JP7266447B2 - セミサブ浮体、及びセミサブ浮体を用いた風車の洋上設置方法 - Google Patents
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Description
前記風車が立設された前記セミサブ浮体を洋上の設置対象サイトに曳航するステップと、
前記設置対象サイトにおいて前記風車と当該風車を前記洋上に支持するためのスパー浮体とを結合して前記洋上に前記風車を設置するステップと、
を備えている。
この点、上記(1)の方法によれば、予め水深の浅い領域(例えば岸壁沿い等)でセミサブ浮体上に組み立てられた立設状態の風車を洋上の設置対象サイトに曳航するから、設置対象サイトでは風車自体を組み立てる必要がない。そして、設置対象サイトでは、予め組み立てられた状態の風車とスパー浮体とを結合するだけで風車を洋上に設置することができる。よって、例えば風車各部の構成部材を沖合の設置対象サイトに搬送するとともに、スパー浮体を該設置対象サイトに曳航した後、該設置対象サイトでスパー浮体上に風車の構成部材を順次組み立てる従来の方法に比べて、風車の洋上設置に伴う洋上での作業量及び作業時間を大幅に低減することができる。さらに、個別の洋上風車を支持するための浮体としてはセミサブ浮体より安価なスパー浮体を用いることができるから、洋上風車の設置に伴う費用を大幅に抑制することができる。
前記風車と前記スパー浮体とを結合するステップでは、
前記スパー浮体を前記セミサブ浮体の下方から、前記セミサブ浮体を上下に貫通する貫通部を通るように直立状態で浮上させてもよい。
前記風車と前記スパー浮体とを結合するステップでは、フランジ結合により、又は前記風車のタワーと前記スパー浮体との何れか一方を他方に挿入することにより、前記スパー浮体と前記風車とを結合してもよい。
前記セミサブ浮体を曳航するステップでは、
前記貫通部の周縁に沿って前記セミサブ浮体に設けられた支持部に前記風車のタワー下部が支持された状態で、前記セミサブ浮体および前記風車を前記設置対象サイトまで曳航し、
前記風車と前記スパー浮体とを結合するステップでは、
前記セミサブ浮体の前記貫通部を通って前記直立状態で浮上してきた前記スパー浮体と、前記支持部に支持された前記タワー下部とを結合してもよい。
前記風車と前記スパー浮体とを結合するステップでは、
前記スパー浮体に設けられたスラスター又は前記セミサブ浮体に設けられたウインチにより、或いは前記セミサブ浮体を曳航することにより、前記スパー浮体を前記貫通部の下方に配置してもよい。
前記貫通部を通るように前記スパー浮体を浮上させるステップでは、
上端部が先細りに形成された前記スパー浮体の前記上端部を前記貫通部内に浮上させてもよい。
前記風車の洋上設置方法は、
前記風車と前記スパー浮体との結合後に前記風車と前記セミサブ浮体との結合を解除するステップと、
前記セミサブ浮体との結合を解除された前記風車及び前記スパー浮体を、前記浮体本体の周辺水域と連通する前記貫通部の連通路を介して前記セミサブ浮体から離脱させるステップと、
前記風車との結合を解除された前記セミサブ浮体を曳航して前記設置対象サイトから撤去するステップと、をさらに備えていてもよい。
前記風車の洋上設置方法は、
岸壁沿いで前記セミサブ浮体上に前記風車を立設するステップをさらに備えていてもよい。
なお、岸壁沿いに配置されるセミサブ浮体は、例えば水面に浮上した状態で係留されていてもよいし、或いは、水深が浅く、且つセミサブ浮体がその喫水線を調整可能なバラスト水量調整手段を有する場合は海底に着底した状態で岸壁沿いに配置されていてもよい。
前記風車の洋上設置方法は、
前記スパー浮体を前記設置対象サイトに曳航するステップをさらに備えていてもよい。
前記風車の洋上設置方法は、
前記スパー浮体を海底に係留するステップをさらに備えていてもよい。
なお、スパー浮体を海底に係留するステップは、セミサブ浮体上に立設状態で支持された風車とスパー浮体とを結合する前後の何れであってもよいし、また、設置対象サイトにおいてスパー浮体と結合された風車がセミサブ浮体との結合を解除される前後の何れであってもよい。
洋上に風車を設置するために用いられるセミサブ浮体であって、
水面に浮かぶ浮体本体と、
前記浮体本体に設けられ、前記風車のタワー下部と結合可能な支持部と、を備え、
前記浮体本体は、当該浮体本体を上下に貫通し、平面視にて前記浮体本体の外周縁まで延びる貫通部を有し、
前記支持部は、前記貫通部の周縁に沿って設けられている。
前記貫通部を構成する対向する壁面間の距離が、前記風車を前記洋上に支持するためのスパー浮体の外径以上であってもよい。
前記浮体本体は、
各々が柱状に形成されるとともに水平方向に離隔して配置された複数のコラムと、
前記複数のコラムを接続するロワーハルと、
前記コラム内又は前記ロワーハル内にバラスト水を注入又は排出可能なポンプと、
を含んでいてもよい。
前記支持部は、平面視にて前記複数のコラムの各々を頂点とする仮想多角形の図心に対応する前記浮体本体上の位置に配置されていてもよい。
前記セミサブ浮体は、
前記浮体本体上に設けられ、前記貫通部を介して係留具を繰り出し及び引き上げ可能なウインチをさらに備えていてもよい。
図1は本開示の一実施形態に係る風車の洋上設置方法を概略的に示す図である。図2は一実施形態に係る風車の洋上設置方法を概略的に示すフローチャートである。
図1及び図2に示すように、本発明の少なくとも1つの実施形態に係るセミサブ浮体を用いた風車の洋上設置方法は、風車10が立設されたセミサブ浮体30を洋上の設置対象サイト2に曳航するステップ(図1(A)~図1(B)、及び図2:ステップS30参照)と、設置対象サイト2において風車10と当該風車10を洋上に支持するためのスパー浮体20とを結合して洋上(より詳細には上述した設置対象サイト2)に風車10を設置するステップ(図1(C)~図1(F)、及び図2:ステップS70参照)と、を備えている。
スパー浮体20は、長手方向を有する略円筒状の浮体であり、長手方向の一端側(下端側)の重心を下げて水中にて垂直方向に沿って配置されて用いられる浮体である。
上記セミサブ浮体30又はスパー浮体20の曳航には曳航船7が用いられる。曳航船7としては、例えばタグボート等の工事用船舶が適用され得る。スパー浮体20は、内部のバラスト水量を調整して喫水線レベルを調整し得るように、バラスト水量調整装置としてのポンプ25を備えていてもよい。
また、洋上とは、岸壁3から離れた沖合の領域のうち、本開示に示すスパー浮体20を直立状態に配置可能な十分な水深(例えば100m以上)を有する領域である。
また、設置対象サイト2とは、岸壁3から離れた沖合の領域のうち、本開示における風車10(乃至洋上風車1)が設置されるべき領域である。
この点、上述した方法によれば、予め水深の浅い領域(例えば岸壁3沿い等)でセミサブ浮体30上に組み立てられた立設状態の風車10を洋上の設置対象サイト2に曳航するから、設置対象サイト2では風車10自体を組み立てる必要がない。そして、設置対象サイト2では、予め組み立てられた状態の風車10とスパー浮体20とを結合するだけで風車10を洋上に設置することができる。よって、例えば風車10各部の構成部材を沖合の設置対象サイト2に搬送するとともに、スパー浮体20を該設置対象サイト2に曳航した後、該設置対象サイト2でスパー浮体20上に風車10の構成部材を順次組み立てる従来の方法に比べて、風車10の洋上設置に伴う洋上での作業量及び作業時間を大幅に低減することができる。さらに、個別の洋上風車10を支持するための浮体としてはセミサブ浮体30より安価なスパー浮体20を用いることができるから、洋上風車10の設置に伴う費用を大幅に抑制することができるのである。
なお、上記方法により、沖合の設置対象サイト2では、大型クレーンを用いることなく洋上風車10を設置することができる。
図3は一実施形態に係る風車の洋上設置方法を詳細に示すフローチャートである。図4は図1(A)を詳細に示す図であり、(A)は一実施形態における岸壁沿いでの作業を示す図であり、(B)は他の実施形態における岸壁沿いでの作業を示す図である。
いくつかの実施形態では、例えば図1(A)、図3、図4(A)及び図4(B)に非限定的に例示するように、上述した何れか一つの方法において、風車の洋上設置方法は、岸壁3沿いでセミサブ浮体30上に風車10を立設するステップ(ステップS20)をさらに備えていてもよい。
具体的に、ステップS20では、例えば陸上で風車10各部を製造(図3:ステップS10)した後、岸壁3に配置されたクレーン4を用いてセミサブ浮体30上に風車10の構成部品を搬入するとともに、セミサブ浮体30上に風車10を立設して固定する。その際、タワー13下部とセミサブ浮体30の支持部50(後述)とを結合する。
さらに、上記ステップS10では、風車10の各構成部を製造するほか、例えば陸上でセミサブ浮体30を製造したり、陸上でスパー浮体20を製造したりしてもよい。つまり、風車10、セミサブ浮体30及びスパー浮体20は、予め別々の場所乃至事業者においてそれぞれ製造されてもよいし、同一の場所乃至事業者において製造されてもよい。
なお、ステップS10で行うセミサブ浮体30上への風車10の組み立て作業は、例えば図1(A)及び図4(A)に非限定的に例示するように、岸壁3沿いでセミサブ浮体30を水面6に浮かべて行ってもよいし、或いは図4(B)に非限定的に例示するように、水深が浅く(例えば12m未満等)、且つセミサブ浮体30がその喫水線を調整可能なバラスト水量調整手段を有する場合はセミサブ浮体30を海底5に着底させて行ってもよい。
いくつかの実施形態では、例えば図1(B)、図2、図3、図5(A)及び図5(B)に非限定的に例示するように、上述した何れか一つの方法において、風車の洋上設置方法は、スパー浮体20を設置対象サイト2に曳航するステップ(図3:ステップS40)をさらに備えていてもよい。
つまり、幾つかの実施形態では、セミサブ浮体30に立設状態で搭載された風車10を沖合の設置対象サイト2に曳航するステップ(ステップS30、図4(A)参照)に加えて、スパー浮体20を設置対象サイト2に曳航してもよい。
幾つかの実施形態では、図6(A)~図6(C)に非限定的に例示するように、沖合の設置対象サイト2に曳航されたスパー浮体20とセミサブ浮体30とを、ワイヤで連結するステップを備えていてもよい。この場合、例えばスパー浮体20又はセミサブ浮体30の少なくとも一方に設けたウインチ60からワイヤを繰り出してもよい。
幾つかの実施形態では、例えば図1(D)、図1(E)、図3、図7及び図8に非限定的に例示するように、上述した方法において、風車10とスパー浮体20とを結合するステップでは、スパー浮体20をセミサブ浮体30の下方から、該セミサブ浮体30を上下に貫通する貫通部40を通るように直立状態で浮上させてもよい(図3:ステップS60)。
具体的には、設置対象サイト2に曳航したスパー浮体20のバラスト水量を調整することで、該スパー浮体20を直立状態に配置する(図6(B)参照)。続いてさらにバラスト水量を調整することでスパー浮体20を水中に沈降させる(図3:ステップS50、図6(C)参照)。その際、スパー浮体20を先に直立状態としてから沈降させてもよいし、横向き又は斜めの状態で沈降させた後に直立させてもよい。
続いて、直立沈降したスパー浮体20をセミサブ浮体30の下方から風車10の真下に移動(図7参照)させた後、直立沈降したスパー浮体20のバラスト水量を調整してスパー浮体20を浮上させて頂部(上端部22)を貫通部40内に挿入するとともに、スパー浮体20の上端部22(頂部)を風車10のタワー13下部の開口部に挿入する(図1(E)及び図8参照)。
つまり、スパー浮体20は、直立状態に配置された際の上端部22に円錐状又は円錐台状のテーパ部24を有していてもよい。
いくつかの実施形態では、例えば図3、図9(A)、図9(B)及び図10に非限定的に例示するように、上述した何れか一つの方法において、風車の洋上設置方法は、風車10とスパー浮体20との結合後に該風車10とセミサブ浮体30との結合を解除するステップ(図3:ステップS90)と、セミサブ浮体30との結合を解除された風車10及びスパー浮体20を、浮体本体31の周辺水域と連通する貫通部40(連通路)を介してセミサブ浮体30から離脱させるステップ(図3:ステップS100、図9(A)及び図9(B)参照)と、風車10との結合を解除されたセミサブ浮体30を曳航して設置対象サイト2から撤去するステップ(図3:ステップS110、図10参照)と、をさらに備えていてもよい。
風車10とセミサブ浮体30との結合を解除するステップS90では、例えば風車10のタワー13下部のフランジ部(第2フランジ部54)とセミサブ浮体30の支持部50とを締結するボルトを取り外すことにより両者の結合を解除してもよい。なお、他の実施形態では、例えば風車10とセミサブ浮体30との結合を解除せずに、スパー浮体20とともにセミサブ浮体30を設置対象サイト2に残留させてもよい。
風車10及び該風車10と結合されたスパー浮体20をセミサブ浮体30から離脱するステップS100では、セミサブ浮体30又はスパー浮体20の少なくとも一方を曳航船7で曳航することにより両者を平面図にて相対的に反対向きに移動させることにより両者を分離してもよい。
なお、スパー浮体20を海底5に係留するステップ(ステップS80)は、セミサブ浮体30上に立設状態で支持された風車10とスパー浮体20とを結合する前後の何れであってもよいし、また、設置対象サイト2においてスパー浮体20と結合された風車10がセミサブ浮体30との結合を解除される前後の何れであってもよい。
いくつかの実施形態では、例えば図11(A)及び図11(B)に例示するように、上述した何れかの方法において、スパー浮体20を風車10と結合するステップでは、フランジ結合により、又は風車10のタワー13とスパー浮体20との何れか一方を他方に挿入(図1(E)、図1(F)、図8、図10参照)する所謂有性結合により、スパー浮体20と風車10とを結合してもよい。
例えば風車10(タワー13下部)とスパー浮体20とをフランジ結合する場合、タワー13下部に設けたスパー浮体20との結合用の第1フランジ部52と、スパー浮体20の上部(例えばテーパ部24)に設けたタワー13との結合用のフランジ部28とをボルト締結等の締結手段によって結合してもよい(図11(B)及び図12参照)。
また、例えばタワー13とスパー浮体20とを有性結合で結合する場合、タワー13下部の内周面とスパー浮体20上端部22近傍(例えばテーパ部24)との間にグラウト80を充填して風車10とスパー浮体20とを接着してもよい(例えば図11(A)参照)。
さらに、タワー13下部の内周面のうち、下端から所定距離の高さに、スパー浮体20の上端部22(或いは上端面)を係止するストッパ82が設けられていてもよい(図11(A)及び図11(B)参照)。
なお、タワー13下部には、セミサブ浮体30の支持部50との接続用に第2フランジ部54が設けられていてもよい。タワー13下部に2つのフランジ部52,54(スパー浮体20との接続用の第1フランジ部52と、セミサブ浮体30との接続用の第2フランジ部54)が配置される場合、第2フランジ部54が第1フランジ部52よりも高い位置(図11(B)において上)に配置される。また、第2フランジ部の径は第1フランジ部52の径よりも大きく、且つ、セミサブ浮体30の貫通部40の幅(壁面43,43間の距離)よりも大きくなっており、支持部50に係止され得る大きさに形成される。一方、第1フランジ部52は、上記貫通部40の幅よりも小さく形成される。
いくつかの実施形態では、例えば図12に非限定的に例示するように、上述した何れか一つの方法において、セミサブ浮体30を曳航するステップでは、貫通部40の周縁に沿ってセミサブ浮体30に設けられた支持部50に風車10のタワー13下部が支持された状態で、セミサブ浮体30および風車10を設置対象サイト2まで曳航し、スパー浮体20を風車10と結合するステップでは、セミサブ浮体30の貫通部40を通って直立状態で浮上してきたスパー浮体20と、支持部50に支持されたタワー13下部とを結合してもよい。
図13は他の実施形態に係るセミサブ浮体の構成例を示す図であり、(A)はコラムが平面視にて直角二等辺三角形の各頂点に配置されたセミサブ浮体(三角形)においてコラムの一つに貫通部及び支持部を設けて風車を配置した様子を示す図であり、(B)は図13(A)におけるXIII-XIII方向矢視を示す側面図であり、(C)は他の実施形態に係るセミサブ浮体(三角形)を例示的に示す平面図である。
図11~図13に非限定的に例示するように、本発明の少なくとも1つの実施形態に係るセミサブ浮体30は、洋上に風車10を設置するために用いられるセミサブ浮体30であって、水面6に浮かぶ浮体本体31と、該浮体本体31に設けられ、風車10のタワー13下部と結合可能な支持部50と、を備えている。
そして、浮体本体31は、当該浮体本体31を上下に貫通し、平面視にて浮体本体31の外周縁32まで延びる貫通部40を有している。
支持部50は、貫通部40の周縁に沿って設けられている。
上記支持部50は、貫通部40の一番奥(つまり、セミサブ浮体30の外周縁32から内側に最も離れた位置)に設けられていてもよい。
また、支持部50は、後述するウインチ60のワイヤが通過可能な隙間Gを有していてもよい(図11(A)及び図11(B)参照)。
また、上記壁面43間の距離D1は、風車10のタワー13下部の外径D3以上であってもよい。
つまり、浮体本体31は、コラム33又はロワーハル34内のバラスト水量を調整することで、喫水線の高さを調整可能に構成され得る。
上記コラム33及びロワーハル34の内部は、複数の小部屋に仕切られており、任意の小部屋を選択的に注水又は排水できるようになっている。
ウインチ60は、スパー浮体20の離脱方向と直交する方向において、貫通部40を挟んで両側に配置されていてもよい。
この場合、支持部50は、平面視にて上記4本のコラム33を頂点とする仮想四角形の対角線の交点上に配置されていてもよい。
このような構成によれば、安定性とコストの両面でバランスがとれたセミサブ浮体30を提供できる。
なお、本開示では、コラム33が3本又は4本の場合を例示したが、複数のコラム33の数はこれに限定されず、例えば風車10を洋上に支持する浮力が得られ、且つバランスを取ることができれば2本であってもよいし5本以上であってもよい。
2 設置対象サイト
3 岸壁
4 クレーン
5 海底
6 水面
7 曳航船
10 風車
11 ブレード
12 ナセル
13 タワー
13A タワー下部
20 スパー浮体
22 上端部(頂部)
24 テーパ部
25 ポンプ(バラスト水量調整装置)
26 下端部
28 フランジ部
30 セミサブ浮体
31 浮体本体
32 外周縁
33 コラム
34 ロワーハル
35 ポンプ(バラスト水量調整装置)
40 貫通部
41 連通路
43 壁面
50 支持部
52 第1フランジ部
54 第2フランジ部
60 ウインチ
62 係留具
70 スラスター
80 グラウト
82 ストッパ
C 図心
G 隙間
W バラスト水
Claims (14)
- セミサブ浮体を用いた風車の洋上設置方法であって、
前記セミサブ浮体は、
水面に浮かぶ浮体本体と、
前記浮体本体に設けられ、前記風車のタワー下部と結合可能な支持部と、を備え、
前記浮体本体は、
前記支持部が配置されるロワーハルと、
前記ロワーハルにより水平方向に離間して互いに接続された複数のコラムであって、各々が柱状に形成されるとともに前記ロワーハルの上面よりも上方に突出して設けられた複数のコラムと、を含み、
前記支持部と前記タワー下部との結合位置は、高さ方向において前記コラムの上端と前記ロワーハルの前記上面との間に配置され、
前記風車が立設された前記セミサブ浮体を洋上の設置対象サイトに曳航するステップと、
前記設置対象サイトにおいて前記風車と当該風車を前記洋上に支持するためのスパー浮体とを結合して前記洋上に前記風車を設置するステップと、
を備え、
前記風車と前記スパー浮体とを結合するステップでは、
前記スパー浮体を前記セミサブ浮体の下方から、前記セミサブ浮体を上下に貫通する貫通部を通るように直立状態で浮上させる
風車の洋上設置方法。 - 前記風車と前記スパー浮体とを結合するステップでは、フランジ結合により、又は前記風車のタワーと前記スパー浮体との何れか一方を他方に挿入することにより、前記スパー浮体と前記風車とを結合する
請求項1に記載の風車の洋上設置方法。 - 前記セミサブ浮体を曳航するステップでは、
前記貫通部の周縁に沿って前記浮体本体に設けられた前記支持部に前記風車のタワー下部が支持された状態で、前記セミサブ浮体および前記風車を前記設置対象サイトまで曳航し、
前記風車と前記スパー浮体とを結合するステップでは、
前記セミサブ浮体の前記貫通部を通って前記直立状態で浮上してきた前記スパー浮体と、前記支持部に支持された前記タワー下部とを結合する
請求項1又は2に記載の風車の洋上設置方法。 - 前記風車と前記スパー浮体とを結合するステップでは、
前記スパー浮体に設けられたスラスター又は前記セミサブ浮体に設けられたウインチにより、或いは前記セミサブ浮体を曳航することにより、前記スパー浮体を前記貫通部の下方に配置する
請求項1~3の何れか一項に記載の風車の洋上設置方法。 - 前記貫通部を通るように前記スパー浮体を浮上させるステップでは、
上端部が先細りに形成された前記スパー浮体の前記上端部を前記貫通部内に浮上させる
請求項1~4の何れか一項に記載の風車の洋上設置方法。 - 前記風車と前記スパー浮体との結合後に前記風車と前記セミサブ浮体との結合を解除するステップと、
前記セミサブ浮体との結合を解除された前記風車及び前記スパー浮体を、前記浮体本体の周辺水域と連通する前記貫通部の連通路を介して前記セミサブ浮体から離脱させるステップと、
前記風車との結合を解除された前記セミサブ浮体を曳航して前記設置対象サイトから撤去するステップと、をさらに備えた
請求項1~5の何れか一項に記載の風車の洋上設置方法。 - 岸壁沿いで前記セミサブ浮体上に前記風車を立設するステップをさらに備えた
請求項1~6の何れか一項に記載の風車の洋上設置方法。 - 前記スパー浮体を前記設置対象サイトに曳航するステップをさらに備えた
請求項1~7の何れか一項に記載の風車の洋上設置方法。 - 前記スパー浮体を海底に係留するステップをさらに備えた
請求項1~8の何れか一項に記載の風車の洋上設置方法。 - 洋上に風車を設置するために用いられるセミサブ浮体であって、
水面に浮かぶ浮体本体と、
前記浮体本体に設けられ、前記風車のタワー下部と結合可能な支持部と、を備え、
前記浮体本体は、当該浮体本体を上下に貫通し、平面視にて前記浮体本体の外周縁まで延びる貫通部を有し、
前記支持部は、前記貫通部の周縁に沿って設けられ、
前記浮体本体は、
前記支持部が配置されるロワーハルと、
前記ロワーハルにより水平方向に離間して互いに接続された複数のコラムであって、各々が柱状に形成されるとともに前記ロワーハルの上面よりも上方に突出して設けられた複数のコラムと、を含み、
前記支持部と前記タワー下部との結合位置は、高さ方向において前記コラムの上端と前記ロワーハルの前記上面との間に配置されている
セミサブ浮体。 - 前記貫通部を構成する対向する壁面間の距離が、前記風車を前記洋上に支持するためのスパー浮体の外径以上である
請求項10に記載のセミサブ浮体。 - 前記浮体本体は、前記コラム内又は前記ロワーハル内にバラスト水を注入又は排出可能なポンプを含む
請求項10又は11に記載のセミサブ浮体。 - 前記支持部は、平面視にて前記複数のコラムの各々を頂点とする仮想多角形の図心に対応する前記浮体本体上の位置に配置されている
請求項12に記載のセミサブ浮体。 - 前記浮体本体上に設けられ、前記貫通部を介して係留具を繰り出し及び引き上げ可能なウインチをさらに備えた
請求項10~13の何れか一項に記載のセミサブ浮体。
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