JP2009528221A

JP2009528221A - ブイ状のｗｅｃのアレイの係留

Info

Publication number: JP2009528221A
Application number: JP2008557322A
Authority: JP
Inventors: ドレーパー，マーク，アール．
Original assignee: オーシャンパワーテクノロジーズ，インク．
Priority date: 2006-02-27
Filing date: 2007-02-26
Publication date: 2009-08-06
Also published as: PT1993901E; AU2007225342B2; CA2643755A1; AU2007225342A1; EP1993901A2; ES2446928T3; EP1993901B1; EP1993901A4; CA2643755C; US7886680B2; WO2007106323A3; US20070224895A1; WO2007106323A2

Abstract

係留に必要な要素（３つの１２０度の間隔を隔てた係留ライン）の数を減らすために、マルチプルフローティングウェーブエネルギーコンバータ（ＷＥＣ）を用い、６つのＷＥＣのグループを六角形のパターンに配置し、それぞれのＷＥＣは六角形の角部に配置される。ＷＥＣは、六角形の辺に沿って延びる係留ラインによって、互いに結合され、それにより、それぞれのＷＥＣは、２つの１２０度の間隔を隔てた係留ラインによって結合され、それぞれのＷＥＣは、それぞれの２つの隣り合う隣接物の係留点として働く。それぞれのＷＥＣのための第３の係留ラインは、他の２つの係留ラインから１２０度の間隔を隔てて、補助水面ブイに、もって、アンカーに結合される。

Description

関連出願

本発明は、２００６年２月２７日に出願された、発明の名称を「ブイ状のＷＥＣのアレイの係留」とする仮出願第６０／７７７，０９０号に基づく優先権を主張し、同出願を参照によってここに引用する。

本発明は、水面の波のエネルギーを有効なエネルギーに変換するための、ウェーブエネルギーコンバータ（ＷＥＣ）に関し、特に、浮遊ブイタイプのＷＥＣの係留又は固定に関する。

本発明に主として関連する、１つの公知のタイプのＷＥＣは、ブイを備え、ブイには、表面波の通過に応答して運動して駆動される部品が取り付けられている。可動部品は、エネルギートランスデューサを駆動し、有効なエネルギーを発生する。ブイを所定位置に保持するための、一般的な慣習では、３つの１２０度の間隔を隔てた係留ライン又はケーブルを用いてブイを係留し、それぞれのラインは、係留ラインの重量を支持する、中間的な“補助水面ブイ（ＡＳＢ）”によって、アンカーに結合される。しかしながら、この係留構造の問題点は、発電電力の大きさを増加させるために、複数のＷＥＣが使用されるならば、それぞれのＷＥＣに３つのアンカーと３つのＡＳＢとを用いる係留構造は、高価で且つ空間を消費する。

本発明は、ＷＥＣの係留グループのために、改良された構成を提供する。

本発明の１つの実施形態によれば、６つの別々のＷＥＣが六角形のパターンに配置され、それぞれのＷＥＣは、六角形の角部に配置される。ＷＥＣは、係留ラインによって相互に結合され、それぞれのＷＥＣは、２つの隣り合う隣接物のそれぞれの係留として働く。これは、それぞれのＷＥＣを所定位置に維持するのに必要な、３つの係留ラインのうち２つを提供する。第３の係留ラインは、補助水面ブイ（ＡＳＢ）に結合され、もってアンカーに結合される。従って、それぞれの６つのＷＥＣは、３つの係留ラインによって所定位置に維持されるけれども、アンカーの総数、及び対応するＡＳＢの数は、６×３つまり１８よりもむしろ、６つになる。

添付図面は、模式図であり、正しい縮尺にはなっていない。

図１には、単一のＷＥＣ１０（例えば、Ｄｉｃｋの米国特許第６８５７２６６号に示されたタイプのもの）を係留又は固定するための従来技術の構成を示している。垂直に延びる係留ライン１２（“チェーン”又は“ケーブル”とも称される）は、特定の海底の幾何学形状のために設計された、アンカー１４によって海底に固定される。これらの係留ラインのかなりの重量は、３つの補助水面ブイ（ＡＳＢ）１６によって支持され、これにはラインの上端が取り付けられ、沈み荷重がＷＥＣに伝達されることを回避する。ＷＥＣ１０は、それぞれのＡＳＢ１６とＷＥＣ１０との間に延びる水平な係留ライン１８によって、所定位置に保持される。ライン１８は、短い長さで、ＷＥＣに重荷を加えない重さを有している。この係留構造は、一般的に満足できるが、それは、比較的大きな空間を必要とし、比較的高価であり、特に、大量の電力を発生させるための、多数のＷＥＣがＷＥＣの“ファーム”に使用されるときに当てはまる。加えて、ＷＥＣの間に任意の相互結合が必要であるならば、これらは、長距離にわたって、明確なルートを有しない。

図２には、本発明による構成を示している。図示の通り、６つのＷＥＣ１０が六角形のパターンに配置され、係留ライン又はケーブル２０によって、互いに取り付けられている。従って、それぞれのＷＥＣは、その隣接物にとって、一対のケーブルによって、係留点として働く。ＷＥＣの六角形のパターンにより、それぞれのＷＥＣのための２つの相互結合ケーブル２０は１２０度の間隔を隔てて配置される。第３の係留ケーブル２２は、それぞれのケーブル２０から１２０度の間隔を隔て、中間的なＡＳＢ１６を介して、それぞれのＷＥＣ１０とそれぞれのアンカー１４との間に結合されている。従って、それぞれのＷＥＣは、３つの１２０度の間隔を隔てた係留ケーブル２０，２０，２２によって、所定位置に保持される。しかしながら、重要なことは、６つのＷＥＣのアレイのためには、６つのＡＳＢ１６と６つのアンカー１４だけがアレイ全体に必要であり、それぞれが図１に示したように係留される６つのＷＥＣのためには１８本が必要であるのと対照的である。

加えて、六角形のパターンの６つのＷＥＣのアレイのためには、少数のＡＳＢ及びアンカーが必要とされるため、ＷＥＣを互いに比較的近接して配置でき、水面上のアレイをかなり小型にできる。例えば、ＷＥＣの１つの六角形のグループにおいては、６つのＷＥＣは、直径６０ｍの円に合致し、２，５００平方メートルの空間を必要とする。これと比較して、図１に示すように係留した、６つの匹敵するサイズの個々のＷＥＣは、およそ９０，０００平方メートルの空間を必要とする。

さらに別の利点は、以下の通りである。

アンカーの箇所の数は、ＷＥＣあたり３つから１つに減らせる。それぞれのアンカーの荷重が大きいために、より実質的な個々のアンカー構造が求められるが、要素及び据付コストの減少のために、かなりの節約が依然として得られる。

使用されるＡＳＢの数は、ＷＥＣあたり３つから１つに減らされる。これは、いくらか大きいＡＳＢと共に、重量級の係留チェーンを必要とするけれども、総コストは依然としてかなり減少する。６つのアンカーの箇所によって、任意の特定の方向で接近する風及び波に対して、より強いアンカー強度が得られる。３箇所よりむしろ６箇所のアンカー固定は、アンカー方向の分離角度を二等分し、従って、１つのアンカーをはるかに“直接上流”に近くすることができる。

ＷＥＣの間の距離は、最大の波のエネルギーがそれぞれのＷＥＣによって捕捉されるために、接近する波先にわたって直角に“広がる”ように選択される。アレイの方向は、卓越風の波の方向に基づいて整列される。これは、図３に示され、ＷＥＣの間の最小距離が２９ｍであるようなサイズのＷＥＣの六角形のアレイの例を示している。図３の構成において、左から右に、３対のＷＥＣが示される。第２の対のＷＥＣは、第１の対のＷＥＣから代表的な波長の１／３だけ位相が外れ、第３の対は、別の１／３だけ外れる。このように間隔を隔てる理由は、ＷＥＣが全波長だけ離れてセットされると、それらはすべては、ゼロから最大までの電力を同一の瞬間に発生させる。上述したようにそれらの間隔を隔てることで、任意の瞬間に、異なる対が異なる大きさの電力を発生させる。この効果は、表面波の通過の瞬間的な変動を受けると、様々なＷＥＣの電力出力の変動は混合されて、大量のピークに続いてゼロ出力が得られる代わりに、時間に対して連続的で滑らかな出力が得られる。

図３に示すように、対をなすＷＥＣの間の間隔は、（ｎ＋１／３）λであり、ここで、ｎは整数、λは現場での代表的な波長である。整数ｎは、最小で、（ｎ＋１／３）×λが２５以上になるように設定される。

例えば：
現場でのλが１０メートルと等しいならば、ｎは好ましくは３に設定され、３３メートルの分離の列を与える。
現場でのλが２０メートルならば、ｎは２に設定されて、４６メートルの分離の列を与える。

図４は、異なる方位のＷＥＣのアレイであって、単一のＷＥＣが“風上に向かって”いる。図４に示した構造は、図３に示した構造に比べて良好に調整されておらず、というのは、前縁及び後縁のＷＥＣは、全波長離れるように正確に設定できないためである。これは、これらのＷＥＣの間隔が、六角形の形状と、第２及び第３の列の分離とによって決定されるためである。

上昇及び下降する波の対称的な電力出力を送る装置のためには、１／３の波長よりもむしろ、１／６波長の空間にすることも可能である。これは、使用される特定のＷＥＣに基づいて設計できる。

図５は、さらに別の構成であって、海底から１つのＷＥＣに結合された、１つだけのケーブル３０を備えている。他のＷＥＣは、水面にてケーブルによって相互に結合され、係留ラインによって支持される。

変圧器が必要ならば、これは、ケーブルが接続されるＷＥＣに収容でき、また、任意の中央制御装置とモニター手段とを収容することもできる。

図５に示したアレイは、たとえ１つのＷＥＣが保守のために取り除かれた場合でも完全な状態に維持されなければならず、これを達成するためには、取り除かれたＷＥＣを別のＷＥＣで置き換えたり、又は、３つの係留ラインを結合する簡単な浮きなど、単に別の“ダミー”の位置保持具で置き換えたりすればよい。電気接続は、１つのＷＥＣが取り除かれたとき、残されるか、又は、直接一緒に接続されて、リングを維持する。

単一のＷＥＣを係留するための公知の構造を示している本発明によるＷＥＣの様々なアレイの一を示している。本発明によるＷＥＣの様々なアレイの一を示している。本発明によるＷＥＣの様々なアレイの一を示している。本発明によるＷＥＣの様々なアレイの一を示している。

Claims

互いの相互係留点として働くＷＥＣのアレイであって、前記アレイは、六角形のパターンの角部にそれぞれ１つずつ配置された６つの浮遊ＷＥＣであって、それぞれの浮遊ＷＥＣは、六角形の辺に沿って延在する係留ラインによって互いに相互に結合され、前記辺に延びるラインは、ＷＥＣのそれぞれに対する係留ラインから２つの１２０度の間隔で隔てて備えられる前記６つの浮遊ＷＥＣと、
アンカーに順々に結合されたＷＥＣのそれぞれに結合されている第３の係留ラインと、
を備えていることを特徴とするＷＥＣのアレイ。
請求項１に記載のＷＥＣのアレイであって、
前記第３の係留ラインは、それぞれのＷＥＣに結合された他の２つの係留ラインのそれぞれから１２０度間隔を隔てていることを特徴とするＷＥＣのアレイ。
請求項２に記載のＷＥＣのアレイと、
それぞれの前記ＷＥＣは、表面に延びる係留ラインによって、それぞれの補助ブイに結合され、それぞれの前記補助ブイは、垂直に下がる係留ラインによって、アンカーに固定されていることを特徴とする請求項２に記載のＷＥＣのアレイ。