JP2023503456A

JP2023503456A - 風力タービン

Info

Publication number: JP2023503456A
Application number: JP2022529694A
Authority: JP
Inventors: ラデガードバウン，トーベン; ヴィンターヴォイト，ニールズ
Original assignee: ヴェスタスウィンドシステムズエー／エス
Priority date: 2019-11-22
Filing date: 2020-11-20
Publication date: 2023-01-30
Also published as: US20220389907A1; CN114729625A; WO2021098929A1; KR20220101181A; EP4062057A1

Abstract

本願開示は、風力タービンタワーに結合されているナセルを形成するように組み立てられた２つの分離ユニットと発電機を少なくとも備える風力タービンである。前記２つの分離ユニットはロータ支持組立体を内蔵する第１ユニットを備える。大きな度合いの柔軟性と再構成の可能性と実現するため、発電機により電力が供給される電解セルスタックを内蔵する第２ユニットを備える。【選択図】図１

Description

本開示は風力タービンタワーに結合されているナセルを形成するように組み立てられた２つの分離ユニットを少なくとも備える風力タービンであって、前記２つの分離ユニットはロータ支持組立体を内蔵する第１ユニットを備える風力タービンに関する。

更なる開示は、風力タービンを使用する方法に関する。

代表的に、風力タービンはパワーグリッドに電力を作って提供する。電力の多様な必要性に応じて、電力は常に所望の出力とはならない。

風力タービンからの代わりの電力出力を提供する実施の形態を開示することを目的としている。

本開示は、ナセルを形成するように組み立てられた２つの分離ユニットを少なくとも備える風力タービンであって、発電機により電力が供給される電解セルスタックを内蔵する第２ユニットを備える風力タービンである。

電解セルスタックは分離ユニット内に内蔵され、電力変換のための他の手段により取り外しが可能であるので、サービス等のためのロータ支持構造体および発電機から分離することができる。

第１ユニットと第２ユニットの例には、組立てが可能な限りのいかなる大きさおよび形状が含まれる。

第２ユニットおよび／または第１ユニットは、船積み輸送コンテナの大きさおよび形状と互換性があるか、または同一である大きさおよび／または外形を有するように形成される。これにより、各々のユニットは、ハンドリング、輸送、保管において、船積み輸送コンテナの有利さが内在している。たとえば、船積み輸送コンテナは、船、列車、トラック等においていかなる場所においても、容積または特別な輸送コストに対して低コストでハンドリング可能である。

第１ユニットまたは第２ユニットが船積み輸送コンテナであるときに、コスト削減がより公表される。船積み輸送コンテナは共同一貫輸送コンテナ、標準船積みコンテナ、ボックスコンテナ、ＩＳＯコンテナおよび大陸間交通のための世界規模のコンテナ化共同一貫船積み輸送システムにおいて材料および商品の移動および保存のための一般のコンテナとして参照される。船積みコンテナは、シリーズ１の輸送コンテナに対するＩＳＯ６６８：２０１３であるＩＳＯ標準における寸法と構造仕様に従うことができる。

第１ユニットと第２ユニットとは、一方が回転軸方向の他方の後ろで対向するように、ロータ支持組立体によって画定される回転軸から半径方向に離れる方向に並んで配置させることができる。

ナセルは、タワーによって直接的にまたは中間タワー構造を介してタワーにより間接的に運搬される。風力タービンが伝統的な水平軸方向のものであるならば、ナセルは代表的に、タワー頂部とナセルとの間に首向き方向配置により運搬される。

しかし、本開示は、たとえばタワーと横方向梁との間の首向き配置を介してのように、１以上のナセルが、タワーにより再度運搬される横方向梁構造により運搬されるような種類の複数のロータ風力タービンにも関する。

本開示は、風上風力タービン、または風下風力タービンにも関する。

風力タービンは、代表的にナセルの外側に配置される発電機を有する直接駆動風力タービンとすることができ、または主ユニット内部に配置される発電機を有する風力タービンとすることもできる。

風力タービンのタイプに応じて、ユニットは、たとえばギアボックス、ベアリングシステム、および、たとえば潤滑、冷却、制御目的のための異なる種類の周辺機器などの部分を備える。

冷却システムは、たとえば駆動列の冷却と電解セルスタックとの間を切り替えるスイッチで、駆動列および／または電解セルスタックのコンポーネントを冷却するように動作する。このようなスイッチは、駆動列および／または電解セルスタックにおける冷却の必要性に基づいて、たとえば駆動列および／または電解セルスタック内に配置される温度センサの使用により、自動的に作動するようにしてもよい。

第３ユニットは一以上の分離ユニットに組み込まれる。第３ユニットは、たとえば発電機と電力グリッドとの間に接続される電力変換組立体を内蔵する。このような電力変換組立体は、たとえばコンバータ、トランス、スイッチギア、または発電機からの電力を受け手に適した形式に変換することに関する他のコンポーネントなど、一以上の動作コンポーネントを備える。

電気エネルギーの場合、電力変換組立体は発電機を、たとえば外部電力グリッドに関係づけるようになっている。この場合、電力変換組立体は、たとえば、コンバータ、トランス、および／またはスイッチギアにより構成される。いずれのコンポーネントも電力変換組立体内に備えられる。

例に示すように、発電機は、非同期または同期発電機とすることができ、変換電圧は発電機の電圧、時々はステータ電圧と同じにしてもよい。
と同じにしてもよく

他の例では、発電機は、２重給電誘導発電機（ＤＦＩＧ）とすることができる。この場合、コンバータの電圧は発電機のステータ電圧とは異なるようにできる。コンバータは、発電機のロータと接続され、一般にはステータ電圧と同じか、それより低い電圧となる。

低電圧はたとえば１０００ボルトまでの電圧と考えられ、中電圧は１キロボルトから６０キロボルトとして考えられる。発電機電圧は、低電圧または中電圧とできる。

一の実施の形態では、第２ユニットおよび第３ユニットは第１ユニットの反対側に配置される。この実施の形態では、第２ユニットと第３ユニットとは、シリーズ１の輸送コンテナに対するＩＳＯ６６８：２０１３であるＩＳＯ標準における寸法と構造仕様にしたがった船積み輸送コンテナの半分の大きさを有していて、輸送時において、半分の大きさのコンテナ２つで１つのコンテナを形成するように組み込まれて配置され、第１ユニットの対向する側に２つのユニットが分かれて配置される。コンテナは、特に、たとえばコンテナの長手方向に、コンテナの長手方向に延在するインターフェースにおいて分離する。第１ユニットと、第２ユニットとは、ユニット固定構造によりインターフェースで組み込まれる。ユニット固定構造は、第１ユニットがタワー頂部に組み込まれた後の日に、たとえばサービスまたは取り外しに対して、第１ユニットから第２ユニットを取り外すことが可能なようになっている。この目的において、ユニット固定具は第１ユニットと第２ユニット上に相互連結構造を備える。これらの相互連結構造は、第１ユニットと第２ユニットとの一方における突起および刻み目と、第１ユニットと第２ユニットとの他方における孔であり、ユニット固定構造は第１ユニットと第２ユニットとを取り外し可能に結合するボルトインターフェースであるか、または第２ユニットは、コンポーネントのサービスおよび取り換えのために、または地上とナセルとの間でコンポ―ネントおよび作業員の輸送のために、第２ユニットを地面に向けて降下させるように、ケーブルで第１ユニット上の場所に保持される。一の実施の形態では、第２ユニットが第１ユニットに近接するときに、ユニット固定構造は第２ユニットが第１ユニットにより受容されるようになっている。このようなユニット固定構造はフックにより、または相互連結構造により、第１ユニットおよび第２ユニット上に構成される。

電解セルスタックは、代表的には水および／または二酸化炭素を化学物質に、たとえば、発電機および異なるユニットからの電力の利用により、たとえば水素、一酸化炭素などに変換され、態様としては、電解物質を、メタノール、アンモニア、その他の化学物質に変換する化学合成装置を内蔵するように構成してもよい。水は、水源から電解システムに流体流れを容易化する流体供給組立体を介して供給されるようにできる。水素キャリアに基づく炭素および窒素に対して、ＣＯ_２，Ｎ_２はナセル周りの空気から管路により、または捕集により、供給されるように構成してもよい。

第１ユニットは、電解セルスタックから受け手への流れを容易化する流体または気体配給組立体を内蔵してもよい。一の実施の形態では、電解セルスタックにより生成される化学物質は、たとえば第１ユニットを通してタワーへと、流体または液体配給組立体により輸送される。

第２ユニットは、第１ユニットから取り外し可能である。この実施の形態では、流体供給組立体と流体配給組立体とは２つのユニットのインターフェースにおいて遮断を容易化する。供給解除組立体または配給解除組立体は流体供給組立体の電解セルスタックへの解除可能な結合を容易化し、第２ユニットが他の風力タービンで使用するために取り付けられる場合に解除可能である。

第３ユニットに内蔵される電力変換組立体は、トランス、コンバータ、バッテリ、気液分離装置、冷却機、ポンプ、圧力レギュレータ、およびスイッチギアを含むグループから選択される動作コンポ―ネントを備える。

第１ユニットは、特に、首向き方向で風力タービンタワーに結合される。第１ユニットはロータ支持組立体を内蔵してもよい。

第２ユニットは、第１ユニットを介して、風力タービンタワーに結合させてもよい。

第２ユニットは第１ユニットを介して風力タービンタワーに結合され、電解セルスタックを内蔵したとしても、電解セルスタックは第１ユニットに直接結合されていてもよい。この場合、第１ユニットは電解セルスタックからタワーへの荷重負荷経路を形成する。第１ユニットは、たとえば、ロータ支持組立体を保持する主フレームを備え、電解セルスタックは主フレームに直接連結されていてもよい。

第１ユニットと第２ユニットとは、ユニットの一つをユニットの他と密閉独立化するように配置してもよい。このような一のサブユニットにおける密閉独立化は、様々な有利な効果を有する。一のユニットはハーメチックであって、しかるに隣接するものは開口し、それにより、たとえば火災の場合など即座の減圧が可能となる。ユニット間のアクセスドアは密閉に封止することができる。

一の実施の形態では、第１ユニットと第２ユニットとは、たとえばナセルの下側からナセルの上側へと隙間を通して、空気の流れを許容する隙間を形成するインターフェースに結合される。このような隙間は、熱対流を、それにより第１ユニットと第２ユニットの内部の空間の冷却を増加させる。隙間は、第１ユニットと第２ユニットに対する第３ユニットの位置に応じて、第１ユニットと第３ユニットとの間、または、第２ユニットと第３ユニットとの間、に形成させてよい。さらに、もしも、サブユニットの一つに爆発が起きた場合に、隙間は隙間によって分離されている隣接するユニットにおける爆発の衝撃を軽減することができる。このような更なる衝撃を軽減するために、少なくとも一つ、または各補助ユニットが内部空間の急速な開放を可能とする減圧構造を有するように構成してもよい。これは、また剛性を低減化した壁構造において破壊パネルによって容易化することができる。一の実施の形態では、第２ユニットの全体の側面は補助ユニット内部の圧力を増加させることにより解放することが可能である。

一の実施の形態では、振動減衰材がユニット間に配置される。ゴムまたは発泡材または弾性変形および振動減衰を生じる類似材料を使用することができる。減衰材は特に第１ユニットと第２ユニットとが爪、リベット、ボルト、その他同様の機械部品により固定される箇所に配置することができる。

一の実施の形態では、第１ユニットは第２ユニットよりも広い。第１ユニットが「広い」という意味は、水平面と回転軸に垂直な方向との寸法が第２ユニットの対応するものに対して大きいという意味である。第１ユニットは、特に、シリーズ１の輸送コンテナに対するＩＳＯ６６８：２０１３であるＩＳＯ標準における寸法と構造仕様にしたがった船積み輸送コンテナよりも広く、しかるに第２ユニットはシリーズ１の輸送コンテナに対するＩＳＯ６６８：２０１３であるＩＳＯ標準における寸法と構造仕様にしたがった船積み輸送コンテナと同じか小さい。

ナセルは第１ユニットに取り付けられるクレーン構造を備え、地上からユニット固定構造が第２ユニットを第１ユニットに結合することができる位置まで垂直方向に、第２ユニットを吊り上げるようになっている。これは、クレーン構造が、他の方向に移動させることなく、垂直方向に第２ユニットを吊り上げようになっていることを意味する。この吊り上げ過程は、第１ユニットと第２ユニットとの間の垂直方向以外の方向への相対的な移動を必要とせずに、特に、回転可能かつ滑り可能であって、ユニット固定構造と組み合って特に適合する。

クレーンは、たとえば懸架態様および収納態様の間を可動な片持ち梁構造を含む。懸架態様では、片持ち梁構造は、少なくとも一個の、付加的には数個の外側へ突出した、第２ユニットを輸送し第２ユニットを吊り上げるために使用される第１ユニットとは離れるような片持ち梁を形成する。外側へ突出した片持ち梁は、特に、第１ユニットの屋根部に取り付けられる。

一般に、電解セルスタックは、コンバータを介して発電機により電力が与えられる。コンバータは主ユニット、第２ユニットまたは第３ユニットに内蔵される。コンバータは、たとえば分離コンポーネントであってもよく、または発電機にまたは電解セルスタックに内蔵されてもよい。

第２の態様にあっては、本願の開示は風力エネルギーの利用により水素を作る方法であって、その方法は、
－風力タービンタワーに結合されているナセルを形成するように組み立てられた２つの分離ユニットを少なくとも備える風力タービンを提供する工程であって、２つの分離ユニットはロータ支持組立体を内蔵する第１ユニットと発電機により電力が供給される電解セルスタックを内蔵する第２ユニットとを備える工程と、
－発電機により電解セルスタックにより電解セルスタックに電力を与える工程と、を備える。

その方法は、第１ユニットを介して前記電解セルスタックに水を供給する工程と、第１ユニットを介して電解セルスタックから化学物質を導く工程と、を備える。

続いて、本願開示の実施の形態につき、以下の図面を参照して、更に詳細に説明される。

１（ａ）および１（ｂ）は風力タービンを示している。風力タービンのナセルを示している。異なる態様の風力タービンを示している。異なる態様の風力タービンを示している。異なる態様の風力タービンを示している。２つの第２ユニット６１，６２であって、一方が他方の上に配置される第２ユニットを示している。インターフェースの詳細を示している。図７から第２ユニットが第１ユニットに取り付けられた後の第１ユニットと第２ユニットとを示している。図７から第２ユニットが第１ユニットに取り付けられた後の第１ユニットと第２ユニットとを示している。それらの内容を示した第１ユニットと第２ユニットとの概略を示している。１１（ａ）は第３ユニットを有する実施の形態を示している。１１（ｂ）は２つのユニットの間の隙間を示している。第１ユニットと第２ユニットとの間のインターフェースの４つの異なる実施の形態を示している。第１ユニットと第２ユニットとの間のインターフェースの４つの異なる実施の形態を示している。第１ユニットと第２ユニットとの間のインターフェースの４つの異なる実施の形態を示している。第１ユニットと第２ユニットとの間のインターフェースの４つの異なる実施の形態を示している。第１ユニットと第２ユニットとがヒンジ構造により組み立てられている実施の形態を示している。第１ユニットと第２ユニットとがヒンジ構造により組み立てられている実施の形態を示している。第１ユニットと第２ユニットとがヒンジ構造により組み立てられている実施の形態を示している。第２ユニットを第１ユニットに取り付けるためのフックの更なる詳細を示している。第２ユニットを第１ユニットに取り付けるためのフックの更なる詳細を示している。第２ユニットが地上に向けて降下できる状態の開放位置にあるフックを示している。第２ユニットを第１ユニット上に取り付けるための２つのボルト孔を有する断面図を示している。フックが滑るようになっている実施の形態を示している。フックが滑るようになっている実施の形態を示している。フックが滑るようになっている実施の形態を示している。第２ユニットを吊り上げるための第１ユニットのクレーンの実施の形態を示している。第２ユニットを吊り上げるための第１ユニットのクレーンの実施の形態を示している。第２ユニットを吊り上げるための第１ユニットのクレーンの実施の形態を示している。

実施の形態を示すものではあるが、様々な変更または改変はここでの開示の精神と範囲内でここでの開示からいわゆる当業者に明確になるので、詳細な説明と具体的な例は例示としてのみ提供されるものと理解されるべきである。

図１の１ａと１ｂはタワー３に取り付けられるナセル２を有する風力タービン１を示している。３つのロータブレード５を搬送するハブ４はロータを形成し、ナセル２においてロータ支持組立体により搬送される。代表的には、ロータ支持構造体は、ギア配置と発電機をハブに結合するロータシャフトを備える。しかし、発電機はシャフトにより直接駆動されうるので、ギアは常に要求されるものではない。図１の１ｂはナセルの外側に配置される発電機６で直接駆動する風力タービンを示している。

図２は、第１ユニット２０と第２ユニット２１と第３ユニット２２を備えるナセルを示している。冷却エリア２３２はナセルの頂部に配置される。冷却領域は第１ユニットの部分、および／または第２ユニットまたは第３ユニットの部分を形成する熱交換器により構成される。第１ユニット２０は首向き方向配置（不図示）を介してタワー３の上に取り付けられる。冷却配置は、たとえば冷却ギア、発電機、その他の駆動列のコンポーネントなどの駆動列と、選択的に電解セルスタックを冷却するように電解セルスタックと、の両方に接続されてもよい。

第１ユニット２０は主シャフトを支持する主ベアリングユニットをその内部に、ハブ４の後部に順に、ギア配置、発電機を内部に収容する。第１ユニットのコンポーネントは駆動列の部分を本来的に形成する。

第２ユニットは、電解セルスタック３４と、電解セルスタックと流体的に連通する流体の供給・配給構造と、を収容する。

題２ユニット２１と第３ユニット２２はユニット固定構造によって第１ユニット２０の側部に沿って取り付けられる。開示している実施の形態では、これらは、第１ユニット２０の方法壁に向かってハブ４からハブ４の回転軸に沿った方向に、第２ユニット２１が第１ユニット２０の左側に沿って、第３ユニット２２は第１ユニット２０の右側に沿って取り付けられるように、取り付けられる。

第１ユニットと第２ユニットとは、一つのコンポーネントが第２ユニットによって形成されて補助的な空間を画定し、他のコンポーネントが第１ユニットによって形成されて主空間を画定するように、内蔵または選択的には密閉されるユニットである。これで電解セルスタックから分離されるべきロータ支持組立体となりうる。２つのコンポーネントは作業のための作業開口３６と、第２ユニット内の補助空間に第１ユニット内の主空間から入れるような装置と、に連結させることもできる。開口３６は密閉させてもよく、それにより火炎が第１ユニットと第２ユニットの一方から第１ユニットと第２ユニットの他方まで広がることを防ぐ。

第３ユニットは、電解セルスタックに電力を与える発電機から電力を変換する電力変換組立体を内蔵する。

図１において、第２ユニットおよび第３ユニットは、シリーズ１の輸送コンテナに対するＩＳＯ６６８：２０１３であるＩＳＯ標準によって提供されるような寸法と構造仕様を有する４０フィートの船積み輸送コンテナのように、標準化された形と大きさの輸送コンテナを有する要素によって構成させる。第２ユニットは、代表的には鉄で成型されコンテナとの強い接合部を構成するＩＳＯ角持上げ構造によって第１ユニットに取り付けられる。

図３から図５は風力タービンの異なる態様を示している。

図３において、風力タービンは、ギラボックス３３を介して発電機３２を駆動するロータ３１を備える。ギアボックスは必須的ではなく、他のコンポーネントの使用は発電機とロータとの間にギアボックスなく発電機を直接駆動するために考慮される。

発電機は、ＡＣからＤＣに変換するコンバータ３４に電気的に接続される。コンバータ３４は、またグリッド連結に適した電気信号を特徴とするＤＣからＡＣに変換するコンバータ３５にも接続される。これは風力タービンの代表的な結合である。ナセルにおける電力変換組立体により提供されるＡＣ信号が風力タービンタワー３６を介して変換される。たとえばタワーの底部など、いずれかの部位において、ＡＣ信号は電力変換組立体３７により、電解セルスタック３８において使用することができるＤＣ信号に変換される。

図４は電解セルスタックが風力タービンタワー３６の上に配置される風力タービンを示している。この実施の形態では、電力変換組立体４１は発電機からのＡＣ電力をＤＣ信号に変換する。変換は発電機の一部として組み込まれ、点在ボックス４２により可視化される。電解セルスタックは流体供給組立体４３を介してＤＣ電力によって直接電力を与えられ水を受容する。生産された化学物質、この実施の形態では水素が流体配給組立体４４とガス／液体セパレータ４５とによりタワーを介して配給される。水素はホースシステム４６を介してタワーを通して配給される。

追加的な電力は、たとえば風力タービンタワーの基部においてバッテリ充電のために、ケーブル４７を介してＤＣ形式でタワーを通して伝送される。

図５は、図４に示した必須であって同じ数の同じコンポーネントを有する実施の形態を示している。加えて、この実施の形態は、ＤＣ電力を、タワー３６を通して延在する結合５２を通してグリッドに配給されるＡＣ電力に変換するようになっている付加電力変換組立体５１を含む。または、たとえば冷却または制御目的で、さまざまな電力消費コンポーネント５３において、風力タービンによって消費させてもよい。

図６は、第２ユニット６１と第３ユニット６２とが第２ユニットの下側に第３ユニットが有るような態様の実施の形態を示している。この実施の形態では、上側の第２ユニット６１は４０フィート船積み輸送コンテナの大きさと形を有するユニットによって構成され、下側の第３ユニット６２は２０フィート船積み輸送コンテナの大きさと形を有するユニットによって構成される。両方のコンテナはＩＳＯ６６８：２０１３であるＩＳＯ標準によって提供される寸法と構造を有し、第２ユニットは、互いに、主に２０フィートコンテナの角持上げ構造により、部分的には４０フィートコンテナ―の角持上げ構造により、取り付けられる。

図７は、インターフェースの概略詳細を示している。インターフェースは第２ユニット７１と１ユニット７２とを取り外し可能な態様で結合し、第２ユニットは設置場所への輸送後に第１ユニットに取りつけ、またはメインテナンスの際の取り外しが可能になっている。開示されている実施の形態において、第２ユニット７１は他のユニットと独立して第１ユニット７２に取り付けられ、ユニット固定構造は第１ユニットにおいて内部溝またはトラック７３により構成される。トラック７３は点線で指示され外面７５内に窪みを画定する。トラックは水平方向の断面において、たとえば上から見たとき、Ｃ形輪郭を有している。トラックは第２ユニット状に配置される突起７４を受容するようになっていて、特に第２ユニット７１を第１ユニット７２の外面７５に沿って下側に下ろす工程を通して突起７４を受容することができる。これは矢印７６によって示している。この工程は第２ユニットの簡単な交換を可能とする。

第１ユニットは、たとえば主フレームを介して、第２ユニット内に内蔵される電解セルスタックからの荷重負荷経路を形成する。特には、これは第２ユニットからタワー内への荷重負荷経路とは異なる。下記の様に、これは異なる実施例において説明される。

題２ユニット７１は、ボルト形状の固定ピンによって構成される電解セルスタック固定構造によって第２ユニットに固定される電解セルスタック７７を収容する。

第１ユニットは外壁に取り付けられ、第２ユニットが受容され第１ユニットに取り付けられたときにコンバータ７７の重量を受容するようになっている強化ブラケット７９を有している。

図８は、第１ユニットに取り付けられた後に図７から第１ユニットと第２ユニットとを示している。この状態において、ボルト形状の固定ピン７８は左側の側路に延在し、それにより強化ブラケット特性７９に嵌合する。ブラケットは、第１ユニットに剛なフレームに結合され、たとえば主フレームによって支持されて直接電解セルスタックから主フレームを介してタワーに荷重負荷を直接流す。

ボルト形状の固定ピンは、接電解セルスタック固定構造を構成し、それによって電解セルスタックは第１ユニットに直接固定される。電解セルスタック固定構造はタワーへの動作可能なコンポーネントからの荷重負荷経路の部分を構成する。第１ユニットと第２ユニットとの間のインターフェースは第２ユニットからタワーへの別の荷重負荷経路の部分を形成する。図９は電解セルスタックが床支持構造９１によって第２ユニットに指示されることが可能であって、それにより主フレームの間の荷重負荷を第１ユニットと第２ユニットとで分担する。

図１０は、第１ユニット１０１についてその内容と共に、および第２ユニット１０２についてその内容と共に、示している。第２ユニットにおいて、電解セルスタック１０３は、第１ユニットを通して電解セルスタック１０３に水源からの流体流れを容易化するように流体供給組立体１０５によって支持されている。流体配給組立体１０４は電解セルスタックにより生産される水素またはその他の化学物質の流体流れを第１ユニットを介しておよび風力タービンタワーを介して受け手へと提供する。

図１１の１１（ａ）は、たとえばＤＣからＡＣへと変換するコンバータ、または選択的に発電機から電力を変換するための、および風力タービンを結合するグリッドのためのコンバータまたはトランスのように、電力変換組立体の一以上の動作コンポーネントを内蔵する第２ユニット１１１の実施の形態を示している。

図１１の１１（ｂ）は、ユニット７１、７２の側路１１８の間の密閉されたダクト１１７を形成する復元密閉遷移１１６によって連結される２つの嵌合ジョイント１１５を形成するガスケットシール１１４を示す。密閉されたダクトは、たとえばユニット間におけるケーブルの通過路として、または作業員のアクセスとして、使用される。

側壁は波打ち形状を有する。より特には、主ユニットの波打ち態様と補助ユニットの波打ち態様は異なっている。波打ち壁間には隙間１１９があって、これにより主ユニットと補助ユニットとの間に空気流を生じさせることができる。隙間１１９は、ユニットの長さに応じた波打ちの変化に応じた大きさを有している。

図１２から図１５は、第１ユニットと第２ユニットとの間のインターフェースを形成するユニット固定構造の異なる実施の形態を示している。これらの４つの図の各々において、第１ユニット１２１と第２ユニット１２２とは、以下にさらに詳細を述べるように、ユニット固定構造を形成する協働構造によって結合されている。

図１２において、協働構造はブラケット１２３により構成され、これにより、第１ユニットと第２ユニットとがボルトにより結合される。

図１３において、協働構造は、図１２に使用されたものと同様の下部ブラケット１２３により構成される。上縁において、第１ユニットと第２ユニットとはヒンジ点１３２において第１ユニットに回動可能に結合されるフック１３１により組み立てられる。フックは矢印１３３に示されるように回転することが可能であって、示された位置にある際に第２ユニットのエッジブラケット１３４と嵌合する。下部ブラケット１２３が取り外されると、フック１３１が第１ユニット内で回転し第２ユニットは地上に向けて降下する。

図１４の実施の形態では、下部ブラケットが上部ブラケット１４１に置き換わり、フックが下縁に位置することを除いては、図１３の実施の形態と互換性がある。

図１５において、下部ブラケットと上部ブラケットとは第２ユニットを第１ユニットにボルトで取り付けることに使用され、滑り支持部材１５１はボルトが取り付けられているときに第２ユニットの下面を支持する。たとえば動作コンポーネントの取り換えまたは維持において第２ユニットを地上に向けて降下させたいのであれば、滑り支持部材で左に移動させた上で、たとえば第１ユニットに組み込まれているクレーンを利用して第２ユニットを降下させることができる。

図１２から図１５に示された実施の形態のいずれにおいても、ブラケットまたはフックは第２ユニットからの荷重負荷を第１ユニットの剛な部位、たとえば負荷移動コラムに、または第１ユニットの角コラムに導くようになっている。さまざまな構造特徴は第２ユニットを直接第１ユニットの主フレームも移動させるブラケットまたはフックに結合することが可能であって、それによりタワーへの荷重負荷経路を構築するようになっている。

図１２から図１５に示すフックおよびブラケットユニット固定構造に加えて、電解セルスタック固定構造（不図示）は電解セルスタック（不図示）を第１ユニット内部の主フレームに直接結合する。

図１６から図１８は、ヒンジ部材１６３，１６４，１６５を備えてヒンジ部材を通して延在するヒンジピンを受容する孔を有するヒンジ構造により第１ユニットと第２ユニットとを組み立てる実施の形態を示している。図１６は、さらに、たとえば隙間を通してのナセルの下側からナセルの上側へのように、空気を通す隙間１６７を形成するインターフェースを示している。隙間は、複数のピンにより構成されてユニット間に空気を通す開口構造のように、距離部材１６８によって底部に開口を持つ。

このような隙間は熱対流およびそれによる第１ユニットおよび第２ユニットの空間の冷却を増加させる。隙間は、ヒンジ構造を有する実施の形態に限定されるものではなく、他の組み立て方法と組み合わせることができる。

図１７と図１８は、ヒンジ部材１６３，１６４，１６５とヒンジピン１６６とを示している。図１７において、ヒンジピンがヒンジ部材内に滑り込むように、ヒンジ部材は、互いに対して正しく配置される。図１８に示すように、ヒンジピンはヒンジ部材の孔を通して挿入される。

図１９には、さらに、第２ユニット１９１を第１ユニット１９２に取り付けるためのフックの詳細が示されている。フック１９３は第１ユニット内のヒンジ１９４に回転可能に懸架されている。フックは第２ユニット内で開口１９５を通して回転可能であって、第２ユニット内において、窪みまたは縁１９６を保持することが可能である。

フックは、第２ユニットにも取り付けが可能、かつ第１ユニット内の窪みまたは縁を保持することが可能なように、たとえば図２０に示すように、逆に取り付けることも可能である。フックの位置はアクチュエータによって制御してもよい。

図２１は、第２ユニットが地上に向けて自由な開口位置にあるフックを示している。

図２２は、２つのボルト孔２２１が見えるような断面を示している。ボルト孔は、ボルトまたは固定具の使用により、第１ユニット上への第２ユニットの取り付けを容易化する。この実施の形態では、フックは、主に、第１ユニットに対する正しい高さへの第２ユニットの位置決めのために使用され、ボルトはユニット間の結合のために使用される。

図１９，図２１，図２２において、フックは、好ましくは、たとえばコラムを介して、または第１ユニットの内面に沿って配置される支持ポストを介して、第１ユニットの主フレームによって支持される。図１９において、コラム１９７は第１ユニットの内面に沿って延在し、第１ユニットの底部において主フレーム上にフックを支持する。

図２０において、フックは第２ユニットの部分を形成する箇所、フックが嵌合する第１ユニットの縁は、好ましくは第１ユニットにおける主フレームによって移動させてもよい。また、これは第１ユニットの内面に沿って、ポストまたはコラムを介してでもよい。

フックは、開放位置（図２１）と閉鎖位置（図１９，図２０，図２２）との間を、たとえば油圧駆動アクチュエータなどの電力駆動装置により移動可能である。

図２３，２４，２５はフックが滑り可能に懸架されるが回転不可能に懸架される実施の形態を示している。この機能は、図１９から図２２の実施の形態に類似している。図２３と図２４には、第１ユニット上に第２ユニットをボルトにより固定するためのボルト孔２３１を示す断面図を示している。図２３におけるフックは第１ユニットに取り付けられ、図２４におけるフックは第２ユニットに取り付けられる。

図２５の２５（ａ）では、フック２５１を左側に滑らせて、それにより第２ユニットの縁から取り外され、第２ユニットを地上に向けて降下させることが可能となる。図２５の２５（ｂ）では、フック２５１を右にすべさせて、それにより第２ユニットの縁に係合され、互いに固定される２つのユニットを保持する。フックは油圧アクチュエータなどにより、電力駆動装置により滑らせてもよい。

図２６は、維持、取り換えの際に、第２ユニットの吊り上げる、吊り下げを示している。第２ユニットは第１ユニットの部分を形成するクレーン２６１の使用により、吊り上げられる。移動は、必須的には矢印２６３に示すような垂直方向のみであって、第１ユニット上への第２ユニットの取付けは、ヒンジまたは滑りフックなどの可動固定具を含む既に述べたようなユニット固定構造により容易化される。

図２７は、内部クレーン２６１についての拡大図を示している。クレーンは第１ユニットの屋根部に取り付けられ、ユニット固定構造が第１ユニットと第２ユニットとの間に係合を形成する位置まで垂直方向に第２ユニットを吊り上げることが可能である。この過程においては垂直方向以外の他の方向への移動は要求されず、それゆえに外部クレーンの補助の必要性を排除した単純な組立工程の実現を容易化する。水平面内の調整に対してはクレーン２６１は、矢印２６２に示すように、付加的に水平方向に移動するようにしてもよい。

図２８は、第１ユニット２８２の屋根上に２重片持ち梁２８１を有する他のクレーン構造を概念的に示している。片持ち梁２８１は伸縮自在部２８３により側路に延在する。片持ち梁は第２ユニット２８４を持ち上げて結合することを容易化する。回動可能または滑り可能なフックを含む固定構造がここで開示されたものであったとしても、垂直方向にのみ吊り上げることにより第２ユニットの取り付けは一般的に容易となり、出入りの移動は第１ユニットと第２ユニットとの間の水平方向距離の正確な調整が容易になる。

[定義]
ここで、用語「ナセル」とは、風力タービンのための機械外装体として、たとえばロータや駆動列を移動し、風力タービンタワーにより移動される部位など、一般的に受け取られる用語を意味する。

用語「第１ユニット」と「第２ユニット」とは、別々に輸送され、ナセルを形成する他のユニットと組み合わせることができるユニットとして参照される。

ここで、用語「ロータ支持組立体」とは、ロータ、代表的には駆動列、主ベアリング、主フレームを運搬するナセルの部分として参照される。駆動列は、たとえばロータシャフト、発電機、付加的にはロータシャフトと発電機との間のギアボックスなど、風力タービンのタイプに応じた異なるコンポーネントを含む。

Claims

風力タービンタワーに結合されているナセルを形成するように組み立てられた２つの分離ユニットを少なくとも備える風力タービンであって、
前記２つの分離ユニットはロータ支持組立体を内蔵する第１ユニットと、発電機により電力が供給される電解セルスタックを内蔵する第２ユニットと、を備える風力タービン。
請求項１に記載の風力タービンであって、
前記第２ユニットは前記第１ユニットから取り外し可能である風力タービン。
請求項１または２に記載の風力タービンであって、
水源から前記電解セルスタックへと流体流れを容易にする流体供給組立体を備え、前記流体供給組立体は前記第２ユニットの外側に配置されている風力タービン。
請求項１から３のいずれか一項に記載の風力タービンであって、前記流体供給組立体は前記第１ユニット内に配置されている風力タービン。
請求項１に記載の風力タービンであって、前記電解セルスタックから受け手への流体流れを容易化する流体配給組立体を備える風力タービン。
請求項１に記載の風力タービンであって、前記流体配給組立体は前記第１ユニット内に配置されている風力タービン。
請求項１に記載の風力タービンであって、前記流体配給組立体は前記第１ユニットの外側に配置されている風力タービン。
請求項１から７のいずれか一項に記載の風力タービンであって、前記風力タービンは空気路とフィルタとを備え、前記空気路は前記フィルタを通して雰囲気と連通し、前記フィルタはＣＯ_２を捕捉するようになっている風力タービン。
請求項８に記載の風力タービンであって、二酸化炭素をエタノールに変化させる触媒を備える風力タービン。
請求項９に記載の風力タービンであって、前記第１ユニットは前記発電機を備える風力タービン。
請求項１から１０のいずれか一項に記載の風力タービンであって、前記第１ユニットは風力タービンタワーに結合されている風力タービン。
請求項１から１１のいずれか一項に記載の風力タービンであって、第２ユニットは第１ユニットを介して風力タービンタワーに結合される風力タービン。
請求項１から１２のいずれか一項に記載の風力タービンであって、前記２つの分離ユニットの一つまたは両方に組み立てられ、前記発電機とパワーグリッドとの間に接続される電力変換組立体を内蔵している第３ユニットを備える風力タービン。
請求項１から１３のいずれか一項に記載の風力タービンであって、前記２つの分離ユニットの前記第１ユニットと前記第２ユニットとは前記第１ユニットと前記第２ユニットとの間に隙間を画定するように配置される風力タービン。
請求項１４に記載の風力タービンであって、前記隙間は前記第１ユニットと前記第２ユニットとの間の空気の流れを容易化する風力タービン。
請求項１から１５のいずれか一項に記載の風力タービンであって、前記駆動列と前記電解セルスタック（１８）とに結合される冷却配置（２３）を備える。請求項１７に記載の風力タービンであって、前記冷却配置（２３）は前記駆動列を冷却する態様と前記電解セルスタックを冷却する態様との間で切り替え可能である風力タービン。
風力エネルギーによって駆動する発電機に接続される電解セルスタックの利用により化学物質を製造する方法であって、前記方法は、
風力タービンタワーに結合されているナセルを形成するように組み立てられた２つの分離ユニットを少なくとも備える風力タービンを提供する工程であって、前記２つの分離ユニットはロータ支持組立体を内蔵する第１ユニットと発電機により電力が供給される電解セルスタックを内蔵する第２ユニットとを備える工程と、
前記発電機により前記電解セルスタックにより前記電解セルスタックに電力を与える工程と、を備える方法。
請求項１７に記載の方法であって、前記第２ユニットの外側に配置される供給組立体を介して前記電解セルスタックに水を供給する方法。
請求項１７または１８に記載の方法であって、前記第２ユニットの外側に配置される配給組立体を介して前記電解セルスタックから化学物質を導く方法。