JP6316948B2 - 風力発電装置基礎部 - Google Patents

Description

本発明は、風力発電装置および風力発電装置基礎部に関する。

風力発電装置のタワーを建造する前に対応の基礎部を地面に設けなければならない。基礎部は典型的には例えばコンクリートにより現場で打設される。コンクリートの硬化後に、第１のタワーセグメントを基礎部上に配置することができる。

図２Ａは、従来技術による風力発電装置の基礎部を概略的に示す。コンクリートの打設された基礎部２１０は打設口突部（Anguss、以下、打設突部という）２１０ｃないし打設されたリング２１０ｃを有し、これは引張ケーブル２３０を受け入れるための孔部２１０ｂを有する。ここで打設突部２１０ｃは地面の下に存在する。タワーセグメント１０２の壁には複数の孔部１０２ａが設けられており、これらの孔部を通してそれぞれ引張ケーブル（Spannseile）ないし引張撚りワイヤ（Spannlitzen）２３０を案内することができる。さらにこれらの引張撚りワイヤ２３０は、風力発電装置のタワーのセグメントを緊張するために使用される。打設突部２１０ｃの下方端部２１０ｄには少なくとも１つの引張撚りワイヤヘッド２４０が設けられている。打設突部２１０ｃの下方には地下室ないしさらなる空間２１０ａを設けることができ、ここでは引張撚りワイヤ２３０を引張撚りワイヤヘッド２４０によって予付勢することができる。図２Ａの構成では、内部緊張部（Innenverspannung）が示されており、すなわち引張撚りワイヤはタワー壁の内部を延在する。

図２Ｂは、従来技術による風力発電装置の基礎部を概略的に示す。基礎部２１０にはコンクリートが打設され、基礎部は、引張ケーブルないし引張撚りワイヤ２３０のための少なくとも１つの孔部２１０ｂを備える打設突部２１０ｃを有する。図２Ａとは異なり、引張撚りワイヤ２３０はタワーの型枠内ではなく、タワーの内部でありかつタワー壁の外部で案内され、したがってこれは内部ないし外部が緊張されたタワーである。図２Ａと同じように打設突部は下側２１０ａを有し、ここには引張撚りワイヤヘッド２４０が引張撚りワイヤないし引張ケーブルを緊張するために設けられている。

コンクリート基礎部２１０の上には少なくとも部分的に地面、砂利１０等を設けることができる。

引張撚りワイヤ２３０を引張撚りワイヤヘッドにより緊張できるようにするため、基礎部地下室２１０ａ、すなわち地面レベルの下に空間を設けなければならない。

欧州特許公開公報第２３３９０９４号 欧州特許公開公報第１２６２６１４号 ドイツ特許公開公報第１０２０１００２３２６３号

本発明の課題は、改善された基礎部ないし改善された風力発電装置基礎部を備える風力発電装置を提供することである。

この課題を解決するために、本発明の第１の視点により、地面レベルを備える地面の上または地面内に配設されるよう構成された基礎部と、該基礎部の上に配置されてなるタワーとを備えている風力発電装置であって、前記基礎部は、基礎部プレートと、地面レベルより上に配設される前記基礎部プレート上の基台部とを有しており、該基礎部プレートは地面レベルより下に配置されており、前記基台部には、引張撚りワイヤを受け入れるための複数の孔部を備える引張撚りワイヤ接続部が設けられており、前記引張撚りワイヤ接続部の複数の孔部は、前記引張撚りワイヤをタワー壁の内部を介して案内するための該タワー壁の対応する孔部と連通しており、前記引張撚りワイヤは、前記引張撚りワイヤ接続部の下側で引張撚りワイヤヘッドによって緊張されており、前記基礎部プレートと基台部は、現場打ちで一体に打設された構造を有し、前記基礎部プレートの上側と、引張撚りワイヤ接続部の下側との間の間隔は、前記引張撚りワイヤを引っ張るのに作業員が十分なスペースを有するような大きさである、風力発電装置が提供される（第１基本構成・形態１）。
更に、本発明の第２の視点により、風力発電装置の建設方法であって、以下の工程：
基礎部プレートと基台部を現場打ちで一体に打設することにより、地面レベルを有する地面の上または地面内に基礎部を配設すること、但し、該基礎部プレートは該地面レベルより下に位置し、かつ、該基台部は該地面レベルより上に位置すること、
引張撚りワイヤを受け入れるための複数の孔部を備える引張撚りワイヤ接続部を前記基台部に設けること、但し、前記引張撚りワイヤ接続部の複数の孔部は、前記引張撚りワイヤをタワー壁の内部を介して案内するための該タワー壁の対応する孔部と連通し、かつ、前記基礎部プレートの上側と、前記引張撚りワイヤ接続部の下側との間の間隔は、前記引張撚りワイヤを引っ張るのに作業員が十分なスペースを有するような大きさであること、
タワーを前記基礎部に配設すること、及び
前記引張撚りワイヤを前記引張撚りワイヤ接続部の下側に引張撚りワイヤヘッドによって緊張すること、
を含む、建設方法が提供される（第２基本構成・形態５）。

かくて風力発電装置には基礎部（Fundament）と、基礎部の上に配置されたタワーとが設けられる。基礎部は、基礎部プレート（ないし基盤プレート）と、この基礎部プレート上に（タワーの）基台部（Fundamentsockel）とを有する。基台部には、引張撚りワイヤを受け入れるための複数の孔部を備える引張撚りワイヤ接続部が設けられる。引張撚りワイヤは、接続部の下側で引張撚りワイヤヘッドにより緊張されている。基礎部プレートと基台部はコンクリートにより打設され、基台部は地面から突き出ることができるが、一方、基礎部プレートは地面の下に存在する。

基礎部プレートの上側と引張撚りワイヤ接続部の下側との間の間隔は、引張撚りワイヤを引っ張るのに作業員が十分なスペースを有するような大きさに選択すべきである。

本発明のさらなる視点によれば、基礎部プレートと基台部は現場打ちで一体構造に打設されている。

本発明は同様に、基礎部プレートと、この基礎部プレート上に基台部とを備える風力発電装置基礎部に関する。基台部には、引張ケーブルまたは引張撚りワイヤを受け入れるための複数の孔部を備える打設突部が設けられている。引張ケーブルまたは引張撚りワイヤは、打設突部の下側で引張撚りワイヤヘッドにより緊張される。基礎部プレートと基台部はコンクリートにより打設され、地面から突き出ることができる。

本発明は、コンクリート基礎部にコンクリート基台部を設け、引張撚りワイヤ用の打設突部を基台部に設けるという技術思想に関するものである。ここで基台部は基礎部の上に配置されている。

風力発電装置ないし風力発電装置のタワーを設置するために、まず基礎部が設けられ、続いてタワーセグメントが基礎部の上に配置される。次にタワーセグメントと基礎部は、引張撚りワイヤによって１つの静的なシステムに結合される。タワーセグメントと基礎部は、別個に製造し、出荷することができる。本発明の基礎部により、基礎部地下室と基礎部カバーを省略することができる。本発明によれば、基礎部をより平坦に構築することができ、これにより建造コスト、掘削、および建設期間を格段に低減することができる。

本発明はさらに、下部タワーセグメントを基礎部と共に直接、コンクリートにより、あるいは現場打ちでコンクリートにより打設するという技術思想に関するものである。したがって基礎部は、基礎部プレートと、この基礎部プレート上の基台部ないしセグメントとを有し、このセグメントは、その上に位置決めされた基礎部に適合されており、基礎部ないし底部の上に配置されている。（タワー）基台部ないしセグメントには、引張ケーブルないし引張撚りワイヤを受け入れるための複数の孔部を備える打設突部（Anguss）が設けられる。本発明の基礎部は、内部緊張部にも外部緊張部（タワーの内部）にも使用することができる。

本発明によれば基台部ないしセグメントは、タワーの下部タワーセグメントの形で基礎部と共に打設（生コン注入）される。任意で基台部は、地面または地面レベルから突き出る。このことは、これにより引張撚りワイヤを引張撚りワイヤヘッドにより緊張するために基礎部地下室をもはや設ける必要がなく、十分なスペースが存在するので有利である。

本発明のさらなる構成は従属請求項の対象である。
（形態１）上記基本構成１参照。
（形態２）上記の風力発電装置において、地面は、前記基礎部の外部かつ前記基礎部プレートの上方にある地面レベルを有することが好ましい。
（形態３）上記の風力発電装置において、引張撚りワイヤ接続部は、地面レベルより上に配置されていることが好ましい。
（形態４）上記の風力発電装置において、前記引張撚りワイヤ接続部の複数の孔部は、前記引張撚りワイヤをタワー壁の内部を介して案内するための該タワー壁の対応する孔部と連通することが好ましい。
（形態５）上記基本構成２参照。

以下に本発明の好ましい実施の態様を示す。
（態様１）地面レベルを備える地面の上または地面内にある基礎部と、該基礎部の上に配置されてなるタワーとを備えている風力発電装置であって、
前記基礎部は、基礎部プレートと、地面レベルより上において前記基礎部プレート上に基台部とを有しており、
前記基台部には、引張撚りワイヤを受け入れるための複数の孔部を備える引張撚りワイヤ接続部が設けられており、
前記引張撚りワイヤは、前記接続部の下側で引張撚りワイヤヘッドによって緊張されており、
前記基礎部プレートと基台部は、現場打ちで一体に打設された構造を有する、風力発電装置が提供される。
（態様２）上記の風力発電装置において、コンクリートプレートの上側と、引張撚りワイヤ接続部の下側または引張撚りワイヤヘッドの位置との間の距離は最小間隔を下回らないことが好ましい。
（態様３）上記の風力発電装置において、引張撚りワイヤ接続部の高さは、最小間隔を下回らないことが好ましい。
（態様４）地面レベルより下にある基礎部プレートと、地面レベルより上において前記基礎部プレート上に基台部とを有しており、
前記基台部には、引張撚りワイヤを受け入れるための複数の孔部を備える引張撚りワイヤ接続部が設けられており、
前記引張撚りワイヤは、前記接続部の下側で引張撚りワイヤヘッドによって緊張されており、
前記基礎部プレートと基台部は、現場打ちで一体に打設された構造を有する、風力発電装置基礎部が提供される。
本発明の利点および実施例を以下、図面を参照して詳細に説明する。
なお、特許請求の範囲に付記した図面参照符号は専ら発明の理解を助けるためのものであり、本発明を図示の態様に限定することは意図していない。

本発明による風力発電装置の概略図である。 従来技術による一基礎部の断面を概略的に示す図である。 従来技術による風力発電装置の一基礎部の断面を概略的に示す図である。 第１実施例による風力発電装置の基礎部の断面を概略的に示す図である。 第２実施例による風力発電装置の基礎部の断面を概略的に示す図である。 第３実施例による風力発電装置の基礎部の断面を概略的に示す図である。 第４実施例による風力発電装置の基礎部を概略的に示す図である。 第５実施例による風力発電装置の基礎部の断面を概略的に示す図である。 第６実施例による風力発電装置の基礎部の断面を概略的に示す図である。

図１は、本発明による風力発電装置を概略的に示す。風力発電装置１００は、タワー１０２とナセル１０４を有する。ナセル１０４には３つのロータブレード１０８とスピナ１１０を備えるロータ１０６が設けられている。ロータ１０６は稼働時に風によって回転運動され、これによりナセル１０４内の発電機のロータないし回転子も回転する。ロータブレード１０８のピッチ角は、それぞれのロータブレード１０８のロータブレード根元にあるピッチモータによって変更することができる。

図３は、第１実施例による風力発電装置の一基礎部の断面を概略的に示す図である。風力発電装置の基礎部２１０は、基台部ないし基台部セグメント２１２を備える基礎部プレート２１１を有する。基台部ないし基台部セグメント２１２は円形に構成されており、その上に第１のタワーセグメント１０２ａを配置するために用いられる。基台部ないし基台部セグメント２１２は、地面ないし地面レベル１０を越えて突き出ており、一方、基礎部プレートは地面レベルの下に設けられている。

基台部ないし基台部セグメント２１２には、複数の孔部２１３ａを備える任意で打設突部２１３の形の引張撚りワイヤ接続部が、それぞれ引張撚りワイヤないし引張ケーブル２３０を受け入れるために設けられている。基台部ないし基台部セグメント２１２の上には風力発電装置のタワーの第１のタワーセグメント１０２ａを配置することができる。

第１実施例は、風力発電装置のタワーのタワーセグメントの内部緊張部を示す。なぜなら引張ケーブルないし引張撚りワイヤ２３０はタワー壁ないしタワーセグメントの（壁厚の）内部に延在するからである。

図４は、第２実施例による風力発電装置の一基礎部を概略的に示す。基礎部２１０は、基礎部プレート２１１（地面レベルの下）と基台部ないし基台部セグメント２１２（地面レベルの上）とを有する。基台部ないし基台部セグメント２１２には、複数の孔部２１４ａを備える任意で打設突部２１４の形の引張撚りワイヤ接続部が設けられており、前記孔部は引張撚りワイヤないし引張ケーブルを受け入れるために使用される。打設突部２１４の下方端部２１４ｂには、引張撚りワイヤ２３０を緊張するための引張撚りワイヤヘッド２４０が設けられている。

第２実施例によれば、外部緊張部が示されている。なぜならここでは引張ケーブルがタワー壁（厚）の内部ではなく、タワー壁の外部に、しかしタワー内に設けられているからである。

第１および第２実施例による風力発電装置基礎部は、実質的に、引張撚りワイヤないし引張撚りワイヤの緊張を可能にするための打設突部２１３，２１４の構成の点でそれぞれ異なっている。打設突部ないし引張撚りワイヤ接続部２１３，２１４は、任意で地面１０ないし地面レベルの上に配置されている。これにより基礎部地下室を回避することができる。第１または第２実施例による打設突部２１３，２１４は、タワーの全周囲に沿って延在することのできるリングとして設けることができる。

任意で基礎部プレート２１１の上方端部２１１ａと打設突部２１３，２１４の下方端部２１３ｂ，２１４ｂとの間の距離は、少なくとも１ｍにすることができる。任意で打設突部２１３，２１４の高さは少なくとも１ｍにすることができる。

引張撚りワイヤ接続部は任意で打設突部２１４として構成することができ、基礎部プレート２１１および基台部２１２と共に（一体的に）打設することができる。

本発明の第３から第６実施例によれば、基台部ないし基台部セグメントは、残りの基礎部と共にコンクリートにより打設されるのではなく、鋼製タワー脚セクションとして構成されている。

図５は、第３実施例による風力発電装置基礎部の断面を概略的に示す。コンクリート基礎部１１には複数のセグメントアンカ２７０と、基礎部１１を越えて突き出ているネジロッド２９０とが設けられている。基礎部１１の上には継ぎ部材（ないし当て部材、Fuge）２８０（例えば硬化セメント継ぎ部材）を設けることができ、その上には例えば周回する鋼製アダプタの形の基台部セグメント２６０が設けられている。鋼製アダプタ２６０は、下方端部２６１、上方端部２６３および側面ないし外套面２６２を有する。上方端部２６３内には複数の孔部２６７が設けられている。孔部２６７は、引張撚りワイヤないし引張ケーブル２３０を受け入れるために用いられる。風力発電装置タワー１０２のタワーセグメントは、複数の内部孔部を有し、これらの孔部を通して引張撚りワイヤないし引張ケーブル２３０を案内することができる。引張撚りワイヤないし引張ケーブルは、鋼製アダプタ２６０の上方端部２６３の下側に設けられた引張撚りワイヤヘッド２４０によって緊張することができる。

第３実施例によれば、風力発電装置のタワーの（壁厚の）内部緊張部が示されている。

図６は、第４実施例による風力発電装置の基礎部の断面を概略的に示す。第４実施例による基礎部は、実質的に第３実施例による基礎部に対応し、ここでは上方端部２６５が比較的に長く構成されている。上側端部２６５は、引張撚りワイヤないし引張ケーブル２３０を受け入れるために設けられた複数の孔部２６５ａを有する。引張撚りワイヤないし引張ケーブルを緊張するために引張撚りワイヤヘッド２４０が上方端部２６５の下方に設けられている。

かくて第４実施例によればタワーセグメントの（壁厚の）外部緊張部が設けられ、引張撚りワイヤないし引張ケーブル２３０はタワー内部（タワー壁の内部空間）に存在する。

第３および第４実施例によれば、鋼製アダプタ２６０にはパジェル（Pagel）物質（アルンフリード，パジェルの発明した注形モルタル）を充填することができ、このことはパジェル物質が硬化すると直ちに、アダプタの補強に関して有利である。

第３および第４実施例によれば、セグメントアンカ２７０はアンカリングとして構成することができる。

第５および第６実施例によれば、部分的に基礎部内に固定された基台部セクションが設けられる。基台部セクションの上方端部は、引張撚りワイヤヘッドによって緊張される引張撚りワイヤないし引張ケーブルを受け入れるための複数の孔部を有する。

図７は、第５実施例による風力発電装置の基礎部の断面を概略的に示す。基台部セクション２６０は、下方端部２６１と上方端部２６３並びに側面ないし外套面２６２を有する。基台部セクションの下方端部２６１は、少なくとも部分的にコンクリート基礎部１１内に配置されている。上方端部２６３は複数の孔部２６３ａを有する。上方端部２６３の上には風力発電装置のタワー１０２の下部タワーセグメントを配置することができる。タワーセグメントの壁内には複数の孔部１０２ａが設けられている。孔部１０２ａと孔部２６３ａを通して引張ケーブルを導入することができ、この引張ケーブルは引張ケーブルヘッド２４０によって緊張することができる。

第５実施例によれば、（壁厚の）内側緊張部が設けられている。

基台部セクション２６０は補強プレート２６４を有することができる。基台部セクション２６０は金属から作製することができる。

図８は、第６実施例による風力発電装置の基礎部の断面を概略的に示す。第６実施例による基礎部は第５実施例による基礎部に相当する。ここでタワーセクションの上方端部は比較的に長く構成されており、したがって上方端部２６５の一部分はタワーに入り込んでおり、そこで複数の孔部２６５ａを有する。これらの孔部を通して引張撚りワイヤないし引張ケーブル２３０を案内することができ、このようにしてこれらは引張撚りワイヤヘッド２４０によって緊張することができる。

基台部セクション２６０は補強プレート２６４を有することができる。

かくて第６実施例によれば、（壁厚の）外部緊張部が設けられ、引張ケーブルはタワー内部に延在する。

１０ 地面ないし地面レベル
１１ コンクリート基礎部
１００ 風力発電装置
１０２ タワー
１０２ａ 第１のタワーセグメント、孔部
１０４ ナセル
１０６ ロータ
１０８ ロータブレード
１１０ スピナ
２１０ 基礎部
２１０ｂ 孔部
２１０ｃ 打設突部
２１１ 基礎部プレート、コンクリートプレート
２１１ａ 上方端部
２１２ 基台部ないし基台部セグメント
２１３ 打設（口）突部（Anguss）、引張撚りワイヤ接続部
２１３ａ 孔部
２１３ｂ 下方端部
２１４ 打設突部、引張撚りワイヤ接続部
２１４ａ 孔部
２１４ｂ 下方端部
２３０ 引張撚りワイヤないし引張ケーブル
２４０ 引張撚りワイヤヘッド
２６０ 基台部セグメント、基台部セクション、鋼製アダプタ
２６１ 下方端部
２６２ 側面、外套面
２６３ 上方端部
２６３ａ 孔部
２６４ 補強プレート
２６５ 上方端部
２６５ａ 孔部
２６７ 孔部
２７０ セグメントアンカ
２８０ 継ぎ部材
２９０ ネジロッド

Claims (4)

1. 地面レベルを備える地面（１０）の上または地面（１０）内に配設されるよう構成された基礎部（２１０）と、該基礎部（２１０）の上に配置されてなるタワー（１０２）とを備えている風力発電装置であって、
   前記基礎部（２１０）は、基礎部プレート（２１１）と、地面レベルより上に配設される前記基礎部プレート（２１１）上の基台部（２１２）とを有しており、該基礎部プレート（２１１）は地面レベルより下に配置されており、
   前記基台部（２１２）には、引張撚りワイヤ（２３０）を受け入れるための複数の孔部（２１３ａ，２１４ａ）を備える引張撚りワイヤ接続部（２１３，２１４）が設けられており、
   前記引張撚りワイヤ接続部（２１３）の複数の孔部（２１３ａ）は、前記引張撚りワイヤ（２３０）をタワー壁の内部を介して案内するための該タワー壁の対応する孔部と連通しており、
   前記引張撚りワイヤ（２３０）は、前記引張撚りワイヤ接続部（２１３，２１４）の下側（２１３ｂ，２１４ｂ）で引張撚りワイヤヘッド（２４０）によって緊張されており、
   前記基礎部プレート（２１１）と基台部（２１２）は、現場打ちで一体に打設された構造を有し、
   前記基礎部プレート（２１１）の上側（２１１ａ）と、引張撚りワイヤ接続部（２１３，２１４）の下側（２１３ｂ，２１４ｂ）との間の間隔は、前記引張撚りワイヤ（２３０）を引っ張るのに作業員が十分なスペースを有するような大きさである、
   風力発電装置。
2. 地面（１０）は、前記基礎部（２１０）の外部かつ前記基礎部プレート（２１１）の上方にある地面レベルを有する、請求項１に記載の風力発電装置。
3. 引張撚りワイヤ接続部（２１３，２１４）は、地面レベルより上に配置されている、請求項１または２に記載の風力発電装置。
4. 風力発電装置の建設方法であって、以下の工程：
   基礎部プレート（２１１）と基台部（２１２）を現場打ちで一体に打設することにより、地面レベルを有する地面（１０）の上または地面（１０）内に基礎部（２１０）を配設すること、但し、該基礎部プレート（２１１）は該地面レベルより下に位置し、かつ、該基台部（２１２）は該地面レベルより上に位置すること、
   引張撚りワイヤ（２３０）を受け入れるための複数の孔部（２１３ａ，２１４ａ）を備える引張撚りワイヤ接続部（２１３，２１４）を前記基台部（２１２）に設けること、但し、前記引張撚りワイヤ接続部（２１３）の複数の孔部（２１３ａ）は、前記引張撚りワイヤ（２３０）をタワー壁の内部を介して案内するための該タワー壁の対応する孔部と連通し、かつ、前記基礎部プレート（２１１）の上側（２１１ａ）と、前記引張撚りワイヤ接続部（２１３，２１４）の下側（２１３ｂ，２１４ｂ）との間の間隔は、前記引張撚りワイヤ（２３０）を引っ張るのに作業員が十分なスペースを有するような大きさであること、
   タワー（１０２）を前記基礎部（２１０）に配設すること、及び
   前記引張撚りワイヤ（２３０）を前記引張撚りワイヤ接続部（２１３，２１４）の下側（２１３ｂ，２１４ｂ）に引張撚りワイヤヘッド（２４０）によって緊張すること、
   を含む、建設方法。

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