンカとは3点以上係留索で結ばれてい
るので、海流及び波による水中梁の移動は平行リンク的
水平移動となり、風力発電装置が傾くことがない。 (4)例えば、現在最大級の発電能力1500kWの風
力発電機用水中基礎は、1300t積のドルフィン式ケ
ーソン製作用台船1艘、1500馬力の引き船2艘、1
300t吊りの起重機船1艘の組み合わせで設置するこ
とができる。
Claims (2)
- 【請求項1】 支柱の上端に発電機が設けられ、発電機
にプロペラが設けられた発電機部分と、発電機部分を保
持する基礎部分で構成された風力発電装置において、前
記基礎部分は、前記発電機部分の支柱が取り付けられる
主柱と、主柱に取りつけられて浮力を有する複数本の水
中梁と、一端を水中梁に接続し他端を水底に設置した構
造物に接続した係留索とを有し、前記水中梁は水中に存
していることを特徴とした風力発電装置。 - 【請求項2】 前記係留索の先端に接続されたシンカを
備え、前記シンカは水底に接地している請求項2の風力
発電装置。
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