JP6039097B2 - 浮遊輸送および設置構造体、および浮遊風力タービン - Google Patents

Description

本願発明は、実質的に完全に組み立てされ、かつ、直立状態の浮遊風力タービンを輸送および設置するための浮遊輸送および設置構造体に関する。

また、本願発明は、その浮遊輸送および設置構造体に固定することができる風力タービンに関する。

また、本願発明は、実質的に完全に組み立てられかつ直立状態の浮遊風力タービンを輸送および設置するための方法に関する。

詳細には、本願発明は、沖合の風力タービン、特に、テンションレッグプラットフォーム（ＴＬＰ）タイプの支持構造によって浮遊する沖合風力タービンを輸送および設置する方法および構造に関する。

近年、海上でのより速い風力の発見により、沖合風力産業が急速に成長してきた。しかし、海水および天候などの自然条件により、沖合風力タービンの組み立ておよび配置は困難かつ高価であることが証明された。コストを削減しかつ簡単に設置するために、いくつかの沖合風力タービンは、実質的に完全に陸上で組み立てられ、沖合に輸送されて、プレインストールされた沖合の基礎に結合される。これらのプレインストールされた基礎は、単一の杭、被覆、三脚、吸引ケーソン基礎などの海底に構築された構造物である。

予め組み立てられた風力タービンを輸送し、かつ、沖合サイトにそれを逆さまに立てるには、大型船の専門家が必要である。風力タービンを持ち上げかつそれをプレインストールされた基礎の上に下ろすには、沖合クレーンまたは他のリフト装置の専門家が必要となる。大型船の専門家、および、リフト装置および沖合クレーンの専門家の必要性は、沖合風力設備の費用全体を有意に増加させる。最も大きい費用は、プレインストールされた沖合基礎およびその設置のコストである。

このため、沖合風力タービン産業は、浮遊風力タービンの方向に向かっている。それは、実質的に完全に陸上で組み立てられ、かつ、アンカーとなるサイトの上に輸送されるように開発されたものである。これは、コスト高を改善し、沖合基礎の長期設置を改善する。浮遊風力タービンの重要な特徴は、支持構造にある。メインの浮遊風力タービン支持構造は３つのグループに分類可能である。円柱ブイ、半潜水装置、およびＴＬＰである。３つのグループのすべてが、設置後に晒される、水平、垂直および回転移動に対して、浮遊風力タービンを固定する問題を担うことになる。

半潜水装置は、海中に完全に潜水した防水コンテナの浮力によって安定化される部分的に潜水構造である。しかし、これは、風力タービンの動作から生じる変化する負荷に対して構造体を安定化するために、半潜水構造が大きな海水表面積に頼っていることを意味する。したがって、半潜水装置の寸法は非常に大きい。

浮遊タービン用の円柱ブイ構造はブラストによって安定化される。円柱ブイは浮遊風力タービンを安定化するのにバラスト状の喫水の深いマストに頼っている。これは、１００ｍ以上の水深を必要とする。この構造体はまた非常に重くかつ高価であり、重量を減少させるのが非常に困難である。円柱ブイ構造体の長さのために、タービンおよび支持構造全体を陸上で組み立てることはおおよそ不可能であり、沖合クレーン、リフト装置および大型船の専門家が必要となるためにさらにコストを増加させる。

ＴＬＰ構造に関して、垂直方向の動作は、テンドンが海底にアンカーされるところのテンションレッグ係留システムによって取り除かれる。テンドンによって与えられるこの安定性により、プラットフォームのサイズは、有意に減少し、したがってより軽くなりかつより廉価となる。加えて、構造体は波による負荷を減少させるために完全に潜水する。

これまでで最も多用途かつコスト効果の高い支持構造はＴＬＰ構造である。完全なＴＬＰシステムは、半潜水かつ円柱ブイより小さくかつ非常に廉価であるような支持構造である。しかし、関連する最も大きな問題は、風力および水力はＴＬＰベースの浮遊風力タービンの円柱ブイに対して大きな衝撃を与えることを意味する設置形式以外の不安定な性質のために、海底に浮遊風力タービンをアンカーしなければならないＴＬＰ構造の風力タービンの輸送および設置のコストおよび困難性にある。

原理的に、ＴＬＰ支持構造を有する風力タービンを設置するためには、従来２つの解決策がある。

第１の解決策は、すべてのＴＬＰ構造、つまり、支持構造体、テンドン、アンカー、風力タービンおよびタワーをすべて別個に輸送しかつ設置することである。この解決策では、コストおよび時間がかなり多くなる。

第２の解決策は、輸送中に完全に組み立てられる風力タービンを支持することができるように、設置サイトまでそれを牽引することにより、ＴＬＰ支持構造体を大きくかつより複雑にすることである。しかし、これはＴＬＰ構造体の目的を損ない、かつ、半潜水構造に設計および機能が近いものとなる。

上述した浮遊風力タービンに加え、陸上での組み立ておよびサイトでのより短い設置時間のようないくつかの利点を提供する重力ベース基礎として分類されるタイプの沖合基礎がある。このタイプの基礎は概して、海底へのドリル開けまたはプレインストールを必要としないので、重力ベース基礎を有する風力タービンの輸送および設置は、浮遊風力タービンに対して有利である。

実質的に完全に沖合で組み立てられる風力タービンおよび浮遊風力タービン用の支持構造体の輸送および設置の既存のものとして、例えば、“Ｂｌｕｅ Ｈ”（ＴＬＰ）、Ｃｏｗｉ（重力ベース基礎）およびＧＢＦ（重力ベース基礎）がある。これらの構造体は当業者に周知である。しかしながら、これらにはいくつかの欠点がある。例えば、設置に時間がかかり、過大な労力が必要で、輸送手段を扱うのが巨大で難しく、構造体の必要なサポートのレベルにより寸法が大きく、設計された支持構造体としか互換性がなく、設置コストが非常に高い点などである。さらに、従来技術は、単一の、自立型で、独立構造を形成しない、いくつかの別個のユニットから構成された輸送または設置構造体からなる。

したがって、本願発明の目的は、浮遊風力タービン用、特にＴＬＰ支持構造を有する浮遊風力タービン用の輸送および設置のコストが安い手段および方法を提供することである。

上記目的は、独立項に従う、実質的に完全に組み立てられかつ直立した浮遊風力タービンの輸送および設置用の浮遊輸送および設置構造体、浮遊風力タービンおよび実質的に完全に組み立てられかつ直立した浮遊風力タービンを輸送および設置するための方法によって達成される。

詳細には、当該目的は、実質的に完全に組み立てられかつ直立した浮遊風力タービンの輸送および設置用の浮遊輸送および設置構造体によって達成される。当該輸送および設置構造体は、浮遊風力タービンが安定しかつ輸送および設置構造体を移動することによって移動可能となるように、浮遊輸送および設置構造体を直立した浮遊風力タービンに着脱可能かつ一時的に固定するための固定手段を有する。

また、上記目的は、本明細書において定義されるような浮遊輸送および設置構造体の固定手段に結合可能なカウンタ固定手段を有する浮遊風力タービンによって達成される。

最後に、上記目的は、実質的に完全に組み立てられかつ直立した浮遊風力タービンの輸送および設置方法によって達成される。当該方法は、直立した浮遊風力タービンが安定し、輸送および設置構造体を移動させることによって移動可能なように、実質的に完全に組み立てられかつ直立した浮遊風力タービンを浮遊輸送および設置構造体に固定することと、浮遊輸送および設置構造体を指定位置まで移動させることにより浮遊風力タービンを指定位置に輸送することと、指定位置に設けられた固定手段に浮遊風力タービンを固定することと、固定された浮遊風力タービンから輸送および設置構造体を取り外し、それを風力タービンから分離することを含む。

本願発明の主要な態様は、風力タービンが実質的に完全に組み立てられるように、より詳細には風力タービンが直立状態で移動可能であるように、浮遊風力タービンに取付可能で、好適に再利用可能な浮遊輸送および設置構造体を使用することである。これは、与えられた陸上クレーンおよび付加的に必要な機材の使用により、風力タービンが陸上で組み立て可能であり、タグボートまたは類似の標準的な移動装置を除いて、風力タービンを持ち上げまたは移動するための沖合装置が不要であることを意味する。この点で、実質的に完全に組み立てられることは、タグボートまたは類似の標準的な輸送およびリフト装置を除き、リフトおよび移動するための高価な沖合装置を使用することなく、沖合での設置が可能であるように、浮遊風力タービンが組み立てられることを意味する。

好適には、浮遊輸送および設置構造体は、例えば、浮遊風力タービンが設置されるべき指定された沖合位置まで水平軸線に沿って移動可能な方法で、直立した浮遊風力タービンに固定される。また、浮遊輸送および設置構造体により、浮遊風力タービンの垂直方向の移動が可能となり、これは明細書で説明される。この垂直方向の移動は、例えば、浮遊風力タービンおよびその浮遊支持構造体をＴＬＰ支持構造体のテンドンに取り付ける際に有効である。

浮遊輸送および設置構造体を浮遊風力タービンに一時的に結合することにより、輸送および設置構造体が再利用可能となり、設置コストを劇的に減少させることができる。理論的には、従来技術の周知の任意の固定手段が使用可能であるが、本願発明では好適に、必要に応じて容易に切断または取り外し可能な一時的な結合または固定手段を使用する。したがって、本願発明は、風力タービンを浮遊輸送および設置構造体から取り外すことがより複雑となる周知技術の溶接等のような結合手段は除外することを前提としている。

詳細には、構造体は好適には、再利用可能、牽引可能、半潜水の輸送および設置構造体を与える。それは、浮遊風力タービンおよび／またはＴＬＰ支持構造体または類似部品に容易に脱着可能な予め組み立てられた単一ユニットからなる。

また、再利用可能な浮遊輸送および設置構造体によってすべての必要な設置および移動手段が与えられるので、浮遊風力タービンのコストが減少する。このような例は、明細書で詳細に説明するように、輸送および設置構造体に加えて、別個のバラストまたは移動手段は必要ない場合である。

好適には、浮遊輸送および設置構造体は、受動的構造であり、アクティブな牽引手段や、特に、モータを含まない。しかし、好適には、少なくともひとつのアクティブな牽引手段および特にタグボートに結合するための結合手段を有する。これは、実際の浮遊輸送および設置構造体のコストを削減し、タグボートのような標準的で比較的廉価なアクティブな牽引手段のみを必要とする。沖合の風力発電設備の設置および建設中にほとんどの場合すでに存在するので、特に、タグボートの使用は最も有利である。タグボートのような既存のサポート手段の多目的な使用はさらにコストを減少させる。

好適には、浮遊輸送および設置構造体は、それぞれの手段をバラストおよびデバラストすることにより、特に、海水を取り込みかつ海水をはき出すことによって、浮遊輸送および設置構造体の浮遊深さが調節可能であるように構成されたバラストおよびデバラスト手段を有する。好適には、バラストまたはデバラストは、浮遊輸送および設置構造体が浮遊風力タービンに固定される場合、および／または、それが浮遊風力タービンから分離される場合に実行される。

輸送および設置構造体は、浮遊輸送および設置フレームとともに浮遊風力タービンおよびその支持構造体の下降を生じさせるバラストによって好適に下げることができる。逆に、浮遊輸送および設置構造体は、浮遊輸送および設置構造体を上昇させるようにデバラストすることが可能であり、それによって、好適には取り付けられた浮遊風力タービンも上昇させることができる。

上述したＴＬＰ構造の場合、したがって、浮遊輸送および設置構造体をバラストし、それを水中に沈め、取り付けられた浮遊風力タービンも下降させることができ、その後、アンカー止めされたテンドンおよびカテナリー係留ラインまたは類似のＴＬＰ固定手段を下降した浮遊風力タービンまたは浮遊風力タービンの浮遊支持構造に取り付けることができる。浮遊風力タービンをこれらのＴＬＰ固定手段に取り付けた後、浮遊輸送および設置構造体を固定した浮遊風力タービンから取り外し、それを上昇させるために浮遊輸送および設置構造体をデバラストし、それによって、固定した浮遊風力タービンからそれを分離することができる。

言い換えれば、浮遊輸送および設置構造体は、沈めるために、特に、風力タービンの浮遊支持構造体を好適には完全に沈めるために、バラストおよびデバラストすることができる。このバラストおよびデバラスト可能な浮遊手段は、非固定構成に減衰および安定性を適応させ、かつ、輸送中の海水の抵抗に順応させるべく、取り付けられた輸送および設置構造体並びに浮遊風力タービンを荒れた海上および嵐の天候で牽引する際に有用である。

海底または対応する固定物に固定された風力タービンを分離した後、浮遊輸送および設置構造体はデバラスト可能となり、それによって、その浮遊深さが減少し、水の抵抗が減少するために輸送コストが減少する。

したがって、浮遊輸送および設置構造体は、風力タービンおよび特にその浮遊支持構造が海中に下降し、その結果、浮遊風力タービンおよび浮遊支持構造が海底にアンカーされるように、バラスト可能であることが好ましい。

また、浮遊輸送および設置構造体は、その浮遊深さが調節可能である、固定した浮遊風力タービンからそれを分離するために、および／または、輸送中および特にタグボートによる牽引中に海水の抵抗を減少させるために、調節できるように、デバラスト可能であることが好ましい。

好適には、浮遊輸送および設置構造体は、浮遊輸送および設置構造体が少なくとも部分的に浮遊風力タービンを包囲するように、浮遊風力タービンを収容可能な収容領域を有する。この収容領域は、好適には、風力タービンを浮遊輸送および設置構造体に固定するための固定ポイントを与え、それにより、固定が単純かつ効果的となる。また、この収容領域は、直立した浮遊風力タービンおよびその浮遊支持構造体の安全な支持を保証する。たとえ、荒れた天候条件のもとにおいても、風力タービンタワーへのダメージのリスクを最小限にする。

好適には、収容領域および浮遊輸送および設置構造体は、特に浮遊風力タービンのタワーが少なくとも部分的に包囲されるように組み込まれる。このタワーは例えば、水平軸方向の風力タービンのエンジン室を、先端部で担持するタワーである。しかし、それは、垂直軸線方向の風力タービンを担持するタワーエレメントまたは類似のエレメントであってもよい。

好適には、浮遊輸送および設置構造体は、浮遊風力タービンの周りの収容領域を可逆的に実質的に完全に包囲するための少なくともひとつの開閉構造または類似のゲート構造を有する。このゲート構造は、例えば、収容領域の内部で浮遊風力タービンを保護しつつ開閉可能なゲートであり、構造体に開口部を設けることによって浮遊風力タービンを浮遊輸送および設置構造体から好適に分離することができる。これは特に、沖合サイトにおいて浮遊風力タービンを取り外す際に有効である。

好適には、ゲート構造は、輸送および設置構造体の少なくともひとつの側壁に適用され、それによって浮遊輸送および設置構造体は輸送するために実質的に完全に組み立てられた直立の風力タービンの周りに配置され、タービンまたは分解した輸送および設置構造体を持ち上げることなく、設置後に風力タービンの周りから除去できる。概して、浮遊輸送および設置構造体は、風力タービンを持ち上げるためのリフト手段なしで浮遊輸送および設置構造体への浮遊風力タービンの脱着および分離が可能であるように構成される。これは、風力タービンが非常に効果的かつ経済的に組み込まれかつ設置されており、特に、浮遊風力タービン支持構造体内にバラスト手段を組み込む必要がない。したがってバラスト手段は浮遊輸送および設置構造体の一部として設けられるのみである。

好適には、浮遊輸送および設置構造体は、少なくとも部分的に浮遊支持構造体の頂部に配置可能および／または固定可能であるように組み込まれる。輸送および設置構造体を浮遊支持構造体の頂部および風力タービンベースの周りにそれぞれ配置することにより、輸送および設置構造体は、輸送するべき構造全体をサポートするように設計する必要がなくなり、既存の浮遊支持構造体の円柱ブイを有効利用することができる。

概して、円柱ブイまたは風力タービンの浮遊支持構造体は、バラスト可能に作成される必要はなく、円柱ブイは効果的に利用可能である。製造および技術に関するフレキシビリティ、バラストおよび／または他の高価な特徴は、浮遊風力タービンおよびそのアンカーのコストを減少させるために、すべて再利用可能な輸送および設置構造体上に置かれる。風力発電設備全体のコストは、浮遊輸送および設置構造体を繰り返し使用することにより減少する。

好適には、浮遊輸送および設置構造体はフレーム構造および特に格子構造を有する。

さらに本願発明において、このフレームまたは格子構造は好適に浮遊風力タービンを取り付けるための包囲可能な収納領域を有する。フレーム状の輸送および設置構造体を与えることにより、材料の過剰な使用および重量が減少し、組み立てが簡単となり、かつ、浮遊輸送および設置構造体を扱うことが簡単となりコストが非常に安くなる。これは、特に、フレーム構造が中空エレメントから形成される場合に顕著である。

好適には、浮遊輸送および設置構造体ならびに特にフレーム構造は、空洞チャンバを有し、特に中空エレメントはバラストおよびデバラスト浮遊手段を有する。輸送および設置構造、特に、フレームまたは別個の安定化ユニットの空洞部分は、バラスト可能に作成されており、構造体を重くして下降させ、輸送中に風力タービンを安定化させる。上述したように、ＴＬＰまたは類似の固定手段のカテナリー係留ラインまたはテンドンと結合するために、構造体全体を下降させることにより、浮遊風力タービンのアンカーが容易になる。好適には、構造体は、テンドンおよび／または係留ラインがたるんで、結合が容易になるような距離まで、下降される。

もちろん、これらの空洞チャンバまたは浮遊手段もまた、浮遊輸送および設置構造に取付可能な別個の空洞チャンバまたは浮遊手段であってもよい。この場合、例えば、ボルト結合またはそれに類似する取付手段がそれぞれに与えられる。これらの空洞チャンバまたは浮遊手段は海水に浮き、かつ、個々にバラストかつデバラスト可能である。

上述したように、フレームはそれ自身、収容領域を開閉するためのゲート構造を有する。また、ゲートの必要性およびその取り扱いを減少させるべく、浮遊輸送および設置構造体並びに特に少なくともひとつの開口側面を有するフレーム構造を与えることが可能である。代替的に、フレームまたは浮遊輸送および設置構造体のそれぞれの側面はダイバーによって手で開けられるゲートを必要としない水圧または類似のメカニズムを使って開口されてもよい。それは、現行の沖合設置方法において付加的な高価なコストとなっている。ゲート構造の開閉に関して、すべての関連する技術および特に駆動機構が使用可能である。

設置後、浮遊輸送および設置構造体並びに特にフレームは、上述したように、デバラスト可能であり、特にボルトを外して浮遊風力タービンから取り外し可能である。ゲートは、もしあれば、風力タービンの周りからフレームを除去するために、特に、沖合クレーンを必要とせず、ダイバー用の最小限必要なもので、構造体を陸上まで牽引するために、開放される。

好適には、浮遊輸送および設置構造体は、複数の浮遊風力タービンの輸送および設置用に再利用可能である。これは上述した。また、浮遊輸送および設置構造体が、異なる種類の浮遊風力タービンの輸送および設置用に使用可能であるように、アダプタ手段が設けられる。アダプタ手段は、輸送および設置構造体の固定手段を、輸送されかつ設置されるべき浮遊風力タービンのカウンタ固定手段と互換させるために使用される。

概して、これらの固定およびカウンタ固定手段は、周知の技術および方法から当業者によって選択可能である。ここで、溶接または他の方法とともに、ボルト結合、水圧クランプ、ねじ結合または類似の結合がすべて応用可能である。

輸送および設置構造体と風力タービンとの間の結合は、必要な時間および労力の範囲で、脱着可能であるように、できるだけ単純であるように意図されている。浮遊輸送および設置構造体は、ボルト結合プレートによって浮遊風力タービンおよびＴＬＰブイサポートにそれぞれ取り付けられる。その後結合部品は、ひとつ以上のタイプの浮遊風力タービンおよび支持構造体に対して浮遊輸送および設置構造体を使用可能にするために、異なる支持構造上に組み込まれる。

上述したように、浮遊輸送および設置構造体は好適に、異なる種類の浮遊風力タービンを輸送および設置用に固定するためのアダプタ手段を有する。

好適には、浮遊輸送および設置構造体は、互いに取付可能でかつさまざまな配列で組み合わせ可能であるように、複数の部品および特にフレーム状の部品を含むモジュール構造として組み込まれる。それによって、浮遊輸送および設置構造体は異なる種類の浮遊風力タービンの輸送および設置に適応可能となる。この場合、特に、フレーム構造および格子構造に関して、異なるサイズおよび特に長さを有する異なる種類の中空エレメントが使用され、一緒に取り付けられて浮遊輸送および設置構造体を形成する。

言い換えれば、提案した構造は、特に、モジュール設計に適したフレームおよび中空構造を有することによって、より多用途に作成されている。しばしばフレームは、少なくともひとつの特別な種類の浮遊風力タービンの輸送および設置用に形成される。ひとつの風力発電設備の設置に使用された後、それらは正確に同じ風力タービンの次回の設置用に保存されるか、または、他の目的のためにスクラップ／リサイクルされる。

フレームがモジュール式である場合、それは異なる風力タービンおよびＴＬＰまたは類似の支持構造に適応可能である。この中空スチールおよび類似のフレーム構造の水平および垂直方向の長さは、例えば、結合部品によって容易に結合可能であり、対角線の長さは、枢着することにより水平／垂直方向の長さに対してフレキシブルである。

浮遊風力タービンは、特定の場所に配置することができる固定手段を必要とする。上述したように、ＴＬＰ構造は、それによって、浮遊風力タービンが沖合サイトに固定される固定手段を有する。このＴＬＰ固定手段は、テンドン、テンドンアンカー手段、カテナリー係留ライン、カテナリー係留ラインアンカー手段等を含む。したがって、浮遊輸送および設置構造体は、好適に固定手段のいくつかまたは全体を輸送中に一時的に構造体に固定するための取付手段を有する。言い換えれば、浮遊輸送および設置構造体および／または浮遊風力タービンは、それが少なくとも部分的にそれ自身の固定手段を海底に固定される位置まで運ぶような固定手段を有する。これは、廉価かつ設置が速いオールインワン設置システムを与える。

上述したように、本願発明はまた、上記した浮遊輸送および設置構造体の固定手段に結合可能なカウンタ固定手段を有する浮遊風力タービンに関する。この点で、本願明細書に開示したすべての特徴は当該浮遊風力タービンにも応用可能である。

好適には、浮遊風力タービンはさらに、浮遊支持構造および浮遊支持構造に取り付けられる少なくともひとつの風力タービン装置を有する。浮遊支持構造はバラストおよびデバラスト手段を含まず、特に、海水を注水および／または排水することによってバラストまたはデバラストするような手段または類似のバラスト手段を含まない。ＴＬＰ支持構造によって浮遊タービンを輸送し、それを指定されたサイトに設置し、かつ、アンカーすることは複雑でかつ労力を要するが、上述した浮遊輸送および設置構造体の使用により、輸送および設置が容易になり、風力タービンを非常に経済的に製造することができる。

好適には、浮遊風力タービンは、輸送中に固定手段のいくつかまたは全部を少なくとも一時的にこの位置に取り付けるための取付手段を有する、それによって、浮遊風力タービンは沖合の設置位置に固定可能となる。浮遊風力タービンの浮遊支持構造がテンドンアンカー手段に結合されたテンドンおよび／または係留ラインアンカー手段に結合されたカテナリー係留ラインをさらに含むテンションレッグプラットフォームタイプの基礎の少なくとも一部を有するとき、浮遊風力タービンおよび特に浮遊支持構造は、好適に、輸送中に風力タービンに一時的に固定されるべきアンカー手段の少なくとも一部の取付手段を有する。上述したように、浮遊輸送および設置構造体に関して、この浮遊風力タービンは、ＴＬＰまたは他の固定手段、すなわち、テンドンまたはカテナリー係留ライン等を、輸送中に一時的に浮遊風力タービンに取り付けるための取付手段を有する。したがってこの構成は、浮遊風力タービンを海底に固定するのに必要なすべての部品を容易に与えることができる。

もちろん、これらの取付手段は、従来技術として周知の他の浮遊風力タービンの固定用の他の固定手段の取付および輸送用としても与えられる。

上述したように、本願発明はまた、実質的に完全に組み立てられかつ直立した浮遊風力タービン、特に、上述したような浮遊風力タービンを輸送および設置するための方法に関する。当該方法は、直立した浮遊風力タービンが安定しかつ輸送および設置構造体を移動させることにより移動可能となるように、実質的に完全に組み立てられかつ直立した浮遊風力タービンを浮遊輸送および設置構造体に固定する段階と、浮遊輸送および設置構造体を指定された位置まで移動することにより浮遊風タービンを指定された位置に移動する段階と、所与の位置に設けられた固定手段に浮遊風力タービンを固定する段階と、新たに固定された浮遊風力タービンから輸送および設置構造体を取り外しかつ風力タービンからそれを分離する段階とを有する。

もちろん、本願明細書に記載された他のすべての特徴は当該方法に適応可能であり、したがってそれらを含む。

好適には、輸送および設置の方法はさらに、固定した浮遊風力タービンが海水中にさらに下降するように、浮遊輸送および設置構造体をバラストする段階と、下降した浮遊風力タービンを固定手段に固定する段階と、下降した浮遊輸送および設置構造体を固体した浮遊風力タービンから分離する段階と、海中で持ち上げるように、浮遊輸送および設置構造体をデバラストする段階とを有する。

特定の実施形態において、浮遊風力タービンを輸送および設置するための方法は、ゲートまたは開口部を使って、輸送および設置構造体および特にフレームが風力タービンの周囲、特に風力タービンのタワーの周りに、好適には、それの浮遊支持構造の頂部に配置される段階を有する。輸送および設置構造体は、その後、既存の固定手段によって浮遊サポート構造体に固定され、浮遊輸送および設置構造体はタグボートまたは類似の輸送大型船に結合され、かつ、指定された位置まで牽引される。フレームは、風力タービン、好適には、ＴＬＰ支持構造または類似の固定構造、例えば、アンカー手段、結合ラインまたは他の任意の固定手段を支持する。浮遊輸送および設置構造体は、風力タービンをさらにバラストすることにより加重され、風力タービンが下降して、その結果、浮遊支持構造が特に完全に潜水し、潜水した支持構造は固定手段、特に、前もって配置されたＴＬＰ構造に取り付けられる。フレームはその後、浮遊支持構造から取り外され、そのバラストは除去される、その結果、フレームは上昇し、その後、港まで牽引されるか、または、さらに使用するために陸上の組み立て領域まで牽引される。

好適には、当該方法はまた、沖合の指定された位置で、浮遊風力タービンを固定するための固定手段および特にＴＬＰ固定手段を浮遊輸送および設置構造体および／または浮遊風力タービンから取り外す段階と、指定された位置にそれを固定するために浮遊風力タービンへ結合可能なように、それらを配置する段階を有する。

本願発明の他の特徴は、従属項に示されている。

本願発明の上述した特徴および他の特徴ならびに利点は、図面を参照しながら説明する以下の本願発明の詳細な説明からより良く理解されよう。当該図面は例示に過ぎず、本願発明の範囲を限定するものではない。

図１は、ＴＬＰ支持構造を有する浮遊風力タービンのひとつの実施形態の側面図である。 図２は、図１に従う浮遊風力タービンの平面図である。 図３は、本願発明に従う沖合風力タービンを輸送および設置するための方法の実施形態を示す。 図４は、本願発明に従う沖合風力タービンを輸送および設置するための方法の実施形態を示す。 図５は、本願発明に従う沖合風力タービンを輸送および設置するための方法の実施形態を示す。 図６は、本願発明に従う沖合風力タービンを輸送および設置するための方法の実施形態を示す。 図７は、本願発明に従う沖合風力タービンを輸送および設置するための方法の実施形態を示す。 図８は、本願発明に従う沖合風力タービンを輸送および設置するための方法の実施形態を示す。 図９は、本願発明に従う沖合風力タービンを輸送および設置するための方法の実施形態を示す。 図１０は、本願発明に従う沖合風力タービンを輸送および設置するための方法の他の実施形態を示す。 図１１は、本願発明に従う沖合風力タービンを輸送および設置するための方法の他の実施形態を示す。 図１２は、本願発明に従う沖合風力タービンを輸送および設置するための方法の他の実施形態を示す。 図１３は、本願発明に従う沖合風力タービンを輸送および設置するための方法の他の実施形態を示す。 図１４は、本願発明に従う沖合風力タービンを輸送および設置するための方法の他の実施形態を示す。 図１５は、本願発明に従う沖合風力タービンを輸送および設置するための方法の他の実施形態を示す。 図１６は、本願発明に従う沖合風力タービンを輸送および設置するための方法の他の実施形態を示す。 図１７は、本願発明に従う沖合風力タービンを輸送および設置するための方法の他の実施形態を示す。 図１８は、本願発明に従う浮遊輸送および設置構造体の実施形態の平面図である。 図１９は、本願発明に従う浮遊輸送および設置構造体の実施形態の平面図である。 図２０は、本願発明に従う浮遊輸送および設置構造体の実施形態の平面図である。 図２１は、本願発明に従う浮遊輸送および設置構造体の実施形態の平面図である。 図２２は、本願発明に従う浮遊輸送および設置構造体の実施形態の平面図である。 図２３は、本願発明に従う浮遊輸送および設置構造体の実施形態の平面図である。 図２４は、本願発明に従う浮遊輸送および設置構造体を示す。 図２５は、本願発明に従う浮遊輸送および設置構造体を示す。 図２６は、本願発明に従う浮遊輸送および設置構造体を示す。

以下、同じ部材については、同じ符号で示し、必要に応じてインデックスを示す。

図１および図２は、ＴＬＰ支持構造として与えられる固定手段２８によって海底２３にアンカーされる浮遊風力タービン１のひとつの実施形態の略示図である。

風力タービン１は従来周知の風力タービンであって、エンジン室２６が取り付けられたタワー２２を有する水平軸線方向の風力タービンである。エンジン室は、エネルギーを生成するために風力によって回転するローターブレード２７を有する。

タワー２２、エンジン室２６およびブレード２７の構成は、風力タービン装置２１として言及される。この風力タービン装置は実質的に完全に港において組み立てられる。付加的なリフト手段および特に沖合クレーンは、風力タービンを動作可能状態にするのに必要ではない。

風力タービン装置２１および特にタワー２２は、風力タービン装置２１を海上レベル１９および海水２０の上の十分な動作高さに維持するための浮力を与える浮遊支持構造２４に取り付けられる。

周知のように、この浮遊風力タービン１は海水および海上の条件により異なる動きおよび力に晒される。図１で生成される動きとして、波の高まり、揺らぎ、うねりの動作が矢印Ｘ、Ｙ、Ｚで示され、ロール、縦揺れ、ヨーなどの回転動作は矢印Ｒ、Ｐ、Ｙで示されている。

生成された負荷を担持するために、与えられた固定手段２８および特にここで使用されるＴＬＰ支持構造は、係留アンカー手段４４にアンカーされたカテナリー係留ライン３４およびテンドンアンカー手段４２にアンカーされたテンドン３２を与える。テンドンアンカー手段および係留アンカー手段の両方は海底２３まで届くコンクリートの塊である。浮遊風力タービン１がこの固定手段２８に対して浮力Ｆ_Ａを加えるに従い、浮遊風力タービン１は悪天候のもとでも所定の位置に固定される。

図３から図９は、風力タービン、例えば、以下に示す風力タービン１を輸送および設置するひとつの方法および装置を示す。

上述したように、浮遊風力タービン１は、タワー２２、および、ローターブレード２７が取り付けられたエンジン室２６を有する。これらの部品は風力タービン装置２１を構成し、それは浮遊支持構造２４に取り付けられる。図１と同様に、浮遊サポート構造２４は浮遊位置に浮遊風力タービン１を維持するために浮力Ｆ_Ａを与える。

しかし、この浮遊風力タービン１が固定手段、特にＴＬＰ構造（図１）によって海底２３に固定されるように形成される際、特に非固定状態での輸送中に不安定となり、補助手段無しで図３に示すように直立状態で完全に組み立てられて輸送することは不可能である。

したがって、本願発明に従う浮遊輸送および設置構造体２が与えられる。実質的に完全に組み立てられかつ直立した浮遊風力タービン１が、浮遊輸送および設置構造体に設けられた固定手段４および風力タービン１に設けられたカウンタ固定手段３６を使って、取り付けられる。

浮遊輸送および設置構造体２は、浮遊風力タービン１が安定しかつ輸送および設置構造体２を移動させることにより移動されるように、浮遊風力タービン１に取り付けられる。この動きに対して、牽引手段３９および特にロープまたはチェーンを引くことにより、浮遊輸送および設置構造体２の装置に結合され、浮遊風力タービン１に取り付けられたタグボート３８が与えられる。浮遊輸送および設置構造体２が付加的な浮力を与えるに従い、直立し、特に、完全に組み立てられた浮遊風力タービン１は悪天候下においても安全かつ確実な方法で輸送可能である。

図３および図４に示すように、タグボート３８は、浮遊輸送および設置構造体２および浮遊風力タービン１を、予め設置された固定手段２８まで引いていく。それは、本実施形態においてＴＬＰ支持構造として形成されている。

固定手段２８は、海底２３に沈んだテンドンアンカー手段４２および係留アンカー手段４４を有する。アンカー手段４２および４４には、テンドン３２および係留ライン３４がそれぞれ取り付けられる。テンドン３２および係留ライン３４は実質的に海面レベルで保持されるか、または、一時的浮力手段４６によって必要な設置レベルに保持される。本実施形態において、風力タービンが図４に示す設置位置まで引かれる前に、固定手段２８が他のタグボートによって浮遊風力タービン１の設置位置に配置される。

図３および４からわかるように、浮遊輸送および設置構造体２および浮遊風力タービン１は、タグボート３８によって風力タービン１の設置位置まで引かれてきた。浮遊輸送および設置構造体はそれによって浮遊風力タービン１の浮遊支持構造２４の頂部２５に配置され、与えられる固定手段およびカウンタ固定手段４、３６に応じて、タワー２２および／または浮遊支持構造に固定される。

もちろん、特に、タービンが垂直軸線タービンである場合に、浮遊支持構造を浮遊風力タービンの他の部品にも取り付けることは可能である。

浮遊輸送および設置構造体２および浮遊支持構造２４の浮力の組み合わせに従い、図３および４に示す浮遊輸送および設置構造体は浮遊深さｄ１を有する。

図５に示すように、浮遊風力タービン１が設置されるべき位置に到着した後、浮遊風力タービン１は固定手段２８、特に、テンドン３２およびカテナリー係留ライン３４に固定される。本実施形態にしたがって、浮遊輸送および設置構造体２は、バラスト、特に、海水２０をバラストおよびデバラスト浮遊手段６内にポンピングすることによりバラストされる。このバラスト手段６は空洞チャンバ１４および特に浮遊輸送および設置構造体２のフレーム構造１２内に配置された中空チューブとして設けられる。好適には、浮遊輸送および設置構造体２および特にバラスト浮遊手段６は、海水を注水および排水するためのバルブまたは類似の開口部を有する。

図５に記載されるように、輸送および設置構造体２に注水することにより、浮遊深さが下降しｄ２＞ｄ１、それにより取り付けられた浮遊風力タービン１およびその浮遊支持構造２４が下降する。指示値として、本実施形態にしたがう浮遊風力タービン１の浮遊深さｄ２は約１０から２５ｍで、この設置方法においては特に、１５から２０ｍが好ましい。

図５からわかるように、浮遊支持構造２４の浮遊深さが下降するに従い、固定手段２８および特にテンドン３２およびカテナリー係留ライン３４が浮遊指示プラットフォームに容易に取付可能となる。このため、浮遊指示構造２４は、固定手段および特にテンドン３２およびカテナリー係留ライン３４が、テンドンおよび係留ラインに作用する大きな力無しで取付可能となる深さまで、特に、固定手段２８の少なくとも一部がたるむまで下降する。

図６に従い、浮遊風力タービン１および浮遊指示構造２４が固定手段２８および係留ライン３４およびテンドン３２に取り付けられた後、浮遊輸送および設置構造体２が浮遊風力タービン１から取り外される。取り外すために、上述した固定手段およびカウンタ固定手段４、３６は緩められ、かつ、デバラスト浮遊手段６が排水することによりデバラストされる。固定手段４、３６に関して、固定手段４、３６は溶接または類似の結合部品であり、切断または溶接手段等のような分離手段を使って、設置処理のステージにおいて分離することが可能である。

結果として、浮遊輸送および設置構造体２は風力タービン１の固定した浮遊支持構造２４から離れて持ち上げられる。それによって、浮遊風力タービンはたるんだ固定手段２８の限度内で上昇し、それにテンションを与え、海水２０中での風力タービンの確実な固定を生じさせる。浮遊移送および設置構造は新たな浮遊深さｄ３＜ｄ２に達する。

図７から図９は、図６に従う取り外された浮遊輸送および設置構造体２を除去する様子を示す。

ここに開示された実施形態において、浮遊輸送および設置構造体２は、ゲート構造１０を有する。それは、開放可能であり、好適には、電子制御ステーション（図示せず）によって制御可能である。例えば、ゲート１０を開閉するための作用手段１１は、従来周知の水圧、電気または任意の他の作用手段であってよい。もちろん、作用手段はスナップバー、ボルト結合等のように手動で制御可能であってもよい。

図７において、収容領域８を包囲した閉止状態にあるゲート構造１０が示されている。風力タービン１、本実施形態ではタワー２２が収容され、環境影響力に対して保護されている。ゲート１０を開放した後（図８参照）、取り外された浮遊輸送および設置構造体２は、風力タービンを持ち上げる必要がなく、特に、クレーンなどの付加的なリフト手段を必要とせず、固定した浮遊風力タービン１から引き離される。

図９に示すように、タグボート３８は浮遊輸送および設置構造体２に再び結合され、そのゲート構造１０は閉止され、タグボートは浮遊輸送および設置構造体を好適には新しい動作方向に、および、特に沖合に設置されるべき新しい風力タービンが輸送を待っている陸上位置まで牽引する。浮遊風力タービン１の設置特に固定が完了する。

図１０から図１７は、第２の実施形態および特に風力タービン１を輸送および設置するための第２の方法を示す。浮遊風力タービン１に取り付けられた浮遊輸送および設置構造体２の基本構成および特に、風力タービン１の浮遊支持構造２４の頂部２５の構成は、上述した実施形態と同一である。したがって、詳細な説明は省略する。

しかし、ここに説明する装置および方法は上述したものと以下の点で異なる。すなわち、固定システム２８の少なくとも一部がタグボート３８による輸送中に、設けられた取付手段２９によって浮遊輸送および設置構造体２および／または風力タービンに取り付けられる。

本実施形態において、テンドンアンカー手段４２および係留アンカー手段４４は、輸送中、浮遊風力タービン１の浮遊支持構造２４へ取り付けられる。また、それぞれのテンドン３２およびカテナリー係留ライン３４を取り付けることも可能である。しかし、詳細な説明は省略する。また、輸送中、固定手段２８の任意の他の部分を取り付けることももちろん可能である。

指定された設置位置を受信した後（図１１および図１２参照）、浮遊風力タービン１が取付可能となるように固定手段が配置される。例えば、アンカー手段４４、４２は海底２３に沈められ、係留ライン３４およびテンドン３２に取り付けられる。再び、一時的浮力手段４６が少なくとも部分的に使用される。それは、浮遊輸送および設置構造体２または浮遊風力タービンに輸送中結合されたものである。また、これらの手段をタグボート等に輸送することも可能である。

図１２に示すように、本実施形態において、テンドンアンカー手段４２は、浮遊輸送および設置構造体２に配置されたウインチ３３によって海底２３まで下降される。もちろん、ウインチは浮遊支持構造２４に設けられてもよい。

図１３に示すように、海底２３までテンドンアンカー手段４２を下降させた後、浮遊輸送および設置構造体２は、バラスト可能浮遊手段６および特にフレーム構造１２の空洞チャンバ１４内に注水することによりバラストされる。この結果、浮遊深さｄ２が増加する。詳細には、浮遊支持構造２４が通常の設置深さよりわずかに低くなる。

アンカー手段を下降させた後、テンドン３２およびカテナリー係留ライン３４は浮遊支持構造２４に結合される。

第１の実施形態に関して上述したように、図１４から図１７に示すように、浮遊輸送および設置構造体２は浮遊風力タービン１から取り外され、デバラスト浮遊手段６が排水することにより空にされ、その結果、浮遊輸送および設置構造体２は浮遊深さｄ３まで上昇する（図１４参照）。

好適には、取り外し作業は、以下の段階を含む。浮遊風力タービン１が最終的な設置位置に達するまで、バラスト水が浮遊輸送および設置構造体２から、特に、デバラスト浮遊手段６から、ポンプ排水される。続いて、浮遊輸送および設置構造体２が浮遊風力タービン１から取り外される。特に、固定手段およびカウンタ固定手段４、３６が開放される。最後に、浮遊輸送および設置構造体２が要求された輸送深さに達するまで、過剰なバラスト水がデバラスト浮遊手段６から排水される。

その後、浮遊輸送および設置構造体２が、図３から図９に上述したものと同じ段階を実行することによって、図１５から図１７に示すように引き離される。

再び、浮遊輸送および設置構造体２の一方側および、本実施形態においてゲート１０が水圧シリンダを使って開放される。上述したように、他の作用手段が使用されてもよい。ゲート構造１０を開放した後、タグボート３８は浮遊輸送および設置構造体２を浮遊タービン１から引き離す。ゲート構造１０は閉止されており、浮遊輸送および設置構造体２は港または他の作業位置まで牽引されて戻される。

図１８および図１９は、フレーム構造１２を有し、かつ、構造体２の一方側にゲート構造１０を有する浮遊輸送および設置構造体２の他の実施形態を示す。水圧、電気または他の任意の作用手段１１がゲート構造１０を開閉するのに使用される。もちろん、手段１１は、ゲート部分１０が手動で開閉される、水圧ダンパーのような支持手段として与えられてもよい。

類似の実施形態が、図２０および図２１に示されている。フレームおよび格子構造として構成されており、それぞれ、三角形状を有する。浮遊輸送および設置構造体２は、浮遊風力タービン１を収容するための収容領域８を有し、両方の実施形態は、水圧または他の作用手段１１により開閉可能なゲート構造１０を有する。図２０に示す一方の実施形態において、作用手段１１は収容領域８の外側に配置され、図２１に示す他方の実施形態においてそれは収納領域内に配置される。

フレーム構造１２は好適には、異なる部品１６、１７、１０および特にフレーム状の部品を使うことで、異なるサイズおよび／またはジオメトリの浮遊輸送および設置構造体２２が与えられるように形成される。こうして、異なる浮遊風力タービン１が収容領域内に収容されて輸送される。もちろん、ゲート構造１０の長さを減少させることまたは浮遊輸送および設置構造体２のサイズおよび種類に適合させた部品１６および１７を与えることも可能である。

図２２および図２３は図２０および図２１の実施形態に類似の浮遊輸送および設置構造体の他の実施形態を開示する。ここで、ゲート構造１０はヨーモータ、水圧モータ等として与えられる作用手段１１によって作動される。

浮遊輸送および設置構造体の異なる実施形態を使うことにより、および、特に、複数の部品１６、１７および特にフレーム状の部品１２をモジュール構造として形成することにより、異なる種類の浮遊風力タービンを輸送および設置するために浮遊輸送および設置構造体２を適応するために互いに少なくとも部分的に取付可能であることで、非常に効果的かつ多目的な構造が与えられる。

上述した実施形態は、浮遊輸送および設置構造体２のフレーム構造１２に着目しており、図２４から図２６は、特に、固定手段４およびカウンタ固定手段３６を示す浮遊輸送および設置構造体２の実施形態を示す。

図２３は、浮遊輸送および設置構造体２へ取付られた浮遊風力タービン（図示せず）のタワー２２の側面図である。タワー２２は、浮遊輸送および設置構造体２の固定手段４が取り付けられるカウンタ固定手段３６を有する。

図２５にからわかるように、浮遊輸送および設置構造体は、さらに、収容領域８を開閉するためのゲート構造１０が作用手段１１によって作用される固定手段４の一部であるという事実によっても特定される。

好適には、それが異なる種類の浮遊風力タービンおよび特にタワー２２に適応可能であるように、アダプタ手段３０として固定手段４のフレーム構造４８を与えることが可能である。

言うまでもなく、浮遊輸送および設置構造体２を浮遊風力タービン１および特に浮遊支持構造２４に固定するための手段も使用可能である。

１ 風力タービン
２ 浮遊輸送および設置構造体
４ 固定手段
６ バラストおよびデバラスト浮遊手段
８ 収容領域
１０ ゲート構造
１１ 作用手段
１２ 格子構造、フレーム構造
１４ 空洞チャンバ
１６ 部品
１７ 部品
１９ 海面レベル
２０ 海水
２１ 風力タービン装置
２２ タワー
２３ 海底
２４ 浮遊支持構造
２５ 浮遊支持構造の頂部
２６ エンジン室
２７ ローターブレード
２８ 固定手段
２９ 取付手段
３０ アダプタ手段
３２ テンドン
３３ ウインチ
３４ 係留ライン
３６ カウンタ固定手段
３８ タグボート
３９ 牽引手段
４２ テンドンアンカー手段
４４ 係留アンカー手段
４６ 一時的浮力手段
４８ フレーム構造
ｄ１ 浮上深さ
ｄ２ 浮上深さ
ｄ３ 浮上深さ
ＦＡ 浮力
Ｘ 波の高まり
Ｙ 揺らぎ
Ｚ うねり
Ｒ ロール
Ｐ 縦揺れ
Ｙ ヨー

Claims (6)

1. 組み立てられかつ支持構造体上で直立した浮遊風力タービンを、輸送および設置するための浮遊輸送および設置構造体であって、前記浮遊輸送および設置構造体は、
   前記浮遊風力タービンが安定しかつ前記浮遊輸送および設置構造体を移動することによって移動可能となるように、前記支持構造体上で直立した前記浮遊風力タービンへ着脱可能かつ一時的に固定するための固定手段と、
   前記浮遊風力タービンを少なくとも部分的に収容する収容領域と、
   前記収容領域を画定するフレーム構造および格子構造と、
   固定された前記浮遊風力タービンの周囲で前記収容領域を可逆的に完全に包囲するための、開閉するように前記フレーム構造に枢着された、少なくともひとつのゲート構造と
   を備え、
   前記フレーム構造および前記格子構造は、空洞チャンバを有し、
   前記空洞チャンバは、バラストおよびデバラスト浮遊手段を構成し、前記浮遊輸送および設置構造体が前記浮遊風力タービンに固定され、または、分離される場合に、海水を注水し、または、排水することにより、前記浮遊輸送および設置構造体の浮上深さが前記バラストおよびデバラスト手段によって調節可能であり、
   前記支持構造体が海底に設けられた海底固定手段に固定された後に、前記浮遊輸送および設置構造体は、前記支持構造体上で直立した前記浮遊風力タービンから切り離される、ことを特徴とする浮遊輸送および設置構造体。
2. 前記浮遊風力タービンの複数回の輸送および設置に再利用可能である、ことを特徴とする請求項１に記載の浮遊輸送および設置構造体。
3. 異なる種類の前記浮遊風力タービンを輸送および設置するために、前記浮遊輸送および設置構造体を適応させるための、少なくとも部分的に互いに取付可能な複数の部品およびフレーム状部品を有するモジュール構造として形成される、ことを特徴とする請求項１または２に記載の浮遊輸送および設置構造体。
4. 輸送および設置するために、異なる種類の前記浮遊風力タービンを固定するためのアダプタ手段を備える、ことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の浮遊輸送および設置構造体。
5. 前記海底固定手段の少なくとも一部を輸送中に少なくとも一時的に取り付けるための取付手段を備え、それによって、前記浮遊風力タービンは沖合の設置位置に固定可能となる、ことを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の浮遊輸送および設置構造体。
6. 請求項１から５のいずれか一項に記載の浮遊輸送および設置構造体の前記固定手段に結合可能なカウンタ固定手段を備える浮遊風力タービン。