JP6131569B2 - 洋上風力発電用配線システム及び洋上風力発電システム - Google Patents

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Description

本発明は、洋上風力発電用配線システム及び洋上風力発電システムに関するものである。
洋上風力発電では、風車を含む洋上風力発電設備間、および洋上風力発電設備から陸上までの間の区間に海中ケーブルを布設し、電力の伝送を行っている。
このような洋上風力発電用配線システムにおいては、従来より、水深の浅い場所では海中ケーブルを海底に埋設し、水深の深い場所では海中ケーブルを埋設せずに海底に布設することが行われている。
水深の浅い場所で海中ケーブルを海底に埋設するのは、船舶のアンカーや底引き網等による海中ケーブルの損傷を避けるためである。水深の深い場所では、底引き網等による海中ケーブルの損傷のおそれがないため、海中ケーブルを埋設せずに海底に布設している。
なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、特許文献1〜4がある。
特開2000−87269号公報 特表2008−516113号公報 特開2011−102587号公報 特開平7−177637号公報
しかしながら、上述の従来の洋上風力発電用配線システムでは、水深の深い場所で海中ケーブルを海底まで降ろすために、布設される海中ケーブルの長さが長くなってしまい、海中ケーブルでの伝送損失が大きくなり、洋上風力発電システム全体での発電効率が低下することが考えられる。
さらに、海中ケーブルを海底に布設する場合、海底が岩場やサンゴ礁である場合は、海中ケーブルの損傷や環境破壊のおそれがあるため布設が不可能となってしまう。そこで、海底の地形によらず布設可能な洋上風力発電用配線システムが望まれる。
本発明は上記事情に鑑み為されたものであり、洋上風力発電システム全体での発電効率の低下を抑制でき、海底の地形によらず布設可能な洋上風力発電用配線システム及び洋上風力発電システムを提供することを目的とする。
本発明は上記目的を達成するために創案されたものであり、洋上風力発電に用いられる複数の洋上風力発電設備間に布設され電力を送電する海中ケーブルを有し、前記海中ケーブルは、前記洋上風力発電設備間の全長にわたって海中に浮遊した状態で布設され、前記海中ケーブルは、浮遊した状態で布設された部分に浮体物が取り付けられ、前記浮体物は、浮体式トラフからなり、前記海中ケーブルに連続的あるいは任意の間隔で取り付けられ、前記浮体式トラフは、ラダー状に形成され、前記浮体式トラフを前記海中ケーブルに沿わせた状態で、前記浮体式トラフと前記海中ケーブルが固定されている洋上風力発電用配線システムである。
前記浮体物は、ワイヤーロープ、チェーン、あるいは合成繊維を介して、海底に沈められたシンカーに固定されていてもよい。
前記浮体物に、ワイヤーロープ、チェーン、あるいは合成繊維を介して、前記海中ケーブルの布設位置確認用のブイが海上に浮かぶ状態で取り付けられていてもよい。
前記浮体物は、発泡スチロールまたは発泡性プラスチック材料からなってもよい。
前記海中ケーブルが布設され浮遊する水深は、25m以上であるとよい。
前記洋上風力発電設備が、浮体式洋上風力発電設備であってもよい。
また、本発明は上記目的を達成するために創案されたものであり、複数の洋上風力発電設備と、前記洋上風力発電設備間に布設され電力を送電する海中ケーブルと、を備え、前記海中ケーブルは、前記洋上風力発電設備間の全長にわたって海中に浮遊した状態で布設され、前記海中ケーブルは、浮遊した状態で布設された部分に浮体物が取り付けられ、前記浮体物は、浮体式トラフからなり、前記海中ケーブルに連続的あるいは任意の間隔で取り付けられ、前記浮体式トラフは、ラダー状に形成され、前記浮体式トラフを前記海中ケーブルに沿わせた状態で、前記浮体式トラフと前記海中ケーブルが固定されている洋上風力発電システムである。
本発明によれば、洋上風力発電システム全体での発電効率の低下を抑制でき、海底の地形によらず布設可能な洋上風力発電用配線システム及び洋上風力発電システムを提供できる。
本発明の一実施の形態に係る洋上風力発電用配線システムの概略構成図である。 図1の洋上風力発電用配線システムで用いる浮体式トラフを示す図であり、(a)は斜視図、(b)はその下側から見た平面図である。 図1の洋上風力発電用配線システムの変形例を示す図である。 図1の洋上風力発電用配線システムにおける海中ケーブルの布設方法を説明する図である。
以下、本発明の実施の形態を添付図面にしたがって説明する。
図1は、本実施の形態に係る洋上風力発電用配線システムの概略構成図である。
図1に示すように、洋上風力発電用配線システム1は、洋上風力発電に用いられる複数の洋上風力発電設備2間に布設され電力を送電する海中ケーブル3に浮体物4が取り付けられ、海中ケーブル3が洋上風力発電設備2間の全長にわたって海中に浮遊した状態で布設されているものである。
洋上風力発電設備2としては、比較的水深の浅い場所(例えば水深60m未満の場所)に多く用いられる着床式洋上風力発電設備と、比較的水深の深い場所(例えば水深60m以上の場所)に多く用いられる浮体式洋上風力発電設備が知られているが、ここでは、洋上風力発電設備2が浮体式洋上風力発電設備である場合を説明する。詳細は後述するが、本発明は、浮体式洋上風力発電設備が用いられるような水深の深い場所で特に有効である。
海中ケーブル3は、洋上風力発電設備2で発電した電力を送電するものであり、通常は海底に布設されることから海底ケーブルとも呼ばれている。なお、海中ケーブル3として、電力の送電する電力線のみならず、電気信号や光信号を伝送する信号線を含むものを用いてもよい。本実施の形態では、海中ケーブル3に浮体物4を取り付け、海中ケーブル3を海中に浮遊した状態とする。
浮体物4としては、浮体式トラフ4aや中間ブイ4bなどを用いることができる。浮体物4に用いる浮体式トラフ4aや中間ブイ4bとしては、例えば、発泡スチロールまたは発泡性プラスチック材料からなるものを用いるとよい。
浮体物4は、海中ケーブル3に、連続的あるいは任意の間隔で取り付けられている。図1では、洋上風力発電設備2a,2b間では、海中ケーブル3に連続的に浮体式トラフ4aを取り付け、洋上風力発電設備2b、2c間では、海中ケーブル3に任意の間隔で、浮体式トラフ4aと中間ブイ4bとを取り付けた場合を示している。なお、浮体物4を任意の間隔で取り付ける場合、浮体物4間の海中ケーブル3が若干撓んだ状態(あそびを持たせた状態)となるようにし、潮流等で海中ケーブル3が揺動した際に海中ケーブル3にかかる負荷を低減するとよい。
浮体物4は、ワイヤーロープ5を介して、海底に沈められたシンカー(錘)6に固定されている。浮体物4をシンカー6に固定することで、浮体物4(および海中ケーブル3)が海上に浮かび上がることなく海中に配置され、かつ、浮体物4(および海中ケーブル3)が潮流で流されないようにすることができる。また、浮体物4をシンカー6で固定することで、海中ケーブル3の動きをある程度制限できるようになるので、潮流等で海中ケーブル3が揺動した際に海中ケーブル3の洋上風力発電設備2への引込部にかかる負荷を低減することも可能になる。
なお、浮体物4をシンカー6に固定する手段はワイヤーロープ5に限定されるものではなく、チェーンや合成繊維(繊維強化プラスチックなど)を用いることも可能である。
浮体物4として用いる浮体式トラフ4aの構造の一例を図2(a),(b)に示す。
図2(a),(b)に示すように、浮体式トラフ4aは、ラダー状に形成されており、浮体式トラフ4aを海中ケーブル3に沿わせた状態で、浮体式トラフ4aと海中ケーブル3とが固定されている。
浮体式トラフ4aは、平行に配置された2本の柱状体21と、2本の柱状体21の軸方向に沿って所定の間隔で設けられ両柱状体21を連結する複数のリブ22と、を備えている。本実施の形態では、リブ22を湾曲した形状(図2(a)における下方に湾曲した形状)とし、その湾曲した凹部に海中ケーブル3を載置して固定するようにしている。
なお、図3では、浮体式トラフ4aと海中ケーブル3を固定する固定手段を省略して示しているが、固定手段としては、海中ケーブル3と浮体式トラフ4aとを固定できる手段であればどのようなものを用いてもよく、例えば、海中ケーブル3をリブ22に締結して固定する手段等を用いることができる。また、例えば、2つの浮体式トラフ4aで海中ケーブル3を上下、あるいは左右から挟み込んで固定するように構成することも可能である。
海中ケーブル3が布設され浮遊する水深dは、25m以上であることが望ましい。これは、海中ケーブル3を水深25m未満と浅い領域に布設すると、船舶が通過した際に接触してしまうおそれがあるためである。海中ケーブル3を布設する水深は、浮体物4とシンカー6とを接続するワイヤーロープ5の長さで調整することができる。
また、図3に示すように、浮体物4に、ワイヤーロープ31(チェーンや合成繊維でもよい)を介して、海中ケーブル3の布設位置確認用の海上に浮かぶブイ32を取り付けるようにしてもよい。海上に浮かぶブイ32を取り付けることで、海上からブイ32を視認できるようになり、海中に布設されている海中ケーブル3の位置を容易に把握できるようになる。従来のように海中ケーブル3を海底に布設する場合は海中ケーブル3とブイ32の位置が離れすぎるため、ブイ32による海中ケーブル3の布設位置確認は困難であるが、本実施の形態では、海中ケーブル3を浮遊した状態で比較的水深の浅い場所に布設しているため、ブイ32による布設位置確認が可能になる。
海中ケーブル3を布設する際には、図4に示すように、布設台船41から海中ケーブル3を送り出すことになる。このとき、浮体物4(浮体式トラフ4aや中間ブイ4b)およびシンカー6(シンカー6から延びるワイヤーロープ5)を海中ケーブル3に取り付けながら送り出すことで、容易に海中ケーブル3を布設することが可能である。送り出された海中ケーブル3は、シンカー6の重みにより海中に沈んでいくことになる。
ところで、洋上風力発電用配線システム1は、洋上風力発電設備2間に布設される海中ケーブル3のみならず、洋上風力発電設備2から陸上までの間の区間に布設される海中ケーブル3も含むものである。ただし、本発明では、洋上風力発電設備2から陸上までの間の区間については、海中ケーブル3をどのように布設するかは、特に限定しない。
洋上風力発電設備2間の距離は例えば500〜600m程度であり、洋上風力発電設備2から陸上までの間の区間の距離は数km〜数10kmである。
本実施の形態では、洋上風力発電設備2と陸上の区間では、従来どおり、水深の浅い場所では海中ケーブル3を海底に埋設し、水深の深い場所では海中ケーブル3を埋設せずに海底に布設するようにした。なお、水深の深い場所(例えば水深30m以上の場所)に布設される海中ケーブル3のみ、浮体物4を取り付けて海中に浮遊した状態で布設するよう構成することも勿論可能である。
本実施の形態に係る洋上風力発電用配線システム1により海中ケーブル3の配線を行うことで、本実施の形態に係る洋上風力発電システムが得られる。つまり、本実施の形態に係る洋上風力発電システムは、複数の洋上風力発電設備2と、洋上風力発電設備2間に布設され電力を送電する海中ケーブル3と、を備え、海中ケーブル3が洋上風力発電設備2間の全長にわたって海中に浮遊した状態で布設されているものである。
本実施の形態の作用を説明する。
本実施の形態に係る洋上風力発電用配線システム1では、洋上風力発電に用いられる風車を含む複数の洋上風力発電設備2間に布設され電力を送電する海中ケーブル3を有し、海中ケーブル3が洋上風力発電設備2間の全長にわたって海中に浮遊した状態で布設されている。
従来の洋上風力発電用配線システムでは、洋上風力発電設備2間の海中ケーブル3を海底に布設していたため、特に水深の深い場所に設けられた洋上風力発電設備2間に海中ケーブル3を布設する場合には、海中ケーブル3の長さが非常に長くなってしまっていた。
これに対して、本実施の形態に係る洋上風力発電用配線システム1では、洋上風力発電設備2間の海中ケーブル3を浮遊した状態で比較的水深の浅い場所に布設するため、従来必須であった洋上風力発電設備2から海底に至る区間での海中ケーブル3の布設が不要となり、洋上風力発電設備2間の海中ケーブル3の長さを短くすることが可能になる。その結果、海中ケーブル3での伝送損失を低減し、洋上風力発電用配線システム1を含む洋上風力発電システム全体での発電効率の低下を抑制することが可能になる。本発明は、浮体式洋上風力発電設備が用いられるような水深の深い場所で特に有効である。
また、海中ケーブル3の長さを短くできるため、低コストな洋上風力発電用配線システム1を実現できる。
さらに、洋上風力発電用配線システム1では、洋上風力発電設備2間の海中ケーブル3を浮遊した状態で布設するために、海底の地形の影響を受けずに海中ケーブル3を布設することが可能となり、例えば、岩場やサンゴ礁においても海中ケーブル3を布設することが可能となる。その結果、洋上風力発電の適用可能地域(洋上風力発電システムを設置することが可能なエリア)を大きく拡げることが可能になる。また、海中ケーブル3を海底に布設する場合に必須であった海底地質調査(海中ケーブル3の布設ルート調査)を省略することが可能となり、さらなる低コスト化が可能になる。
さらにまた、洋上風力発電設備2間の海中ケーブル3を浮遊した状態で比較的水深の浅い場所に布設するので、なんらかの事故が発生した場合にも、海中ケーブル3の撤去・修繕作業が比較的容易になる。また、海中ケーブル3の布設後の状況確認を行う際も、海底まで確認しに行く必要がなくなるため、作業が容易になる。
本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加え得ることは勿論である。
例えば、上記実施の形態では、浮体物4と海中ケーブル3とを直接固定した場合を説明したが、これに限らず、例えば、浮体物4と海中ケーブル3とを、ワイヤーロープ(チェーンや合成繊維でもよい)を介して間接的に固定し、浮体物4から海中ケーブル3を垂下するように構成してもよい。この場合、図3に示した海上に浮かぶブイ32を浮体物4として用いることも可能である。また、浮体物4とシンカー6を接続するワイヤーロープ5の途中に固定具を設けて、その固定具に海中ケーブル3を固定するようにしてもよい。
1 洋上風力発電用配線システム
2 洋上風力発電設備
3 海中ケーブル
4 浮体物
4a 浮体式トラフ
4b 中間ブイ
5 ワイヤーロープ
6 シンカー

Claims (7)

  1. 洋上風力発電に用いられる複数の洋上風力発電設備間に布設され電力を送電する海中ケーブルを有し、
    前記海中ケーブルは、前記洋上風力発電設備間の全長にわたって海中に浮遊した状態で布設され
    前記海中ケーブルは、浮遊した状態で布設された部分に浮体物が取り付けられ、
    前記浮体物は、浮体式トラフからなり、前記海中ケーブルに連続的あるいは任意の間隔で取り付けられ、
    前記浮体式トラフは、ラダー状に形成され、
    前記浮体式トラフを前記海中ケーブルに沿わせた状態で、前記浮体式トラフと前記海中ケーブルが固定されている
    ことを特徴とする洋上風力発電用配線システム。
  2. 前記浮体物は、ワイヤーロープ、チェーン、あるいは合成繊維を介して、海底に沈められたシンカーに固定されている
    請求項1に記載の洋上風力発電用配線システム。
  3. 前記浮体物に、ワイヤーロープ、チェーン、あるいは合成繊維を介して、前記海中ケーブルの布設位置確認用のブイが海上に浮かぶ状態で取り付けられている
    請求項1または2に記載の洋上風力発電用配線システム。
  4. 前記浮体物は、発泡スチロールまたは発泡性プラスチック材料からなる
    請求項いずれかに記載の洋上風力発電用配線システム。
  5. 前記海中ケーブルが布設され浮遊する水深は、25m以上である
    請求項1〜いずれかに記載の洋上風力発電用配線システム。
  6. 前記洋上風力発電設備、浮体式洋上風力発電設備である
    請求項1〜いずれかに記載の洋上風力発電用配線システム。
  7. 複数の洋上風力発電設備と、
    前記洋上風力発電設備間に布設され電力を送電する海中ケーブルと、
    を備え、
    前記海中ケーブルは、前記洋上風力発電設備間の全長にわたって海中に浮遊した状態で布設され
    前記海中ケーブルは、浮遊した状態で布設された部分に浮体物が取り付けられ、
    前記浮体物は、浮体式トラフからなり、前記海中ケーブルに連続的あるいは任意の間隔で取り付けられ、
    前記浮体式トラフは、ラダー状に形成され、
    前記浮体式トラフを前記海中ケーブルに沿わせた状態で、前記浮体式トラフと前記海中ケーブルが固定されている
    ことを特徴とする洋上風力発電システム。
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