JP2014526404A - 潮力発電所のための据付輸送手段及びその操作のための方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、タービン発電機ユニットを有する潮力発電所のナセルのための据付輸送手段に関し、この据付輸送手段は、複数のバラストタンクを有する少なくとも２つの浮遊デバイスであってバラストタンクの浮力が設定可能である浮遊デバイスと、さまざまな方向で作用する駆動デバイスと、ナセルを保持するための制御可能な固定デバイスと、を備え、固定デバイスが、少なくとも間接的に支持素子に取り付けられており、支持素子が、浮遊デバイス間の接続を形成する。本発明は、浮遊デバイスと支持素子との間の接続が取外し可能な結合ユニットにより実現される、または、支持素子がサイズ調整デバイスを備える、ことを特徴とする。

Description

本発明は、潮力発電所、特に二部分発電所のための据付輸送手段(vehicle)に関し、この発電所に関して、タービン発電機ユニットを有するナセルは、基礎部分の結合デバイスに固定されており、この基礎部分は、水域(body of water)の海底に支持されている。さらに、据付輸送手段の動作のための方法を明確に述べる。

周囲に水が自由に流動する水力タービンは、水域の流れからエネルギーを得ることに関して公知である。これらは、水域の流動または海流、特に潮流から電力を発生させるために開発されており、直立防潮壁を省略できる。１つの可能性のある形態において、プロペラ上の水力タービンを使用しており、この水力タービンは、ナセルの内部に配設された発電機を駆動する。

水域のゆっくりとした流れを効果的に使用するため、大きなロータ径を有する水力タービンを必要とする。この要件の結果として、特に海洋の所定場所の場合において、複雑な据え付けを招き、そのため、計画それぞれに適合した据付輸送手段が提案されている。例えば、特許文献１には、開口中央領域を有する双胴船が記載されており、この双胴船は、潮力タービンを通して案内できるように寸法付けされている。さらに、潮力タービンを結合する重力基礎を双胴船の底部側にある据付位置まで運搬する。据え付けるために、発電所は、全体、すなわち潮力タービン及び基礎部分の組み合わせとして、双胴船から降下され、潮力タービンを中央開口部を通して案内する。発電所全体の取り扱われる高重量は、基礎部分が大幅に寄与しており、この据付方法において不利である。その結果、据付輸送手段は、高容量負荷要件を満たさなければならない。

特に大型の潮力発電所を据え付けることを可能にするため、提案されていることは、まず第１ステップにおいて、基礎を水域の海底にある支持構造体に置くことである。結合デバイスは、支持構造体上に設けられており、この支持構造体には、タービン発電機ユニットを有するナセルを固定可能である。このために、例えば特許文献２、３を参照する。これら特許文献２、３は、円錐状の容器として実施された塔側結合デバイスに結合ピンを有するナセルを配置することを開示している。ナセルは、案内ケーブルに降下され、これら案内ケーブルは、塔の上側部分と水上輸送手段との間で引き延ばされ、この水上輸送手段は、タービン発電機ユニットを有するナセルを運搬するために使用される。

さらに、特許文献４、５には、船クレーンを用いて、二部分の及び複数部分の発電所の据え付けることを開示する。これは、船型輸送手段及び安定化させたクレーンシステムを正確に操縦して波の運動を相殺することを必要とする。両者は、大型の発電所部分に対しては複雑であり、そのため、特別な据付船が必要である。また、発電所の設置が穏やかな気候条件及び定義した弱い起こりやすい流動を必要とするので、据え付けることに使用可能な時間窓は、狭く限定される。

二部分発電所におけるクレーンに基づいた据え付けを容易にするため、特許文献６により提案されていることは、ナセルのための吊上デバイスに折り畳み可能なエプロンを設け、このエプロンが基礎部分への最終進入の直前で塔を包囲し、このため結合デバイスに対して吊上デバイスを中心合せすることである。

特別な据付輸送手段を省略することを可能とするため、特許文献７は、正の浮力を有する二部分発電所のためのタービン発電機ユニットを有するナセルを設計することを提案している。据え付けるために、塔側結合デバイスとナセルにある結合対応物との間でケーブル接続を設立し、このケーブル接続は、ナセルを結合デバイスに引き込む。ケーブル接続を結合ピンの端部と結合デバイスの円錐状容器の基部とに案内すれば、ケーブルを引っ込めると、自動的に中心合せが発生する。この概念は、ケーブル牽引システムのための設計費用における欠点を有し、この欠点は、発電所に残存する。さらに、ナセルに設けられた浮力構成部材は、さらなる構造的空間を必要とする。

あるいは、接続解除可能な浮力補助は、据え付けるために使用されることがあり、この浮力補助は、特許文献８、９に記載されている。浮きが開示されており、この浮きは、切削プラットフォームのための支持フレームを搬送して設置するために使用される。さらに、海洋底に重い負荷を設置するための方法は、特許文献１０から公知である。そのために、負荷を搬送するために使用される平底船は、部分的に浸水し、アンカーシステムにあるウインチを用いて海洋底に引き込まれる。このため、波の影響に干渉しない配置が可能である。

欧州特許出願公開第１ ９８０ ６７０号明細阿諸 国際公開第２００２／０６６８２８号 国際公開第２００４／０１５２６４号 英国特許第２４３７５３３号明細書 英国特許第２４４７５１４号明細書 独国特許第１０ ２００８ ０３２ ６２５号明細書 米国特許第７，８５９，１２８号明細書 米国特許第３，６３３，３６９号明細書 米国特許第３，８２３，５６４号明細書 英国特許第９８０，５７５号明細書

本発明は、潮力発電所の構成部材、特にタービン発電機ユニットを有するナセルのための据付輸送手段に、及び、同様に天気及び波の影響により影響されないその操作のための方法に基づく。据付輸送手段は、サイズが異なる発電所の正確な設置及び復旧に適したものとなる。

目的は、独立請求項の特徴により達成される。駆動デバイスは、据付輸送手段として使用されており、この据付輸送手段は、制御可能な固定デバイスを用いて、潮力発電所のためのタービン発電機ユニットを有するナセルを受ける。据付輸送手段は、供給及び通信ラインを用いて、水面上の船に接続されている。しかしながら、この接続ラインは、負荷を緩和せず、そのため、据付輸送手段は、駆動後に、水面における風及び波の影響から切り離される。別の設計に関して、供給ラインは、削除され、据付輸送手段は、エネルギー的に自立した遠隔操作可能なユニットとして操作される。

据付輸送手段は、複数のバラストタンクを有する少なくとも２つの浮遊デバイスを備え、これら浮遊デバイスは、好ましくは流線形の長円(oblong)のユニットとして実施されている。タービン発電機ユニットを有するナセルは、支持素子により制御可能な固定デバイスを用いて、浮遊デバイス間で保持されている。本発明において、取外し可能な結合デバイスは、浮遊デバイスを支持素子に接続するために使用されており、かつ／または、支持素子は、サイズ調整のためのデバイスを備えており、浮遊デバイスの間隔を設定することを可能とする。この手段を経由して、本発明にかかる据付輸送手段は、さまざまな構造サイズのタービンユニットに調整可能である。側方浮遊デバイスは、支持素子を交換するまたは長さを変更することによって調整され、そのため、タービン発電機ユニットは、しっかりと収容される。したがって、タービン発電機ユニットを有するナセルのサイズ及び／または重量の関数として、調整を行う。

浮遊デバイスの間隔を設定し、浮遊デバイス間の負荷緩和接続部として使用される支持素子を調整することにより、配置される発電所それぞれに調整された据付輸送手段は、結果として、負荷緩和構造、特に支持素子への曲げ及び捻れ力を低減する。さらに、操縦性及び耐用年数は、負荷を低減した結果として増大する。

本発明にかかる据付輸送手段の改良として、浮遊デバイスは、サイズに関してさらに調整可能である。これらは、好ましくは、複数のバラストタンクを有し、これらバラストタンクは、一列に配列され、バラストタンクそれぞれには、バラスト水を収容するためのデバイスが割り当てられている。水の流入は、有利には、連続的に維持された内圧に対して発生し、緊急の場合において迅速な噴出を確実にすることが可能になる。浮遊デバイスを調整するために、これらは、個別のモジュールからなり、各モジュールは、少なくとも１つのバラストタンクを備える。さらに、負荷支持部として実施されている取外し可能な接続は、隣り合うモジュール間に存在する。このため、個別のモジュールを交換してさらなるモジュールを追加し、有利に実施された浮遊デバイスを長くすることが可能となる。

例示的な実施形態及び図面の説明に基づいて、本発明を以下で説明する。

ナセルを収容する本発明にかかる据付輸送手段を示す図である。 本発明にかかる据付輸送手段であって、長さ調整支持素子を有し、この長さ調整支持素子が側方浮遊デバイス間の接続を生成する、据付輸送手段を示す図である。 本発明にかかる据付輸送手段であって、長さ調整支持素子を有し、この長さ調整支持素子が側方浮遊デバイス間の接続を生成する、据付輸送手段を示す図である。 本発明にかかる据付輸送手段の浮遊デバイスを用いたバラストの配置を示す図である。 本発明にかかる据付輸送手段におけるモジュール式に構成された浮遊デバイスを示す拡大断面図である。

図１は、本発明にかかる据付輸送手段１を概略的に簡素化した形式で示す。据付輸送手段は、タービン発電機ユニット３を有するナセル２を収容しており、潮力発電所の基礎部分（詳細には図示略）にある結合接続片１５を用いて配置される。ナセル２は、支持素子８にある制御可能な固定デバイス７により保持されている。支持素子８は、複数対の側方浮遊デバイス４、４．１、４．２における配列間に接続を形成し、これにより、輸送手段１は、制御された態様で駆動する。

図３は、浮遊デバイス４の構造を部分断面図で示す。一列に配列されたバラストタンク５．１、…、５．８は、浮遊デバイス４の端部において流線型となるように実施されており、図示されている。バラストタンク５．１、…、５．８は、圧縮空気・制御ユニット１６に接続されており、このユニットは、それぞれ個別のバラストタンク５．１、…、５．８におけるバラスト水レベルを別個に設定する。この手段を経由して、水面下における据付輸送手段１の位置は、安定し、重量の相殺は、負荷を配置して収容する間に、駆動深さの設定及び水平位置の固定に加えて行われる。

さらなる駆動デバイス６．１、…６．４は、好ましくは前方、側方及び垂直方向に配列されたスラスタとして設計されており、据付輸送手段１を制御するために使用される。あるいは、回動可能なデバイスまたはスチール方向舵を使用してもよい。

浮遊デバイス４、４．１、４．２は、これらの構造的なサイズのため、起こりやすい流動抵抗のための実質的な構成部材を示す。本発明の手段を経由して、側方浮遊デバイス４、４．１、４．２間の横方向間隔を調整可能に設計することにより、据付輸送手段１は、結果として、据え付けられるナセル２のタービン発電機ユニット３それぞれに適した横方向延長部を有することになる。その結果、支持素子８に作用する曲げ及び捻れ負荷が最小化し、そのため、その耐用年数が増大する。また、特大の浮遊補助よりも操縦しやすい据付輸送手段１は、支持素子８を調整することに起因して生じる。

浮遊デバイス４、４．１、４．２間の横方向間隔を調整するため、支持素子８と浮遊デバイス４、４．１、４．２との間の接続は、接続解除可能である。このために、ボルト接続部１２を有する取外し可能な結合デバイス９．１、９．２は、この接続を実施するために使用される。この取外し可能な結合デバイス９．１、９．２は、支持素子８のさまざまな固定点１１．１、１１．２、１１．３、１１．４に固定されており、そのため、浮遊デバイス４、４．１、４．２に対してさまざまな間隔を支持素子８に設定可能である。

あるいは、支持素子８は、据付任務に応じて置換されてもよい。この実施形態は、図２ａ及び図２ｂに示す。図２ａは、第１支持素子８．１を示しており、この第１支持素子は、浮遊デバイス４、４．１、４．２間に間隔ｄ_１を設定し、この間隔ｄ_１は、大型のタービン発電機ユニット３に適合させた据付輸送手段１に関する間隔ｄ_２よりも小さい。さらなる代替実施形態に関して、サイズ調整のためのデバイス１０は、支持素子８、８．１、８．２に設けられている。これは、伸長部分または伸長可能ユニットである。

図４は、本発明にかかる据付輸送手段の改良を示しており、側方浮遊デバイス４は、モジュール構造体を有する。モジュール１３．１、１３．２、１３．３を図示しており、これらモジュールそれぞれは、バラストタンク５．９、５．１０、５．１１を収容する。バラストタンク５．９、５．１０、５．１１自体またはこれらを包囲する構造体は、負荷支持部として実施されており、そのため、自立型のモジュール１３．１、１３．２、１３．３を一列に配列することによって、サイズ調整可能な浮遊デバイス４、４．１、４．２が結果として得られる。したがって、据え付けるために設けられたナセル２の収容される重量に応じて、浮遊デバイス４、４．１、４．２のための長手方向における必要な突出長さは、モジュール数を選択することによって設定される。モジュール１３．１、１３．２、１３．３は、接続構成部材１４、…、１４．ｎによって結合されており、これら接続構成部材は、アクセス開口部１８．１、１８．２、１８．３、１８．４を介して到達可能である。

本発明のさらなる実施形態は、想到可能である。浮遊デバイス４、４．１、４．２間の接続部は、複数の支持素子８、８．１、８．２により形成されてもよく、タービン発電機ユニット３を収容するために設けられた領域が自由であるままである場合に、一部の素子は、浮遊デバイス４、４．１、４．２によりあらかじめ設定されている据付輸送手段の長手方向軸に対して対角線上に延びる。さらに、支持素子８．１、８．２を支持フレームとしてまたは流線型外形を用いて実施して、起こりやすい流動の下で据え付けを改善することを可能とすることは、想到可能である。据付輸送手段は、側方浮遊デバイス４、４．１、４．２の長手方向軸が可能な限り起こりやすい流動と平行に位置合わせされるように方向付けられる。追加のフィンまたは方向舵を横方向の安定性のために適宜設けてもよい。

１ 据付輸送手段
２ ナセル
３ タービン発電機ユニット
４，４．１，４．２ 浮遊デバイス
５．１，…，５．１１ バラストタンク
６．１，６．２，６．３，６．４ 駆動デバイス
７ 制御可能な固定デバイス
８ 支持素子
８．１ 第１支持素子
８．２ 第２支持素子
９．１，９．２ 取外し可能な結合ユニット
ｄ_１，ｄ_２ 間隔
１０ サイズ調整デバイス
１１．１，１１．２，１１．３，１１．４ 固定点
１２ ボルト接続部
１３．１，１３．２，１３．３ モジュール
１４．１，１４．２，…，１４．ｎ 接続構成部材
１５ 結合接続片
１６ 圧縮空気・制御ユニット
１７ 供給・制御ライン
１８．１，１８．２，１８．３，１８．４ アクセス開口部

Claims (10)

1. タービン発電機ユニット（３）を有する潮力発電所のナセル（２）のための据付輸送手段であって、
   複数のバラストタンク（５．１、…、５．１１）を有する少なくとも２つの浮遊デバイス（４．１、４．２）であって、前記バラストタンクの浮力が設定可能である、浮遊デバイスと、
   さまざまな方向で作用する駆動デバイス（６．１、６．２、６．３、６．４）と、
   前記ナセル（２）を保持するための制御可能な固定デバイス（７）であって、当該固定デバイス（７）が、少なくとも間接的に支持素子（８）に取り付けられており、前記支持素子が、前記浮遊デバイス（４．１、４．２）間の接続を形成する、固定デバイスと、
   を備え、
   前記浮遊デバイス（４．１、４．２）と前記支持素子（８）との間の接続が、取外し可能な結合ユニット（９．１、９．２）により実現される、かつ／または、前記支持素子（８）が、サイズ調整デバイス（１０）を備えることを特徴とする据付輸送手段。
2. 当該据付輸送手段が、前記浮遊デバイス（４．１、４．２）の間隔（ｄ_１、ｄ_２）を設定するためのデバイスを備えることを特徴とする請求項１に記載の据付輸送手段。
3. 前記浮遊デバイス（４．１、４．２）が、前記支持素子（８）のさまざまな固定点（１１．１、…、１１．４）に固定可能であることを特徴とする請求項１または２に記載の据付輸送手段。
4. 取外し可能な前記結合ユニット（９．１、９．２）が、前記浮遊デバイス（４．１、４．２）と前記支持素子（８）との間にあるボルト接続部（１２）を備えることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の据付輸送手段。
5. 前記浮遊デバイス（４．１、４．２）に関連する前記バラストタンク（５．１、…、５．１１）が、一列に配列されていることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の据付輸送手段。
6. 前記バラストタンク（５．１、…、５．１１）それぞれが、前記浮遊デバイス（４．１、４．２）のモジュール（１３．１、１３．２、１３．３）それぞれに割り当てられており、
   前記モジュール（１３．１、１３．２、１３．３）が、個別に交換可能であることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の据付輸送手段。
7. 前記浮遊デバイス（４．１、４．２）の前記モジュール（１３．１、１３．２、１３．３）が、隣り合う前記モジュール（１３．１、１３．２、１３．３）に結合するために、取外し可能な接続構成部材（１４．１、１４．２、…、１４．ｎ）を備えることを特徴とする請求項６に記載の据付輸送手段。
8. 前記浮遊デバイス（４．１、４．２）が、サイズ調整可能であることを特徴とする請求項６または７に記載の据付輸送手段。
9. タービン発電機ユニット（３）を有する潮力発電所のナセル（２）のための据付輸送手段を操作するための方法であって、前記据付輸送手段が、
   複数のバラストタンク（５．１、…、５．１１）を有する少なくとも２つの浮遊デバイス（４．１、４．２）であって、前記バラストタンクの浮力が設定可能である、浮遊デバイスと、
   さまざまな方向で作用する駆動デバイス（６．１、６．２、６．３、６．４）と、
   前記ナセル（２）を保持するための制御可能な固定デバイス（７）であって、当該固定デバイス（７）が、少なくとも間接的に支持素子（８）に取り付けられており、前記支持素子が、前記浮遊デバイス（４．１、４．２）間の接続を形成する、固定デバイスと、
   を備え、
   前記タービン発電機ユニット（３）を有する前記ナセル（２）のサイズ及び／または重量に応じて、前記浮遊デバイス（４．１、４．２）間の間隔（ｄ_１、ｄ_２）を、前記支持素子（８）の交換または長さ調整により設定することを特徴とする方法。
10. 前記浮遊デバイス（４．１、４．２）が、互いに接続されている個別の負荷支持モジュール（１３．１、１３．２、１３．３）から構成されており、
    前記負荷支持モジュール（１３．１、１３．２、１３．３）の数を、前記タービン発電機ユニット（３）を有する前記ナセル（２）のサイズおよび／または重量に適合させることを特徴とする請求項９に記載の方法。

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