JP7150371B2 - 浮体式風力タービンを備える海上エネルギー生産アセンブリおよび浮体式風力タービンの方向を変更する方法 - Google Patents

Description

発明の詳細な説明

本発明の分野は、海上エネルギー生産手段の設計及び製造である。

より具体的には、本発明は、自己指向性風力タービン、言い換えれば風向きの作用として動くことができる風力タービンを備える、海上エネルギー生産アセンブリに関する。

風力を利用した風力タービンは、現在、再生可能エネルギーの生産に利用されている。

従来の設計では、風力タービンは、タービンが搭載されるマストから構成されている。当該タービンには、ロータ(rotor)と、当該ロータの動きを電流に変換するためのユニットとが設けられている。

風力タービンは、一般的に、耕作地または専用のスペースに、ウィンドファームの形で設置される。

しかしながら、風力タービンはウィンドファームの近隣の人々にとって多くの欠点を有する。

まず、風力タービンは、作動中に騒音を発生する。この騒音は、近隣の人々が眠りたいと望んでいるにも関わらず、風力タービンが夜間に作動している場合に、特に悪影響を及ぼす。

さらに風力タービンの外観を改善するための努力がなされてきたが、密集した風力タービンがあることで、田舎の風景を損なってしまう。

さらに、陸上での風力タービンの設置には、多大なスペースを要する。このため場所によっては陸上に風力タービンを設置することが不可能である可能性がある。あるいは、設置する陸上風力タービンの数が制限され、電気の生産能力が低下する可能性がある。

最後に、陸上では、風の状態が最適でない場合がある。一方、海上では、風が強く、より規則的であることが示されており、これは発電に有益である。

近隣の人々への不便さを制限し、電気生産能力を向上させるために、海上に設置するための風力タービンが設計されている。

洋上風力タービンには複数の種類がある。

第１のタイプは、従来の洋上風力タービン、言い換えれば、陸上に設置されているような風力タービンであるが、海上に設置できるように若干改造された風力タービンを含む。

風向きが変化し得るので、この第１のタイプの洋上風力タービンは、風向きに適応するように、マスト上に移動可能に取り付けられたタービンを備える。

しかし、前記タービンは、前記風力タービンの頂部においてかなりの重量を形成する。この重量は、かなりのレバーアームを導き、著しい傾斜力をもたらす。したがって、風力タービンを固定するための構造を提供することが必要であり、当該構造は、風力およびタービンの重量に関連する力に抵抗しなければならない。

今日でさえ、洋上風力タービンの大部分は海底に固定されている。ただし、後述する第２および第３のタイプのいくつかの浮体式風力タービンのプロトタイプは例外である。したがって、洋上風力タービンのマストは、海底の深くに埋設された金属管の上に置かれるのが最も一般的であり、ジャケットとして知られる格子状の金属構造物の上に置かれることはよりまれである。

したがって、この第１のタイプの洋上風力タービンは、一般に非常に重く、アンカー構造を含む当該洋上風力タービンの設置は、長期にわたり、かつ面倒であり得る。

浮体式洋上風力タービンは、海の広大な海域を利用することを可能にする。前述の固定式洋上風力タービンとは対照的に、浮体式風力タービンは水深５０ｍを超えても設置することができる。そして当該タービンと土台との組み立て作業は、より困難な状況である海上ではなく、陸上で有利に実施することができる。

浮体式風力タービンは、アンカーシステムを使用して、当該浮体式風力タービンによる生産現場に維持されている。

当該風力タービンのこれらのアンカーシステムは、通常の条件および極端な条件の両方に耐えなければならない。前記アンカーシステムは、一般に、アンカー（ドラッグアンカー、吸引アンカー、埋め込みプレート、または死荷重さえも）、アンカーライン（鎖、金属ケーブル、ポリエステル、高密度ポリエチレン、またはポリアミドなどの合成材料から作製される）から形成される。

第２のタイプは、前記第１のタイプと類似するが、海底に連結された浮体構造（浮動構造：floating structure）が風力タービンを搭載している。生産において、前記第２のタイプの風力タービンは、流れおよびうねりを受ける。当該流れおよびうねりは、風力タービンにヨー角、言い換えれば、垂直軸を中心とした浮体式風力タービンの回転をもたらし得る。

このヨー角に対抗するために、前記第２のタイプの浮体式風力タービンは、電気式ヨーイング（yaw）調整システムを備える。例えば、電気モータまたは偏流（wind drift）システムは、マストに対してタービンを回転させることにより、タービンのロータの回転軸を、風と同軸になるよう位置決めすることができる。

浮体式風力タービンの構造的な耐性を改善するために、特許明細書ＥＰ２９８６８４８には、複数のアームを使用する、水平軸風力タービン搭載浮体構造を備える、第３のタイプの浮体式風力タービンが記載されている。当該タービンのナセルは、当該浮体式風力タービンの浮体構造に対して固定されている。この場合、当該タービンのナセルは、海からの力によって生じたヨー角を補填するように、浮体構造とは独立して風の方向に向くことができない。要するに、当該浮体式風力タービンの全体が、ブイまたはドラムのようなアンカー手段の周りを回転することによって、風に向かって自らを方向付けるのである。

従って、この第３のタイプには、自己指向性の洋上風力タービンが含まれる。

これらの風力タービンは、概して前記第１のタイプおよび第２のタイプに比べて小型かつ、軽量である。

特に、本発明の目的は、従来技術の欠点を克服することである。

より具体的には、本発明の目的は、海上エネルギー生産アセンブリを提案することである。これにより、本発明は、海および風由来の力に対抗し、風力タービンを安定させ、タービンの良好な配向性を提供し、風力タービンの高い生産率を保証することができる。

本発明のさらなる目的は、操作が簡単かつ自律的な海上エネルギー生産アセンブリを提供することである。

これらの目的、ならびに自明であろう他の目的は、本発明によって達成され得る。本発明は、
海底に固定するためのアンカー手段と、
浮体式風力タービンであって、当該浮体式風力タービンの浮体構造に関係する、ロータの固定回転軸を有するタービンを備えており、当該浮体式風力タービンは、前記アンカー手段に連結され、前記タービンの回転軸が風向きと実質的に平行になるように、前記アンカー手段の周りを旋回するように意図されている、浮体式風力タービンと、
前記風向きを判断する手段と、を備える海上エネルギー生産アセンブリに関し、前記風向きに対する前記浮体式風力タービンの方向を検出する手段と、
前記タービンのロータの回転軸に平行な軸を中心とする、浮体式風力タービンの傾きを検出する手段と、
前記浮体式風力タービンの傾きを制御する手段と、
演算ユニットであって、前記風向きを検出する手段、前記浮体式風力タービンの傾きを検出する手段、および前記風向きに対する前記浮体式風力タービンの方向を検出する手段から情報を受信し、前記浮体式風力タービンの傾きを制御する命令を、前記手段に送信し、風向きに対する浮体式風力タービンの方向を変更する、演算ユニットと、を備えることを特徴とする。

浮体式風力タービンの傾きを制御することにより、浮体式風力タービンの良好な電気生産率が保証され得る。

さらに、摩耗および摩耗による浮体式風力タービンの早期の破損または損傷は、低減されるかまたは排除される。

さらに、浮体式風力タービンの傾きは、そのロール角（roll angle）を変更する、つまり、ロータの固定回転軸を中心とした浮体式風力タービンの傾きを変更することによって変更される。因果関係から、浮体式風力タービンのロール角を変更することにより、そのヨー角に作用し、ヨー角を変更することが可能になる。風力タービンのヨー角とは、つまり、海の表面に実質的に垂直な軸を中心とし、かつタービンのロータの回転軸を中心とする向きである。

具体的には、ロール角が変更されると、ブレードの傾きによって定義される（タービンのロータの中心に近い）作動中心の位置が変更される。当該事象は、風力タービンの位置、特に風向きに対するヨー角を変更する効果を有する。従って、海の状態が風力タービンを利用するのに好ましくない場合には、電気エネルギー生産が改善される。

換言すれば、直接ヨー角自体に働きかけることなくヨー角を変更するために、例えば、浮体式風力タービンをアンカー手段に連結する係留装置の張力を調節するといった手段を用いることで、変更がより容易であり、かつ浮体式風力タービンの構造に対する制約がより少ない他のパラメータに作用する。

第１の効果的な実施形態では、傾き制御手段は、以下：
第１リザーバおよび第２リザーバであって、それぞれ前記浮体式風力タービンの構造に対して固定され、かつ前記タービンの回転軸の両側に固定されており、前記浮体式風力タービンの傾きに作用するのに適している、第１リザーバおよび第２リザーバと、
前記第１リザーバから前記第２リザーバに、またはその逆向きに、液体または半液体の重りを搬送するように構成されたポンプ手段と、を有するバラストシステムを備える。

バラストを形成するリザーバを使用することにより、浮体式風力タービンの方向を急速に変えることが可能になる。

さらに、水を海から直接的に汲み上げる、および直接海へ廃棄する、ならびに／または一方のバラストから他方のバラストへの汲み上げおよび廃棄は、浮体式風力タービンの方向の変更が急速であることを意味し、浮体式風力タービンのエネルギー生産率をさらに増大させる。

第２の効果的な実施形態において、傾き制御手段は、以下：
浮体式風力タービンの構造に移動可能に取り付けられた重りと、
タービンの回転軸の両側に延在する誘導経路を画定する、重りの変位を誘導する手段と、
誘導手段上の重り変位させるモータ手段と、を含む。

当該タイプの制御手段は、重りを、浮体式風力タービンの一方または他方へ簡単に移動させることで浮体式風力タービンの傾きが変化するので、実施が迅速であることが有利である。しかも、所定の誘導手段を用いることにより、浮体式風力タービンの傾きを極めて精密に変えることができる。

第３の実施形態において、傾きを制御する手段は、演算ユニットからの命令の作用として、タービンのトルクを変化させるためのタービントルク調節手段を備える。

タービンのトルクを制御することにより、風による力の作用として浮体式風力タービンのロール傾きを変更することができる。つまり、風が強く、傾きが大きい場合には、タービンのトルクを調整（トルクの低減）し、風が浮体式風力タービンの傾きに与える効果を制限することで、一定の電気生産力（これを「等出力」とも呼ぶ）を維持することができる。

有利には、風向きを決定するための手段は、風向計を含む。

風向計は、実施および設置が簡単であり、また、浮体式風力タービンを良好に方向付けるために、比較的正確であるとも考えられる。

第１の変形実施形態では、風向計は浮体式風力タービンに対して固定される。

第２の変形実施形態では、風向計はアンカー手段に対して固定される。

従って、浮体式風力タービンの方向付けの質に影響を与えることなく、風向計をアンカー手段上または浮体式風力タービンのいずれかに配置することができる。従って、風向計の配置にかかわらず、風向計は、風向きの作用として浮体式風力タービンを正しく方向付けることを可能にする、信頼性のある情報を提供することができる。

有利には、浮体式風力タービンの傾きを検出する手段は、浮体式風力タービンに対して固定された慣性ユニットを備える。

慣性ユニットにより、複数の軸に沿った浮体式風力タービンの傾きを知ることができる。特に、このことは、風向きの作用として浮体式風力タービンを正確に方向付けることを可能にし、風力タービンの生産率をかなり上昇させうる。

本発明はさらに、浮体式風力タービンの方向を変更するプロセスに関する。当該プロセスは、海洋エネルギー生産アセンブリによって実行され、以下：
風向きを決定する工程と、
風向きに対する前記浮体式風力タービンの方向を検出する工程と、
風向きと前記浮体式風力タービンの方向とに基づいて前記浮体式風力タービンの傾きを変更する命令を決定する工程と、
前記浮体式風力タービンの傾きを変更する前記命令によって前記浮体式風力タービンの傾きに作用する工程と、を含むことを特徴とする。

本発明のさらなる特徴および利点は例示的な非限定的な例として与えられる本発明の好ましい実施形態の以下の説明、および添付の図面を読むことにより、より明確になるのであろう。
・図１は、本発明による海洋エネルギー生産アセンブリの概略側面図である。
・図２は、第１の実施形態における、本発明に係る海洋エネルギー生産アセンブリの浮体式風力タービンの構造の概略平面図である。
・図３は、第２の実施形態における、本発明に係る海洋エネルギー生産アセンブリの浮体式風力タービンの構造の概略平面図である。
・図４は、変形実施形態における本発明による海洋エネルギー生産アセンブリの概略側面図である。
・図５は、試験プログラム中の、本発明による海洋エネルギー生産アセンブリの浮体式風力タービンの異なる使用シナリオにおけるヨー角の経緯を示す図である。
・図６ａ～図６ｄは、試験プログラム中の、本発明による海洋エネルギー生産アセンブリの浮体式風力タービンの概略図であり、図６ａおよび６ｃは上面図であり、図６ｂおよび６ｄは正面図である。

図１は、本発明による海洋エネルギー生産アセンブリ（１）を示す。

エネルギー生産アセンブリ（１）は、以下：
海底（３）に固定するためのアンカー手段（２）と、
自己指向性浮体式風力タービン（４）と、を含む。

アンカー手段（２）は、ブイ（２１）と、ブイ（２１）を海底（３）に固定するための装置（２２）とを含む。

浮体式風力タービン（４）は、以下：
浮体構造（５）と、
浮体構造（５）に取り付けられた水上構造（６）と、
水上構造（６）に搭載されたタービン７と、を含む。

浮体構造（５）は、少なくとも３つのフロート（float）（５１）、本実施形態の場合には４つのフロート（５１）を含む。

フロート（５１）は、ガーダ（５２１）、例えば金属ガーダ（５２１）によって形成された格子（５２）を介して互いに接続されている。

水上構造（６）は、４つの脚部（６１）を有する。脚部（６１）のそれぞれは、フロート（５１）の１つに対して固定される第１端部（６２）と、タービン（７）に対して固定される第２端部（６３）とを有する。

タービン（７）は、ロータ（７１）と、ナセル（７２）とを備える。ナセル（７２）には、浮体式風力タービン（４）の浮体構造（５）に対して固定される回転軸Ａ－Ａの周りにロータ（７１）が取り付けられる。

一般に、ロータ（７１）は、ブレードが規則正しく取り付けられた中央ハブの形をなしている。ブレードは必要に応じてリアルタイムで配向できるように、特にロータ（７１）の風抵抗、ひいてはタービン（７）のトルクを変化させるように、相互に独立している。明確にするために、以下では、「中央ハブおよびブレードの集合体」ではなく、ロータと呼ぶことにする。

図１に示すように、タービン（７）は、ナセル（７２）と、脚部の第２端部（６３）との組み合わせによって、水上構造（６）に固定される。

最後に、浮体式風力タービン（４）は、接続手段（５３）によって、より具体的には少なくとも１つの係留手段によって、アンカー手段（２）に連結される。

係留手段により、浮体式風力タービン（４）は、その動作中に、アンカー手段（２）のブイ（２２）の周りを回転して、風向き（Ｖ）（図１の矢印で表される）に自らの位置を合わせることができる。単一係留の場合、浮体式風力タービン（４）のヨー回転の中心は、係留手段と浮体式風力タービン（４）との間の接続部である。

換言すれば、ブイ（２）は回転軸を形成し、その回りで浮体式風力タービン（４）が回り、エネルギーを生成する。

浮体式風力タービン（４）に関して、正規直交座標系は、以下：
回転軸（Ａ－Ａ）に平行なＸ軸と、
Ｘ軸に垂直で、浮体式風力タービン（４）の左舷（port）－右舷（starboad）方向に伸びるＹ軸と、
Ｘ軸およびＹ軸に対して正三面または正規直交座標系を形成するＺ軸と、を備えるように定義される。

この正規直交座標系に関連して、３つの回転角度、すなわち、Ｘ軸を中心とするロール角、Ｙ軸を中心とするピッチ角、およびＺ軸を中心とするヨー角が定義される。

エネルギー生産の間、浮体式風力タービン（４）は、外力を受けて不安定化したり傾斜したりする傾向がある。

これらの外力の中で、海流とうねりは、浮体式風力タービン（４）の方向ずれをもたらし、電気エネルギーの生産性を損なう。

更に、風がタービンに推力を及ぼすと、風力タービンはピッチングする、つまりＹ軸を中心に旋回する傾向を有する。

うねりを風Ｖに合わせると、交互に、周期的に風力タービンのピッチ角に影響を与える。このことは、風の山と谷で、浮体式風力タービンが変位し、その後、定位置に周期的に戻ることを意味する。

うねりが風に垂直なとき、一次力（最も重要な力）、言い換えれば一般的に力の主要な成分が、交互の周期的な回転を発生させる。

一次力において、Ｙ軸の周りのローリング力は平均で０になる（（風の山での）変位は（谷における）定位置への復帰によって打ち消される）ため、当該ローリング力が、浮体式風力タービン（４）をＹ軸を中心に押し付けたり、風力タービンに対して浮体式風力タービン（４）のヨー角を変更したりすることはない。

２次力（詳細に検討される）は、潜在的に、ヨー角の形で、浮体式風力タービン（４）にドリフト力を発生させる。

対照的に、Ｙ軸の周りの海流は、特に海流が強い場合、有害であり得る。これは、特に、浮体式風力タービン（４）の浮体構造（５）における、海流によって発生する抗力によって説明される。

具体的には、浮体式風力タービン（４）は、その後、軸外に配置され、その電気エネルギー生成率を損なう。

浮体式風力タービン（４）の生産性に及ぼすうねりと海流の影響を低減するために、本発明は、作用力Ｐの中心の位置を変更することを目的とする。浮体式風力タービン（４）の作用力Ｐの中心は、水上構造（６）（主にロータ（７１））に加えられる風Ｖに関連する全ての力の総和の重心として定義される。

作用力Ｐの中心が変更されると、浮体式風力タービン（４）は、Ｚ軸を中心に旋回し、ヨー角α１が生じる。

このメカニズムの背景にある理由の一つは、浮体式風力タービン（４）の、ヨー回転の中心（例えば、アンカー手段）を通過する風ベクトルＶが、風の推力Ｐと共線的でなければならないことである。

このヨー角α１は、浮体式風力タービン（４）の後流を特定の方向に向けたい場合（例えば、後流が、下流に配置された別の浮体式風力タービン（４）に向けられてそのエネルギー生産を損なうのを防止するため）、風Ｖとのずれを修正したり、風Ｖとのずれを作成したりすることを可能にする。

換言すれば、許容可能なヨー角α１は、風Ｖの流れ方向の下流に配置された隣接する浮体式風力タービン（４）の動作に対する攪乱を防止するように意図的に作り出される。

「許容可能」とは、作り出されたヨー角α１は、意図的に軸外しされた浮体式風力タービン（４）の生産率を損なわないことを意味すると理解される。

ヨー角α１を補正または作成することを可能にし、それによって浮体式風力タービン（４）の生産率の改善を可能にするために、生産アセンブリ（１）は以下：
風向きＶを判断する手段（８）と、
風向きに対する風力タービンの方向を検出する手段（８１）と、
浮体式風力タービン（４）の傾きを検出する手段（９）と、
図２および図３に概略的に示されている、浮体式風力タービンの傾きを制御する手段（１０）と、
判断手段（８）、検出手段（９）および制御手段（１０）と通信する演算ユニット（１１）とを含む。

風向きＶを判断する手段（８）は、例えば風向計の形態である。風向きＶに対する浮体式風力タービン（４）の向きを判断する手段は、例えば、風Ｖの方向に向けられ、座標系の位置を捕捉することを意図したカメラの形態である。

例えば、当該カメラは、係留手段に対して固定され、座標系は浮体式風力タービン（４）に対して固定される。

風向きＶを判断する手段（８）は、図１に示すように浮体式風力タービン（４）に取り付けられるか、または図４に示すように係留手段（２）、より具体的にはブイ（２１）に取り付けられ得る。

浮体式風力タービン（４）の傾きを検出する手段（９）は例えば、羅針盤または加速度計の形態であり、浮体式風力タービン（４）上に配置される。好ましくは、浮体式風力タービンの傾きを検出するための手段（９）は、慣性ユニットの形態である。

演算ユニット（１１）は、風向きを判断する手段（８）および浮体式風力タービン（４）の傾きを検出する手段（９）から情報を取得し、浮体式風力タービン（４）の傾きを制御する手段（１０）に命令を送信することが企図される。

図２に示す第１の実施形態では、浮体式風力タービン（４）の傾きを制御する手段（１０）は、以下：
第１リザーバ（１２１）および第２リザーバ（１２２）と、
ポンプ手段（１２３）と、を有するバラストシステム（１２）を備える。

より具体的には、第１リザーバ（１２１）および第２リザーバ（１２２）は、それぞれ、浮体式風力タービン（４）の構造（５）に対して固定され、タービン（７）の回転軸（Ａ－Ａ）のいずれかの側に配置される。

第１リザーバ（１２１）および第２リザーバ（１２２）の一方が他方よりも大量に充填されると、浮体式風力タービン（４）の傾き、特にロール角に作用する、換言すれば、浮体式風力タービン（４）をＸ軸を中心に枢動させることができる。

対照的に、風力タービン（４）の傾きを変更する力が作用していないときには、第１リザーバ（１２１）および第２リザーバ（１２２）はそれぞれ、満たされていてもよく、そうでない場合にはそれぞれ空であってもよい。したがって、各リザーバは浮体式風力タービン４が自動的に安定するように、他のリザーバと同じ質量を有する。

ポンプ手段（１２３）は、第１リザーバ（１２１）から第２リザーバ（１２２）に、またはその逆に、液体または半液体の重りを搬送するように構成される。

ポンプ手段（１２３）によって海から直接的に汲み上げられる水が重りであることが好ましい。ポンプ手段（１２３）は、さらに、第１リザーバ（１２１）および第２リザーバ（１２２）の各々に含まれる水を廃棄して、これらを完全に空にすることができるように構成される。

さらに、ポンプ手段は、以下のように演算ユニット（１１）によって制御される。

図３に示す第２の実施形態では、浮体式風力タービン（４）の傾きを制御する手段（１０）は、以下：
重り（１３）と、
重り（１３）の変位を誘導する手段（１４）と、
モータ手段（１５）とを備える。

重り（１３）は、浮体式風力タービン（４）の構造（５）に移動可能に取り付けられている。

より具体的には、重り（１３）は、重り（１３）の変位を誘導する手段（１４）に移動可能に取り付けられている。手段（１４）は、浮体式風力タービンの構造（５）に対して固定される。

誘導手段（１４）は、タービン（７）の回転軸（Ａ－Ａ）の両側に延在する誘導経路を規定する。

第１の実施形態では、誘導手段（１４）は、タービン（７）の回転軸（Ａ－Ａ）に対して実質的に垂直に延びる直線レール（１４１）の形態をとる。したがって、重り（１３）は、左（左舷側）から右（右舷側）に、またはその逆に進むように、この直線レール（１４１）上で変位することができる。

第２の実施形態では、誘導手段（１４）は、円形レール（１４２）の形態であり、その中心点は浮体式風力タービン（４）の構造（５）の重心を通る垂直軸上に位置する。この場合、重り（１３）がない場合には、円形レール（１４２）単独で浮体式風力タービン（４）の傾きに影響することはない。

したがって、重り（１３）は、この円形レール（１４２）上で変位して、左（左舷側）から右（右舷側）に、またはその逆に移動することができる。

重り（１３）が、誘導手段（１４）上で変位できるように、例えば１つ以上の車輪に連結されたモータであるモータ手段（１５）が、重り（１３）に対して固定して取り付けられている。

したがって、モータ手段（１５）のそれぞれの車輪は、例えば、摩擦または噛み合わせによって誘導手段（１４）と協働するようになっている。噛み合わせによる協働の場合、モータ手段（１５）のそれぞれの車輪は歯付き車輪であり、誘導手段（１４）は、歯付き線（直線レール（１４１）の場合）または歯付き冠（クラウン歯車）（円形レール（１４２）の場合）のいずれかを含む。

モータ手段（１５）が作動すると、モータ手段（１５）は、誘導手段（１４）に沿って重り（１３）を変位させる。

モータ手段（１５）は、演算ユニット（１１）によって制御され、作動される。

図１及び図４に示す第３の実施形態において、傾きを制御する手段（１０）は、タービン（７）のトルクを調整する手段（１６）を備えている。

より具体的には、タービン（７）のトルクを調整する手段（１６）は、タービン（７）のナセル（７２）内に配置され、例えば変速機を介してロータ（７１）の回転数に作用する。その結果、手段（１６）は、演算ユニット（１１）からの命令に応じてタービン７のトルクを変化させる。

運転中、演算ユニット（１１）は、風向きを判断する手段（８）および浮体式風力タービン（４）の傾きを検出する手段（９）から情報を受信する。演算ユニット（１１）は、前記情報を組み合わせて、浮体式風力タービン（４）の傾きを制御する命令を決定する。

次に、演算ユニット（１１）は、非定型の（ad hoc）手段を用いて制御手段（１０）に制御シグナルを送信する。その後、制御手段は、以下：
第１リザーバ（１２１）および第２リザーバ（図２）の一方または両方を、充填または空にし、
誘導手段（１４）（図３）上の重り（１３）を変位させる、および/または
タービン（７）（図４）のトルクを調整することにより、浮体式風力タービンの傾きに直接的に作用する。

図面には示されていないが、浮体式風力タービン（４）は、複数の異なる制御手段（１０）を備えていてもよい。具体的には、上述の実施形態のうちの少なくとも２つ、または３つすべてを組み合わせることが可能である。

例えば、浮体式風力タービン（４）は、バラストの形態（図２）の第１制御手段（１０）、および／または浮体構造（５）の重り（１３）の変位による形態（図３）の第２制御手段（１０）、および／またはモータトルクを調整する手段（１６）の形態（図４）の第３制御手段（１０）を備えてもよい。

図５を参照すると、風力タービンの発電条件が、浮体式風力タービンの動作を阻害する稀な状況、例えば暴風雨時のうねりが起こったときのような実験的試験を実施した。

これらの試験は、特にロール角（図１～図４のＸ軸を中心とした浮体式風力タービン（４）の回転）を変更した場合の浮体式風力タービン（４）の挙動を研究することを目的としている。

浮体式風力タービン（４）の挙動を図６ａ～６ｄに模式的に示す。

図６ａおよび図６ｃにおいて、浮体式風力タービン（４）は、Ａ点とＢ点との間に延びる直線で模式的に表されており、図６ｂおよび図６ｄにおいて、浮体式風力タービン（４）は正面図で示されている。図６ａおよび６ｃの点Ｃは、浮体式風力タービン（４）の回転中心を表す。

図６ａでは、浮体式風力タービン（４）が最適な動作構成でスケッチされている。言い換えれば、浮体式風力タービン（４）に暴風または海流の影響がない状態である。これにより、風向きＶと風の推力Ｐのベクトルが揃い、ヨー角が発生しない。

図５のグラフ上の線Ｃ１～Ｃ３の各々で表される各試験では、浮体式風力タービン（４）の発電条件は同じである。すなわち、風向きＶに対して９０°で非常に大きな暴風雨が発生している条件（一般的な通常の生産条件を代表しないシナリオ）である。

線Ｃ１は、これらの条件において、ロール角α２の制御なしに、浮体式風力タービン（４）が約３０°のヨー角を有することを示す。したがって、浮体式風力タービン（４）は、水の表面に対して実質的に平行である（図６ｂにおいて線分ＡＢが水平であることを意味する）。

これらの発電条件では、風向きＶと風推力Ｐは、もはや整列していない。

制御手段（１０）を用いて作用力Ｐの中心を修正することにより、浮体式風力タービン（４）は、Ｚ軸を中心に旋回し、ヨー角α１が生成される（図６ｃ）。

このメカニズムの理由の一つは、以下のようである。すなわち、浮体式風力タービン（４）のヨー回転の中心（例えばアンカー手段）を通過する風向きＶのベクトルが、風の推力Ｐと共線的でなければならないことである。

このように意図的に作成されたヨー角α１は、風Ｖとのずれを補正し、浮体式風力タービン（４）の生産率を増大させることを可能にする。

線Ｃ２は、制御手段（１０）によって浮体構造（４）の点Ａに重みが加えられる（重みの追加は図６ｄに描かれている）ことを除いて、これらと同じ条件である浮体式風力タービン（４）を表す。その結果、ヨー角α１は５°～１０°であることが分かった。

最後に、線Ｃ３は、浮体構造（４）の点１において線Ｃ２の２倍の重みが追加されていることを除いて、浮体式風力タービン（４）が同じ条件であることを示す。その結果ヨー角は０°～５°であることが分かった。

従って、これらの試験により、ヨー角α１が上述した浮体式風力タービン（４）の傾きを制御する手段（１０）の１つによって制御され得、その結果これらの制御手段（１０）は、浮体式風力タービン（４）のロール角α２に影響を及ぼすことを検証することが可能である。

本発明による海洋エネルギー生産アセンブリの概略側面図である。 第１の実施形態における、本発明に係る海洋エネルギー生産アセンブリの浮体式風力タービンの構造の概略平面図である。 第２の実施形態における、本発明に係る海洋エネルギー生産アセンブリの浮体式風力タービンの構造の概略平面図である。 変形実施形態における本発明による海洋エネルギー生産アセンブリの概略側面図である。 試験プログラム中の、本発明による海洋エネルギー生産アセンブリの浮体式風力タービンの異なる使用シナリオにおけるヨー角の経緯を示す図である。 試験プログラム中の、本発明による海洋エネルギー生産アセンブリの浮体式風力タービンの概略図であり、上面図である。 試験プログラム中の、本発明による海洋エネルギー生産アセンブリの浮体式風力タービンの概略図であり、正面図である。 試験プログラム中の、本発明による海洋エネルギー生産アセンブリの浮体式風力タービンの概略図であり、上面図である。 試験プログラム中の、本発明による海洋エネルギー生産アセンブリの浮体式風力タービンの概略図であり、正面図である。

Claims (9)

1. 海底（３）に固定するためのアンカー手段（２）と、
   浮体式風力タービン（４）であって、当該浮体式風力タービン（４）の浮体構造（５）に関係する、ロータ（７１）の固定回転軸（Ａ－Ａ）を有するタービン（７）を備えており、当該浮体式風力タービン（４）は、前記アンカー手段（２）に連結され、前記タービン（７）の回転軸（Ａ－Ａ）が風向き（Ｖ）と実質的に平行になるように、前記アンカー手段（２）の周りを旋回するように意図されている、浮体式風力タービン（４）と、
   前記風向き（Ｖ）を判断する手段（８）と、を備える海上エネルギー生産アセンブリ（１）であって、
   前記風向き（Ｖ）に対する前記浮体式風力タービン（４）の方向を検出する手段（８１）と、
   前記タービン（７）のロータ（７１）の、回転軸（Ａ－Ａ）に平行な軸を中心とする、浮体式風力タービン（４）の傾きを検出する手段（９）と、
   前記浮体式風力タービン（４）の傾きを制御する手段（１０）と、
   演算ユニット（１１）であって、前記風向き（Ｖ）を判断する手段（８）、前記浮体式風力タービン（４）の傾きを検出する手段（９）、および前記風向き（Ｖ）に対する前記浮体式風力タービン（４）の方向を検出する手段（８１）から情報を受信し、前記浮体式風力タービン（４）の傾きを制御する手段（１０）に命令を送信し、前記風向き（Ｖ）に対する前記浮体式風力タービン（４）の方向を変更する、演算ユニット（１１）と、を備えることを特徴とする、海上エネルギー生産アセンブリ。
2. 前記傾きを制御する手段（１０）は、以下：
   第１リザーバ（１２１）および第２リザーバ（１２２）であって、それぞれ前記浮体式風力タービン（４）の浮体構造（５）に対して固定され、かつ前記タービン（７）の回転軸（Ａ－Ａ）の両側に固定されており、前記浮体式風力タービン（４）の傾きに作用するのに適している、第１リザーバ（１２１）および第２リザーバ（１２２）と、
   前記第１リザーバ（１２１）から前記第２リザーバ（１２２）に、またはその逆向きに、液体または半液体の重りを搬送するように構成されたポンプ手段（１２３）と、を有するバラストシステムを備えることを特徴とする、請求項１に記載のアセンブリ。
3. 前記傾きを制御する手段（１０）は、以下：
   前記浮体式風力タービン（４）の浮体構造（５）に移動可能に取り付けられた重り（１３）と、
   前記タービン（７）の回転軸（Ａ－Ａ）の両側に延在する誘導経路を画定する、前記重り（１３）の変位を誘導する誘導手段（１４）と、
   前記誘導手段（１４）上の重り（１３）を変位させるモータ手段（１５）と、を備えることを特徴とする、請求項１に記載のアセンブリ。
4. 前記傾きを制御する手段（１０）は、演算ユニット（１１）からの命令の作用として、前記タービン（７）のトルクを変化させるために、前記タービン（７）のトルクを調整する手段（１６）を備えることを特徴とする、請求項１に記載のアセンブリ。
5. 前記風向きを判断する手段（８）は、風向計を含むことを特徴とする、請求項１から４のいずれか１項に記載のアセンブリ。
6. 前記風向計は、前記浮体式風力タービン（４）に対して固定されることを特徴とする、請求項５に記載のアセンブリ。
7. 前記風向計は、前記アンカー手段（２）に対して固定されていることを特徴とする、請求項５に記載のアセンブリ。
8. 前記浮体式風力タービン（４）の傾きを検出する手段（９）は、前記浮体式風力タービン（４）に対して固定された慣性ユニットを含むことを特徴とする、請求項１から７のいずれか１項に記載のアセンブリ。
9. 浮体式風力タービン（４）の方向を変更する方法であって、請求項１から８のいずれか１項に記載の海上エネルギー生産アセンブリ（１）によって実行され、前記方法は、以下：
   前記風向き（Ｖ）を決定する工程と、
   前記風向き（Ｖ）に対する前記浮体式風力タービン（４）の方向を検出する工程と、
   前記風向き（Ｖ）と前記浮体式風力タービン（４）の方向とに基づいて前記浮体式風力タービン（４）の傾きを変更する命令を決定する工程と、
   前記浮体式風力タービン（４）の傾きを変更する前記命令によって前記浮体式風力タービン（４）の傾きに作用する工程と、を含むことを特徴とする、方法。
   

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