JP2021032239A - Bottom-mounted offshore wind power generator, method for replacing tower part of the bottom-mounted offshore wind power generator, method for manufacturing bottom-mounted offshore wind power generator - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、洋上に設置される洋上風力発電装置に関し、とくに、海底に着床して設置される着床式洋上風力発電装置とこの洋上風力発電装置のタワー部の交換方法、及び着床式洋上風力発電装置の製造方法に関する。 The present invention relates to an offshore wind power generation device installed on the ocean, and in particular, a method for exchanging a landing type offshore wind power generation device installed on the seabed and a tower portion of the offshore wind power generation device, and a landing type. Regarding the manufacturing method of offshore wind power generation equipment.
近年の石油資源の枯渇に伴い、太陽エネルギーに代表される再生可能エネルギーが注目されている。しかしながら、太陽光発電は、天気による変動が大きく、また、夜間には発電できないため、これに代わる再生可能エネルギーとして風力発電が注目されている。風力発電は、民家近くでは低周波騒音などの問題が指摘されているため、これを回避するため、洋上に風力発電設備を設置することに注目されている。 With the depletion of petroleum resources in recent years, renewable energy represented by solar energy is drawing attention. However, since solar power generation fluctuates greatly depending on the weather and cannot generate power at night, wind power generation is attracting attention as an alternative renewable energy. Since problems such as low-frequency noise have been pointed out near private houses in wind power generation, attention is being paid to installing wind power generation equipment offshore to avoid these problems.
洋上風力発電装置は、風力発電機を設置する洋上架台システムの設置方法として、浮体式と固定式(着床式)に大別される(特許文献1ないし3参照)。
浮体式の架台システムを備える洋上風力発電装置は、所定の深さ以上、例えば100m以上の水深を有する海域で設置可能であり、海面に浮かせた状態で使用するため、風力発電装置を同じ規格として多量生産が可能である。ただ、浮体式の風力発電装置の場合、架台システム自体も大型化する必要があって、個々の製造単価が高くなるため、採算が悪くなる問題点があった。また、浮体式の風力発電装置の場合、水深100m以下の海域に設置することは難しい。
Offshore wind power generators are roughly classified into floating type and fixed type (landing type) as a method of installing an offshore gantry system for installing a wind power generator (see
An offshore wind turbine equipped with a floating gantry system can be installed in a sea area with a water depth of a predetermined depth or more, for example, 100 m or more, and is used while floating on the sea surface. Mass production is possible. However, in the case of a floating wind power generator, there is a problem that the gantry system itself needs to be increased in size and the individual manufacturing unit cost becomes high, resulting in poor profitability. Further, in the case of a floating wind power generator, it is difficult to install it in a sea area having a water depth of 100 m or less.
これに対して、固定式の架台システムを備える洋上風力発電装置は、土台となる部分を海底に設置するので風力発電装置を安定して支持できる特長があるが、一方で、装置を設置する海域の水深によって、使用する架台システムのタイプによる種々の問題点がある。例えば、水深30m以下の海域では、モノパイルタイプの架台を備える風力発電装置が好適に採用されている。モノパイルタイプの架台は、1本の金属管の下端を海底に固定し、海面上に突出する上端側に風力発電機を配置して支持するので、製造コストを低減できる。ただ、モノパイルタイプの架台は、水深が30m以上になると、製造コストが高くなるため、採算が悪くなる問題点がある。 On the other hand, offshore wind turbines equipped with a fixed gantry system have the advantage of being able to stably support the wind turbines because the base part is installed on the seabed, but on the other hand, the sea area where the equipment is installed. There are various problems depending on the type of gantry system used, depending on the water depth. For example, in a sea area with a water depth of 30 m or less, a wind power generator equipped with a monopile type mount is preferably adopted. In the monopile type mount, the lower end of one metal pipe is fixed to the seabed, and the wind power generator is arranged and supported on the upper end side protruding above the sea surface, so that the manufacturing cost can be reduced. However, the monopile type gantry has a problem that the manufacturing cost becomes high when the water depth is 30 m or more, and thus the profitability becomes poor.
このため、水深が40m以上の海域では、鉄骨を組み立てたタワー(鉄塔)からなるジャケットタイプの架台を備える風力発電装置が好適に採用されている。このように、鉄塔からなるジャケットタイプの架台システムは、波の影響を受けにくくできる特長がある。また、ジャケットタイプの架台は、石油の採掘等に使用される鉄塔のように、その製造技術が確立されているため、水深がある程度深く(例えば40m以上)なっても、これに対応して製造することができる。ただ、石油の採掘に比べて風力発電では収益が少なく、採算が悪くなる問題点がある。とくに、ジャケットタイプの架台は、鉄塔の下端を海底に固定するために、太くて長いアンカーを地下深くに打設する必要があり、設置コストが極めて大きくなる。また、ジャケットタイプの架台は、鉄骨で製造されるので耐用年数が約25年と短く、長期間にわたって使用できないため、風力発電装置を維持するためには、このジャケットを交換する必要があり、さらに採算が悪化してしまう。 Therefore, in the sea area where the water depth is 40 m or more, a wind power generator equipped with a jacket type pedestal composed of a tower (steel tower) in which a steel frame is assembled is preferably adopted. In this way, the jacket-type gantry system consisting of steel towers has the advantage of being less susceptible to the effects of waves. In addition, since the manufacturing technology of the jacket type pedestal is established like the steel tower used for oil mining, it is manufactured correspondingly even if the water depth is deep to some extent (for example, 40 m or more). can do. However, there is a problem that the profitability of wind power generation is lower than that of oil mining. In particular, in the jacket type pedestal, in order to fix the lower end of the tower to the seabed, it is necessary to drive a thick and long anchor deep underground, and the installation cost becomes extremely high. In addition, since the jacket type mount is made of steel, it has a short service life of about 25 years and cannot be used for a long period of time. Therefore, in order to maintain the wind power generator, it is necessary to replace this jacket. Profitability deteriorates.
さらに、短期間で建設可能な着床式の架台として、複数に分割されたブロックを海底から海面上まで積み上げてタワーを立設する構造の風力発電装置も提案されている(特許文献4参照)。
この風力発電装置は、タワーとして、海底に固定された基礎ブロックの上に複数の分割ブロックを積み上げて海面上に突出させており、これらの分割ブロックと基礎ブロックとを連結具で連結してタワーを立設させる構造としている。この構造のタワーは、短期間での建設を可能とするが、海面上に突出するブロックが海面近くにおいて波の影響を強く受ける欠点がある。このため、台風等の波浪や強風により、安定した姿勢を維持できない問題点がある。また、海底から海面上まで積み重ねられた複数のブロックを、中心を上下に貫通する連結具で連結する必要があるので、水深が深い海域においては、連結具の製造コストや設置コストが高くなるばかりか、複数のブロックを強く締結するための手段も複雑になり、安全に、しかも安定してタワーを立設された状態に保持するのが難しくなる。
Further, as a landing type gantry that can be constructed in a short period of time, a wind power generator having a structure in which a tower is erected by stacking blocks divided into a plurality of blocks from the seabed to the surface of the sea has also been proposed (see Patent Document 4). ..
In this wind power generator, as a tower, a plurality of divided blocks are stacked on a foundation block fixed to the seabed and projected above the sea surface, and these divided blocks and the foundation block are connected by a connecting tool to form a tower. It has a structure that allows it to stand upright. A tower of this structure enables construction in a short period of time, but has the disadvantage that blocks protruding above the sea surface are strongly affected by waves near the sea surface. Therefore, there is a problem that a stable posture cannot be maintained due to waves such as typhoons and strong winds. In addition, since it is necessary to connect multiple blocks stacked from the seabed to the surface of the sea with a connecting tool that penetrates the center vertically, the manufacturing cost and installation cost of the connecting tool will only increase in deep water. Alternatively, the means for strongly fastening the plurality of blocks becomes complicated, and it becomes difficult to keep the tower in an upright state safely and stably.
以上のように、水深が30m〜100mの海域においては、風力発電装置の架台として未だ有効な技術が確立されていないのが現状である。とくに、海岸線が長く、急深な沿岸域の多い日本においては、風況に適した海域として中水域の海域も多く、これらの海域における経済性の高い方式の実用化・普及が急務となっている。 As described above, in the sea area where the water depth is 30 m to 100 m, an effective technique as a frame for a wind power generation device has not yet been established. In particular, in Japan, where the coastline is long and there are many steep coastal areas, there are many mid-water areas as sea areas suitable for wind conditions, and there is an urgent need to put into practical use and popularize highly economical methods in these areas. There is.
本発明は上記の問題に鑑みてなされたものであり、その目的の一は、製造コストと設置コストを低減できるとともに、長期間にわたって有効に使用できる構造を実現して、経済性を高めることができる着床式洋上風力発電装置と洋上風力発電装置のタワー部の交換方法、及び着床式洋上風力発電装置の製造方法を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above problems, and one of the purposes thereof is to reduce manufacturing costs and installation costs, and to realize a structure that can be effectively used for a long period of time to improve economic efficiency. It is an object of the present invention to provide a method for exchanging a tower portion of a landing type offshore wind power generation device and an offshore wind power generation device, and a method for manufacturing a landing type offshore wind power generation device.
本発明のある態様に係る着床式洋上風力発電装置は、風力発電機を洋上に設置してなる着床式洋上風力発電装置であって、海底面に設置されて、上面が水平面状に整地された基礎部と、外形を柱状とする形状にコンクリートで形成されてなり、基礎部の上面に載置されて海面下に配置される土台部と、複数の鉄骨を組み立ててタワー状に構築されてなり、下端部を海面下に配置して土台部の上に載置し、上端部を海面上に配置して上端にプラットホームを設けてなるタワー部と、プラットホームに設置されて、風力発電を行う風力発電機とを備えている。土台部は、その上端部に、所定の高さを有する筒状の収容壁を設けて、収容壁の内側に、上方開口された有底の収容部を備えている。タワー部は、鉄骨で形成されたタワー本体の下端部を埋設してなるコンクリートブロックを備えており、コンクリートブロックは、土台部の収容壁の内側に収まる外形を有している。さらに、洋上風力発電装置は、収容部の底部に配置されたコンクリートブロックの上に粒状錘が積載されて収容部に充填され、土台部の上方に立設されるタワー部を鉛直姿勢に保持している。 The landing type offshore wind power generator according to an aspect of the present invention is a landing type offshore wind power generator in which a wind power generator is installed at sea, and is installed on the sea surface and the upper surface is leveled in a horizontal plane. The foundation is made of concrete in a columnar shape, and the foundation is placed on the upper surface of the foundation and placed below the sea surface, and multiple steel frames are assembled to form a tower. The lower end is placed below the sea surface and placed on the base, and the upper end is placed above the sea surface and the platform is provided at the upper end. It is equipped with a wind power generator to perform. The base portion is provided with a tubular accommodating wall having a predetermined height at the upper end portion thereof, and has a bottomed accommodating portion opened upward inside the accommodating wall. The tower portion includes a concrete block formed by burying the lower end portion of the tower body formed of a steel frame, and the concrete block has an outer shape that fits inside the accommodating wall of the base portion. Further, in the offshore wind power generation device, a granular weight is loaded on a concrete block arranged at the bottom of the accommodating portion and filled in the accommodating portion, and the tower portion erected above the base portion is held in a vertical posture. ing.
以上の着床式洋上風力発電装置は、コンクリート製の土台部の重量で土台部を定位置に保持し、土台部の上に設けた収容部の内側にタワー部の下端部に設けたコンクリートブロックを配置することで横ずれを阻止しながら、コンクリートブロックの上に積載される粒状錘の重量でタワー部を立設された状態に維持するので、特別な固定構造を用いることなくコンクリートブロックを土台部に保持でき、製造コストと設置コストを低減できる。 In the above-mentioned landing type offshore wind power generator, the base part is held in a fixed position by the weight of the concrete base part, and the concrete block provided at the lower end part of the tower part inside the accommodating part provided on the base part. By arranging, the tower part is maintained in an upright state by the weight of the granular weight loaded on the concrete block while preventing lateral slippage, so the concrete block can be used as the base part without using a special fixing structure. It can be maintained in concrete, and manufacturing cost and installation cost can be reduced.
また、以上の構造の着床式洋上風力発電装置は、耐用年数が相対的に長いコンクリート製の土台部を交換することなく、耐用年数が相対的に短い鉄骨製のタワー部のみを交換することで、長期間にわたって安全に使用できる構造を実現しながら、製造、維持コストを低減できる。すなわち、この洋上風力発電装置は、複雑な構造のタワー部を海面の上下にわたって配置される構造として安価に多量生産しながら、海底に設置されるコンクリート製の土台部を長期間にわたって使用することで、長期的な採算性を向上できる。とくに、この装置は、土台部の収容部に配置されるコンクリートブロックの上に粒状錘を積載して充填するので、多量の粒状錘であっても、容易に搬送して充填できる。また、タワー部の交換作業時においては、収容部に充填された粒状錘を除去することで、タワー部を簡単に取り外して交換できる。 In addition, for the landing type offshore wind turbine with the above structure, only the steel tower part with a relatively short service life should be replaced without replacing the concrete base part with a relatively long service life. Therefore, manufacturing and maintenance costs can be reduced while realizing a structure that can be used safely for a long period of time. In other words, this offshore wind power generator uses a concrete base installed on the seabed for a long period of time while mass-producing towers with a complicated structure at low cost as a structure arranged above and below the sea surface. , Long-term profitability can be improved. In particular, since this device loads and fills the granular weight on the concrete block arranged in the accommodating portion of the base portion, even a large amount of granular weight can be easily conveyed and filled. Further, at the time of replacing the tower portion, the tower portion can be easily removed and replaced by removing the granular weight filled in the accommodating portion.
さらに、以上の着床式洋上風力発電装置は、コンクリート製の土台部を海面下に配置し、鉄骨で組み立てられたタワー部を海面下から海面上にわたって配置するハイブリッド構造とすることで、コンクリート製の土台部の利点と、鉄骨製のタワー部の利点を活用できる。すなわち、この装置は、土台部をコンクリート製とすることで、土台部を安定して海底面に保持できる構造としながら、津波による被害を防止できる。また、鉄骨で構築されたタワー部を海面下から海面上にわたって配置することで、台風等により海面が荒れたときに、波から受ける力の一部をタワー部に通過させて低減できるので、装置全体が波から受ける力を低減して、波浪による悪影響を抑制でき、長期間にわたって風力発電機を安定して支持できる特徴が実現できる。 Furthermore, the above landing type offshore wind power generation equipment is made of concrete by arranging the concrete base part below the sea surface and the tower part assembled with steel frame from below the sea surface to above the sea surface. You can take advantage of the advantage of the base part and the advantage of the steel tower part. That is, this device can prevent damage caused by the tsunami while having a structure in which the base portion is made of concrete so that the base portion can be stably held on the seabed. In addition, by arranging the tower part constructed of steel from below the sea surface to above the sea surface, when the sea surface becomes rough due to a typhoon or the like, a part of the force received from the waves can be passed through the tower part to reduce it. It is possible to reduce the force that the whole receives from the waves, suppress the adverse effects of the waves, and realize the feature that the wind power generator can be stably supported for a long period of time.
また、本発明の他の態様に係る着床式洋上風力発電装置は、粒状錘を、砂、砂利、砕石、スラグのいずれかとしている。 Further, in the landing type offshore wind power generator according to another aspect of the present invention, the granular weight is any one of sand, gravel, crushed stone, and slag.
上記構成により、粒状錘を、砂、砂利、砕石、スラグのいずれかとすることで、収容部内への粒状錘の充填が容易となる上、粒状錘を除去する際には、サクションや水中ポンプ等の吸引装置を使用して効率よく粒状錘を吸引して除去できる。
また、粒状錘をスラグとする構造においては、廃棄物として多量に発生するスラグを有効利用しながら、製造コストを低減できる。
With the above configuration, by using sand, gravel, crushed stone, or slag as the granular weight, it becomes easy to fill the granular weight in the accommodating portion, and when removing the granular weight, a suction, a submersible pump, etc. The granular weight can be efficiently sucked and removed using the suction device of.
Further, in the structure in which the granular weight is used as slag, the manufacturing cost can be reduced while effectively utilizing the slag generated in a large amount as waste.
さらに、本発明の他の態様に係る着床式洋上風力発電装置は、収容部に充填される粒状錘の上面位置を、海面下5m〜15mとしている。 Further, in the landing type offshore wind power generation device according to another aspect of the present invention, the upper surface position of the granular weight filled in the accommodating portion is set to 5 m to 15 m below the sea surface.
上記構成により、収納壁部に充填される粒状錘の上面に太陽光が届くため、粒状錘に海藻や海草等の水生植物を繁殖させることができる。これにより、収容部の内側領域を藻場として活用して、海中の環境を良好にできる。
また、以上の着床式洋上風力発電装置は、タワー部の下端を海面下5m〜15mに配置するので、設置海域の水深に左右されることなく、タワー部を特定の高さとして多量生産できるので、生産性を向上して製造コストを低減できる。
With the above configuration, sunlight reaches the upper surface of the granular weight filled in the storage wall, so that aquatic plants such as seaweed and seaweed can be propagated on the granular weight. As a result, the inner region of the accommodating portion can be utilized as a seaweed bed to improve the underwater environment.
Further, in the above-mentioned landing type offshore wind power generator, since the lower end of the tower portion is arranged 5 m to 15 m below the sea surface, the tower portion can be mass-produced at a specific height regardless of the water depth of the installed sea area. Therefore, the productivity can be improved and the manufacturing cost can be reduced.
さらに、本発明の他の態様に係る着床式洋上風力発電装置は、土台部が、外周方向に突出するフランジ部を下端に有しており、フランジ部の下面を基礎部の上面に対して面接触状態で配置している。 Further, in the landing type offshore wind power generator according to another aspect of the present invention, the base portion has a flange portion protruding in the outer peripheral direction at the lower end, and the lower surface of the flange portion is with respect to the upper surface of the foundation portion. It is arranged in a surface contact state.
上記構成によると、土台部の下端に設けたフランジ部を基礎部の上面に面接触状態で配置することで、土台部と基礎部との抵抗を大きくして、土台部の横ずれを防止しながら安定して定位置に保持できる。また、土台部の下端にフランジ部を設けることで、横からの荷重による土台部の転倒を抑止するはたらきもある。 According to the above configuration, by arranging the flange portion provided at the lower end of the base portion on the upper surface of the foundation portion in a surface contact state, the resistance between the base portion and the foundation portion is increased and the lateral displacement of the base portion is prevented. It can be stably held in place. In addition, by providing a flange portion at the lower end of the base portion, there is also a function of preventing the base portion from tipping over due to a load from the side.
さらに、本発明の他の態様に係る着床式洋上風力発電装置は、土台部が、上下に積載された複数のコンクリートケーソンを備えており、最上段に配置されるコンクリートケーソンが、外周面を形成する筒状の周壁部と、周壁部の下端開口部を閉塞する底板部とを備えると共に、周壁部を収容壁として周壁部の内側を収容部とし、収容部にタワー部の下端部を配置してタワー部を土台部の定位置に立設している。 Further, in the landing type offshore wind power generator according to another aspect of the present invention, the base portion includes a plurality of concrete caissons loaded vertically, and the concrete caissons arranged at the uppermost stage cover the outer peripheral surface. A tubular peripheral wall portion to be formed and a bottom plate portion that closes the lower end opening of the peripheral wall portion are provided, and the peripheral wall portion is used as an accommodating wall, the inside of the peripheral wall portion is used as an accommodating portion, and the lower end portion of the tower portion is arranged in the accommodating portion. Then, the tower part is erected at a fixed position on the base part.
上記構成により、土台部を上下に積載される複数のコンクリートケーソンで構成することにより、風力発電装置の設置海域の水深に応じて土台部の高さを最適な高さに変更して、風力発電機を最適な位置に配置できる。特に、上段に配置されるコンクリートケーソンの周壁部を収容壁に兼用しながらタワー部の下端部を収容して、タワー部を定位置に保持できる。この構造によると、専用の収容壁を形成することなく、土台部として使用するコンクリートケーソンの周壁部を収容壁として使用するので、製造工程を短縮しながら製造コストを低減できる。 With the above configuration, by configuring the base with multiple concrete caissons that are loaded vertically, the height of the base can be changed to the optimum height according to the water depth in the sea area where the wind power generator is installed, and wind power generation is performed. The machine can be placed in the optimum position. In particular, the lower end portion of the tower portion can be accommodated while the peripheral wall portion of the concrete caisson arranged in the upper stage is also used as the accommodating wall, and the tower portion can be held in a fixed position. According to this structure, since the peripheral wall portion of the concrete caisson used as the base portion is used as the accommodating wall without forming a dedicated accommodating wall, the manufacturing cost can be reduced while shortening the manufacturing process.
さらに、本発明の他の態様に係る着床式洋上風力発電装置は、土台部が、上下に積載された複数のコンクリートケーソンを備えており、下段に配置されるコンクリートケーソンが、外周面を形成する筒状の周壁部と、周壁部の下端開口部を閉塞する底板部と、周壁部の内側に設けられて、コンクリートケーソンの内部空間を複数の区画室に区画する複数の垂直壁とを備え、複数の垂直壁の上であって、周壁部の内側に位置して、上段に配置されるコンクリートケーソンを載置している。 Further, in the landing type offshore wind power generator according to another aspect of the present invention, the base portion includes a plurality of concrete caissons loaded vertically, and the concrete caissons arranged in the lower stage form the outer peripheral surface. It is provided with a tubular peripheral wall portion, a bottom plate portion that closes the lower end opening of the peripheral wall portion, and a plurality of vertical walls provided inside the peripheral wall portion to partition the internal space of the concrete caisson into a plurality of compartments. , On a plurality of vertical walls, located inside the peripheral wall portion, a concrete caisson arranged in the upper stage is placed.
上記構成により、土台部を上下に積載される複数のコンクリートケーソンで構成することにより、風力発電装置の設置海域の水深に応じて土台部の高さを最適な高さに変更して、風力発電機を最適な位置に配置できる。特に、下段に配置されるコンクリートケーソンの周壁部の内側に複数の垂直壁を設けてコンクリートケーソンの内部空間を複数の区画室に区画することで、コンクリートケーソンの強度を高めつつ、製造コストを低減できる。 With the above configuration, by configuring the base with multiple concrete caissons that are loaded vertically, the height of the base can be changed to the optimum height according to the water depth in the sea area where the wind power generator is installed, and wind power generation is performed. The machine can be placed in the optimum position. In particular, by providing a plurality of vertical walls inside the peripheral wall of the concrete caisson arranged in the lower stage and partitioning the internal space of the concrete caisson into a plurality of compartments, the strength of the concrete caisson is increased and the manufacturing cost is reduced. it can.
さらに、本発明の他の態様に係る着床式洋上風力発電装置は、土台部が、上下に積載された複数のコンクリートケーソンを備えており、下段に配置されるコンクリートケーソンが、外周面を形成する筒状の周壁部と、周壁部の下端開口部を閉塞する底板部とを備えて内部に中空部を設けており、周壁部が開口窓を有すると共に、開口窓を介してコンクリートケーソンの内部空間を外部に連通している。 Further, in the landing type offshore wind power generator according to another aspect of the present invention, the base portion includes a plurality of concrete caissons loaded vertically, and the concrete caissons arranged in the lower stage form the outer peripheral surface. A hollow portion is provided inside with a tubular peripheral wall portion and a bottom plate portion that closes the lower end opening of the peripheral wall portion. The peripheral wall portion has an opening window and the inside of the concrete caisson is provided through the opening window. The space is connected to the outside.
上記構成により、コンクリートケーソンの内部を中空状とし、周壁部に設けた開口窓を介して内部空間を外部に連通するので、海中に生息する生物の出入りを可能としてコンクリートケーソンの内部を魚礁として海中の環境を良好にできる。 With the above configuration, the inside of the concrete caisson is hollow, and the internal space is communicated to the outside through the opening window provided on the peripheral wall, so that the inside of the concrete caisson can be used as a fish reef in the sea to allow the entry and exit of organisms living in the sea. The environment can be improved.
さらに、本発明の他の態様に係る着床式洋上風力発電装置は、土台部が、外周面を形成する筒状の周壁部と、周壁部の下端開口部を閉塞する底板部とを備えるコンクリートケーソンで構成されている。このコンクリートケーソンは、周壁部の内側の下端部を中実として重り部を形成すると共に、周壁部の上部を収容壁として周壁部の内側の上部を収容部とし、収容部にタワー部の下端部を配置してタワー部を土台部の定位置に立設している。 Further, in the landing type offshore wind power generator according to another aspect of the present invention, the base portion is a concrete having a tubular peripheral wall portion forming an outer peripheral surface and a bottom plate portion closing the lower end opening of the peripheral wall portion. It is composed of caissons. In this concrete caisson, the lower end inside the peripheral wall portion is used as a solid to form a weight portion, the upper portion of the peripheral wall portion is used as an accommodating wall, the upper portion inside the peripheral wall portion is used as an accommodating portion, and the lower end portion of the tower portion is used as an accommodating portion. The tower is erected at a fixed position on the base.
上記構成により、土台部が筒状のコンクリートケーソンの周壁部を収容壁部に兼用しながらタワー部の下端部を収容して、タワー部を定位置に保持できる。この構造によると、専用の収容壁部を形成することなく、土台部として使用するコンクリートケーソンの周壁部を収容壁部として使用するので、製造工程を短縮しながら製造コストを低減できる。 With the above configuration, the lower end portion of the tower portion can be accommodated while the peripheral wall portion of the concrete caisson having a tubular base portion is also used as the accommodating wall portion, and the tower portion can be held in a fixed position. According to this structure, since the peripheral wall portion of the concrete caisson used as the base portion is used as the accommodating wall portion without forming a dedicated accommodating wall portion, the manufacturing cost can be reduced while shortening the manufacturing process.
さらに、本発明の他の態様に係る着床式洋上風力発電装置は、土台部の周壁部の平面視における外形を方形状としている。 Further, in the landing type offshore wind turbine generator according to another aspect of the present invention, the outer shape of the peripheral wall portion of the base portion in a plan view is rectangular.
さらに、本発明の他の態様に係る着床式洋上風力発電装置は、土台部の周壁部の平面視における外形を円形状としている。上記構成によると、土台部の平面視を円形状とすることで、土台部に対して潮流を方向性なく作用させて受け流すことができる。 Further, in the landing type offshore wind turbine generator according to another aspect of the present invention, the outer shape of the peripheral wall portion of the base portion in a plan view is circular. According to the above configuration, by making the plan view of the base portion circular, it is possible to allow the tidal current to act on the base portion in a non-directional manner and pass it off.
さらに、本発明の他の態様に係る着床式洋上風力発電装置は、基礎部が、海底面に多数の捨石を敷設して、上面が平面状に均らされた基礎捨石層と、基礎捨石層の上面に配置された被覆部材とを備えている。 Further, in the landing type offshore wind power generator according to another aspect of the present invention, the foundation portion has a foundation rubble layer in which a large number of rubbles are laid on the seabed and the upper surface is leveled flat, and the foundation rubble. It includes a covering member arranged on the upper surface of the layer.
本発明のある態様に係る着床式洋上風力発電装置のタワー部の交換方法は、以上に記載される着床式洋上風力発電装置のタワー部を交換する方法であって、土台部の収容部に充填された粒状錘を除去する除去工程と、粒状錘が除去された収容部からタワー部を取り出すタワー部取り出し工程と、タワー部取り出し工程でタワー部が取り出された収容部に、新たに設置されるタワー部の下端部に設けたコンクリートブロックを配置すると共に、収容部の底部に配置されたコンクリートブロックの上に粒状錘を積載して収容壁部の内側に充填するタワー部設置工程とを含んでいる。 The method for replacing the tower portion of the landing type offshore wind power generation device according to an aspect of the present invention is a method for replacing the tower portion of the landing type offshore wind power generation device described above, and is a method for replacing the tower portion of the base portion. Newly installed in the removal step of removing the granular weight filled in, the tower part taking out step of taking out the tower part from the accommodating part from which the granular weight was removed, and the accommodating part from which the tower part was taken out in the tower part taking out process. In addition to arranging the concrete block provided at the lower end of the tower portion, the tower portion installation process of loading the granular weight on the concrete block arranged at the bottom of the accommodating portion and filling the inside of the accommodating wall portion is performed. Includes.
また、本発明の他の態様に係る着床式洋上風力発電装置のタワー部の交換方法は、粒状錘を、砂、砂利、砕石、スラグのいずれかとすると共に、除去工程において、吸引装置を使用して、粒状錘を収容壁部の内側から吸い出して除去する。 Further, in the method for replacing the tower portion of the landing type offshore wind power generation device according to another aspect of the present invention, the granular weight is one of sand, gravel, crushed stone, and slag, and a suction device is used in the removal step. Then, the granular weight is sucked out from the inside of the accommodating wall and removed.
上記方法によると、収容部に収容された粒状錘を吸引装置で吸引するので、多量の粒状錘を、簡単かつ容易に、しかも短時間で吸引して除去できる。 According to the above method, since the granular weight accommodated in the accommodating portion is sucked by the suction device, a large amount of granular weight can be easily and easily sucked and removed in a short time.
本発明のある態様に係る着床式洋上風力発電装置の製造方法は、外形を柱状とする形状にコンクリートで形成されると共に、その上端部に筒状の収容壁を設けて、収容壁の内側に上方開口された有底の収容部を備える土台部を製造する土台部製造工程と、複数の鉄骨を組み立てて構築されたタワー本体と、タワー本体の上端に設けられたプラットホームと、タワー本体の下端部を埋設して、収容壁に収まる外形に形成されたコンクリートブロックとを備えるタワー部を製造するタワー部製造工程と、海底面に、上面が水平面状に整地された基礎部を形成する基礎部形成工程と、基礎部形成工程で形成された基礎部の上面に、土台部を載置して海面下に配置する土台部設置工程と、土台部設置工程で海面下に設置された土台部の上に、タワー部を載置して、タワー部の上部を海面上に配置するタワー部設置工程と、タワー部設置工程で海面上に配置されたプラットホームに風力発電機を設置する発電機設置工程とを含んでいる。タワー部設置工程において、タワー部の下端部に設けたコンクリートブロックを、土台部の収容部の底部に配置すると共に、収容部に配置されたコンクリートブロックの上に粒状錘を積載して収容部の内側に充填して、土台部の上方に立設されるタワー部を鉛直姿勢に保持している。 In the method for manufacturing a landing type offshore wind power generator according to an aspect of the present invention, the outer shape is formed of concrete in a columnar shape, and a tubular accommodating wall is provided at the upper end thereof to provide an inner side of the accommodating wall. A foundation manufacturing process that manufactures a foundation with a bottomed housing that opens upwards, a tower body constructed by assembling multiple steel frames, a platform provided at the upper end of the tower body, and the tower body. A tower part manufacturing process that manufactures a tower part with a concrete block formed in an outer shape that fits in the accommodation wall by burying the lower end part, and a foundation that forms a foundation part whose upper surface is leveled in a horizontal plane on the sea bottom. The base part installation process in which the base part is placed on the upper surface of the foundation part formed in the part forming step and the foundation part forming step and placed below the sea surface, and the base part installed below the sea surface in the base part installation process. A tower part installation process in which the tower part is placed on the sea surface and the upper part of the tower part is placed on the sea surface, and a generator installation in which the wind generator is installed on the platform placed on the sea surface in the tower part installation process. Includes steps. In the tower section installation process, the concrete block provided at the lower end of the tower section is placed at the bottom of the housing section of the base section, and the granular weight is loaded on the concrete block arranged in the housing section to load the housing section. The tower part, which is filled inside and stands above the base part, is held in a vertical position.
本発明の他の態様に係る着床式洋上風力発電装置の製造方法は、土台部が、平面視を多角形状としており、土台部設置工程において、土台部が設置される海域における津波の到達側に対して、土台部の平面視における頂点が対向するように土台部を配置して、土台部の側面を津波の進行方向に対して交差姿勢で配置している。 In the method for manufacturing a landing type offshore wind power generator according to another aspect of the present invention, the base portion has a polygonal shape in a plan view, and in the base portion installation process, the arrival side of the tsunami in the sea area where the base portion is installed. On the other hand, the base portion is arranged so that the tops of the base portion in the plan view face each other, and the side surfaces of the base portion are arranged in an intersecting posture with respect to the traveling direction of the tsunami.
上記方法によると、平面視を多角形状とする土台部の頂点を津波の到達側に配置することで、津波発生時における津波の進行方向に対して土台部の側面を交差姿勢で配置でき、土台部の側面に対して津波が垂直方向に作用するのを防止して、津波による弊害を抑制できる特長がある。 According to the above method, by arranging the apex of the base portion having a polygonal shape in a plan view on the arrival side of the tsunami, the side surfaces of the base portion can be arranged in an intersecting posture with respect to the traveling direction of the tsunami at the time of the tsunami. It has the feature of preventing the tsunami from acting vertically on the side surface of the part and suppressing the harmful effects of the tsunami.
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施形態は、本発明の技術思想を具体化するための例示であって、本発明は以下のものに特定されない。また、本明細書は特許請求の範囲に示される部材を、実施形態の部材に特定するものでは決してない。特に実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置等は特に特定的な記載がない限りは、本発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。なお、各図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするため誇張していることがある。さらに以下の説明において、同一の名称、符号については同一もしくは同質の部品を示しており、詳細説明を適宜省略する。さらに、本発明を構成する各要素は、複数の要素を同一の部材で構成して一の部材で複数の要素を兼用する態様としてもよいし、逆に一の部材の機能を複数の部材で分担して実現することもできる。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. However, the embodiments shown below are examples for embodying the technical idea of the present invention, and the present invention is not specified as the following. In addition, the present specification does not specify the members shown in the claims as the members of the embodiment. In particular, the dimensions, materials, shapes, relative arrangements, etc. of the components described in the embodiments are not intended to limit the scope of the present invention to the specific description unless otherwise specified, and are merely explanatory examples. Only. The size and positional relationship of the members shown in each drawing may be exaggerated to clarify the explanation. Further, in the following description, parts having the same name and the same reference numerals are shown, and detailed description thereof will be omitted as appropriate. Further, each element constituting the present invention may be configured such that a plurality of elements are composed of the same member and the plurality of elements are combined with one member, or conversely, the function of one member is performed by the plurality of members. It can also be shared and realized.
本発明の着床式洋上風力発電装置は、風力発電を行う風力発電機を洋上に設置してなる装置あって、主として、水深を20m〜100mとする海洋上に風力発電機を設置する。ただ、本発明の着床式洋上発電装置は、海洋上のみならず、所定の水深を有する湖の湖底に着床させて水面上に風力発電機を配置する装置として使用することもできる。したがって、本明細書において、洋上とは、海上だけでなく湖上も含む広い意味で使用し、この場合、海底は湖底に相当し、海面は湖面に相当するものとする。 The landing type offshore wind power generator of the present invention is a device in which a wind power generator for wind power generation is installed at sea, and the wind power generator is mainly installed on the ocean at a water depth of 20 m to 100 m. However, the landing type offshore power generation device of the present invention can be used not only on the ocean but also as a device for arranging a wind power generator on the water surface by landing on the bottom of a lake having a predetermined water depth. Therefore, in the present specification, the term "offshore" is used in a broad sense including not only the sea but also the lake. In this case, the seabed corresponds to the lake bottom and the sea surface corresponds to the lake surface.
(実施形態1)
図1は実施形態1に係る洋上風力発電装置100の設置状態を示す垂直断面図であり、図2は図1に示す洋上風力発電装置100の概略分解斜視図である。これらの図に示す洋上発電装置100は、海底面50に設置されて、上面が水平面状に整地された基礎部3と、外形を柱状とする形状にコンクリートで形成されると共に、基礎部3の上面に載置されて海面下に配置される土台部1と、複数の鉄骨23を組み立ててタワー状に構築されて、下端部を海面下に配置して土台部1の上に載置し、上端部を海面上に配置して上端にプラットホーム21を設けてなるタワー部2と、プラットホーム21に設置されて風力発電を行う風力発電機4とを備えている。土台部1は、その上端部に、所定の高さを有する筒状の収容壁5を設けており、この収容壁5の内側に、上方開口された有底の収容部6を備えている。タワー部2は、鉄骨23で形成されたタワー本体20の下端部を埋設してなるコンクリートブロック22を備えており、このコンクリートブロック22は、土台部1の収容壁5の内側に収まる外形を有している。洋上風力発電装置100は、収容部6の底部に配置されたコンクリートブロック22の上に粒状錘7が積載されて収容部6に充填され、土台部1の上方に立設されるタワー部2を鉛直姿勢に保持している。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a vertical cross-sectional view showing an installation state of the offshore wind
(基礎部3)
基礎部3は、海底面50の任意の領域であって、洋上風力発電装置100を設置する領域に施工される。基礎部3は、土台部1が設置される海底の表面状態を良好にして、その上面に土台部3を安定して載置するために海底面50に形成される。基礎部3は、土台部1を水平姿勢で載置できるように、上面を水平面状に整地している。図の基礎部1は、海底面50に対して全体を所定の高さに形成しており、中央部の上面を水平面状として土台部1を水平姿勢で設置可能とすると共に、外周部を外側に向かって下り勾配となる傾斜面として、潮流や津波に対して崩れにくくしている。図1に示す基礎部3は、水平面状に形成される中央部の外形が、土台部1の底面よりもひと回り大きな外形となるように形成している。基礎部3は、例えば、中央部の外形を土台部1の外形よりも1〜10m、好ましくは3〜5m大きくすると共に、外周部に形成される傾斜面の幅を2m〜10m、好ましくは3〜5mとし、傾斜面の勾配を5度〜30度としている。
(Basic part 3)
The
図1に示す基礎部3は、海底面50の上に敷設された多数の捨石32からなる基礎捨石層31と、基礎捨石層31の上面に配置された被覆部材33とを備えている。基礎捨石層31は、多数の捨石32を所定の高さとなるように積み重ねて敷設すると共に、中央部の上面を均して平面状としている。全体が所定の形状に形成された基礎捨石層31の上面には、被覆部材33を敷設している。被覆部材33は、津波による押し波や引き波で基礎捨石層31を構成する捨石32や砂、土砂が流出しないように、基礎捨石層31を上から押圧する重量を有する板状ないしシート状の部材であって、基礎捨石層31の上面全体を被覆している。このような被覆部材33として、アスファルトマット33Aが使用できる。アスファルトマット33Aは、アスファルトを所定の厚さのマット状に成形したものであって、激しい潮流によっても流されない比重と、基礎捨石層31の表面に沿って変形可能な柔軟性とを備えている。アスファルトマット33Aからなる被覆部材33は、基礎捨石層31の上面に沿って密着状態で敷設されて、その自重で基礎捨石層31を上面から押圧する。これにより、基礎捨石層31を構成する多量の捨石32が激しい潮流や津波により流出して基礎部3が変形するのを有効に防止している。ただ、基礎部は、基礎捨石層31を上面から押圧して補強する被覆部材として、コンクリートパネルを使用することもできる。この基礎部は、複数枚のコンクリートパネルを基礎捨石層の上面に敷き詰めることで、基礎捨石層を構成する捨石の流出を防止できる。さらに、基礎部2は、基礎捨石層31の上面に敷設されたアスファルトマット33Aの上に、重りとしてコンクリートブロックやコンクリートパネルを配置することもできる。
The
(土台部1)
土台部1は、洋上に配置される風力発電機4を支持するタワー部2を載せる土台として海中に設置される。土台部1は、海底面50に設置された基礎部3の上に載置されて、その上にタワー部2が鉛直姿勢で立設される。土台部1は、外形を柱状とする形状にコンクリートで形成されている。コンクリート製の土台部1は、後述するタワー部2を安定して立設された状態に支持できる大きさと重量となるように設計される。とくに、土台部1は、津波による押し波や引き波で横ずれしないように、浮力を差し引いた全体の重量が2000t以上、好ましくは3000t以上となるように設計される。なお、土台部は、詳細には後述するが、水深の深い海底に設置する際には、高さが高くなるように設計されるので、その高さや横幅に応じてさらに大きく、例えば浮力を差し引いた全体の重量が5000t以上に設計されることもある。
(Base 1)
The
さらに、土台部1は、その上にタワー部2を垂直姿勢で立設するために、上端部に筒状の収容壁5を設けており、この収容壁5の内側に上方開口された有底の収容部6を設けている。この土台部1は、図2に示すように、タワー部2の下端部に設けたコンクリートブロック22を収容部6の底部に配置して定位置に保持する。このコンクリートブロック22は、収容壁5に収まる外形を有する板状であって、鉄骨23で形成されたタワー本体20の下端部を埋設する状態で形成されている。土台部1は、収容部6の底部にコンクリートブロック22を配置した状態で、このコンクリートブロック22の上に粒状錘7が積載される。粒状錘7は、収容部6に充填されて、コンクリートブロック22の重しとなって、収容部6に配置されるタワー部2を鉛直姿勢に保持する。
Further, the
土台部1の上部に設けられる収容壁5は、内側に配置されるタワー部2のコンクリートブロック22から水平方向に移動しようとする荷重を受けてもこれを支持できる厚さに形成される。収容壁5は、その厚さを、50cm〜150cm、好ましくは80cm〜120cmとすることができる。さらに、収容壁の内側に形成される収容部は、その容積を2000m3〜10000m3、好ましくは3000m3〜6000m3としており、内側に充填される粒状錘7による浮力を差し引いた重量が3000t以上となるようにしている。ここで、タワー部2の上に設置される風力発電機4の重量を、例えば500〜600tとすると、これを支持するタワー部2に対して作用する強風等による横向きの荷重の最大値は、風力発電機4の重量の5〜6倍になると考えられる。したがって、この横向きの荷重に耐えるために、コンクリートブロックの上に積載されてタワー部の下端部を支持する粒状錘の全体の重量は、3000t以上であって、例えば5000t以上とすることが好ましい。したがって、土台部1は、収容部6の容積を、前述の範囲としている。
The
図2に示す土台部1は、収容壁5の平面形状を正方形状としており、その内のりを20m×20mとして、高さを10mとしている。この収容部6は、底部に配置されるコンクリートブロック22の厚さを1mとし、粒状錘7の比重を2.5t/m3とすると、コンクリートブロック22の上に積載されて収容部6に充填される粒状錘7による荷重であって、浮力を差し引いた重量が5000t〜6000tとなる。したがって、この土台部1は、収容部6に充填される粒状錘7の重量により、タワー部2の下端部を横ずれや転倒することなく固定でき、タワー部2を鉛直姿勢に保持して倒れないように支持できる。
In the
さらに、図1及び図2に示す土台部1は、外周方向に突出するフランジ部13を下端に有している。このフランジ部13は、コンクリート製で、柱状に形成される土台部1の下端に一体的成形して設けられている。土台部1は、このフランジ部13の下面を基礎部3の上面に対して面接触状態で配置している。この土台部1は、フランジ部13を基礎部2の上面に面接触状態で配置することで、土台部1と基礎部2との摩擦抵抗を大きくして、土台部1の横ずれを防止して定位置に保持できる。また、土台部1の下端にフランジ部13を設けることで、底面を広くしつつ、全体の重心を低くして、横からの荷重による土台部1の転倒を抑止している。
Further, the
土台部1は、フランジ部13の突出量を2m〜5mとすることができる。さらに、図に示す土台部1は、外周方向へ突出するフランジ部13を補強するために、土台部1の周壁部11とフランジ部13とを連結する補強リブ19を設けている。これにより、フランジ部13の突出量を大きくしながら、周壁部11に対して強固に固定できるようにしている。例えば、図2に示す土台部1は、フランジ部13の突出量を4mとしており、フランジ部13の外形を1辺を40mとする正方形状としている。この構造のフランジ部は、その厚さを1mとすると、フランジ部13全体の重量が約1400tとなり、浮力を差し引いた荷重が約800tとなる。土台部1は、このフランジ部13の荷重により、さらに基礎部3に対して安定した姿勢で保持される。
The protrusion amount of the
(コンクリートケーソン10)
以上の構造の土台部1は、好ましくは、コンクリートケーソン10で構成される。コンクリートケーソン10は、外周面を形成する筒状の周壁部11と、周壁部11の下端開口部を閉塞する底板部12とを備える箱形であって、全体をコンクリートで製作している。さらに、図1と図2に示すコンクリートケーソン10は、周壁部11の下端に外周方向に突出するフランジ部13を一体成形して設けている。コンクリートケーソン10は、事前に工場で製作されると共に、設置現場となる海域に運搬されて、自重により海中に沈降させて海底に設置される。このため、土台部1をコンクリートケーソン10で構成する構造は、製造コストと設置コストの両方を低減できる特長がある。
(Concrete caisson 10)
The
コンクリートケーソン10で構成される土台部1は、洋上風力発電装置100が設置される海域の水深に応じてその高さを調整することで、タワー部2を海面に対して理想的な位置に配置できる。言い換えると、土台部1は、タワー部2を海面に対して所定の位置に配置できるように、その高さが調整される。土台部1は、設置される海域の水深に応じて、複数のコンクリートケーソン10を上下に積載して配置することにより、その高さが調整される。
The
図1に示す洋上風力発電装置100は、土台部1が、上下2段に積載されるコンクリートケーソン10を備えている。図に示す土台部1は、下段に配置されるコンクリートケーソン10Bの高さを約20mとし、上段に配置されるコンクリートケーソン10Aの高さを約11mとし、これらを積み重ねた状態での全体の高さを約30mとしている。この構造の土台部1は、図1に示すように、水深を約40mとする海域に設置する状態で、海面下20mの位置に収容部6の底板を配置できる。したがって、海面下20mの深さにタワー部2の下端が位置するように、タワー部2を所定の深さに確実に配置できる。このように、土台部1を上下に積載される複数のコンクリートケーソン10で構成することにより、風力発電装置100の設置海域の水深に応じて、土台部1の高さを最適な高さに調整できる特長がある。
The offshore
図1及び図2に示す土台部1は、下段に配置されるコンクリートケーソン10Bを、上段に配置されるコンクリートケーソン10Aよりもひと回り大きな外形としており、上下2段に積載されるコンクリートケーソン10を安定して支持できるようにしている。図の土台部1は、下段のコンクリートケーソン10Bの上に、上段のコンクリートケーソン10Aを積み重ねて確実に保持できるように、下段のコンクリートケーソン10Bの周壁部11の内径を30mとして、上段のコンクリートケーソン10Aのフランジ部13の外径を30mより小さくしており、下段のコンクリートケーソン10Bの周壁部11の内側に上段のコンクリートケーソン10Aを配置できるようにしている。
The
さらに、上段に配置されるコンクリートケーソン10Aは、外周面を形成する筒状の周壁部11と、周壁部11の下端開口部を閉塞する底板部12とを備えると共に、周壁部11を収容壁5として周壁部11の内側を収容部6としている。このコンクリートケーソン10Aは、収容部6にタワー部2の下端に設けたコンクリートブロック22を配置する状態で、収容部に多量の粒状錘7を充填してタワー部2を土台部1の定位置に立設された状態に保持している。この構造は、上段に配置されるコンクリートケーソン10Aの周壁部11を収容壁5に兼用しながらタワー部2の下端部を収容して、タワー部2を定位置に保持できる。
Further, the
さらに、下段に配置されるコンクリートケーソン10Bは、外周面を形成する筒状の周壁部11と、周壁部11の下端開口部を閉塞する底板部12と、周壁部11の内側に設けられて、コンクリートケーソン10の内部空間を複数の区画室15に区画する複数の垂直壁14とを備えている。このコンクリートケーソン10Bは、複数の垂直壁14の上であって、周壁部11の内側に位置して、上段に配置されるコンクリートケーソン10Aを載置している。このように、下段に配置されるコンクリートケーソン10Bの周壁部11の内側に複数の垂直壁14を設ける構造は、コンクリートケーソン10Bの強度を高めつつ、製造コストを低減できる。さらに、このコンクリートケーソン10Bは、図の鎖線で示すように、各区画室15に粒状錘等の錘を充填することで重り部として機能させても良い。この部分に重り部を設ける構造は、土台部の重量を重くすることができ、また、錘の充填量によりその重量を簡単に調整できる。
Further, the
さらに、図1及び図2に示す下段のコンクリートケーソン10Bは、周壁部11に開口窓16を開口して設けている。このコンクリートケーソン10Bは、この開口窓16を介して内部空間を外部に連通することで、海中に生息する生物の出入りを可能としてコンクリートケーソン10Bを魚礁としている。図に示すコンクリートケーソン10Bは、垂直壁14にも開口窓17を設けており、内部に形成された複数の区画室15同士をこの開口窓17を介して連通している。
Further, the lower
図1及び図2に示す下段のコンクリートケーソン10Bは、複数の垂直壁14の上に、天板を構成するコンクリート板18を配置している。このコンクリート板18は、コンクリートケーソン10Bの周壁部11の内形に沿う外形を有しており、その厚さを例えば1mとして強度を高めることで、上に載置される上段のコンクリートケーソン10Aやタワー部2の荷重を支持できるようにしている。コンクリート板18は、コンクリートケーソン10Bと別部材として工場で製造されて、設置現場に搬送されると共に、コンクリートケーソン10Bを海底に設置した後、海中に沈めてコンクリートケーソン10Bの定位置に配置することができる。ただ、垂直壁の上に配置される天板は、鉄板とすることもできる。
In the lower
さらに、コンクリート板18の上面には、アスファルトマット37を敷設している。この構造は、アスファルトマット37により、コンクリート板18の上面に載置される上段のコンクリートケーソン10Aの横すべりを効果的に防止できる。ただ、アスファルトマットは省略しても良い。
Further, an
以上の土台部は上下2段のコンクリートケーソンで構成されるが、土台部は、上下3段以上のコンクリートケーソンで構成し、あるいは1段のコンクリートケーソンで構成することもできる。土台部は、前述のように、洋上風力発電装置が設置される海域の水深やその環境に応じて上下に積載するコンクリートケーソンの数を調整してその高さを調整する。 The above base portion is composed of two upper and lower concrete caissons, but the base portion may be composed of three or more upper and lower concrete caissons, or may be composed of one upper and lower concrete caissons. As described above, the height of the base portion is adjusted by adjusting the number of concrete caissons loaded vertically according to the water depth of the sea area where the offshore wind power generation device is installed and the environment thereof.
図3は、実施形態2に係る洋上風力発電装置200を示している。この図に示す洋上風力発電装置200は、土台部1が、上下3段に積載されるコンクリートケーソン10を備えている。図の土台部1は、下段に配置されるコンクリートケーソン10Bと中段に配置されるコンクリートケーソン10Cの高さをともに約15mとして、上段に配置されるコンクリートケーソン10Aの高さを約11mとし、これらを積み重ねた状態での全体の高さを約40mとしている。この構造の土台部1は、図に示すように、水深を約50mとする海域に設置する状態で、海面下20mの位置に収容部6の底板を配置できる。したがって、海面下20mの深さにタワー部2の下端が位置するように、タワー部2を所定の深さに確実に配置できる。
FIG. 3 shows the offshore wind
さらに、図3に示す土台部1は、上段から下段に向かって配置されるコンクリートケーソン10の外形を次第に大きくして、上下3段に積載されるコンクリートケーソン10を安定して支持できるようにしている。図3に示す土台部1は、下段のコンクリートケーソン10Bの上に、中段のコンクリートケーソン10Cを積み重ねて確実に保持できるように、下段のコンクリートケーソン10Bの周壁部11の内径を40mとして、中段のコンクリートケーソン10Aのフランジ部13の外径を40mより小さくしており、下段のコンクリートケーソン10Bの周壁部11の内側に中段のコンクリートケーソン10Cを配置できるようにしている。さらに、中段のコンクリートケーソン10Cの上に、上段のコンクリートケーソン10Aを積み重ねて確実に保持できるように、中段のコンクリートケーソン10Bの周壁部11の内径を30mとし、上段のコンクリートケーソン10Aのフランジ部13の外径を30mより小さくしており、中段のコンクリートケーソン10Bの周壁部11の内側に上段のコンクリートケーソン10Aを配置できるようにしている。
Further, the
なお、図3に示す下段のコンクリートケーソン10Bは、前述の図1及び図2に示す下段のコンクリートケーソン10Bよりも外径を大きくしている。このため、図3に示す下段のコンクリートケーソン10Bは、外周方向に突出するフランジ部13の突出量を4mとして、このフランジ部13の外形を1辺を50mとする正方形状としている。この構造のフランジ部13は、その厚さを1mとすると、フランジ部13全体の重量が約1800tとなり、浮力を差し引いた荷重が約1000tとなる。この土台部1は、このフランジ部13の荷重により、さらに基礎部3に対して安定した姿勢で保持される。
The lower
さらに、図3に示す下段のコンクリートケーソン10B及び中段のコンクリートケーソン10Cは、周壁部11の内側に、コンクリートケーソン10の内部空間を複数の区画室15に区画する複数の垂直壁14を備えている。これらのコンクリートケーソン10B、10Cは、複数の垂直壁14の上であって、周壁部11の内側に位置して、上段に配置されるコンクリートケーソン10を載置している。これらのコンクリートケーソン10B、10Cも、図の鎖線で示すように、各区画室15に粒状錘等の錘を充填することで重り部として重量を調整することができる。また、図に示すコンクリートケーソン10B、10Cは、周壁部11に開口窓16を開口して設けると共に、垂直壁14にも開口窓17を設けている。このコンクリートケーソン10B、10Cも、これらの開口窓16、17を介して内部空間を外部に連通して、海中に生息する生物の出入りが可能な魚礁としている。
Further, the lower
さらに、図4は、実施形態3に係る洋上風力発電装置300を示している。この図に示す洋上風力発電装置300は、土台部1が、1段のコンクリートケーソン10を備えている。図に示す土台部1は、コンクリートケーソン10の高さを約20mとしており、このコンクリートケーソン10の周壁部11の内側の上部の領域を収容部6としている。図に示すコンクリートケーソン10は、周壁部11の上端から10mの深さの位置を収容部6の底面として中間プレート36を配置している。この中間プレート36には、前述のコンクリート板18が使用できる。この構造の土台部1は、図4に示すように、水深を約30mとする海域に設置する状態で、海面下20mの位置に収容部6の底板(図においては中間プレート36)を配置できる。したがって、海面下20mの深さにタワー部2の下端が位置するように、タワー部2を所定の深さに確実に配置できる。
Further, FIG. 4 shows the offshore wind
図に示すコンクリートケーソン10は、外周面を形成する筒状の周壁部11と、周壁部11の下端開口部を閉塞する底板部12とを備えており、周壁部11の下端には、外周方向に突出するフランジ部13を一体成形して設けている。さらに、図に示するコンクリートケーソン10は、周壁部11の内側に、コンクリートケーソン10の内部空間を複数の区画室15に区画する複数の垂直壁14とを備えている。複数の垂直壁14は、周壁部11の中間部分までの高さを有しており、周壁部11の中間部より上側の部分は、タワー部2の下端部を収容する収容部6としている。すなわち、このコンクリートケーソン10は、周壁部11の上部を収容壁5として周壁部11の上部の内側を収容部6としている。図のコンクリートケーソン10は、周壁部11の内側の下端部を中実として重り部35を形成している。このコンクリートケーソン10は、各区画室15に粒状錘等の錘を充填することで重り部35として重量を調整している。ただ、コンクリートケーソンは、必ずしも内部空間を重り部とする必要はなく、開口窓を設けて魚礁とすることもできる。
The
以上の実施形態にかかる洋上風力発電装置100、200、300の土台部1は、その平面形状を方形状であって、図2に示すように正方形状としている。ただ、洋上風力発電装置は、土台部の平面形状を正方形には特定せず、多角形状、円形状、楕円形状等とすることもできる。図5は、実施形態4に係る洋上風力発電装置400であって、土台部1の平面形状を円形状とする例を示している。図に示す洋上風力発電装置400は、図1及び図2に示す洋上風力発電装置100と同様に、上下2段にコンクリートケーソン10A、10Bを積み重ねている。平面形状を円形とする土台部1は、上段のコンクリートケーソン10Aの円筒状の周壁部11を半径10m〜20mの収容壁5として、その内側を収容部6とし、下段のコンクリートケーソン10Bの周壁部11を半径15m〜30mの円筒状とすることができる。このコンクリートケーソン10Bも、下端には外周方向に突出するフランジ部13を設けて、周壁部11の内側には複数の垂直壁14を設けて、内部空間を複数の区画室15に分割している。このように平面形状を円形状とする土台部1は、波や潮流による横からの荷重に対して、方向性なく力を逃がすことができる特徴がある。
The
なお、以上の実施形態において、土台部1を構成するコンクリートケーソン10の各寸法は、本発明の洋上風力発電装置における土台部の構成をわかりやすくするための一例であって、本発明における各実施形態の各寸法を特定するものではない。本発明においては、各実施形態の土台部1を構成するコンクリートケーソン10の各寸法を種々に変更することができるのは言うまでもない。
In the above embodiment, each dimension of the
以上の土台部1は、収容部6の内部に充填される粒状錘7の上面位置を、海面下5m〜15mであって、好ましくは5m〜10mとする。粒状錘7の上面位置を、以上の範囲とすることで、粒状錘7の上面には太陽光が届くため、粒状錘7に海藻や海草等の水生植物を繁殖させることができる。これにより、収容部6の内側領域を藻場として活用できる。
In the
(粒状錘7)
収容部7に配置されたコンクリートブロック22の上に積載されて、収容部に充填される粒状錘7は、所定の大きさの粒状に形成された錘であって、例えば、砂、砂利、砕石、スラグ等が使用できる。とくに、粒状錘をスラグとする場合、廃棄物として多量に発生するスラグを有効利用しながら、製造コストを低減できる。
(Granular weight 7)
The
粒状錘は、その外径を75mm以下であって、好ましくは、50mm以下とする。粒状錘7は、砂、砂利、砕石、スラグのいずれかとし、とくに、砕石、スラグについては以上の外径とすることで、収容部6内への充填を容易にできる特長がある。また、粒状錘を除去する際には、サクションや水中サンドポンプ等の吸引装置を使用して効率よく吸引して除去できる。とくに、吸引装置は、水搬工法によりスラリー輸送することで、外径を数cmとする粒状の砂利や砕石、スラグ等であっても容易に吸引して搬送することができる。
The outer diameter of the granular weight is 75 mm or less, preferably 50 mm or less. The
(タワー部2)
タワー部2は、鉄骨23を組み立ててタワー状に構築されており、下端が海面下に配置されて、上端が洋上に突出して配置される。図1〜図4に示すタワー部2は、複数の鉄骨23を組み立てた鉄塔であるタワー本体20と、このタワー本体20の上端に設けられたプラットホーム21と、タワー本体20の下端に設けられたコンクリートブロック22とを備えている。海面下から海洋上に延長して配置されるタワー部2は、海中に配置される浸水部分の下端にコンクリートブロック22を固定しており、海面上に突出する突出部の上端にプラットホーム21を固定している。
(Tower 2)
The
タワー部2は、海面下15m〜20mの水深に下端を配置すると共に、上端のプラットホーム21を海面から5m〜10m突出させる姿勢で配置している。したがって、タワー部2の高さは、25m〜35mであって例えば、約30mとしている。本発明の洋上風力発電装置は、設置される海域の水深に応じて土台部1の高さを変えることで、タワー部2を海面位置に対して所定の位置に配置することができる。したがって、水深の異なる海域に設置する場合においても、タワー部2を同一のサイズとして多量生産でき、製造コストを低減することができる。例えば、タワー部の高さを30mとする洋上風力発電装置においては、タワー部2の下端を水深20mの位置に配置できる高さを有する土台部1を使用し、タワー部の上端に設けたプラットホームを、海面上の10mの高さに配置する。すなわち、高さを30mとするタワー部2は、上部の10mを海面上に突出させ、中間の10mを海面から海中に配置し、下端部の10mを土台部1の収容部6に配置して、粒状錘7に埋設される。
The
洋上風力発電装置は、設置する海域の深さによって土台部1の高さを決定する。例えば、図4に示すように、水深を30mとする海域においては、海底から収容壁5の上端までの高さを約20mとして、収容部6の底面を海面下20mの深さに配置する。また、図1に示すように、水深を40mとする海域においては、海底から収容壁5の上端までの高さを約30mとして、収容部6の底面を海面下20mの深さに配置する。さらにまた、図3に示すように、水深を50mとする海域においては、海底から収容壁5の上端までの高さを約40mとして、収容部6の底面を海面下20mの深さに配置する。
For offshore wind power generators, the height of the
(タワー本体20)
タワー本体20は、高さが約30mであって、その上端に水平面状のプラットホーム21を備えると共に、下端にはコンクリートブロック22を埋設して固定している。コンクリートブロック22は、板状であって、タワー本体20の下端部を埋設する状態で形成されている。タワー本体20の下端は、図示しないが、鉄骨23の一部をアンカーロッドとして、コンクリートブロック22にインサートして一体的に製造される。タワー本体20は、例えば、下端に水平姿勢に連結されたアンカーロッドをコンクリートブロック22にインサート成形することで、コンクリートブロック22に対して倒れないように強固に固定される。
(Tower body 20)
The
タワー本体20は、多数の鉄骨23を組み合わせてタワー状に形成されている。図2に示すタワー本体20は、横断面形状を正方形とする四角錐台形状であって、下端から上端に向かって断面積を次第に小さくする形状のジャケットタイプとしている。この形状のタワー本体20は、下端に固定されるコンクリートブロックの外形を15m×15m〜20m×20mとすることで、土台部1に設けた収容壁5の内側に収まるように配置できる。さらに、タワー本体20は、図4に示すように、平面視を正三角形状とするトラスタワーとすることもできる。この構造のタワー本体20は、横波や横風を受けた際の捻れに対する強度を強くできる。
The
(コンクリートブロック22)
コンクリートブロック22は、鉄骨23で形成されたタワー本体20の下端部を埋設する状態で、タワー本体20に一体成形されている。コンクリートブロック22は、平らな板状に成形されており、土台部1の収容壁5の内側に収まる外形を有している。図2に示す収容壁5は、平面視を正方形状としているので、コンクリートブロック22の外形を正方形状としている。また、図4に示す収容壁5は、平面視を円形状としているので、コンクリートブロック22の外形を円形状としている。さらに、コンクリートブロック22は、収容壁5の内側に沿って収容できる大きさとしている。すなわち、コンクリートブロック22は、周壁の内径よりも多少小さな外径となるように成形して、収容壁5の内側に沿って収容できるようにしている。これらのコンクリートブロック22は、その厚さを、数十cm〜数m、好ましくは、1m〜2mとすることができ、コンクリートブロック22自体の重量によっても、タワー本体20を支持できる構造としている。また、コンクリートブロック22を厚くすることで、上に積載される粒状錘7の荷重に耐える強度を実現している。
(Concrete block 22)
The
以上のタワー部2は、下端に固定されたコンクリートブロック22を含む下端部が土台部1に設けた収容壁5の内側に配置される。コンクリートブロック22は、収容壁5の内側に嵌合構造で配置されて、横ずれが防止される。さらに、収容部6の底部に配置されるコンクリートブロック22の上に粒状錘7を積載し、収容部6の内側に多量の粒状錘7を充填することで、粒状錘7の重量で定位置に固定されるコンクリートブロック22を介して、土台部1の上に立設されるタワー部2を鉛直姿勢に保持する。
The
(プラットホーム21)
プラットホーム21は、風力発電機4を洋上の所定の位置に配置するための設置台であって、上端部を洋上に突出させるように配置されたタワー部2の上端に水平な姿勢で固定されている。水平姿勢で配置されるプラットホーム21は、上面に風力発電機4が設置される。さらに、プラットホームは、風力発電機30に加えて、各種監視装置や各種観測装置を設置することもできる。このような装置として、例えば、バードレーダーや監視カメラ、気象観測用の気象レーダ、あるいは風向計、風量計、風力計等の風況観測機が挙げられる。
(Platform 21)
The
(風力発電機4)
風力発電機4は、図2に示すように、風力を受けて回転する複数のブレード41と、回転するブレード41の運動エネルギーを電気エネルギーに変換する発電機42と、発電機42を収納しているナセル43と、ナセル43を所定の高さに配置するためのタワー44とを備えている。風力発電機4は、タワー44の基部がプラットホーム21の上面に固定されて、洋上において所定の姿勢で配置される。
(Wind power generator 4)
As shown in FIG. 2, the
図1及び図2に示す洋上風力発電装置100は、図6〜図8に示す以下の工程で製造される。
[土台部製造工程]
この工程では、タワー部2を支える土台となる土台部1を製造する。土台部1は、外形を柱状とする形状にコンクリートで形成される。土台部1は、その上端部に筒状の収容壁5が設けられて、収容壁5の内側に上方開口された有底の収容部6が形成される。
コンクリートケーソン10で構成される土台部1においては、陸上において、所定の形状と大きさのコンクリートケーソン10を製造する。製造されたコンクリートケーソン10は、設置海域まで船で搬送された後、海底に設置される。
The offshore
[Base manufacturing process]
In this process, the
In the
[タワー部製造工程]
この工程では、タワー本体20とプラットホーム21とコンクリートブロック22とを備えるタワー部2を製造する。タワー本体20は、複数の鉄骨を組み立てて所定の形状に構築される。プラットホーム21は、タワー本体20の上端に形成される。コンクリートブロック22は、タワー本体20の下端部を埋設する状態であって、好ましくは、タワー本体20の下端に水平姿勢で連結されたアンカーロッドを埋設する状態で一体成形される。コンクリートブロック22は、平らな板状であって、好ましくは、土台部1の収容壁5の内側に沿う外形を有し、収容壁5の内径よりも多少小さな外径であって、所定の厚さとなるように製造される。以上のタワー部2は、工場で製造された後、設置海域まで船で搬送されて、クレーンで吊り下げられて洋上に設置される。
[Tower manufacturing process]
In this step, the
[基礎部形成工程]
図6の(A)で示すように、海底面50の任意の領域であって、洋上風力発電装置を設置する領域に、多数の捨石32を敷き詰めて所定の高さの基礎捨石層31を形成する。基礎捨石層31は、中央部の上面を水平面状に均すと共に、外周部を外側に向かって下り勾配に傾斜させる。その後、図6の(B)で示すように、基礎捨石層31の上面に被覆部材33としてアスファルトマット33Aを敷設し、基礎捨石層31の上面全体を被覆する。
[Foundation formation process]
As shown in FIG. 6A, a large number of rubble 32s are spread over an arbitrary region of the sea bottom 50 where an offshore wind power generator is installed to form a
[土台部設置工程]、
基礎部形成工程で形成された基礎部3の上面に、土台部1を載置して海面下に配置する。まず、図6の(C)で示すように、基礎部の上面に下段のコンクリートケーソン10Bを載置する。その後、コンクリートケーソン10Bに設けた複数の垂直壁14の上面であって周壁部11の内側に、天板としてコンクリート板18を配置する。さらに、図7の(D)で示すように、コンクリート板18の上面にアスファルトマット37を敷設する。
[Base installation process],
The
さらに、図7の(E)で示すように、下段のコンクリートケーソン10Bの上に、上段のコンクリートケーソン10Aを載置する。上段のコンクリートケーソン10Aは、下段のコンクリートケーソン10Bの周壁部11の内側であって、上面に敷設したアスファルトマット37の上面に配置される。
Further, as shown by FIG. 7 (E), the upper
[タワー部設置工程]
土台部設置工程で海面下に設置された土台部1の上に、タワー部2を載置する。この工程では、まず、図8の(F)に示すように、タワー部2をクレーン(図示せず)で吊り下げて、タワー部2の下部を海中に沈めて土台部1の収容部6に収容し、タワー部2の下端に設けたコンクリートブロック22を収容部6の底部に配置する。
[Tower installation process]
The
さらに、図8の(G)に示すように、収容部6の底部に配置されたコンクリートブロック2の上に粒状錘7を積載する。粒状錘7は、所定の大きさの砕石、スラグまたは砂利や砂であって、収容部6の上端開口から流し込むようにして収容部6に充填する。収容部6に充填された多量の粒状錘7の荷重により、タワー部2の下端部が土台部1の上部に保持されて、タワー部2が鉛直姿勢に保持される。以上のようにして土台部1の上部に固定されたタワー部2は、上端部が海面上に突出する状態で配置される。
Further, as shown in FIG. 8 (G), the
[発電機設置工程]
タワー部設置工程で海面上に配置されたプラットホーム21に、図1に示すように風力発電機4を設置して固定する。
[Generator installation process]
As shown in FIG. 1, the
なお、洋上に設置される洋上風力発電装置において、前述のように平面視における外形を正方形状とする土台部やタワー部に設置に関しては、設置海域における津波の到達方向を考慮してその向きを調整することが好ましい。洋上風力発電装置が設置される海域における津波の到達方向は、統計的に既知となっている。したがって、平面視を多角形状とする土台部1においては、図9に示すように、津波の到達方向に対して、土台部1の平面視における頂点が対向するように土台部1を配置して、土台部1の側面を津波の進行方向に対して交差姿勢で配置する。ここで、図9は、洋上風力発電装置100の土台部1及びタワー部2の平面視における外形を正方形状とする例を示しており、津波による押し波の進行方向を実線の矢印で示し、引き波の進行方向を鎖線の矢印で示している。このように、土台部1やタワー部2の側面を津波の進行方向に対して傾斜姿勢で配置する構造は、側面に対して津波を垂直方向に受けることなく、力を分散させることができる。とくに、平面視を正方形状とする土台部やタワー部を備える洋上風力発電装置は、正方形の対角線が津波の進行方向と平行姿勢となるように配置することで、最も効果的に津波による荷重を抑制して洋上風力発電装置を保護できる。
For offshore wind power generators installed offshore, as mentioned above, when installing on the base or tower, which has a square outer shape in plan view, the direction should be determined in consideration of the direction of tsunami arrival in the installation sea area. It is preferable to adjust. The direction of arrival of the tsunami in the sea area where the offshore wind power generator is installed is statistically known. Therefore, in the
以上のように、本発明の洋上風力発電装置は、コンクリート製の土台部1と鉄骨23で組み立てられたタワー部2とを組み合わせることで各々の利点を生かしたハイブリッド構造を実現して、洋上風力発電装置として理想的な特徴を実現できる。例えば、コンクリート製の土台部1は、その耐用年数が75年〜100年と長いのに対し、鉄骨製のタワー部2は、その耐用年数がおよそ25年であり、土台部1に対して相対的に短くなる。このため、タワー部2の耐用年数が経過した後も風力発電装置を維持するためには、タワー部2を交換する必要がある。このような場合に、本発明の洋上風力発電装置では、多量の粒状錘7を介してタワー部2を支持する構造としているので、簡単かつ低コストにタワー部2を交換できる。本発明の洋上風力発電装置では、コンクリート製の土台部を再利用し、タワー部のみを交換することができるので、ひとつの土台部に対して、2〜3回にわたってタワー部2を交換することで、長期的なスパンにおける経済性を高くできる。
As described above, the offshore wind power generator of the present invention realizes a hybrid structure utilizing the advantages of each by combining the
以下、本発明の洋上風力発電装置におけるタワー部の交換方法を図10と図11に基づいて説明する。
[除去工程]
この工程では、交換するタワー部2が固定された土台部1の収容部6に充填されている粒状錘7を除去する。この除去工程においては、図10の(A)で示すように、サクションや水中サンドポンプ等の吸引装置38を使用することで、粒状錘7を水搬工法によりスラリー輸送して容易に吸引して除去することができる。
Hereinafter, a method of replacing the tower portion in the offshore wind power generation device of the present invention will be described with reference to FIGS. 10 and 11.
[Removal process]
In this step, the
[タワー部取り出し工程]
除去工程によって、土台部1の収容部6から粒状錘7が除去されると、図10の(B)で示すように、収容部6からタワー部を取り出す。タワー部2は、クレーンで吊り上げて収容部6から取り出される。
[Tower removal process]
When the
[タワー部設置工程]
さらに、古いタワー部が取り外された土台部1の上に、新しいタワー部2を設置する。図11の(C)に示すように、新しいタワー部2をクレーン(図示せず)で吊り下げて、タワー部2の下部を海中に沈めて土台部1の収容部6に収容し、タワー部2の下端に設けたコンクリートブロック22を収容部6の底部に配置する。さらに、図11の(D)に示すように、収容部6の底部に配置されたコンクリートブロック22の上に粒状錘7を積載する。粒状錘7は、所定の大きさの砕石、スラグまたは砂利や砂であって、収容部6の上端開口から流し込むようにして収容部6に充填する。
[Tower installation process]
Further, the
本発明の着床式洋上風力発電装置は、洋上に風力発電機を配置してなる風力発電装置として、水深の異なる海域においても好適に設置できる。 The landing type offshore wind power generation device of the present invention can be suitably installed even in sea areas having different water depths as a wind power generation device in which a wind power generator is arranged offshore.
100、200、300、400…洋上風力発電装置
1…土台部
2…タワー部
3…基礎部
4…風力発電機
5…収容壁
6…収容部
7…粒状錘
10、10A、10B、10C…コンクリートケーソン
11…周壁部
12…底板部
13…フランジ部
14…垂直壁
15…区画室
16…開口窓
17…開口窓
18…コンクリート板
19…補強リブ
20…タワー本体
21…プラットホーム
22…コンクリートブロック
23…鉄骨
31…基礎捨石層
32…捨石
33…被覆部材
33A…アスファルトマット
35…重り部
36…中間プレート
37…アスファルトマット
38…吸引装置
41…ブレード
42…発電機
43…ナセル
44…タワー
50…海底面
100, 200, 300, 400 ... Offshore
Claims (15)
海底面に設置されて、上面が水平面状に整地された基礎部と、
外形を柱状とする形状にコンクリートで形成されてなり、前記基礎部の上面に載置されて海面下に配置される土台部と、
複数の鉄骨を組み立ててタワー状に構築されてなり、下端部を海面下に配置して前記土台部の上に載置し、上端部を海面上に配置して上端にプラットホームを設けてなるタワー部と、
前記プラットホームに設置されて、風力発電を行う風力発電機と、
を備え、
前記土台部は、
その上端部に、所定の高さを有する筒状の収容壁を設けて、前記収容壁の内側に、上方開口された有底の収容部を備えており、
前記タワー部は、
前記鉄骨で形成されたタワー本体の下端部を埋設してなるコンクリートブロックを備えており、
前記コンクリートブロックは、前記土台部の前記収容壁の内側に収まる外形を有しており、
さらに、前記収容部の底部に配置された前記コンクリートブロックの上に粒状錘が積載されて該収容部に充填され、前記土台部の上方に立設される前記タワー部を鉛直姿勢に保持してなることを特徴とする着床式洋上風力発電装置。 It is a landing type offshore wind power generator with a wind power generator installed offshore.
The foundation, which is installed on the seabed and the top surface is leveled horizontally,
A base portion that is made of concrete in a columnar shape and is placed on the upper surface of the foundation portion and placed below the sea surface.
A tower constructed by assembling a plurality of steel frames into a tower shape, with the lower end placed below the sea surface and placed on the base, and the upper end placed above the sea surface with a platform at the upper end. Department and
A wind power generator installed on the platform to generate wind power,
With
The base is
A tubular accommodating wall having a predetermined height is provided at the upper end portion thereof, and a bottomed accommodating portion opened upward is provided inside the accommodating wall.
The tower part
It is equipped with a concrete block in which the lower end of the tower body formed of the steel frame is embedded.
The concrete block has an outer shape that fits inside the accommodating wall of the base portion.
Further, the granular weight is loaded on the concrete block arranged at the bottom of the accommodating portion and filled in the accommodating portion, and the tower portion standing above the base portion is held in a vertical posture. A landing type offshore wind power generator characterized by becoming.
前記粒状錘が、砂、砂利、砕石、スラグのいずれかである着床式洋上風力発電装置。 The landing type offshore wind power generator according to claim 1.
A landing-type offshore wind turbine whose granular weight is any of sand, gravel, crushed stone, and slag.
前記収容部に充填される前記粒状錘の上面位置が、海面下5m〜15mである着床式洋上風力発電装置。 The landing type offshore wind power generator according to claim 2.
A landing type offshore wind power generator in which the upper surface position of the granular weight filled in the accommodating portion is 5 m to 15 m below the sea surface.
前記土台部が、外周方向に突出するフランジ部を下端に有しており、前記フランジ部の下面を前記基礎部の上面に対して面接触状態で配置してなる着床式洋上風力発電装置。 The landing type offshore wind power generator according to any one of claims 1 to 3.
A landing type offshore wind power generator in which the base portion has a flange portion protruding in the outer peripheral direction at the lower end, and the lower surface of the flange portion is arranged in a surface contact state with respect to the upper surface of the foundation portion.
前記土台部が、上下に積載された複数のコンクリートケーソンを備えており、
最上段に配置される前記コンクリートケーソンが、
外周面を形成する筒状の周壁部と、
前記周壁部の下端開口部を閉塞する底板部とを備え、
前記周壁部を前記収容壁として該周壁部の内側を前記収容部とし、該収容部に前記タワー部の下端部を配置して該タワー部を前記土台部の定位置に立設してなる着床式洋上風力発電装置。 The landing type offshore wind power generator according to any one of claims 1 to 4.
The base is provided with a plurality of concrete caissons loaded one above the other.
The concrete caisson placed at the top is
A tubular peripheral wall that forms the outer peripheral surface,
A bottom plate portion that closes the lower end opening of the peripheral wall portion is provided.
The peripheral wall portion is used as the accommodating wall, the inside of the peripheral wall portion is used as the accommodating portion, the lower end portion of the tower portion is arranged in the accommodating portion, and the tower portion is erected at a fixed position of the base portion. Floor-type offshore wind farm.
前記土台部が、上下に積載された複数のコンクリートケーソンを備えており、
下段に配置される前記コンクリートケーソンが、
外周面を形成する筒状の周壁部と、
前記周壁部の下端開口部を閉塞する底板部と
前記周壁部の内側に設けられて、前記コンクリートケーソンの内部空間を複数の区画室に区画する複数の垂直壁とを備えており、
複数の前記垂直壁の上であって、前記周壁部の内側に位置して、上段に配置されるコンクリートケーソンを載置してなる着床式洋上風力発電装置。 The landing type offshore wind power generator according to any one of claims 1 to 5.
The base is provided with a plurality of concrete caissons loaded one above the other.
The concrete caisson placed in the lower row
A tubular peripheral wall that forms the outer peripheral surface,
It is provided with a bottom plate portion that closes the lower end opening of the peripheral wall portion and a plurality of vertical walls provided inside the peripheral wall portion that partition the internal space of the concrete caisson into a plurality of compartments.
A landing-type offshore wind turbine generator on a plurality of the vertical walls, located inside the peripheral wall portion, and on which a concrete caisson arranged in the upper stage is placed.
前記土台部が、上下に積載された複数のコンクリートケーソンを備えており、
下段に配置される前記コンクリートケーソンが、
外周面を形成する筒状の周壁部と、
前記周壁部の下端開口部を閉塞する底板部と
を備えて内部に中空部を設けており、
前記周壁部が、開口窓を有すると共に、前記開口窓を介して前記コンクリートケーソンの内部空間を外部に連通してなる着床式洋上風力発電装置。 The landing type offshore wind power generator according to any one of claims 1 to 6.
The base is provided with a plurality of concrete caissons loaded one above the other.
The concrete caisson placed in the lower row
A tubular peripheral wall that forms the outer peripheral surface,
A hollow portion is provided inside with a bottom plate portion that closes the lower end opening of the peripheral wall portion.
A landing-type offshore wind turbine generator in which the peripheral wall portion has an opening window and the internal space of the concrete caisson is communicated to the outside through the opening window.
前記土台部が、
外周面を形成する筒状の周壁部と、
前記周壁部の下端開口部を閉塞する底板部と
を備えるコンクリートケーソンで構成されており、
前記コンクリートケーソンが、
前記周壁部の内側の下端部を中実として重り部を形成すると共に、
前記周壁部の上部を前記収容壁として該周壁部の内側の上部を前記収容部とし、該収容部に前記タワー部の下端部を配置して該タワー部を前記土台部の定位置に立設してなる着床式洋上風力発電装置。 The landing type offshore wind power generator according to any one of claims 1 to 4.
The base is
A tubular peripheral wall that forms the outer peripheral surface,
It is composed of a concrete caisson having a bottom plate portion that closes the lower end opening of the peripheral wall portion.
The concrete caisson
A weight portion is formed with the lower end portion inside the peripheral wall portion as a solid, and the weight portion is formed.
The upper part of the peripheral wall portion is used as the accommodating wall, the upper part inside the peripheral wall portion is used as the accommodating portion, the lower end portion of the tower portion is arranged in the accommodating portion, and the tower portion is erected at a fixed position of the base portion. A landing type offshore wind power generator.
前記土台部の前記周壁部の平面視における外形が方形状である着床式洋上風力発電装置。 The landing type offshore wind power generator according to any one of claims 1 to 8.
A landing-type offshore wind turbine generator having a rectangular outer shape in a plan view of the peripheral wall portion of the base portion.
前記土台部の前記周壁部の平面視における外形が円形状である着床式洋上風力発電装置。
上記構成によると、土台部の平面視を円形状とすることで、土台部に対して潮流を方向性なく作用させて受け流すことができる。 The landing type offshore wind power generator according to any one of claims 1 to 8.
A landing-type offshore wind turbine having a circular outer shape in a plan view of the peripheral wall portion of the base portion.
According to the above configuration, by making the plan view of the base portion circular, it is possible to allow the tidal current to act on the base portion in a non-directional manner and pass it off.
前記基礎部が、
海底面に多数の捨石が敷設されて、上面が平面状に均らされた基礎捨石層と、
前記基礎捨石層の上面に配置された被覆部材とを備えることを特徴とする着床式洋上風力発電装置。 The landing type offshore wind power generator according to any one of claims 1 to 10.
The foundation
A foundation rubble layer with a large number of rubble laid on the seabed and the upper surface leveled flat,
A landing-type offshore wind turbine generator including a covering member arranged on the upper surface of the foundation rubble layer.
前記土台部の前記収容部に充填された粒状錘を除去する除去工程と、
前記粒状錘が除去された前記収容部からタワー部を取り出すタワー部取り出し工程と、
前記タワー部取り出し工程で前記タワー部が取り出された前記収容部に、新たに設置されるタワー部の下端部に設けたコンクリートブロックを配置すると共に、前記収容部の底部に配置された前記コンクリートブロックの上に粒状錘を積載して該収容壁部の内側に充填するタワー部設置工程と
を含むことを特徴とする着床式洋上風力発電装置のタワー部の交換方法。 The method for replacing the tower portion of the landing type offshore wind power generator according to any one of claims 1 to 11.
A removal step of removing the granular weight filled in the accommodating portion of the base portion, and
A tower section taking-out step of taking out the tower section from the accommodating section from which the granular weight has been removed,
A concrete block provided at the lower end of the tower portion to be newly installed is arranged in the accommodating portion from which the tower portion has been taken out in the tower portion taking-out step, and the concrete block arranged at the bottom of the accommodating portion. A method for exchanging a tower portion of a landing-type offshore wind power generator, which comprises a tower portion installation step of loading a granular weight on the concrete weight and filling the inside of the accommodating wall portion.
前記粒状錘が、砂、砂利、砕石、スラグのいずれかであって、
前記除去工程において、
吸引装置を使用して、前記粒状錘を前記収容壁部の内側から吸い出して除去することを特徴とする着床式洋上風力発電装置のタワー部の交換方法。 The method for replacing the tower portion of the landing type offshore wind power generator according to claim 12.
The granular weight is any of sand, gravel, crushed stone, and slag.
In the removal step
A method for replacing a tower portion of a landing-type offshore wind power generator, which comprises sucking and removing the granular weight from the inside of the accommodating wall portion by using a suction device.
外形を柱状とする形状にコンクリートで形成されると共に、その上端部に筒状の収容壁を設けて、前記収容壁の内側に上方開口された有底の収容部を備える土台部を製造する土台部製造工程と、
複数の鉄骨を組み立てて構築されたタワー本体と、前記タワー本体の上端に設けられたプラットホームと、該タワー本体の下端部を埋設して、前記収容壁に収まる外形に形成されたコンクリートブロックとを備えるタワー部を製造するタワー部製造工程と、
海底面に、上面が水平面状に整地された基礎部を形成する基礎部形成工程と、
前記基礎部形成工程で形成された前記基礎部の上面に、前記土台部を載置して海面下に配置する土台部設置工程と、
前記土台部設置工程で海面下に設置された前記土台部の上に、前記タワー部を載置して、前記タワー部の上部を海面上に配置するタワー部設置工程と、
タワー部設置工程で海面上に配置された前記プラットホームに風力発電機を設置する発電機設置工程と
を含み、
前記タワー部設置工程において、
前記タワー部の下端部に設けた前記コンクリートブロックを、前記土台部の前記収容部の底部に配置すると共に、前記収容部に配置された前記コンクリートブロックの上に粒状錘を積載して該収容部の内側に充填して、前記土台部の上方に立設される前記タワー部を鉛直姿勢に保持することを特徴とする着床式洋上風力発電装置の製造方法。 It is a manufacturing method of a landing type offshore wind power generator in which a wind power generator is installed at sea.
A base for manufacturing a base portion which is formed of concrete in a columnar shape and has a tubular accommodating wall at the upper end thereof and has a bottomed accommodating portion opened upward inside the accommodating wall. Department manufacturing process and
A tower body constructed by assembling a plurality of steel frames, a platform provided at the upper end of the tower body, and a concrete block formed in an outer shape that fits in the accommodation wall by burying the lower end portion of the tower body. The tower section manufacturing process that manufactures the tower section to be equipped,
A foundation part forming process that forms a foundation part whose upper surface is leveled horizontally on the seabed,
A base portion installation step of placing the base portion on the upper surface of the foundation portion formed in the foundation portion forming step and arranging the base portion below the sea surface.
A tower portion installation step in which the tower portion is placed on the base portion installed below the sea surface in the base portion installation step and the upper portion of the tower portion is arranged on the sea surface.
Including the generator installation process of installing the wind power generator on the platform placed on the sea surface in the tower section installation process.
In the tower section installation process
The concrete block provided at the lower end of the tower portion is arranged at the bottom of the accommodating portion of the base portion, and a granular weight is loaded on the concrete block arranged in the accommodating portion to load the accommodating portion. A method for manufacturing a landing-type offshore wind turbine generator, which comprises filling the inside of a concrete masonry unit and holding the tower portion erected above the base portion in a vertical position.
前記土台部が、平面視を多角形状としており、
前記土台部設置工程において、
前記土台部が設置される海域における津波の到達側に対して、前記土台部の平面視における頂点が対向するように前記土台部を配置して、前記土台部の側面を津波の進行方向に対して交差姿勢で配置することを特徴とする着床式洋上風力発電装置の設置方法。 The method for installing a landing-type offshore wind turbine according to claim 15.
The base portion has a polygonal shape in a plan view.
In the base installation process
The base portion is arranged so that the apex in the plan view of the base portion faces the arrival side of the tsunami in the sea area where the base portion is installed, and the side surface of the base portion is oriented with respect to the traveling direction of the tsunami. A method of installing a landing-type offshore wind turbine, which is characterized by being arranged in a crossing posture.
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- 2019-08-29 JP JP2019157439A patent/JP7002762B2/en active Active
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