JP2013542364A - 風力タービンの基礎 - Google Patents

Abstract

地上部分と地下部分（１１、１２）とを備え、地上部分（１１）には風力タービン用の接続部（１４）が設けられている風力タービンの基礎に関し、地下部分（１２）が少なくとも部分的に木材から製造されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、地上部分と地下部分とを備え、地上部分には風力タービン用の接続部が設けられている風力タービンの基礎に関する。さらに、本発明は、前述の基礎を備える風力タービンにも関する。

風から電気エネルギーを発生させるために風力タービンが用いられる。風力タービンは、基礎と、基礎の上に建造されるタワーと、タワー上に配置されるナセルとを備える装置である。ナセルには回転羽根に接続されている駆動ユニットがあり、エネルギーを発生させるために用いられる。

タワー上のナセルから発生する静的荷重と、風向きに応じてロータの回転翼の回転及びナセルの動く可能性による回転によって発生する動的荷重とは、そのために設計されているタワーによって風力タービンの基礎に誘導される。

そのような基礎は、例えば平坦な土台として、固定体であるコンクリート製ボディの形で製造される。このようなボディの欠点は、風力タービンの使用が終了すると、その後で風力タービンを解体する必要があり、基礎についても同様に経費をかけて解体しなければならないことである。さらに、特に基礎を固定体として製造する場合、基礎は鉄筋コンクリート製となるため、製造コストが非常に高い。

特許文献１から、風力タービンを地上基礎の形で建造することが知られていて、この場合、風力タービンはコンテナの上に建造される。この場合、そのようなコンテナによって支持することのできる荷重は非常に小さく、今日の一般的な、固定設置される風力タービンをその上に建造するには支持できる荷重が少なすぎる。

材料削減方法が特許文献２に開示されている。この場合、リング型セグメントから成る鉄筋コンクリート製の基礎が製造され、これらのリング型セグメントはオープンボディとして地面の中に建造されるため、固定体は使用されない。このことから材料が節約され、結果としてコストの削減につながる。しかしながら、この場合も、コストのかかる解体措置を講じることが必要である。

コストを削減するもう１つの方法が特許文献３に開示されている。この場合、星形のコンクリート製基礎が３つの部分から形成されていて、これらの部分は風力タービンが建造されるベース部分に配置される。さらに、これらの部分は、追加的に荷重を負担するために終端部が深い基礎の形で固定される。固定体として実施されるが、梁を少なくして追加的な深い基礎を設けることによって必要な質量が削減されているため、コストが低下する。しかし、解体コストは依然として高いままである。

独国特許出願公開第１０２４５０７８Ａ１ 国際特許出願公開第０２／２７１０５Ａ１ 欧州特許出願公開第１０７４６６３Ａ１

本発明は、１つには、周知の基礎に比べ低コストであり、同時に必要な荷重を支えることができる風力タービンの基礎を提供すること、もう１つは、基礎を解体する際にかかるコストと労力とを削減可能にすることを課題とする。

上記課題は、基礎に関しては、地下部分が少なくとも部分的に木材から製造されていることによって解決される。

木材は、風力タービンによって引き起こされる静的及び動的荷重を、コンクリートの基礎と同様に、あるいはそれ以上に良好に負担することができる。同時に、建造コストは１ｍ³の質量に関して最大３０％も低下する。また、風力タービンの寿命終了後の解体措置にかかる費用も削減される。なぜなら、この風力タービンは、コンクリートの基礎よりも簡単に解体することができるからである。さらに、木製基礎の耐用期間中に始まる分解プロセスによっても同様に解体が容易になるか、または解体の必要がなくなる。というのも、一定の期間にかけて木材が分解されることにより、解体プロセスが自然に実施されるからである。

本発明のもう１つの教示は、地下部分が少なくとも部分的に空洞体となっていることである。空洞体にすることにより、静的及び動的荷重容量を維持しながら、建造コストをさらに削減することが可能となる。さらに、好ましくは木材から成る底板の上に、好ましくは木材から成る支持構造が設けられていて、この支持構造の上に、好適には木材から成るプレートが取り付けられている場合は有利である。この場合、有利であるのは、地下部分の内部に支持エレメントが、好ましくは支持構造の構成部品として、基礎の中心点から好適には半径方向の外部へ向かって設けられていること、及び／または少なくとも２つの部分に分割された中央部分が設けられていて、好ましくは水平方向に分割されていることである。そのような構造により、必要な材料を簡単な方法で建造場所へ輸送することが可能となる。なぜなら、質量や容量の大きい部品の形での、高いレベルでの事前加工を行う必要がないからである。さらに、静的及び動的荷重容量を維持したまま、使用する材料をさらに削減することも可能である。代替の方法として、基礎ボディを完全に木材から製造することも有利である。

本発明のもう１つの教示は、地上部分がサポートの上に取り付けられ、このサポートは、好ましくはサポートプレート上に設置されているか、または好ましくは一体形成により、好適にはサポートプレート上に設置されている地下部分の中まで延長された状態で実施されている。そのような方法で、発生する荷重を簡単に基礎の中に伝達することができる。

本発明のもう１つの教示は、木材が無垢材、集成木材及び／または交差積層木材であることである。これらの木材は、該当する十分な静的及び動的荷重容量を備えた、調達しやすい低価格材料である。

本発明のもう１つの教示は、空洞体の通気手段が設けられていることであり、この通気手段は、好ましくは支持構造内の開口部及び／または分割された中央部分である。通気手段を設けることにより、必要なパラメータに応じて木材の寿命にポジティブな影響を与えることが可能となる。

さらに、上記課題は、風力タービンに関して、これまでに説明した種類の基礎を備える風力タービンによって、この風力タービンの中で発生する熱が基礎の中に誘導されることにより解決される。さらに、本発明の課題は、前述したような種類の基礎を乾燥させるため、風力タービンの中で発生する熱を使用することによって解決される。

本発明に基づく基礎の側面の断面図 同、平面図 図２で見える面の下方を上から見た断面図 通気経路を示した図３と同様の図

以下に、実施例に基づき、図を用いて本発明を詳しく説明する。

本発明に基づく基礎１０は、地下部分１１と地上部分１２とから成る。リング形または多角形に実施することのできる地上部分１２の上面には、風力タービンのタワー用の接続部がある。
有利な方法では、風力タービンのタワーも同様に多角形のタワーとして木で作られている。地下部分１１は、例えば、建造ベースとして用いられる底板（図示せず）の上に取り付けられている。この底板は、コンクリート製プレートまたは圧縮した砂基礎などでもよい。この底板上に、木製の底部１５が建造されている。底部１５の上には、垂直な側壁１６が建てられている。さらに、サポートプレート１８も設けられている。底部プレート１５またはサポートプレート１８の中央にはサポート１９が設けられている。このサポート１９は、地上部分１２の接続部として用いられるか、または図１に示されているようにこの地上部分と一体形成で実施されている。このサポート１９は、垂直に配置されているプレート２５から成り、これらのプレートは中央部分２０を形成している。この中央部分２０は、分割面として、水平なセンタプレート２１を有している。上部には、カバー２４が設けられている。カバー２４とセンタプレート２１との間の空間は上部チャンバ２３である。センタプレート２１とサポートプレート１８または底部１５との間は下部チャンバ２２である。

垂直な側壁１６には、傾斜している側壁１７が続いている。底部は多角形の形状を有し、場合によりこの形状は円に近くなる（図２〜４）。傾斜した側壁１７は台形状に実施されている。このことは図２の上から見た図及び破線のある図３に示されている。補強材として、異なる厚さのサポートプレート２６、２７が設けられていて、これらは傾斜した側壁１７上に配置されている。これらのサポートプレートは同様に台形状であるが、複数の傾斜した側壁１７を覆っている。

代替または追加の方法として、支持用の壁エレメント２８は基礎１０の範囲内で、中央部分２０から垂直な側壁１６まで半径方向に設けることもできる。これらの壁エレメントは、傾斜した側壁１７の接触点の下に設けることができるか、または図３に示されているように接触点からずらして設けることもできる。代替の方法として、木骨構造（図示せず）によって支持されている基礎も建造することができ、該当する木製プレートはこの基礎の上に取り付けられる。

壁１６、１７、２５、２８、プレート２１、２５、２６、２７、底部１５及びサポート２０は、互いに重なり合って配置されている層エレメントまたはプレートエレメントから成り、これらのエレメントは交差積層木材または集成木材から製造されている。

基礎の通気手段としては、開口部２９がカバー２４の中に設けられていて、これらの開口部を通じて供給エアと湿気のある排出エアとを輸送することができる。さらに、垂直な側壁２５が開口部３０、３１を有し、これらの開口部のうち一方は下部チャンバ２２の中にあり、もう一方は上部チャンバ２３の中にある。通気システム的には、チャンバ２２、２３は互いに切り離されている。垂直な側壁１６とプレート２５との間には、壁エレメント２８によって別のチャンバ３４が形成される。これらのチャンバ３４は、壁エレメント２８内の開口部３２によって、通気システム的には互いに接続されている。例として、図４にファン３３が示されていて、このファンによって空気は図４に示されている通気経路３５に沿って移動する。

１０ 基礎
１１ 地下部分
１２ 地上部分
１３ タワー接続部
１４ 上面
１５ 底部
１６ 側壁、垂直
１７ 側壁、傾斜
１８ サポートプレート
１９ サポート
２０ 中央部分
２１ センタプレート
２２ 下部チャンバ
２３ 上部チャンバ
２４ カバー
２５ プレート
２６ サポートプレート
２７ サポートプレート
２８ 壁エレメント
２９ 開口部
３０ 開口部
３１ 開口部
３２ 開口部
３３ ファン
３４ チャンバ
３５ 通気経路

Claims (10)

1. 地上部分と地下部分（１１、１２）とを備え、前記地上部分（１２）には風力タービン用の接続部（１４）が設けられている風力タービンの基礎であって、
   前記地下部分（１１）が少なくとも部分的に木材から製造されていることを特徴とする基礎。
2. 前記地下部分（１２）が、少なくとも部分的に空洞体である
   請求項１に記載の基礎。
3. 好ましくは木材からなる底部プレート（１５）の上に、好適には木材から成る支持構造（１６、１７、１９、２０、２５、２８）が設けられていて、前記支持構造がプレートから作られている、及び／または、前記支持構造の上に、好適には木材から成るプレートが取り付けられている
   請求項１または２に記載の基礎。
4. 前記地下部分（１１）の内部に支持エレメント（２８）が、好ましくは前記支持構造（１６、１７、１９、２０、２５、２８）の構成部品として、前記基礎の中心点から好適には半径方向に外部へ向かって設けられている、及び／または、少なくとも２つの部分（２２、２３）に分割された中央部分（２０）が設けられていて、好ましくは水平方向に分割されている
   請求項２または３に記載の基礎。
5. 前記地上部分（１２）がサポート（１９）の上に取り付けられ、そのサポートが、好ましくはサポートプレート（１８）上に設置されているか、または好ましくは一体形成により、好適にはサポートプレート（１８）上に設置されている前記地下部分（１１）の中まで延長された状態で実施されている
   請求項２ないし４のいずれかに記載の基礎。
6. 前記木材が、無垢材、集成木材及び／または交差積層木材である
   請求項１ないし５のいずれかに記載の基礎。
7. 前記空洞体の通気手段が設けられ、その通気手段が、好ましくは前記支持構造（１５、１６、１７、１８、１９、２０、２５、２８）内の開口部（２９、３０、３１、３２）及び／または分割された中央部分（２２、２３）である
   請求項２ないし６のいずれかに記載の基礎。
8. 前記基礎（１０）が多角形の形状を有している
   請求項１ないし７のいずれかに記載の基礎。
9. 前記風力タービンの中で発生する熱が、前記基礎（１０）の中に誘導される
   請求項１ないし８のいずれかに記載の基礎を備える風力タービン。
10. 請求項１ないし８のいずれかに記載の基礎（１０）を乾燥させるための風力タービンの中で発生する熱の使用。

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