JP2019500540A - マルチローター風力タービンの風力タービンコンポーネントを据付け又は撤去する方法 - Google Patents
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Abstract
マルチローター風力タービンにおいてエネルギー発生ユニットの風力タービンコンポーネントを据付け又は撤去する方法が開示される。マルチローター風力タービンは、１つ以上の荷重支持構造体を支持するように構成されるタワーを備え、各荷重支持構造体は、荷重支持構造体の端部において又は荷重支持構造体に近接してタワーの両側に配置される少なくとも２つのエネルギー発生ユニットを支持するように構成される。本方法は、荷重支持構造体の第１の端部において、第１の風力タービンコンポーネントを配置又は移動することと、荷重支持構造体をほぼ１８０度ヨー運動させることと、荷重支持構造体の第１の端部と反対側の第２の端部において、第２の風力タービンコンポーネントを配置又は移動することとを含む。本方法は、マルチローター風力タービンを組み立てる又は保守する際に用いることができる。【選択図】図１
Description
本発明は、マルチローター風力タービンにおいてエネルギー発生ユニットの風力タービンコンポーネントを据付け又は撤去する方法に関する。マルチローター風力タービンは、１つ以上の荷重支持構造体を支持するように構成されるタワーを備え、荷重支持構造体は、荷重支持構造体の端部においてタワーの両側に配置される少なくとも２つのエネルギー発生ユニットを支持するように構成される。
風力タービンは、通常、１つ以上のエネルギー発生ユニットを備え、各ユニットは、ナセルと、複数の風力タービンブレードを伴うローターと、例えば、発電機、ギア機構、駆動系、熱交換器等の他の風力タービンコンポーネントとを備える。風が風力タービンブレードに作用することにより、ローターを回転させる。ローターの回転運動は、ギア機構を介して、又はいわゆるダイレクトドライブ型の風力タービンの場合には直接、発電機に伝達される。発電機において、電気エネルギーが発生し、この電気エネルギーは、電力網に供給することができる。
一部の風力タービンでは、１つの非常に大型の、ひいては大重量のローターを風力タービンに設けることを要することなく、風力タービンによって生成される総電力を増加させるために、２つ以上のエネルギー発生ユニットが設けられる。このような風力タービンは、「マルチローター風力タービン」と呼ばれることがある。
マルチローター風力タービンにおいて、エネルギー発生ユニットは、タワー構造体に接続された荷重支持構造体によって支持される場合がある。したがって、エネルギー発生ユニットのうちの少なくともいくつかは、タワー構造体に直接取り付けられておらず、重心が、タワー構造体によって規定される長手軸に対してずれている場合がある。一般に、ローターは、ローター直径が大きいほど、タワー軸に対してより遠位にずれている。風が、このように取り付けられたローターに作用する場合、スラスト力が発生し、このスラスト力によって、荷重支持構造体に荷重が加わり、場合によっては荷重支持構造体とタワー構造体との間の接続点においても荷重が加わる。
マルチローター風力タービンの安定性を確実にするために、エネルギー発生ユニットは、タワー軸の周りで対称に配置される。なぜなら、このように配置しなければ、ユニットの重量によって、望ましくない非常に大きな曲げモーメントがタワーに加わることになるからである。
同様に、こうした不均衡によって、望ましくない非常に大きな荷重が、ローターを風上に向けるためのヨー機構に加わることになる。
風力タービンを組み立てる際、通常であれば、タワーを組み立てるとともに１つ以上のナセル、ハブ、風力タービンブレード等をタワー上の位置まで持ち上げるために、外部クレーン装置を使用する必要がある。風力タービンのサイズが増大すれば、こうした作業を行うために必要なクレーンのサイズも増大する。マルチローター風力タービンに関して、リフト作業の回数は、通常はローターの数に対応して増える。さらに、ローターは、通常はタワー軸の両側に配置されるので、それらのナセル及びローターをそれぞれ異なる地上位置から持ち上げるために、２つのクレーンが必要となるか又はクレーンの移動が必要となる。これにより、組立てプロセスが必然的により複雑かつより時間を要するものとなり、それに応じて費用が増大する。マルチローター風力タービンにおいて、保守及び修理が必要とされる場合に、又は、エネルギー発生ユニットの風力タービンコンポーネントのうちのいくつかのアップグレード若しくはリニューアルが必要とされる場合に、同じ問題が生じる。
この種類のクレーン装置のレンタル並びに風力タービンの稼働現場への移送及び稼働現場からの移送は、非常に困難かつ費用がかかる場合がある。いくつかの場合において、クレーン装置のレンタル費用は、風力タービンの製造費用を上回ることさえある。したがって、風力タービンの組立て及び分解に関するクレーン装置の必要性を低減することが非常に望ましい。
本発明の実施の形態の目的は、費用対効果が高く、しかしまた効率的な、マルチローター風力タービンを組み立てる又は少なくとも部分的に分解する方法を提供することである。
第１の態様によれば、本発明は、マルチローター風力タービンにおいてエネルギー発生ユニットの風力タービンコンポーネントを据付け又は撤去する方法であって、マルチローター風力タービンは、１つ以上の荷重支持構造体を支持するように構成されるタワーを備え、各荷重支持構造体は、第１の端部と第２の端部との間に延在し、各荷重支持構造体は、荷重支持構造体の第１の端部及び第２の端部において又は第１の端部及び第２の端部に近接してタワーの両側に配置される少なくとも２つのエネルギー発生ユニットを支持するように構成され、荷重支持構造体は、ヨー機構を介してタワーに取り付けられ、それにより、荷重支持構造体は、タワーの周りにヨー運動することができるようになっており、本方法は、
− 荷重支持構造体の第１の端部又は第１の端部の近位において、第１のエネルギー発生ユニットの第１の風力タービンコンポーネントを配置又は移動することと、
− 荷重支持構造体をおよそ１８０度ヨー運動させることと、
− 荷重支持構造体の第１の端部と反対側の第２の端部又は第２の端部の近位において、第２のエネルギー発生ユニットの第２の風力タービンコンポーネントを配置又は移動することと、
を含む、方法を提供する。
− 荷重支持構造体の第１の端部又は第１の端部の近位において、第１のエネルギー発生ユニットの第１の風力タービンコンポーネントを配置又は移動することと、
− 荷重支持構造体をおよそ１８０度ヨー運動させることと、
− 荷重支持構造体の第１の端部と反対側の第２の端部又は第２の端部の近位において、第２のエネルギー発生ユニットの第２の風力タービンコンポーネントを配置又は移動することと、
を含む、方法を提供する。
本発明の第１の態様に係る方法は、マルチローター風力タービンにおいてエネルギー発生ユニットの風力タービンコンポーネントを据付け又は撤去すること、すなわち、例えば、風力タービンの組立て時にコンポーネントを据え付けること、又は、修理若しくは保守時にコンポーネントを撤去する若しくは取り替えることに関するものである。据付け又は撤去は、風力タービンコンポーネントを配置又は移動（すなわち、完全に又は一部を除去）することを含む。
これに関して、「マルチローター風力タービン」という用語は、１つのタワー構造体に取り付けられる２つ以上のローター又はエネルギー発生ユニットを備える風力タービンを意味するように解釈されるものとする。荷重支持構造体は、２つ以上のエネルギー発生ユニットを支持するとともに、マルチローター風力タービンのタワーに接続されるように構成される。したがって、荷重支持構造体は、２つ以上のエネルギー発生ユニットとタワー構造体との間の接続部を形成し、エネルギー発生ユニットの支持に関連する荷重に対処することができる。
エネルギー発生ユニットは、タワー構造体に対して力及び荷重の均衡を取るために、荷重支持構造体の端部において又は端部に近接してタワーの両側に配置される。エネルギー発生ユニットは、例えば、タワー構造体から最も遠位に構成される、荷重支持機構の末端部に配置することができる。
荷重支持構造体は、ヨー機構を介してタワーに取り付けられ、それにより、荷重支持構造体は、タワー構造体に対してヨー運動を行うことができるようになっており、したがって、エネルギー発生ユニットのローターを風上に向けることができる。
これに関して、「エネルギー発生ユニット」という用語は、風のエネルギーを電気エネルギーに実際に変換する風力タービンの部分を意味するように解釈されるものとする。したがって、各エネルギー発生ユニットは、通常、１組の風力タービンブレードを支持するローターと、発電機とを備える。エネルギー発生ユニットは、ローターと発電機と駆動系とを相互接続するギア機構を更に備えることができる。発電機と、場合によってはギア機構とは、ナセルの内部に配置することができる。
エネルギー発生ユニットの風力タービンコンポーネントは、エネルギー発生ユニットの一部又は全部をなすことができる。風力タービンコンポーネントは、例えば、ローターの一部又は全部を伴う又は伴わないナセル、風力タービンブレード、発電機、駆動系、ギア機構、熱交換器等とすることができる。
これに関して、「タワー」又は「タワー構造体」という用語は、マルチローター風力タービンのエネルギー発生ユニットを、少なくとも部分的に１つ以上の荷重支持構造体を介して支持するように構成される、実質的に鉛直な構造体を意味するように解釈されるものとする。１つ以上のエネルギー発生ユニットがタワー構造体に直接取り付けられることは排除されない。タワーは、タワー構造体を形成するように組み付けられる複数のタワーセグメントを備えることができる。タワーセグメントは、例えば、ねじ又はボルトを用いて可逆的に組み付けることもできるし、例えば、溶接等によって不可逆的に組み付けることもできる。代替として、タワー構造体は、コンクリートから製造することができ、例えば、コンクリート材料に含まれる繊維、又は、例えば、タワー構造体内部に配されるワイヤによって強化することができる。
単一のタワー構造体に、上述した種類の荷重支持構造体を２つ以上取り付けることができることは排除されない。この場合、荷重支持構造体は、有利には、タワー構造体の長手方向に沿って上下に並べて配置することができる。
本発明の第１の態様によれば、本方法は、荷重支持構造体の第１の端部又は第１の端部の近位において、第１のエネルギー発生ユニットの第１の風力タービンコンポーネントを配置又は移動することを含む。その後、荷重支持構造体をおよそ１８０度ヨー運動させて、次に、荷重支持構造体の第１の端部と反対側の第２の端部又は第２の端部の近位において、第２のエネルギー発生ユニットの第２の風力タービンコンポーネントを配置又は移動する。
荷重支持構造体のおよそ１８０度のヨー運動により、荷重支持構造体の第２の端部が、ヨー運動する前の大体の第１の端部の位置まで回動される。
風力タービンコンポーネントの配置又は移動の合間でのこのヨー運動により、風力タービンが、風力タービンタワーの両側で配置又は移動されるとともに比較的大きい距離を離隔して配置されることにも関わらず、リフト作業、吊上げ作業又は下降作業が同じ場所で実施される。いくつかの現在のマルチローター風力タービンにおいて、エネルギー発生ユニットは、５０メートル〜１２０メートル程度離隔して配置することができる。本発明に係る方法によれば、単一のバージ、クレーン又はホイスト機構のみを使用して、現場において据付け作業又は撤去作業の合間にバージ、クレーン又はホイスト機構を移動する必要なく、全てのエネルギー発生ユニット及びそのコンポーネントを据付け又は撤去することができる。これにより、費用及び時間の消費が大幅に低減される。
さらに、本発明に係る方法は、マルチローター風力タービンの風力タービンコンポーネントを、タワーの一方の側と他方の側とで交互に据付け又は撤去することを可能にすることが有利である。これにより、マルチローター風力タービンの不均衡は、タワーの同じ側からより多くの風力タービンコンポーネントが次々と据付け又は撤去される状況に比べて低減される。したがって、据付け作業又は撤去作業の合間でのヨー運動によって、エネルギー発生ユニットを、各ステップがエネルギー発生ユニット全体よりも重量が小さい風力コンポーネントを据え付けること（例えば、まずはナセル、次にハブ、その後、ブレードを１つずつ、発電機等）を含む複数のステップにおいて、より容易に配置又は移動することが可能になる。このことは、タワーの他方の側よりも１つ多いコンポーネントがタワーの一方の側に導入されることによって生じる風力タービン構造体の不均衡を低減することに役立つ。
本発明に係る方法は、陸上風力タービンにも洋上風力タービンにも適用することができる。
一実施の形態において、本方法は、マルチローター風力タービンを組み立てることを含み、第１の風力タービンコンポーネントを配置する前に、タワー及び荷重支持構造体を組み立てることを含む。マルチローター風力タービンは、タワーの他方の側よりも多くのエネルギー発生ユニット又はエネルギー発生ユニットのパーツがタワーの一方の側にある時間の間配置され得る状態で組み立てられる又は取り除かれる場合に、特に不均衡が生じやすい。こうした不均衡な及びこれによって発生する所望しない荷重は、風力タービンコンポーネントが荷重支持構造体の第１の端部及び第２の端部に交互に、したがってタワーの各側に交互に配置される本発明に係る方法によって、回避されるか又は少なくとも低減される。
タワーを組み立てるステップは、基礎構造体に第１のタワーセグメントを据え付けるとともに、その後、第１のタワーセグメントに１つ以上の更なるタワーセグメントを据え付けることと、続いて、タワーに荷重支持構造体を配置するステップとを含むことができる。荷重支持構造体の上方に延在するように、第１のタワーセグメントの上部に更なるタワーセグメントを据え付けることができ、この更なるタワーセグメントは、荷重支持構造体の配置前又は配置後に構成することができる。
本発明の一実施の形態において、風力タービンコンポーネントを据付け又は撤去することは、マルチローター風力タービンを保守することの一部をなす。その利点は、上述したマルチローター風力タービンの組立てにおけるものと同様である。
マルチローター風力タービンは、タワー上で第１の荷重支持構造体と異なる高さに配置される第２の荷重支持構造体を備えることができる。
一般に、タワーは、長手軸を規定することができ、１つ以上の荷重支持構造体は、タワー構造体によって規定される長手軸に実質的に垂直な方向に沿って、タワー構造体から延在することができる。すなわち、荷重支持構造体は、実質的に水平な方向に沿って、タワー構造体から離れていくように延在する。
代替的には、荷重支持構造体は、傾斜又は湾曲していてもよく、すなわち、水平ではない方向に沿って、タワーから離れるように延在する。例えば、荷重支持構造体は、斜め上方向又は斜め下方向に、タワーから離れるように延在することができる。
本発明の一実施の形態によれば、第２の荷重支持構造体は、タワー上で第１の荷重支持構造体よりも下側の位置に位置決めされ、本方法は、第１の荷重支持構造体の端部又は端部の近位において風力タービンコンポーネントを配置又は移動する前に、まず、最下の第２の荷重支持構造体を、最上の第１の荷重支持構造体と異なる回転位置までヨー運動させることを含む。これにより、最上の荷重支持構造体を固定するとともに最上の荷重支持構造体の端部又は端部の近位において風力タービンコンポーネントを配置又は移動する際に、最下の荷重支持構造体が、妨害とならないように少なくとも部分的にヨー運動されることが確保される。
本発明の一実施の形態によれば、据付けは、マルチローター風力タービンを組み立てることの一部をなし、第１の風力タービンコンポーネント及び第２の風力タービンコンポーネントは、ナセルであり、本方法は、第１のナセル及び第２のナセルを取り付けた後に、
− 第１のナセル又は第２のナセルのうちの一方に、ローターの少なくとも一部を取り付けることと、
− 荷重支持構造体をおよそ１８０度ヨー運動させることと、
− 第１のナセル又は第２のナセルのうちの他方に、第２のローターの少なくとも一部を取り付けることと、
を更に含む。
− 第１のナセル又は第２のナセルのうちの一方に、ローターの少なくとも一部を取り付けることと、
− 荷重支持構造体をおよそ１８０度ヨー運動させることと、
− 第１のナセル又は第２のナセルのうちの他方に、第２のローターの少なくとも一部を取り付けることと、
を更に含む。
第１のナセル上にローターが取り付けられる前に、まず、第２のナセル上にローターが取り付けられることが好ましい。なぜなら、第２のナセルの据付けに続けて、合間にヨー運動を行うことなく、第２のナセルへのローターの吊上げ及び取付けを実施することができるからである。
まずナセルを、その後続いてローターを据え付けることによって、各ナセルをそのローターと一緒に据え付ける状況に比べて、第１の風力タービンコンポーネントが配置されてから対応する第２の風力タービンコンポーネントが反対側に配置されるまでの時間間隔中の風力タービン構造体の不均衡を大幅に低減することができる。
上記による本発明の更なる実施の形態は、
− 第２の荷重支持構造体を、第１の荷重支持構造体と異なる高さに配置することと、
− 第１の荷重支持構造体を、第２の荷重支持構造体と異なる回転位置までヨー運動させることと、
− 第２の荷重支持構造体の第１の端部又は第１の端部の近位に、第３の風力タービンコンポーネントを配置することと、
− 第２の荷重支持構造体をおよそ１８０度ヨー運動させることと、
− 第２の荷重支持構造体の第１の端部と反対側の第２の端部又は第２の端部の近位に、第４の風力タービンコンポーネントを配置することと、
を更に含む。
− 第２の荷重支持構造体を、第１の荷重支持構造体と異なる高さに配置することと、
− 第１の荷重支持構造体を、第２の荷重支持構造体と異なる回転位置までヨー運動させることと、
− 第２の荷重支持構造体の第１の端部又は第１の端部の近位に、第３の風力タービンコンポーネントを配置することと、
− 第２の荷重支持構造体をおよそ１８０度ヨー運動させることと、
− 第２の荷重支持構造体の第１の端部と反対側の第２の端部又は第２の端部の近位に、第４の風力タービンコンポーネントを配置することと、
を更に含む。
これにより、バージ、クレーン又は他のホイスト装置が現場の１箇所だけに必要とされ、かつ、風力タービンコンポーネントをタワーの反対側に据え付けるために更なるバージ、クレーン又はホイスト機構を必要とせずに、追加の荷重支持構造体上に風力タービンコンポーネントを同様に据付け及び配置することができる。
本発明の更なる実施の形態において、風力タービンコンポーネントを配置することは、風力タービンコンポーネントを所定位置まで吊り上げるとともに、風力タービンコンポーネントを荷重支持構造体に取り付けることを含む。吊り上げることは、クレーンによって及び／又は荷重支持構造体に取り付けられるケーブルによって行うことができる。吊上げは、任意の従来の方法で実施することができ、一例として、風力タービンに一時的に又は恒久的に配置される又は据え付けられるホイスト機構を含むことができる。
風力タービンコンポーネントを荷重支持構造体に取り付けるステップは、例えば、エネルギー発生ユニットのナセルを荷重支持構造体に取り付けること、ローターを荷重支持構造体に既に据え付けられているナセルに取り付けること、ローターブレードをハブに据え付けるとともに取り付けること、及び／又は、例えば、発電機又はギア機構等のような何らかのコンポーネントをナセル内又はハブ上等に据え付けることを含むことができる。
更なる実施の形態において、本方法は、風力タービンコンポーネントを配置又は移動する前に、荷重支持構造体を、上下に傾動しないように固定することを更に含む。ここでは、まず、荷重支持構造体を上下に傾動しないように固定し、次に、風力タービンコンポーネントを配置又は移動する。
風力タービンコンポーネントを配置又は移動する際、荷重支持構造体を固定することにより、タワーの一方の側での風力タービンコンポーネントの配置又は移動によって生じる不均衡の低減又は防止が実現されることが有利である。これにより、こうした不均衡によって特にタワー及びヨー機構に加えられる荷重が、相応に低減又は防止される。したがって、タワーの剛性、強度及び曲げモーメント耐性の要件を大幅に低減することができる。
現在の風力タービンのエネルギー発生ユニットは、数トンの大きさの重量（例えば、ローターを伴うナセルに関して３０トン〜１５０トン程度）を有し、タワーから２０メートル〜７０メートル程度の距離を置いて配置される場合がある。本発明に係る風力タービンコンポーネントを据付け又は撤去する方法によれば、タワー及びヨー機構におけるかなりの曲げモーメント及び荷重が回避される。
これにより、タワーの寸法を低減することができ、したがって、主として材料費だけでなく、タワーの製造費及び移送費も低減される。同様に、ヨー機構を、それなりの荷重に耐えるようにして、低減した費用で製造することができる。
荷重支持構造体の固定は、風力タービンコンポーネントを配置又は移動する前又は少なくともそれと同時に行うことができる。固定は、荷重支持構造体の上下の傾動を防止又は少なくとも或る程度低減若しくは制限することを含む。ここで、上下の傾動とは、荷重支持構造体の端部の移動による、少なくとも鉛直面における荷重支持構造体の移動と理解される。こうした移動は、防止又は制限されない場合、風力タービンコンポーネントを配置又は移動することで荷重支持構造体の一方の端部で、したがってタワーの一方の側で風力タービンコンポーネントの重量が増加又は除去された結果生じる不均衡によって引き起こされる。
荷重支持構造体の固定は、コンポーネントを配置又は移動する間、完全に又は部分的に維持することができる。さらに、固定は、コンポーネントの配置又は移動が実施された後、例えば、均衡を或る程度又は完全に再確立することができるまで、維持又は保持することができる。固定は、例えば、風力タービンコンポーネントが交換されるまで、又は、風力タービンタワーの反対側において同等の重量の別の風力タービンコンポーネントが配置又は移動されるまで、維持又は保持することができる。
荷重支持構造体の固定態様は、風力タービンコンポーネントの配置又は移動中に一定に維持してもよいし、変更してもよい。例えば、カウンターウェイトの重量を、変更又は調整することができ、例えば、急激な変動を回避するように徐々に増大又は減少させる、及び／又は、風力タービンコンポーネントが複数のステップで配置又は移動されるのに対応して、複数のステップで増大又は減少させることができる。
上下に傾動しないように固定することは、以下でより詳細に論じるように様々な態様で行うことができる。
一実施の形態によれば、荷重支持構造体を固定することは、荷重支持構造体の端部の近位にカウンターウェイトを取り付けることを含む。カウンターウェイトは、第１の端部において風力タービンコンポーネントを配置する場合は、第２の端部又は第２の端部の近位に取り付けられ、第１の端部又は第１の端部の近位において風力タービンコンポーネントを移動する場合は、第１の端部又は第１の端部の近位に取り付けられる。これにより、風力タービンコンポーネントの重量は、カウンターウェイトによって完全に又は部分的に補われ、したがって、追加又は除去された風力タービンコンポーネントによる重量及び荷重のモーメントが相殺される。これにより、不均衡は、単純ではあるが効果的かつ安価な手段によって低減又は完全に回避することができる。さらに、カウンターウェイトは、例えば、植生、凹凸のある地面等によって限られた空間しか利用できない場合であっても確立することができる。カウンターウェイトの重量は、風力タービンコンポーネントの重量の２５％〜１２５％の範囲、例えば４０％〜１００％の範囲、例えば５０％〜７５％の範囲にあるように選択することができる。これにより、正確に同じ重量を把握又は確立する必要なく、風力タービンコンポーネントの配置又は移動によって別の状況であれば生じ得る不均衡の大幅な低減が達成される。さらに、風力タービンコンポーネントよりも小さい重量を有するカウンターウェイトを使用することで、カウンターウェイトを取り付けること自体によってマルチローター風力タービンの所望しない不均衡がもたらされることはなくなる。
カウンターウェイトは、比較的単純であるとともに素早く取り付けられ、それに応じて、必要でなくなった場合には再び簡単に除去することができる。カウンターウェイトは、ヨー運動中に荷重支持構造体に取り付けられたままに維持することができる。これにより、カウンターウェイトは、第２の風力タービンコンポーネントを配置又は移動することによって均衡が再確立されるまで、マルチローター風力タービンの均衡を取るように機能することができる。
カウンターウェイトは、例えばケーブル又はロープによって、荷重支持構造体に取り付けることができる。カウンターウェイトは、荷重支持構造体から吊り下げて、地上のすぐ上の高さ又は地上に近い高さに配置することができる。したがって、カウンターウェイトは、僅かに持ち上げられるだけでよい。代替的には、カウンターウェイトは、荷重支持構造体のすぐ下の高さ又は荷重支持構造体に比較的近い高さに配置することができる。これにより、吊り下げられたカウンターウェイトが揺動する可能性が最小限に抑えられる。
一実施の形態において、カウンターウェイトは、調整可能な質量を有する。これにより、マルチローター風力タービンの均衡を改善するとともに、カウンターウェイトの重量を風力タービンコンポーネントの重量とより良好に一致させるように、質量を変更又は調整することが可能になる。
１つの実施の形態において、カウンターウェイトを取り付けることは、荷重支持構造体の端部の近位に取り付けられるバラストタンクに液体を汲み入れることを含む。これにより、カウンターウェイトの重量は、所望のように連続的に又は断続的に増減させて調整することができる。これにより、カウンターウェイトが配置される高さに関わらず、単純な手段によって、カウンターウェイトの重量を比較的簡単に調整する方法が更に提供される。水等の液体を、例えば、タンクトラックからバラストタンクに汲み入れる又はバラストタンクから汲み出すことができる。
本発明の更なる実施の形態によれば、荷重支持構造体を固定することは、荷重支持構造体の端部の近位にバルーンを取り付けることを含む。バルーンは、風力タービンコンポーネントを配置する場合は、その風力タービンコンポーネントと同じ端部に取り付けられ、風力タービンコンポーネントを移動する場合は、その反対側の端部に取り付けられる。したがって、バルーンは、風力タービンコンポーネントが配置される場合、荷重支持構造体のそのコンポーネントと同じ端部に取り付けられることによって、風力タービンコンポーネントの重量を少なくとも部分的に又は完全に相殺する。バルーンは、風力タービンコンポーネントの真上に又はタワーに対して異なる距離を置いて取り付けることができる。バルーンは、ヘリウム又はプロパン等のガスを含むことができる。バルーンの使用により、上述したカウンターウェイトの使用と同じ利点と、例えば、浮力の調整可能性という利点とがもたらされる。
本発明の更なる実施の形態によれば、荷重支持構造体を固定することは、荷重支持構造体の端部とタワーの下部との間に圧縮バーを取り付けることを含む。圧縮バーは、例えば、圧縮力を吸収するように取り付けられる。これにより、圧縮バーは、風力タービンコンポーネントによる重量の少なくとも一部を有効に支持するように機能する。圧縮バーは、例えば、管、ロッド、Ｉ型ビームのようなビーム等の形態とすることができる。
圧縮バーは、ボルト又は類似の締結手段によって取り付けることができ、したがって、もはや必要でなくなった場合には容易に除去することができる。圧縮バーは、タワーの周囲に配置されるか又はタワーに締結されるリングを介して、タワーに取り付けられるとともにタワーに対して支持することができる。
以下、本発明を、添付図面を参照して更に詳細に記載する。
図１は、本発明の一実施形態に係る２つの荷重支持構造体１０３を支持するタワー構造体１０２を備えるマルチローター風力タービン１０１の正面図である。荷重支持構造体１０３は、タワー構造体１０２の長手方向に沿って、上下に並べて配置される。
各荷重支持構造体１０３は、図１の観察角度から見ると、タワー構造体１０２の両側で第１の端部と第２の端部との間に延在する。各荷重支持構造体１０３は、少なくとも２つのエネルギー発生ユニット１０５を支持し、各エネルギー発生ユニット１０５は、ナセル１０６と、３つの風力タービンブレード１０８を支持するローター１０７とを備える。
荷重支持構造体１０３は、ヨー機構１１１を介してタワー構造体１０２に取り付けられており、ローター１０７を風上に向けるために、荷重支持構造体１０３全体が、タワー構造体１０２に対してヨー運動を行うことが可能である。
マルチローター風力タービン１０１の稼働時、エネルギー発生ユニット１０５は、マルチローター風力タービン１０１の均衡が取れるように、タワー１０２の周りで対称に配置される。
本発明に係る方法は、エネルギー発生ユニットの風力タービンコンポーネントの据付け又は撤去によって別の状況であれば生じ得るマルチローター風力タービンの不均衡を低減又は回避するように、エネルギー発生ユニットの風力タービンコンポーネントを据付け又は撤去することに関する。風力タービンコンポーネントは、エネルギー発生ユニット、又は、ナセル、ローター、風力タービンブレード、ハブ、発電機、駆動系若しくはギア機構等のエネルギー発生ユニットの任意の単数若しくは複数のパーツとすることができる。
図２は、図１のマルチローター風力タービン１０１の側面図である。図２において、この実施形態の荷重支持構造体１０３は、タワー構造体１０２の背後の位置からタワー構造体１０２の前方の位置まで延在し、したがって、エネルギー発生ユニット１０５のローター１０７を、タワー構造体１０２の前方で風上に向けて位置決めすることを見て取ることができる。
図３Ａ〜図３Ｌは、本発明の一実施形態に係る、風力タービンコンポーネントの据付けを含むマルチローター風力タービンを組み立てる方法を示している。ここで、タワー１０２は、少なくとも２つのタワーセグメント３０１を備える。第１のタワーセグメント３０１を基礎に配置し（図３Ａ）、第１の荷重支持構造体１０３をタワーに取り付ける（図３Ｂ）。次に、更なるタワーセグメント３０１を第１のタワーセグメントの上部に据え付ける（図３Ｃ）。この実施形態において、この据付けは、荷重支持構造体１０３が、タワー１０２のいかなる部分もヨー運動させずにタワー１０２の周りでヨー運動することができるように実施される。換言すると、ヨー機構１１１は、ここでは、タワー１０２を包囲するように構成される。図３Ｄは、第１の荷重支持高さよりも高い高さにおける第２の荷重支持構造体３０２の取付けを示している。次に、ここではナセル１０６である風力タービンコンポーネント３００を、矢印３０５で示されるように荷重支持構造体１０３の第１の端部３１０又は第１の端部３１０の近位に配置する（図３Ｅ）。
次に、荷重支持構造体１０３を、矢印３４４で示されるようにおよそ１８０度ヨー運動させ（図３Ｆ）、更なるナセル１０６を、矢印３０５で示されるように荷重支持構造体１０３の反対側の第２の端部３２０又は第２の端部３２０の近位に配置する（図３Ｇ）。ナセル１０６は、クレーン又はケーブルウィンチ等によって所定位置まで吊り上げることができる。
次に、ナセル１０６を、第２の荷重支持構造体３０２に据え付ける。いずれの風力タービンコンポーネントも最上の第２の荷重支持構造体３０２に据え付ける前に、下側の荷重支持構造体１０３を最上の荷重支持構造体３０２に対して（矢印３１１で示されるように）ヨー運動させ、これらの荷重支持構造体を異なる回転位置に位置決めする（図３Ｈ）。このようにして、最下の荷重支持構造体は、最上の荷重支持構造体上で実施される据付け作業の妨害とならないように移動される。
次に、ナセル１０６を吊り上げて（３０５）、上側の荷重支持構造体の第１の端部３１０に取り付け（図３Ｈ）、荷重支持構造体３０２を、図３Ｉの矢印３４４で示されるようにおよそ１８０度ヨー運動させ、第４のナセル１０６を、荷重支持構造体の第２の端部３２０における所定位置又は第２の端部３２０の近位における所定位置まで吊り上げる。
図３Ｊ〜図３Ｌは、荷重支持構造体１０３の反対側の端部における風力タービンコンポーネント（ここではローター３０７）の据付けの合間に荷重支持構造体１０３をヨー運動（３４４）させる同じ方法を適用する、マルチローター風力タービン１０１のローター３０７の据付け及び配置を示している。
図３Ａ〜図３Ｌから、全ての吊上げ作業が風力タービン１０１の同じ側で実施されることが認識される。
まず最下のナセルを据え付けることによって、後で最上のナセルを据え付ける際に、構造体全体のより良好な安定性が得られる。しかしながら、代替的には、下側の位置に置かれる風力タービンコンポーネントを配置する前に、最も高い位置に置かれる風力タービンコンポーネント（ナセルを含む）を配置してもよい。
図４Ａ〜図４Ｄは、ナセル１０６を荷重支持構造体の第１の端部３１０に配置する前に、カウンターウェイト３３３を荷重支持構造体１０３の第２の端部３２０に取り付けることができる方法を示している。カウンターウェイト３３３は、荷重支持構造体１０３を上下に傾動しないように固定するように機能し、したがって、マルチローター風力タービン１０１の不均衡を低減するとともに、この不均衡によって主としてタワー１０２及びヨー機構１１１に加えられる荷重を大幅に低減する。カウンターウェイト３３３は、例えば、配置される風力タービンコンポーネントの約５０％の重量を有することができ、したがって、据付け作業中の不均衡をおよそ半減することができる。ここでは、まず、カウンターウェイト３３３を第２の端部３２０に取り付け、次に、ナセル１０６を所定位置まで吊り上げて（３０５）、第１の端部３１０に取り付け（図４Ａ〜図４Ｃ）、その後、カウンターウェイト３３３を取り外すことができる。一実施形態において、カウンターウェイト３３３は、荷重支持構造体１０３のヨー運動（３４４）（図４Ｄ）中に取り付けられたままに維持され、その後、好ましくは更なるナセル１０６を第２の端部３２０に据え付けるのと少なくとも部分的に同時に取り外される。
各ナセルのローター及び未だ欠いている他の風力タービンコンポーネントを、ナセルに関して図示及び記載したものと同じ方法で据え付けることができる。
図３及び図４には示されていないが、最初の２つのナセルを最下の第１の荷重支持構造体に据付け及び配置する際に、カウンターウェイトを使用することもできる。
図５及び図６は、風力タービンコンポーネントの配置又は移動中に、荷重支持構造体を上下に傾動しないように固定する、他の代替的な方法又は追加の方法を示している。
図５において、荷重支持構造体１０３は、一方の端部が圧縮バー４００によって支持されている。圧縮バー４００は、図５に示すように荷重支持構造体１０３とタワー１０２との間に配置することができ、したがって、風力タービンコンポーネントによる重量は、ヨー機構１１１における軸受及びタワー１０２の上部を通してではなく、圧縮バー４００を介して、タワー１０２の下部に伝達される。ナセルを風力タービンまで吊り上げることで不均衡が生じる場合、圧縮バー４００は、吊上げが行われるのと同じ端部において、重量の少なくとも一部を支持するように配置されるものとする。例えば、ナセルが撤去されなければ均衡が取れているタービンから、１つのナセルが撤去される場合、圧縮バー４００は、移動されるナセルと反対側の端部に配置され、したがって、残りのナセルの重量を少なくとも部分的に支持する。圧縮バー４００は、タワー１０２の周りに配置されるリング構造体（図示せず）において、タワー１０２に締結することができる。これにより、荷重支持構造体１０３のヨー運動（３４４）は、圧縮バー４００を所定位置に維持したまま実施することができる。
図６には、ナセル１０６等の風力タービンコンポーネントを配置することで上下に傾動しないように、荷重支持構造体１０３に少なくとも部分的に固定されるバルーン６００の使用が示されている。バルーン６００は、ロープによって荷重支持構造体１０３の端部に取り付けることができ、バルーン６００の浮力は、据付け作業又は撤去作業中、所望のように調節して適合することができる。図５の圧縮バー４００と同様に、吊上げ作業の合間での荷重支持構造体１０３のヨー運動（３４４）は、バルーン６００を所定位置に維持したまま実施することができる。
Claims (15)
- マルチローター風力タービンにおいてエネルギー発生ユニットの風力タービンコンポーネントを据付け又は撤去する方法であって、前記マルチローター風力タービンは、１つ以上の荷重支持構造体を支持するように構成されるタワーを備え、各荷重支持構造体は、第１の端部と第２の端部との間に延在し、各荷重支持構造体は、前記荷重支持構造体の前記第１の端部及び前記第２の端部において又は該第１の端部及び該第２の端部に近接して前記タワーの両側に配置される少なくとも２つのエネルギー発生ユニットを支持するように構成され、前記荷重支持構造体は、ヨー機構を介して前記タワーに取り付けられ、それにより、前記荷重支持構造体は、前記タワーの周りにヨー運動することができるようになっており、該方法は、
前記荷重支持構造体の前記第１の端部又は該第１の端部の近位において、第１のエネルギー発生ユニットの第１の風力タービンコンポーネントを配置又は移動することと、
前記荷重支持構造体をほぼ１８０度ヨー運動させることと、
前記荷重支持構造体の前記第１の端部と反対側の前記第２の端部又は該第２の端部の近位において、第２のエネルギー発生ユニットの第２の風力タービンコンポーネントを配置又は移動することと、
を含む、方法。 - 前記据付けは、前記マルチローター風力タービンを組み立てることの一部をなし、前記方法は、前記第１の風力タービンコンポーネントを配置する前に、前記タワー及び前記荷重支持構造体を配置することを更に含む、請求項１に記載の方法。
- 前記据付け又は撤去は、前記マルチローター風力タービンを保守することの一部をなす、請求項１に記載の方法。
- 前記風力タービンコンポーネントは、ナセル、ローター、風力タービンブレード、ハブ、発電機、駆動系又はギア機構の群のうちの少なくとも１つを含む、請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法。
- 前記マルチローター風力タービンは、少なくとも、前記タワー上で第１の荷重支持構造体よりも下側の位置にある第２の荷重支持構造体を備え、前記第１の荷重支持構造体の前記端部又は該端部の近位において前記風力タービンコンポーネントを配置又は移動する前に、まず、最下の前記第２の荷重支持構造体を、最上の前記第１の荷重支持構造体と異なる回転位置までヨー運動させる、請求項１〜４のいずれか１項に記載の方法。
- 前記第１の風力タービンコンポーネント及び前記第２の風力タービンコンポーネントは、ナセルであり、前記方法は、
第１のナセル又は第２のナセルのうちの一方に、ローターの少なくとも一部を取り付けることと、
前記荷重支持構造体をほぼ１８０度ヨー運動させることと、
前記第１のナセル又は前記第２のナセルのうちの他方に、第２のローターの少なくとも一部を取り付けることと、
を更に含む、請求項２に記載の方法。 - 第２の荷重支持構造体を、第１の荷重支持構造体と異なる高さに配置することと、
前記第１の荷重支持構造体を、前記第２の荷重支持構造体と異なる回転位置までヨー運動させることと、
前記第２の荷重支持構造体の第１の端部又は該第１の端部の近位に、第３の風力タービンコンポーネントを配置することと、
前記第２の荷重支持構造体をほぼ１８０度ヨー運動させることと、
前記荷重支持構造体の前記第１の端部と反対側の第２の端部又は該第２の端部の近位に、第４の風力タービンコンポーネントを配置することと、
を更に含む、請求項６に記載の方法。 - 前記風力タービンコンポーネントを配置することは、前記風力タービンコンポーネントを所定位置まで吊り上げるとともに、前記風力タービンコンポーネントを前記荷重支持構造体に取り付けることを含む、請求項１〜７のいずれか１項に記載の方法。
- 前記吊り上げることは、クレーンによって及び／又は前記荷重支持構造体に取り付けられるケーブルによって行われる、請求項８に記載の方法。
- 前記風力タービンコンポーネントを配置又は移動する前に、前記荷重支持構造体を、上下に傾動しないように固定することを更に含む、請求項１〜９のいずれか１項に記載の方法。
- 前記荷重支持構造体を固定することは、前記荷重支持構造体の端部の近位にカウンターウェイトを取り付けることを含む、請求項１０に記載の方法。
- 前記カウンターウェイトは、調整可能な質量を有する、請求項１１に記載の方法。
- 前記カウンターウェイトを取り付けることは、前記荷重支持構造体の前記端部の近位に取り付けられるバラストタンクに液体を汲み入れることを含む、請求項１１又は１２に記載の方法。
- 前記荷重支持構造体を固定することは、前記荷重支持構造体の端部の近位にバルーンを取り付けることを含む、請求項１〜１３のいずれか１項に記載の方法。
- 前記荷重支持構造体を固定することは、前記風力タービンコンポーネントの配置又は移動中に、前記荷重支持構造体の端部と前記タワーの下部との間に圧縮バーを取り付けることを含む、請求項１〜１４のいずれか１項に記載の方法。
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