KR101753499B1 - 부유식 풍력 터빈의 이송 및 설치를 위한 부유 가능한 이송 및 설치 구조, 부유식 풍력 터빈과 그 이송 및 설치의 방법 - Google Patents

부유식 풍력 터빈의 이송 및 설치를 위한 부유 가능한 이송 및 설치 구조, 부유식 풍력 터빈과 그 이송 및 설치의 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 본질적으로 완전하게 조립되고 기립된 부유식 풍력 터빈의 이송 및 설치를 위한 부유 가능한 이송 및 설치 구조와 관련되고, 부유 가능한 이송 및 설치 구조는, 부유식 풍력 터빈이 안정화되고 이송 및 설치 구조를 이동시킴으로써 이동될 수 있는 방식으로, 기립된 부유식 풍력 터빈에 부유 가능한 이송 및 설치 구조를 탈착 가능하게 일시적으로 고정하기 위한 고정 수단을 포함한다.
또한, 발명은 전술된 유형에 따른 부유 가능한 이송 및 설치 구조의 고정 수단에 연결 가능한 고정 반대측 수단을 포함하는 부유식 풍력 터빈과 이러한 부유식 풍력 터빈의 이송 및 설치의 방법과 관련된다.

Description

부유식 풍력 터빈의 이송 및 설치를 위한 부유 가능한 이송 및 설치 구조, 부유식 풍력 터빈과 그 이송 및 설치의 방법{FLOATABLE TRANSPORTATION AND INSTALLATION STRUCTURE FOR TRANSPORTATION AND INSTALLATION OF A FLOATING WIND TURBINE, A FLOATING WIND TURBINE AND METHOD FOR TRANSPORTATION AND INSTALLATION OF THE SAME}
본 발명은 본질적으로 완전하게 조립되고 기립된 부유식 풍력 터빈의 이송 및 설치를 위한 부유 가능한 이송 및 설치 구조와 관련된다.
또한, 발명은 이러한 부유 가능한 이송 및 설치 구조에 고정 가능한 이러한 풍력 터빈과 관련된다.
마지막으로, 발명은 완전하게 조립되고 기립된 부유식 풍력 터빈의 이송 및 설치를 위한 방법과 관련된다.
상세하게는, 본 발명은 부유식 해상(offshore) 풍력 터빈 및 특히 인장각 플랫폼(Tension Leg Platform; TLP) 타입의 지지 구조들을 갖는 부유식 해상 풍력 터빈들을 위한 이송 및 설치 방법 및 구조와 관련된다.
최근, 바다에서 발견되는 더 높은 풍속에 의해, 해상 풍력 산업이 빠른 속도로 성장하고 있다. 그러나, 물의 성질 및 기상 조건들에 의해, 해상 풍력 터빈들의 조립 및 설치는 어렵고 비싼 것으로 판명되어 왔다. 비용을 줄이고 설치를 간략화하기 위해, 몇몇의 해상 풍력 터빈들은 육지에서 본질적으로 완전하게 조립되고, 해상의 현장으로 이송되며 그 다음으로 사전-설치된 해상 토대(foundation)에 연결된다. 이러한 사전-설치 토대는 모노파일(monopile), 자켓(jacket), 트라이포드(tripod) 또는 석션 케이젼(suction caisson) 토대들과 같은 해저면(sea-bed)에 구축되는 건축물들일 것이다.
사전-조립된 풍력 터빈들을 이송하고 해상의 현장에서 이들을 뒤집기(upend) 위해서는 특수 선박(specialist vessel)들이 요구된다. 풍력 터빈을 상승시키고 이를 사전-설치된 토대 상으로 하강하기 위해 해상 크레인들 또는 다른 특수 리프팅 디바이스들이 그 다음으로 요구된다. 특수 선박들, 리프팅 디바이스들 및 해상 크레인들에 대한 필요성은 해상 풍력 발전 단지(offshore wind farm)의 전체 비용을 상당히 추가시킨다. 가장 큰 비용은 해상에 사전-설치된 해상 토대들 및 이들의 설치의 비용이다.
이러한 이유로, 해상 풍력 터빈 산업은 본질적으로 완전하게 육지에서 조립되어 앵커되기 위해 세워져서 현장으로 이송되도록 개발될 수 있는 부유식 터빈들 쪽으로 옮겨지고 있다. 이는 고비용 및 해상 토대의 기나긴 설치에 있어서 개선점이 있다. 부유식 풍력 터빈의 중요 특징은 지지 구조에 있다. 주요한 부유식 풍력 터빈 지지 구조들은 3개의 그룹들: 스파브이(spar buoy), 반-잠수식(semi-submersible) 및 TLP로 카테고리화 될 수 있다.
모든 3개의 그룹들은 설치 후에 종속되는 수평, 수직 및 회전의 움직임들에 대해 부유식 풍력 튜브를 안정화하는 문제를 다룬다.
반-잠수식은 물 속에 완전하게 잠수된 방수 컨테이너들의 부력에 의해 안정화되는 부분적으로 잠수된 구조물이다. 그러나, 이는 반-잠수식 구조물들(semi-submersibles)이 풍력 터빈의 동작으로부터 비롯되는 것들과 같은 변화하는 부하에 대해 구조물을 안정화시키기 위해 큰 수선면적(water-plane area)을 필요로 함을 의미한다. 따라서, 반-잠수식 구조물들의 치수들은 매우 크다.
부유식 터빈을 위한 스파브이 구조는 밸러스팅에 의해 안정화된다. 스파(spar)는 부유식 풍력 터빈을 안정화하기 위해 밸러스트된 깊은-흘수 선체를 필요로 한다. 이는 100m가 넘는 깊은 수심을 요구한다. 구조물들은 매우 무겁고 매우 낮은 중량의 감소의 가능성을 갖고 비용이 많이 든다. 스파 구조의 길이에 의해, 해상 크레인들, 리프팅 디바이스들 또는 특수 이송 선박들이 요구됨에 의한 추가적인 비용을 증가시키는 완전한 터빈 및 지지 구조의 육지에서의 조립은 아마 가능하지 않을 것이다.
TLP 구조에 대해, 수직의 움직임은 텐돈(tendon)들이 해저면에 앵커되는 인장각 계류 시스템(tension-leg mooring system)에 의해 제거될 수 있다. 텐돈들에 의해 제공되는 이러한 안정성은 플랫폼의 크기를 상당히 줄이는 것을 허용하고 따라서 플랫폼이 더 가볍고 덜 비싸게 된다. 추가로, 상기 구조는 파도 부하들을 줄이기 위해 완전히 잠수될 수 있다.
전술된 지지 구조들 중 가장 다목적이고 비용-효율적인 것이 TLP 구조이다. 완전한 TLP 시스템은 지지 구조가 반-잠수식 및 스파브이 보다 더 작고 덜 비싸게 되도록 한다. 그러나, TLP 구조 풍력 터빈의 이송 및 설치의 비용 및 복잡성에 있어서 관련된 가장 큰 문제는 그것이 설치된 형태의 그 불안정한 외부 자연에 의한 것으로서, 이는, 부유식 풍력 터빈을 해저면에 앵커링하지 않고는, 풍력 및 수력이 부유식 풍력 터빈에 기반한 TLP의 부력 안정성에 급격한 영향력을 갖는다는 것을 의미한다.
주로, 현재 기술 분야에서 알려진, TLP 지지 구조를 갖는 풍력 터빈의 설치를 위한 2가지의 자명한 솔루션들이 존재한다:
첫 번째 솔루션은 전체의 TLP 구조, 즉, 지지 구조, 텐돈들, 앵커들, 풍력 터빈 및 타워(tower)를 모두 분리하여 이송 및 설치하는 것이다. 그러나, 이러한 솔루션을 위해 요구되는 비용 및 시간은 상당히 크다.
두 번째 솔루션은 설치 현장에 완전히 조립된 풍력 터빈을 견인함으로써 이송 동안 완전히 조립된 풍력 터빈을 지지할 수 있기 위한 더 크고 더 복잡한 TLP 지지 구조를 만드는 것이다. 그러나, 이는 TLP 구조의 목적을 달성할 수 없게 만들고 설계 및 기능에 있어서 반-잠수식 구조에 가까워지게 될 것이다.
전술된 부유식 풍력 터빈들에 더하여, 육지에서의 조립 및 현장에서의 더 짧은 설치 시간과 같은 몇몇의 이점들을 또한 제공하는 중력식 구조물(gravity base foundation)로 분류되는 해상 토대의 타입이 존재한다.
이러한 타입의 토대는 일반적으로 해저면 내의 여하한 드릴링 또는 사전-설치를 요구하지 않고 따라서 중력식 구조물들을 갖는 풍력 터빈들의 이송 및 설치는 본질적으로 부유식 풍력 터빈들의 그것과 비교될 수 있다.
부유식 풍력 터빈들 및 본질적으로 완전하게 조립된 해상 풍력 터빈들을 위한 지지 구조들의 이송 및 설치의 기존의 예시들, 예컨대, "블루 에이치(Blue H)" (TLP), 코위(Cowi)(중력식 구조물) 및 GBF(중력식 구조물)이 존재한다.
이러한 구조들은 당업자에게 알려져 있으나, 이들은 예컨대, 매우 시간-소모적이고 노동-집약적인 설치라는 것, 이송 수단을 다루기가 크고(bulky) 어렵다는 것, 구조들의 요구되는 지지 레벨에 의해 큰 치수들을 갖는다는 것, 오직 이들이 설계된 지지 구조와만 호환한다는 것, 매우 높은 설치 비용과 같은 몇몇의 단점들을 갖는다. 추가로, 알려진 기술은 단일한, 자기-지지 및 독립적인 구조를 형성하지 않는 몇몇의 분리된 유닛들로 구성된 설치 또는 이송 구조들을 포함한다.
따라서, 발명의 목적은 부유식 풍력 터빈과 특히 TLP 지지 구조를 갖는 부유식 풍력 터빈을 위한 이송 및 설치의 비용-효율적인 수단 및 방법을 제공하는 것이다.
상기의 목적은 독립항들에 따른 본질적으로 완전하게 조립되고 기립된 부유식 풍력 터빈의 이송 및 설치를 위한 부유 가능한 이송 및 설치 구조, 부유식 풍력 터빈 및 본질적으로 완전하게 조립되고 기립된 부유식 풍력 터빈의 이송 및 설치를 위한 방법에 의해 달성된다.
상세하게는, 목적은 본질적으로 완전하게 조립되고 기립된 부유식 풍력 터빈의 이송 및 설치를 위한 부유 가능한 이송 및 설치 구조에 의해 달성되고, 상기 부유 가능한 이송 및 설치 구조는 부유식 풍력 터빈이 안정화되고 이송 및 설치 구조를 이동시킴으로써 이동될 수 있는 방식으로 기립된 부유식 풍력 터빈에 부유 가능한 이송 및 설치 구조를 탈착 가능하게 일시적으로 고정하기 위한 고정 수단을 포함한다.
또한, 상기 목적은 본 명세서 내에서 정의된 부유 가능한 이송 및 설치 구조의 고정 수단에 연결 가능한 반대측 고정 수단을 포함하는, 부유식 풍력 터빈에 의해 달성된다.
마지막으로, 상기 목적은 본질적으로 완전하게 조립되고 기립된 부유식 풍력 터빈의 이송 및 설치를 위한 방법에 있어서: 기립된 부유식 풍력 터빈이 안정화되고 이송 및 설치 구조를 이동시킴으로써 이동될 수 있는 방식으로 부유 가능한 이송 및 설치 구조에 본질적으로 완전하게 조립되고 기립된 부유식 풍력 터빈을 고정하는 단계; 부유 가능한 이송 및 설치 구조를 지정된 위치로 이동시킴으로써 부유식 풍력 터빈을 상기 지정된 위치로 이송시키는 단계; 지정된 위치에서 제공된 고착 수단에 부유식 풍력 터빈을 고정하는 단계; 현재 고착된 부유식 풍력 터빈으로부터 상기 부유 가능한 이송 및 설치 구조를 탈착하는 단계 및 풍력 터빈으로부터 부유 가능한 이송 및 설치 구조를 분리하는 단계를 포함하는 방법에 의해 달성된다.
발명의 중요 측면은 바람직하게는 풍력 터빈이 본질적으로 완전하게 조립될 수 있는 방식으로, 더 관련 있게는, 풍력 터빈이 기립된 상태로 이동될 수 있는 방식으로 부유식 풍력 터빈에 부착될 수 있는 재사용 가능한 부유 가능한 이송 및 설치 구조의 사용이다. 이는 풍력 터빈이 제공된 육상 크레인들 및 추가적인 필요 설비의 사용에 의해 육지에서 조립될 수 있음을 의미하고, 예인선(tugboat) 또는 유사한 표준 이동 설비를 제외하고는 풍력 터빈을 상승시키거나 이동시키기 위한 해상 설비는 필요하지 않다. 이와 관련하여 본질적으로 완전하게 조립됨은 따라서 부유식 풍력 터빈이 상승 및 이동을 위해 예인선 또는 유사한 표준 이동 및 리프팅 설비를 제외한 여하한 비싼 해상 설비의 사용 없이 해상 설치가 이루어질 수 있는 방식으로 조립되는 것을 의미한다.
바람직하게는, 부유 가능한 이송 및 설치 구조는 수평축을 따라, 예컨대, 부유식 풍력 터빈이 설치되어야 할, 해상의 지정된 위치로 이동될 수 있는 방식으로 기립된 부유식 풍력 터빈에 고정된다. 게다가, 부유 가능한 이송 및 설치 구조는 부유식 풍력 터빈의 수직 이동을 또한 허용하고, 이는 상세한 설명에서 더 설명된다. 이러한 수직 이동은, 예컨대, 부유식 풍력 터빈 및 그 부유식 지지 구조가 TLP 지지 구조의 텐돈들에 부착할 때를 돕는다.
부유 가능한 이송 및 설치 구조를 부유식 풍력 터빈에 일시적으로 연결하는 것은 설치 비용을 엄청나게 줄일 수 있는 이송 및 설치 구조의 재사용 가능성을 허용한다. 이론적으로, 현재 기술 분야에서 알려진 여하한 고정 수단이 사용될 수 있지만, 본 발명은 바람직하게는 요구될 때 용이하게 연결 해제 또는 탈착되는 일시적인 연결 또는 고정 수단을 활용한다. 따라서, 발명은 용접 또는 현재 기술 분야에서 알려지고 풍력 터빈을 부유 가능한 이송 및 설치 구조로부터 탈착하는 것을 상당히 더 복잡하게 하는 유사한 고정 수단과 같은 연결 수단을 배제하는 것으로 추정한다.
상세하게는, 바람직하게는 구조는 부유식 풍력 터빈 및/또는 TLP 지지 구조 또는 유사한 부품들에 쉽게 부착 및 이로부터 탈착되는 사전-조립된 단일 유닛을 포함하는 재사용 가능하고, 견인 가능한(towable), 반-잠수식 이송 및 설치 구조를 제공한다.
또한, 재사용 가능한 부유 가능한 이송 및 설치 구조에 의해 모든 필수적인 설치 및 이동 수단이 제공될 수 있기 때문에, 부유식 풍력 터빈들의 비용이 감소될 수 있다. 이러한 경우의 예시는 본 발명에서 상세하게 설명되는 것처럼 개별적인 밸러스팅 또는 이동 수단이 이송 및 설치 구조에 추가로 요구되지 않는 것이다.
바람직하게는, 부유 가능한 이송 및 설치 구조는 능동적인 견인(traction) 수단 및 특히 모터를 포함하지 않는 수동적인 구조이나, 바람직하게는 적어도 하나의 능동적인 견인 수단 및 특히 예인선에 연결되기 위한 연결 수단을 포함한다. 이는 실제적인 부유 가능한 이송 및 설치 구조의 비용을 줄이고 예인선과 같은 오직 표준적이고 상대적으로 비싸지 않은 능동적인 견인 수단만을 요구한다. 예인선은 해상 풍력 발전 단지의 설치 및 구축 동안 이미 필시 이미 존재하는 것이므로 예인선의 사용은 가장 유리한 것이다. 해안 예인선과 같은 기존의 지지 수단의 다-목적의 사용은 비용을 추가적으로 감소시킨다.
바람직하게는, 부유 가능한 이송 및 설치 구조는 각각의 해당 수단을 밸러스팅 및 디-밸러스팅함으로써, 특히 각각 바닷물을 취하고 바닷물을 분출하는 것에 의해, 부유 가능한 이송 및 설치 구조의 부유 깊이가 조정 가능하게 되는 방식으로 구성되는 밸러스트 및 디-밸러스트 가능한 수단을 포함한다. 바람직하게는, 밸러스팅 또는 디-밸러스팅은 부유 가능한 이송 및 설치 구조가 부유식 풍력 터빈에 고정된 상황 및/또는 부유식 풍력 터빈으로부터 분리된 상황에서 수행될 수 있다.
부유 가능한 이송 및 설치 구조는 바람직하게는 밸러스팅에 의해 하강될 수 있고, 밸러스팅은 부유 가능한 이송 및 설치 프레임과 함께 부유식 풍력 터빈 및 그 지지 구조의 하강(lowering)을 결과로서 낳는다. 반대로, 부유 가능한 이송 및 설치 구조는 디-밸러스트가 가능하고, 디-밸러스트는 부유 가능한 이송 및 설치 구조의 상승을 결과로서 낳고, 이로 인해 바람직하게는 또한 부착된 부유 가능한 풍력 터빈이 상승된다.
전술된 TLP 구조의 경우에 있어서, 따라서, 부유 가능한 이송 및 설치 구조를 물에서 하강시키고 또한 부착된 부유식 풍력 터빈을 하강시키고 그 다음으로 앵커된 텐돈들 및 현수 계류선(catenary mooring line)들 또는 유사한 TLP 고착 수단을 하강된 부유식 풍력 터빈 또는 부유식 풍력 터빈의 부유식 지지 구조에 각각 부착하기 위해 부유 가능한 이송 및 설치 구조를 밸러스트하는 것이 가능하다. 이러한 TLP 고착 수단에 부유식 풍력 터빈을 부착한 후, 부유 가능한 이송 및 설치 구조를 현재 고착된 부유식 풍력 터빈으로부터 탈착하는 것이 그 다음으로 가능하고, 부유식 이송 및 설치 구조를 상승시키기 위해 부유식 이송 및 설치 구조를 디-밸러스트하고, 이로 인해 고착된 부유식 풍력 터빈으로부터 부유식 이송 및 설치 구조를 분리한다.
다시 말해, 부유 가능한 이송 및 설치 구조는 풍력 터빈의 부유식 지지 구조를 잠수 및 특히 바람직하게는 완전하게 잠수시키기 위해 밸러스트 및 디-밸러스트 가능하다. 이러한 밸러스트 및 디-밸러스트 부유식 수단은 거친 바다 및 폭풍 기후를 통해 부착된 이송 및 설치 구조 및 부유식 풍력 터빈을 견인할 때, 댐핑(damping) 및 (비-고착된) 배치의 안정화를 조정(adapt)하거나 이송 동안 유압 저항을 조정하기 위해, 또한 유용할 것이다.
해저면 또는 대응하는 고정물(fixture)에 현재 고착된, 풍력 터빈을 분리한 후에, 부유 가능한 이송 및 설치 구조는 디-밸러스트될 수 있고, 이로 인해 그 부유 깊이는 감소되며, 특히(inter alia) 감소된 유압 저항에 의해 감소된 이송 비용을 결과로서 낳는다.
따라서 부유 가능한 이송 및 설치 구조는 풍력 터빈 및 특히 이들의 부유식 지지 구조가 물에서 하강되어 부유식 풍력 터빈 및 부유식 지지 구조가 각각 해저면에 앵커될 수 있도록 하는 방식으로 밸러스트될 수 있다.
또한, 부유 가능한 이송 및 설치 구조는 고착된 부유식 풍력 터빈으로부터 이를 분리 및/또는 이송 특히 예인선에 의한 견인 동안에 유압 저항을 감소시키기 위해 그 부유 깊이가 조절되는 방식으로 디-밸러스트 가능한 것이 바람직하다.
바람직하게는, 부유 가능한 이송 및 설치 구조는 부유 가능한 이송 및 설치 구조가 부유식 풍력 터빈을 적어도 부분적으로 둘러싸는 방식으로 부유식 풍력 터빈이 수용될 수 있는 수용 영역을 포함한다. 이러한 수용 영역은 바람직하게는 부유 가능한 이송 및 설치 구조에 대한 풍력 터빈의 고착을 위한 고착점(fixation point)들을 제공하고, 이로 인해 고착은 간단하고 효율적이게 된다. 또한, 이러한 수용 영역은 거친 기후 조건들 하에서도, 풍력 터빈 타워에 대한 최소한의 손상의 위험으로, 기립된 부유식 풍력 터빈 및 그 부유식 지지 구조 각각의 안전한 지지를 보장한다.
바람직하게는, 수용 영역 및 부유 가능한 이송 및 설치 구조는 각각 특히 부유식 풍력 터빈의 타워가 적어도 부분적으로 둘러싸여지는 방식으로 구축된다. 이러한 타워는 예컨대, 수평축 풍력 터빈의 상단 엔진실(nacelle)에서 적재하는 타워일 수 있다. 그러나, 타워는 또한 수직축 풍력 터빈 배치를 적재하는 타워-요소 또는 유사한 요소일 수 있다.
바람직하게는, 부유 가능한 이송 및 설치 구조는 부유식 풍력 터빈 주위에서 수용 영역을 가역적으로 본질적으로 완전하게 둘러싸기 위한 적어도 하나의 개폐 구조 또는 유사한 게이트 구조를 포함한다. 이러한 게이트 구조는 예컨대, 개방 및 폐쇄될 수 있는 수용 영역 내의 부유식 풍력 터빈을 보호하고 바람직하게는 구조 내에 개구부(opening)를 제공함으로써 부유 가능한 이송 및 설치 구조에 대해 및 이로부터 부유식 풍력 터빈의 분리를 허용하는 게이트일 수 있다. 이는 해상의 현장에서 부유식 풍력 터빈을 탈착할 때 특히 효율적이다.
바람직하게는, 상기 게이트 구조는 이송 및 설치 구조의 적어도 하나의 측벽에 적용되고, 이로 인해 부유 가능한 이송 및 설치 구조는 이송을 위해 본질적으로 완전하게 조립된 세워진 풍력 터빈 주위에 놓여질 수 있고 상기 터빈 또는 미 조립된 이송 및 설치 구조를 상승시켜야 함 없이 설치 후에 상기 풍력 터빈의 주위로부터 제거될 수 있다. 일반적으로, 부유 가능한 이송 및 설치 구조는 풍력 터빈을 상승시키기 위한 여하한 리프팅 수단 없이 부유 가능한 이송 및 설치 구조에 대해 및 이로부터 부유식 풍력 터빈을 부착하고, 탈착하고 분리하는 것이 가능한 방식으로 구축된다. 이는 풍력 터빈이 매우 효율적이고 경제적인 방식으로 특히 부유식 풍력 터빈 지지 구조에 통합되는 것이 요구되는 여하한 밸러스트 가능 수단 없이 구축 및 설치될 수 있음을 의미한다. 밸러스트 가능 수단은 따라서 오직 부유 가능한 이송 및 설치 구조의 일부로서만 제공될 것이다.
바람직하게는, 부유 가능한 이송 및 설치 구조는 부유식 지지 구조의 상단부 상에서 적어도 부분적으로 위치 조절 가능 및/또는 고정 가능한 방식으로 구축된다. 이송 및 설치 구조를 부유식 지지 구조의 상부 및 풍력 터빈 베이스의 주위에 각각 둠으로써, 이송 및 설치 구조는 이송되는 전체적인 배치를 지지하도록 제작될(engineered) 필요가 없고 존재하는 부유식 지지 구조의 부력으로 효율적인 사용이 구성된다.
일반적으로 풍력 터빈의 부력 또는 부유성 지지 구조는 밸러스트 가능할 필요가 없는 것이 이점이고 그 부력은 효율적으로 활용된다. 유연성(flexibility), 밸러스팅 및/또는 제조 및 기술에 관한 다른 비싼 특징들은 부유식 풍력 터빈 및 그 앵커들의 비용을 줄이기 위해 모두 재사용 가능한 이송 및 설치 구조에 놓여질 수 있다. 풍력 발전 단지의 전체적인 비용은 부유 가능한 이송 및 설치 구조의 반복된 사용에 의해 그 다음으로 감소될 것이다.
바람직하게는, 부유 가능한 이송 및 설치 구조는 프레임 구조 및 특히 격자형 구조를 포함한다.
이제까지의 발명과 조화하여, 이러한 프레임 또는 격자형 구조는 바람직하게는 부유식 풍력 터빈을 부착하기 위한 둘러 쌀 수 있는 수용 영역을 갖는다. 프레임-유사 이송 및 설치 구조를 제공함으로써, 잉여 재료 및 무게의 사용이 줄어들고 조립하기가 매우 비용-효율적이고 쉬우며 다루기 쉬운 부유 가능한 이송 및 설치 구조를 결과로서 낳는다. 이는 프레임 구조가 튜브형 부재들로 구성될 때에 특히 해당한다.
바람직하게는, 부유 가능한 이송 및 설치 구조 및 특히 프레임 구조는 중공 챔버들 및 특히 밸러스트 및 디-밸러스트 가능한 부유식 수단을 포함하는 튜브형 부재들을 포함한다. 이송 및 설치 구조 및 특히 프레임의 중공부들 또는 분리된 안정화 유닛들은, 구조의 무게를 낮추고 이송 동안 풍력 터빈을 안정화시킨다. 이는 또한, 전술된 것처럼, 텐돈들 또는 TLP의 현수 계류선들 또는 유사한 고착 수단을 연결하기 위해 전체적인 구조를 하강시킴으로써, 부유식 풍력 터빈의 앵커링을 더 쉽게 만들 것이다. 구조는 바람직하게는 텐돈들 및/또는 계류선들이 느슨해지고 따라서 쉽게 연결될 수 있는 거리로 하강된다.
물론, 이러한 중공 챔버들 또는 부유식 수단은 또한 필요하다면 부유 가능한 이송 및 설치 구조에 부착될 수 있는 분리된 중공 챔버들 또는 부유식 수단일 것이다. 이러한 경우, 각각의 부착 수단은 예컨대, 볼트 연결부들 또는 이와 유사한 것으로 제공된다. 이러한 중공 챔버들 또는 부유식 수단은 방수이고 개별적으로 밸러스트 가능 및 디-밸러스트 가능할 것이다.
전술된 것처럼, 프레임은 그 자체가 수용 영역을 개폐하는 게이트 구조를 포함할 것이다. 또한, 게이트들 및 이들의 추가적인 조작의 필요성을 줄이기 위해 적어도 하나의 개방 측을 갖는 부유 가능한 이송 및 설치 구조 및 특히 프레임 구조를 제공하는 것이 가능하다. 대안적으로, 프레임 또는 부유 가능한 이송 및 설치 구조의 측들은 각각, 현재의 해상 설치 방법들에 값비싼 추가에 해당하는, 드라이버(driver)에 의해 수동으로 개방되는 게이트를 요구하지 않고 유압식 기계(hydraulics) 또는 유사한 메커니즘들을 사용하여 개방될 수 있다. 게이트 구조의 개폐에 관해, 모든 관련된 기법들 및 특히 구동 매커니즘들이 사용 가능하다.
설치 후에, 부유 가능한 이송 및 설치 구조 및 특히 프레임은, 전술된 것처럼, 부유식 풍력 터빈으로부터 디-밸러스트, 탈착 및 특히 볼트 결합 해제(unbolted)될 수 있고, 게이트는, 제공된다면, 풍력 터빈 주위로부터 프레임을 제거하기 위해 및 해상 크레인들의 필요 없이, 드라이버들을 위해, 필요하다면, 최소한의 필요로 특히 구조를 해안쪽으로 도로 견인하기 위해 개방될 수 있다.
바람직하게는, 부유 가능한 이송 및 설치 구조는 복수의 부유식 풍력 터빈들의 이송 및 설치에 대해 재사용 가능하다. 이는 이전에 언급되었다. 또한, 부유 가능한 이송 및 설치 구조가 상이한 유형들의 부유식 풍력 터빈들의 이송 및 설치를 위해 사용될 수 있도록 하는 어댑터 수단을 제공하는 것이 가능하고, 어댑터 수단은 이송 및 설치되는 부유식 풍력 터빈의 반대측 고착 수단과 호환 가능한 이송 및 설치 구조의 고착 수단을 만들기 위해 사용된다.
일반적으로 이러한 고착 및 반대측 고착 수단들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 알려진 기법들 및 방법들로부터 선택될 수 있다. 여기에서, 볼트 연결부들, 유압 클램핑(clamping), 나사 연결부들 또는 유사한 연결부들은 모두 적용 가능하며, 용접 또한 다른 이러한 방법들도 마찬가지이다.
이송 및 설치 구조 및 풍력 터빈 간의 연결은 요구되는 시간 및 노동력의 측면에서 연결 및 연결 해제가 최대한 간단하게 되도록 의도된다. 부유 가능한 이송 및 설치 구조는 부유식 풍력 터빈 및 TLP 부력 지지 구조에 각각 볼트 연결 판들(bolt connection plates)에 의해 부착될 것이다. 그리고 연결 피스들은 일 유형의 부유식 풍력 터빈 및 지지 구조 각각보다 보다 많은 것을 위해 사용되는 부유 가능한 이송 및 설치 구조를 위해 상이한 지지 구조들 상에 새로 장착될 것이다(retrofitted).
전술된 것처럼, 부유 가능한 이송 및 설치 구조는 따라서 바람직하게는 상이한 유형들의 부유식 풍력 터빈들을 이송 및 설치를 위해 부유 가능한 이송 및 설치 구조에 고정하기 위한 어댑터 수단을 포함한다.
바람직하게는, 부유 가능한 이송 및 설치 구조는 복수의 부품들 및 특히 프레임-유사 부품들을 포함하는 모듈형 구조로서 구축되고, 복수의 부품들 및 특히 프레임-유사 부품들은 서로 부착 가능하며 다양한 배치들 내에서 결합될 수 있는 설계들 및 치수들을 가지며 이로 인해 부유 가능한 이송 및 설치 구조는 상이한 유형들의 부유식 풍력 터빈들의 이송 및 설치를 위해 개조(adapting)될 수 있다. 이러한 경우, 특히 프레임 구조 및 격자형 구조에 관해, 상이한 크기 및 특히 길이를 갖는 상이한 유형들의 튜브형 부재들이 부유 가능한 이송 및 설치 구조를 구축하기 위해 함께 사용 및 부착될 수 있다.
다시 말해, 목표된 구조는 특히 모듈형 설계에 적합할 프레임 및 튜브 구조를 각각 가짐으로써 더 다목적으로 만들어질 것이다. 프레임들은 주로 구체적으로는 적어도 하나의 특별한 유형의 부유식 풍력 터빈의 이송 및 설치를 위해 구축된다 - 프레임들은 일 풍력 발전 단지의 설치를 위해 사용된 후 아마 정확하게 동일한 풍력 터빈의 다음의 설치를 위해 보관되거나(saved) 또는 다른 목적들을 위해 폐기(scrapped)/재활용될 것이다.
프레임들이 모듈형이면, 프레임들은 상이한 풍력 터빈들 및 TLP 또는 유사한 지지 구조들 각각에 대해 개조 가능하다. 이러한 튜브형 스틸(steel) 및 유사한 프레임 구조들의 수평 및 수직 길이는 예컨대, 상기 수직/수평 길이에 대해 힌지된(hinged) 연결부들에 의해 대각선 길이가 유연하게 되는(flexible) 연결 피스들과 쉽게 연결될 것이다.
부유식 터빈들은 자신들을 특정한 위치에 위치되도록 허용하는 고착 수단을 요구한다. 앞서 언급한 것처럼, TLP 구조는 해상 현장에서 부유식 풍력 터빈을 고착시킬 수 있는 고착 수단을 포함한다. 이러한 TLP 고착 수단은 텐돈들, 텐돈 앵커링 수단, 현수 계류선, 현수 계류선 앵커링 수단 등을 포함한다. 따라서, 부유 가능한 이송 및 설치 구조는 바람직하게는 이송 동안 상기 구조에 일시적으로 고착되는 몇몇의 또는 전체의 고착 수단을 위한 부착 수단들 포함한다. 다시 말해, 부유 가능한 이송 및 설치 구조 및/또는 부유식 풍력 터빈은 고착 수단을 포함하고 이로서 적어도 부분적으로 자신들의 고착 수단을 해저면에 고착되는 위치로 옮길 수 있다. 이는 저렴하고 신속한 설치를 위한 올-인-원 설치 시스템을 제공한다.
전술된 것처럼, 발명은 또한 전술된 것과 같은 부유 가능한 이송 및 설치 구조의 고정 수단에 연결 가능한 반대측 고정 수단을 포함하는 부유식 풍력 터빈과 관련된다. 이와 관련하여 본 명세서에 개시된 모든 특징들은 부유식 풍력 터빈에 대해서도 적용 가능하다.
부유식 풍력 터빈은 바람직하게는 부유식 지지 구조 및 부유식 지지 구조에 부착되는 적어도 하나의 풍력 터빈 배치를 포함하고, 부유식 지지 구조는 밸러스트 및 디-밸러스트 가능한 수단을 포함하지 않고 특히 물을 취하는 것 및/또는 분출하는 것 또는 유사한 밸러스트 수단에 의해 밸러스트 및 디-밸러스트 가능하지 않다. TLP 지지 구조를 갖는 부유식 터빈을 이송하고 이를 지정된 현장에 설치 및 앵커링하는 것이 복잡하고 노동력이 많이 들더라도(laborious), 전술된 부유 가능한 이송 및 설치 구조의 사용에 의해, 쉬운 이송 및 설치가 가능하고 아주 경제적인 풍력 터빈들의 생산을 결과로서 낳는다.
바람직하게는 부유식 풍력 터빈은 부유식 풍력 터빈을 해상의 설치 위치에서, 이러한 위치로의 이송 동안, 고착시킬 수 있는, 고착 수단의 일부 또는 전부를 적어도 일시적으로 부착하기 위한 부착 수단을 포함한다. 부유식 풍력 터빈의 부유식 지지 구조가 텐돈 앵커링 수단에 연결된 텐돈들 및/또는 계류선들 앵커링 수단에 연결된 현수 계류선들을 더 포함하는 인장각 플랫폼 타입의 토대의 적어도 일부들을 포함할 때, 부유식 풍력 터빈 및 특히 부유식 지지 구조는 바람직하게는 이송 동안 상기 풍력 터빈에 일시적으로 고착되는 앵커링 수단의 적어도 일부의 부착 수단을 포함한다. 부유 가능한 이송 및 설치 구조에 대해 전술된 것처럼, 이러한 부유식 풍력 터빈은 TLP 또는 다른 고착 수단, 즉, 앵커링 수단, 텐돈들 또는 현수 계류선들 등과 같은 이송 동안 자신들을 부유식 풍력 터빈에 부착하기 위한 것들을 일시적으로 부착하기 위한 부착 수단을 포함한다. 이러한 배치는 따라서 해저면에 부유식 풍력 터빈의 고착을 위한 모든 필수적인 부품들을 용이하게 제공할 수 있다.
물론, 이러한 배치 수단은 또한 현재 기술 분야에서 알려진 다른 부유식 풍력 터빈의 고착을 위한 다른 고착 수단의 배치 및 이송을 위해서도 제공될 것이다.
전술된 것처럼, 발명은 본질적으로 완전하게 조립되고 기립된 부유식 풍력 터빈 특히 전술된 것과 같은 부유식 풍력 터빈의 이송 및 설치를 위한 방법과 관련되고, 방법은: 기립된 부유식 풍력 터빈이 안정화되고 이송 및 설치 구조를 이동시킴으로써 이동될 수 있는 방식으로 부유 가능한 이송 및 설치 구조에 본질적으로 완전하게 조립되고 기립된 부유식 풍력 터빈을 고정하는 단계; 부유 가능한 이송 및 설치 구조를 지정된 위치로 이동시킴으로써 부유식 풍력 터빈을 상기 지정된 위치로 이동시키는 단계;
주어진 위치에서 제공된 고착 수단에 부유식 풍력 터빈을 고정하는 단계; 현재 고착된 부유식 풍력 터빈으로부터 부유 가능한 이송 및 설치 구조를 탈착하는 단계 및 풍력 터빈으로부터 부유 가능한 이송 및 설치 구조를 분리하는 단계를 포함한다.
물론 본 명세서에서 언급된 모든 다른 특징들이 상기 방법에도 이전될 수 있고 따라서 포함된다.
바람직하게는, 이송 및 설치를 위한 방법은: 고정된 부유식 풍력 터빈이 물 속으로 더 하강하게 되는 방식으로 부유 가능한 이송 및 설치 구조를 밸러스팅하는 단계; 하강된 부유식 풍력 터빈을 고착 수단에 고정하는 단계; 하강된 부유 가능한 이송 및 설치 구조를 고착된 부유식 풍력 터빈으로부터 분리하는 단계; 및 부유 가능한 이송 및 설치 구조가 물에서 상승하게 되는 방식으로 부유 가능한 이송 및 설치 구조를 디-밸러스팅하는 단계를 더 포함한다.
일 특별한 실시예에서 부유식 풍력 터빈의 이송 및 설치를 위한 방법은 이송 및 설치 구조 및 특히 프레임이 풍력 터빈의 주위에 특히 풍력 터빈의 타워 주위에 바람직하게는 풍력 터빈의 부유식 지지 구조의 상단에, 게이트 또는 개구부를 사용하여, 놓여지는 단계들을 포함한다. 이송 및 설치 구조는 그 다음으로 미리-존재하는 고착 수단으로 부유식 지지 구조에 또는 그 위에 고착되고, 부유 가능한 이송 및 설치 구조는 예인선 또는 유사한 이송 선박에 연결되어 지정된 위치로 견인되고, 프레임은 풍력 터빈 및 바람직하게는 또한 TLP 지지 구조들 또는, 예컨대, 앵커링 수단, 연결선들 또는 여하한 고착 수단과 같은 유사한 부착 구조들을 지지하고 있다. 부유 가능 이송 및 설치 구조는, 풍력 터빈을 하강시켜 부유식 지지 구조가 특히 완전히 잠수되도록 하는, 밸러스팅에 의해 더 무거워지고, 잠수된 지지 구조는 각각 고착 수단 및 특히 이전에 배치된 TLP 구조에 부착되고, 프레임은 그 다음으로 부유식 지지 구조로부터 탈착되고, 그 밸러스팅은 제거되어 프레임은 상승하고 그 다음으로 추가적인 사용을 위해 항구 또는 육지의 조립 영역으로 도로 견인된다.
바람직하게는 방법은 지정된 위치에서 해상의 부유식 풍력 터빈의 고착을 위한 고착 수단 및 특히 TLP 고착 수단을 부유 가능한 이송 및 설치 구조 및/또는 부유식 풍력 터빈으로부터 탈착하는 단계 및 지정된 위치에서 동일한 고착을 위해 부유식 풍력 터빈에 연결될 수 있는 방식으로 고착 수단 및 특히 TLP 고착 수단을 배치하는 단계의 단계들을 또한 포함한다.
발명의 추가적인 명세들은 종속항들에 의해 개시된다.
전술된 특징들 및 발명의 다른 특징들 및 이점들은 발명의 특정한 실시예들의 하기의 상세한 설명으로부터, 실례를 보여주는 것으로 의미되고 발명을 제한하지 않는 부수하는 도면들을 함께 고려하여, 더 완전하게 이해될 것이다. 도면들을 다음을 도식적으로 개시한다:
도 1 TLP 지지 구조를 포함하는 부유식 풍력 터빈의 일 실시예의 측면도;
도 2 도 1에 따른 부유식 풍력 터빈의 정면도;
도 3 내지 9 발명에 따른 해상 풍력 터빈의 이송 및 설치를 위한 방법의 일 실시예;
도 10 내지 17 발명에 따른 해상 풍력 터빈의 이송 및 설치를 위한 방법의 다른 실시예;
도 18 및 19 발명에 따른 부유 가능한 이송 및 설치 구조의 일 실시예의 상면도;
도 20 발명에 따른 부유 가능한 이송 및 설치 구조의 일 실시예의 상면도;
도 21 발명에 따른 부유 가능한 이송 및 설치 구조의 일 실시예의 상면도;
도 22 및 23 발명에 따른 부유 가능한 이송 및 설치 구조의 일 실시예의 상면도;
도 24 내지 26 발명에 따른 부유 가능한 이송 및 설치 구조의 일 실시예의 도면들.
하기에서 유사한 부품들은 동일한 참조 부호들이 사용되었고, 필요한 경우, 인덱스들이 제공된다.
도 1 및 2는 TLP 지지 구조로서 제공된 고착 수단(28)에 의해 해저면(23)에 앵커된 부유식 풍력 터빈(1)의 일 실시예를 도식적으로 묘사하고 있다.
풍력 터빈(1)은 현재 기술 분야에 의해 알려진 풍력 터빈, 즉, 엔진실(26)이 부착되는, 타워(22)를 포함하는 수평축 풍력 터빈이다. 엔진실은 에너지를 생성하기 위해 풍력에 의해 돌아가는 로터 블레이드들(27)을 포함한다.
타워(22), 엔진실(26) 및 블레이드들(27)의 배치는 풍력 터빈 배치(21)로서 참조된다. 이러한 풍력 터빈 배치는 항구에서 본질적으로 완전하게 조립되어 동작-준비 상태로 풍력 터빈(1)을 가져오기 위한 추가적인 리프팅 수단 및 특히 해상 크레인은 필요하지 않다.
풍력 터빈 배치(21) 및 특히 타워(22)는 해수면(sea level)(19) 및 물(20) 각각 위의 충분한 동작 높이에서 풍력 터빈 배치(21)를 유지하기 위해 부력을 제공하는 부유식 지지 구조(24)에 부착된다.
알려진 것처럼 이러한 부유식 풍력 터빈(1)은 기후 및 바다 조건에 의한 상이한 움직임들 및 힘들에 각각 종속된다. 결과적인 움직임들은 전후동요(surge), 좌우동요(sway) 및 상하동요(heavy) 움직임에 대해 각각 화살표들 X, Y 및 Z로, 회전 움직임들, 즉, 횡동요(roll), 종동요(pitch) 및 선수동요(yaw) 각각에 대해 R, P 및 Y에 의해 잘 지시된 것처럼 도 1에 묘사된다.
결과적인 부하를 옮기기 위해, 제공된 고착 수단(28) 및 특히 여기에서 사용된 TLP 지지 구조는 계류 앵커 수단(44)에 앵커된 현수 계류선들(34) 및 텐돈 앵커링 수단(42)에 앵커된 텐돈들(32)을 제공한다. 텐돈 앵커링 수단 및 계류 앵커링 수단 양자는 해저면(23)으로 하강된 콘크리트 볼륨(concrete volume)들이다. 부유식 풍력 터빈(1)이 이러한 고착 수단(28)에 대해 부력(FA)를 가하고 있을 때, 부유식 풍력 터빈(1)은 강한 기후 하에서도 위치에서 고정된다.
도 3 내지 9는 예컨대, 앞서 도시된 풍력 터빈(1)과 같은 풍력 터빈의 이송 및 설치를 위한 일 방법 및 배치를 개시하고 있다.
전술된 것처럼, 부유식 풍력 터빈(1)은 타워(22), 로터 블레이드(27)가 부착되는, 엔진실(26)을 포함한다. 이러한 부품들은 부유식 지지 구조(24)에 부착되는 풍력 터빈 배치(21)를 구성한다. 도 1에 도시된 것처럼 부유식 지지 구조(24)는 부유 위치에서 부유식 지지 구조(24)를 유지하기 위한 부력(FA)을 제공한다.
그러나, 이러한 부유식 풍력 터빈(1)은 고착 수단에 의해, 특히 TLP 구조(도 1 참조)에 의해 해저면(23)에 고착되어 구축되고, 이는 이송 동안 특히 비-고착된 상태에서 바람직하지 않으므로, 따라서 일반적으로 부유식 풍력 터빈(1)은 여하한 보조 수단 없이는 도 3에 도시된 것처럼 기립되고 완전히 조립된 방식으로 이송될 수 없다.
발명에 따르면, 따라서 부유 가능한 이송 및 설치 구조(2)는 본질적으로 완전하게 조립되고 기립된 풍력 터빈(1)이 부유 가능한 이송 및 설치 구조에 제공된 고정 수단(4) 및 풍력 터빈(1)에 제공된 반대측 고정 수단(36)의 사용에 의해 부착되는 것으로 제공된다.
부유 가능한 이송 및 설치 구조(2)는 부유식 풍력 터빈(1)이 안정화되고 이송 및 설치 구조(2)를 이동시킴으로써 이동될 수 있는 방식으로 기립된 부유식 풍력 터빈(1)에 부착된다. 이러한 이동을 위해, 예인선(38)은 부유 가능한 이송 및 설치 구조(2)의 배치에 연결되고 풀링 수단(pulling means)(39) 및 특히, 로프들 또는 체인들에 의해 부유식 풍력 터빈(1)에 부착되어 제공된다. 부유 가능한 이송 및 설치 구조(2)는 추가적인 부력을 제공하므로, 기립되고, 특히, 완전하게 조립된 부유식 풍력 터빈(1)은 나쁜 기후 조건들 하에서도 안전하고 안정적인 방식으로 이송될 수 있다.
도 3 및 4에서 도시된 것과 같이, 예인선(38)은, 본 실시예에서 TLP 지지 구조로서 구축되는, 사전-배치된 고착 수단(28)에 대해 부유 가능한 이송 및 설치 구조(2) 및 부유식 풍력 터빈(1)의 배치를 당긴다.
여기에서 고착 수단(28)은 텐돈 앵커링 수단(42) 및 해저면(23) 상에 하강된 계류 앵커링 수단(44)을 포함한다. 텐돈들(32) 및 계류선들(34)은 각각 앵커링 수단(42 및 44)에 부착된다. 텐돈들(32) 및 계류선들(34)은 예컨대 해수면 또는 요구되는 설치 레벨에서 일시적인 부력 수단(46)에 의해 본질적으로 유지된다. 이러한 실시예에서 고착 수단(28)은 풍력 터빈(1)이 도 4에 도시된 자신들의 설치 위치로 당겨지기 전에 다른 예인선(미도시)에 의해 부유식 풍력 터빈(1)의 설치 위치에 배치되었다.
도 3 및 4에서 볼 수 있는 것처럼, 부유 가능한 이송 및 설치 구조(2) 및 부유식 풍력 터빈(1)의 배치는 예인선(38)에 의해 풍력 터빈(1)의 장래의 설치 위치로 옮겨졌다. 부유 가능한 이송 및 설치 구조는 부유식 풍력 터빈(1)의 부유식 지지 구조(24)의 상단부(25) 상에 위치되고, 제공된 고정 수단 및 반대측 고정 수단(4, 36)에 의존하여, 타워(22) 및/또는 부유식 지지 구조(24)에 고정된다.
물론, 부유 가능한 지지 구조를 또한, 특히 터빈이 수직축 터빈 등일 때, 부유식 풍력 터빈의 다른 부분들에 부착하는 것은 가능하다.
부유 가능한 이송 및 설치 구조(2) 및 부유식 지지 구조(24)의 조합된 부력에 따라, 부유 가능한 이송 및 설치 구조는 도 3 및 4에서의 부유 깊이 d1을 포함한다.
도 5에 도시된 것처럼, 부유식 풍력 터빈(1)이 설치되어야 할 위치에 도달한 후, 부유식 풍력 터빈(1)은 고착 수단(28) 및 특히 텐돈들(32) 및 현수 계류선들(34)에 고착될 것이다. 이를 위해 부유 가능한 이송 및 설치 구조(2)는, 이러한 실시예에 따르면, 밸러스트 및 특히 물(20)을 밸러스팅 및 디-밸러스팅 부유식 수단(6)으로 펌핑함으로써 밸러스트된다. 이러한 밸러스팅 수단(6)은 여기에서는 부유 가능한 이송 및 설치 구조(2)의 프레임 구조(12) 내에 배치된 중공 챔버(14) 및 특히 중공 튜브들로서 제공된다. 바람직하게는 부유 가능한 이송 및 설치 구조(2) 및 특히 밸러스트 가능 부유식 수단(6)은 취수 및 디-밸러스팅 목적을 위한, 특히 물을 분출 하기 위한, 밸브들 또는 유사한 구멍(aperture)들을 포함한다.
도 5에 따르면, 취수함으로써 이송 및 설치 구조(2)는 부유 깊이 d2 > d1로 하강되고 이로 인해 또한 부착된 부유식 풍력 터빈(1) 및 이들의 부유식 지지 구조(24)를 하강시킨다. 지시적인 값으로서, 이러한 실시예에 따른 부유식 풍력 터빈(1)의 부유 깊이(d2)는 이러한 설치 프로세스의 상태에서 10 내지 25m이고 특히 15 내지 20m이다.
도 5에서 또한 볼 수 있는 것처럼, 부유식 지지 구조(24)의 강하된 부유 깊이에 따라, 고작 수단(28) 및 특히 텐돈들(32) 및 현수 계류선들(34)은 쉽게 부유식 지지 플랫폼에 부착될 수 있다. 이러한 이유 때문에 부유식 지지 구조(24)는 고착 수단 및 특히 여기에서는 텐돈들(32) 및 현수 계류선들(34)이 텐돈들 및 계류선들에 각각 작용하는 무거운 법선력(normal force) 없이 부착될 수 있도록 하는 깊이로, 특히 고착 수단(28)의 적어도 일부들이 느슨해질 때까지 강하된다.
도 6에 따르면, 부유식 풍력 터빈(1) 및 부유식 지지 구조(24)가 각각 고착 수단(28) 및 계류선들(34) 및 텐돈들(32)에 각각 부착된 후에, 부유 가능한 이송 및 설치 구조(2)는 부유식 풍력 터빈(1)로부터 탈거된다. 탈거를 위해, 전술된 고정 수단 및 반대측 고정 수단(4, 36)은 느슨하게 되고, 실시예에서는 물을 분출함으로써, 디-밸러스트 가능한 부유식 수단(6)이 디-밸러스트된다. 고착 수단(4; 36)에 관해 고정 수단(4; 36)은, 예컨대, 절단 또는 용접 수단 등과 같은 분리 수단의 사용에 의해 설치 프로세서의 이러한 단계에서 분리되는, 용접 또는 유사한 연결부들의 일부들인 것이 또한 가능하다.
부유 가능한 이송 및 설치 구조(2)가 풍력 터빈(1)이 현재 고정된 부유식 지지 구조(24)로부터 올려지는 결과에 의해, 이로서 부유식 풍력 터빈은 물(20) 내에서 풍력 터빈(1)의 안정적인 고착을 결과로서 낳는 장력을 발효시키는 느슨해진 고착 수단(28)의 한계 내에서 상승한다. 부유 가능한 이송 및 설치 구조는 새로운 부유 깊이 d3 < d2에 도달한다.
도 7 내지 9는 이제 도 6에 따라 탈착된 부유 가능한 이송 및 설계 구조(2)의 제거를 개시하고 있다.
여기에서 개시된 실시예에서 부유 가능한 이송 및 설치 구조(2)는 여기에서는 개방 가능한 게이트, 바람직하게는 전자 제어 스테이션(미도시)에 의해 제어 가능한, 게이트 구조(10)를 포함한다. 예컨대, 활성화 게이트(10)를 개폐하기 위한 수단(11)은 현재의 기술 분야로부터 알려진 것들로서 유압식의, 전기적인 또는 여하한 다른 활성화 수단일 것이다. 물론 활성화 수단은 또한 스냅 바(snap bar)들, 볼트 연결부들 등과 같은 수동으로 제어되는 것들일 수 있을 것이다.
도 7에서, 게이트 구조(10)는 수용 영역(8)을 둘러싸는 폐쇄 상태로 도시되고, 풍력 터빈(1), 여기에서는 특별한 실시예로서 타워(22)가 수용되고 특히 환경적인 힘들로부터 보호될 수 있다. 게이트(10)의 개방 후(도 8 참조) 탈착된 부유 가능한 이송 및 설치 구조(2)는 여하한 풍력 터빈 상승의 필요 없이 특히 크레인들 등과 같은 여하한 추가적인 리프팅 수단의 필요 없이 고착된 부유식 풍력 터빈(1)로부터 당겨질 수 있다.
도 9에서 도시된 것처럼, 예인선(38)은 부유 가능한 이송 및 설치 구조(2)에 다시 연결되고, 그 게이트 구조(10)는 폐쇄되고 예인선은 부유 가능한 이송 및 설치 구조를 바람직하게는 동작의 새로운 측으로 해상에 설치될 새로운 풍력 터빈이 이송을 기다리고 있는 특히 육지의 장소로 당긴다. 설치 및 특히 부유식 풍력 터빈(1)의 고착이 완료된다.
도 10 내지 17은 제2 실시예 및 특히 이송 및 설치 풍력 터빈(1)의 제2 방법을 개시하고 있다. 부유 가능한 풍력 터빈(1)에 및 특히 이러한 풍력 터빈(1)의 부유식 지지 구조(24)의 상단(15)에 부착된 부유 가능한 이송 및 설치 구조(2)의 기본적인 배치는 전술된 실시예와 동일하다. 따라서, 이전의 단락들이 명확성을 위해 참조된다.
그러나, 개시된 배치 및 방법을 각각 고착 수단(28)의 적어도 일부들이 예인선(38)에 의한 이송 동안 제공된 부착 수단(29)에 의해 부유 가능한 이송 및 설치 구조(2)의 배치 및/또는 풍력 터빈(1)에 지금 부착된다는 점에서 전술된 것과 상이하다.
이러한 특별한 실시예에서 텐돈 앵커링 수단(42) 및 계류 앵커링 수단(44)은 이송 동안 부유식 풍력 터빈(1)의 부유식 지지 구조(24)에 부착된다. 또한, 여기에서는 자세하게 도시되지 않았으나, 각각의 텐돈들(32) 및 현수 계류선들(34)을 부착하는 것도 가능하다. 또한, 이송 동안 고착 수단(28)의 여하한 다른 부분들을 부착하는 것도 물론 가능하다.
지정된 설치 위치들을 얻은(receiving) 후(도 11 및 12 참조), 고착 수단(28)은 부유식 풍력 터빈이 부착될 수 있도록 배치된다. 예컨대, 앵커링 수단(44, 42)은 해저면(23)으로 하강되고 계류선(34) 및 텐돈들(32)에 부착된다. 다시, 여기에서는 적어도 부분적으로, 이송 동안 부유 가능한 이송 및 설치 구조(2) 또는 부유식 풍력 터빈(1)에 물론 또한 연결될 수 있었던 부력 수단(46)이 일시적으로 사용된다. 또한, 이러한 수단들을 예인선 등에서 이송하는 것도 물론 가능하다.
도 12에서 도시된 것처럼, 이러한 실시예에서 텐돈 계류 수단(42)은 부유 가능한 이송 및 설치 구조(2)에 배치된 윈치들(33)에 의해 해저면(23)으로 하강된다. 물론, 윈치들은 부유식 지지 구조(24)에서 또한 제공될 것이다.
도 13에서 도시된 것처럼, 텐돈 앵커링 수단(42)를 해저면(23)으로 하강시킨 후, 부유 가능한 이송 및 설치 구조(2)는 밸러스트 가능한 부유식 수단(6) 및 특히 프레임 구조(12)의 중공 챔버들(14)로 물(20)을 취함으로써 밸러스트된다. 결과는 증가된 부유 깊이 d2에 해당한다. 상세하게는, 부유식 지지 구조(24)는 일반적인 설치 깊이의 약간 아래로 강하된다.
앵커링 강하 후 수단 텐돈들(32) 및 현수 계류선(34)들이 부유식 지지 구조(24)에 연결된다.
전술된 것처럼 설명되고 이제 다시 도 14 내지 17에 도시된 제1 실시예에 관해, 부유 가능한 이송 및 설치 구조(2)는 부유식 풍력 터빈(1)으로부터 탈착되고, 디-밸러스트 가능한 부유식 수단(6)은, 여기에서는 예컨대, 물(20)을 분출함으로써 비워지고, 부유 가능한 이송 및 설치 구조(2)는 부유 깊이 d3으로 상승한다(도 14 참조).
바람직하게는 탈착 동작은 다음의 단계들을 포함한다: 밸러스트 수는 부유 가능한 이송 및 설치 구조(2) 밖으로 특히 디-밸러스트 가능 부유식 수단(6) 밖으로 부유식 풍력 터빈(1)이 최종적인 설치 위치에 도달할 때까지 펌프된다. 성공적으로, 부유 가능한 이송 및 설치 구조(2)는 부유식 풍력 터빈(1)로부터 탈착되고, 특히 고정 및 반대측 고정 수단(4, 36)이 개방된다. 최종적으로 여분의 밸러스트 수가 디-밸러스트 부유식 수단(6)으로부터 부유 가능한 이송 및 설치 구조(2)가 요구된 이송 깊이에 도달할 때까지 분출된다.
그 후 부유 가능한 이송 및 설치 구조(2)는, 도 15-17에 도시된 것처럼, 도 3 내지 9에서 전술된 것과 같은 동일한 단계들을 수행함으로써 당겨진다.
다시 부유 가능한 이송 및 설치 구조(2)의 일 측 및 여기에서의 이러한 특별한 실시예에서 게이트(10)는 유압 실린더들의 사용에 의해 개방된다. 언급한 것처럼 또한 다른 활성화 수단이 사용될 것이다. 게이트 구조(10)를 개방한 후, 예인선(38)은 부유 가능한 이송 및 설치 구조(2)를 부유식 터빈(1)로부터 당긴다. 게이트 구조(10)는 폐쇄되고 부유 가능한 이송 및 설치 구조(2)는 도로 항구 또는 다른 동작 위치로 도로 견인된다.
도 18 및 19는 프레임 구조(12)를 포함하고 구조(2)의 일 측에 게이트 구조(10)를 갖는 부유 가능한 이송 및 설치 구조(2)의 다른 실시예를 개시하고 있다. 유압식, 전기식 또는 여하한 다른 활성화 수단(11)이 게이트 구조(10)의 개방 및 폐쇄를 위해 사용된다. 물론 수단(11)은 또한, 유압 댐퍼들과 같은 지지 수단으로서 제공될 것이고, 게이트-부(10)는 수동으로 개폐된다.
삼각형의 형태를 포함하는 프레임 및 격자 구조가 각각으로서 다시 구성되는, 유사한 실시예들이 도 20 및 21에 의해 개시된다. 다시, 부유 가능한 이송 및 설치 구조(2)는 부유식 풍력 터빈(1)을 수용하기 위한 수용 영역(8)을 포함하고, 두 실시예들은 유압식 또는 다른 활성화 수단(11)에 의해 개방 및 폐쇄 가능한 게이트 구조(10)를 포함한다. 도 20에 개시된 일 실시예와 함께, 활성화 수단(11)은 수용 영역(8)의 외부에 배치되고, 도 21에 따른 실시예와 함께 활성화 수단(11)은 수용 영역 내에 배치된다.
프레임 구조(12)는 바람직하게는 일반적으로 상이한 부품들(16, 17, 10) 및 특히 부유 가능한 이송 및 설치 구조(2)의 상이한 크기들 및/또는 기하 구조들의 프레임-유사 부품들의 사용에 의해 제공될 수 있는 방식으로 구축될 것이다. 이러한 방식에 있어서, 상이한 부유식 풍력 터빈들(1)은 수용 영역 내에 수용될 수 있고 이송될 수 있다. 물론, 예컨대, 게이트 구조(10)의 길이를 줄이거나 크기를 조정하기 위해 개조된 부품들(16 및 17) 및 부유 가능한 이송 및 설치 구조(2)의 유형을 제공하는 것이 가능하다.
도 22 및 23은 도 20 및 21의 실시예와 유사한 부유 가능한 이송 및 설치 구조의 다른 실시예를 개시하고 있다. 여기에서, 게이트 구조(10)는, 요 모터(yaw motor), 유압 모터 등으로서 제공되는 활성화 수단(11)에 의해 활성화된다.
부유 가능한 이송 및 설치 구조의 이러한 상이한 실시예들의 사용에 의해 및 특히, 상이한 유형의 부유식 풍력 터빈들의 이송 및 설치를 위한 부유 가능한 이송 및 설치 구조(2)를 조정하기 위해 적어도 부분적으로 서로 접속 가능한, 복수의 부품들(16, 17) 및 특히 프레임-유사 부품들(12)을 포함하는 모듈형 구조로서 부유 가능한 이송 및 설치 구조(2)를 구축하는 것에 의해 매우 효율적이고 다-목적의 배치가 제공된다.
전술된 실시예들은 부유 가능한 이송 및 설치 구조(2)의 프레임 구조(12)에 더 집중하고 있고, 도 24 내지 26은 부유 가능한 이송 및 설치 구조(2)의 일 실시예를 개시하고 있으며 특히 고정 수단(4) 및 반대측 고정 수단(36)이 묘사된다.
도 23은 부유 가능한 이송 및 설치 구조(2)에 부착된 부유식 풍력 터빈(미도시)의 타워(22)의 측면도를 개시한다. 타워(22)는 부유 가능한 이송 및 설치 구조(2)의 고정 수단(4)이 부착될 수 있는 반대측 고정 수단(36)을 포함한다.
도 25에서 볼 수 있는 것처럼, 부유 가능한 이송 및 설치 구조의 실시예는 수용 영역(8)을 둘러싸고 개방하는, 활성화 수단(11)에 의해 활성화되는, 게이트 구조(10)가 또한 고정 수단(4)의 일부라는 사실에 의해 더 구체화된다.
바람직하게는 프레임 구조들(48)이 상이한 유형의 부유식 풍력 터빈들 및 여기에서는 특히 타워들(22)에 대해 개조되는 것이 가능하도록 어댑터 수단(30)으로서 고정 수단(4)의 프레임 구조들(48)을 제공하는 것이 가능하다.
특히 부유 가능한 이송 및 설치 구조(2)를 부유식 풍력 터빈(1)에 및 특히 이들의 부유식 지지 구조(24)에 연결하기 위한 또한 다른 어댑터 수단이 사용될 수 있음은 말할 필요가 없다.
참조 부호들
1 풍력 터빈
2 부유 가능한 이송 및 설치 구조
4 고정 수단
6 밸러스트 가능 및 디-밸러스트 가능 부유식 수단
8 수용 영역
10 게이트 구조
11 활성화 수단
12 격자형 구조, 프레임 구조
14 중공 챔버
16 부품
17 부품
19 해수면
20 물
21 풍력 터빈 배치
22 타워
23 해저면
24 부유식 지지 구조
25 부유식 지지 구조의 상단부
26 엔진실
27 로터 블레이드들
28 고착 수단
29 부착 수단
30 어댑터 수단
32 텐돈
33 윈치
34 계류선
36 반대측 고정 수단
38 예인선
39 풀링 수단
42 텐돈 앵커링 수단
44 계류 앵커링 수단
46 일시적인 부력 수단
48 프레임 구조
d1 부유 깊이
d2 부유 깊이
d3 부유 깊이
FA 부력
X 전후동요
Y 좌우동요
Z 상하동요
R 횡동요
P 종동요
Y 선수동요

Claims (15)

  1. 기립된 부유식 풍력 터빈(1)의 이송 및 설치를 위한 부유 가능한 이송 및 설치 구조(2)에 있어서,
    상기 부유식 풍력 터빈(1)이 안정화되고 상기 이송 및 설치 구조(2)를 이동시킴으로써 이동될 수 있는 방식으로 상기 기립된 부유식 풍력 터빈(1)에 상기 부유 가능한 이송 및 설치 구조(2)를 탈착 가능하게 일시적으로 고정하기 위한 고정 수단(securing means)(4),
    상기 부유 가능한 이송 및 설치 구조(2)가 상기 부유식 풍력 터빈(1)의 적어도 일부를 둘러싸는 방식으로 상기 부유식 풍력 터빈(1)이 수용될 수 있는 수용 영역(8) 및
    상기 수용 영역(8)을 정의하는 프레임 구조(12)로서 격자형 구조를 포함하며,
    상기 부유 가능한 이송 및 설치 구조(2)는 상기 부유식 풍력 터빈(1) 주위에서 상기 수용 영역(8)을 둘러싸기 위한 적어도 하나의 개폐(opening-closing) 구조 또는 게이트 구조(10) - 상기 개폐 구조 또는 게이트 구조(10)는 상기 프레임 구조(12)에 접속됨 -를 더 포함하고,
    상기 프레임 구조(12)는 밸러스트 및 디-밸러스트 가능한 부유식 수단(6)을 구성하는 중공 챔버(14)를 포함하고,
    상기 중공 챔버(14)는, 상기 부유 가능한 이송 및 설치 구조(2)가 상기 부유식 풍력 터빈(1)에 고정된 상황 또는 분리된 상황에서, 물(20)을 취하거나 물을 분출하는 것에 의해, 상기 부유식 수단(6)을 밸러스팅 및 디-밸러스팅함으로써, 상기 부유 가능한 이송 및 설치 구조(2)의 부유 깊이(d)를 조정 가능하게 하도록 구성되는 것을 특징으로 하는, 부유 가능한 이송 및 설치 구조.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 풍력 터빈(1)의 부유식 지지 구조(24)의 상단부(25) 상에서 적어도 부분적으로 위치 조절 가능(positionable)한 방식 및 고정 가능한 방식 중 적어도 하나의 방식으로 구축되는 것을 특징으로 하는, 부유 가능한 이송 및 설치 구조.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 이송 및 설치 구조(2)는, 부유식 풍력 터빈이 탈착 가능하게 일시적으로 고정되도록 구성되는 상기 고정 수단(4)을 포함함으로써, 복수의 부유식 풍력 터빈들의 이송 및 설치를 위해 재사용 가능하도록 구성되는, 부유 가능한 이송 및 설치 구조.
  7. 제1항에 있어서,
    상이한 유형의 부유식 풍력 터빈들(1)의 이송 및 설치를 위해 상기 이송 및 설치 구조(2)를 조정(adapting)하기 위한 서로 적어도 부분적으로 접속 가능한 복수의 부품들(16, 17)을 포함하는 모듈형 구조로서 구축되는 것을 특징으로 하는, 부유 가능한 이송 및 설치 구조.
  8. 제1항에 있어서,
    이송 및 설치를 위해 상이한 유형의 부유식 풍력 터빈들을 고정하기 위한 어댑터 수단(30)을 포함하는 것을 특징으로 하는, 부유 가능한 이송 및 설치 구조.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 부유식 풍력 터빈(1)을 해상의 설치 위치에서, 이러한 위치로의 이송 동안, 고착시킬 수 있는, 고착 수단(28)을 적어도 일시적으로 부착하기 위한 부착 수단(29)을 포함하는 것을 특징으로 하는, 부유 가능한 이송 및 설치 구조.
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 기립된 부유식 풍력 터빈의 이송 및 설치 방법에 있어서,
    상기 기립된 부유식 풍력 터빈(1)이 안정화되고 부유 가능한 이송 및 설치 구조(2)를 이동시킴으로써 이동될 수 있는 방식으로 상기 이송 및 설치 구조(2)의 수용 영역(8)에서 상기 이송 및 설치 구조(2)에 상기 기립된 부유식 풍력 터빈(1)을 고정하는 단계 - 상기 수용 영역(8)은 격자형 구조인 상기 이송 및 설치 구조(2)의 프레임 구조(12)에 의해 정의되고, 상기 부유식 풍력 터빈(1)은 상기 이송 및 설치 구조(2)가 상기 부유식 풍력 터빈의 적어도 일부를 둘러싸는 방식으로 상기 수용 영역(8)에 수용되고, 상기 부유식 풍력 터빈 주위에서 상기 수용 영역(8)은 적어도 하나의 개폐 구조 또는 게이트 구조(10)에 의해 둘러싸이고, 상기 개폐 구조 또는 게이트 구조(10)는 상기 프레임 구조(12)에 접속됨 -;
    상기 이송 및 설치 구조(2)를 지정된 위치로 이동시킴으로써 상기 부유식 풍력 터빈(1)을 상기 지정된 위치로 이동시키는 단계;
    상기 부유식 풍력 터빈(1)이 물 속으로 하강하게 되는 방식으로, 상기 프레임 구조(12)의 밸러스트 및 디-밸러스트 가능한 부유식 수단(6)을 구성하는 중공 챔버(14)가 물을 취하는 것에 의해 상기 부유식 수단(6)을 밸러스팅하는 단계;
    상기 하강된 부유식 풍력 터빈(1)을 고착 수단(28)에 고정하는 단계;
    상기 이송 및 설치 구조(2)를 상기 고정된 부유식 풍력 터빈(1)으로부터 탈거하고 분리하는 단계 - 상기 수용 영역(8)을 둘러싸고 있는, 상기 개폐 구조 또는 게이트 구조(10)는 개방됨 -; 및
    상기 이송 및 설치 구조(2)가 물(20)에서 상승하게 되는(lifted) 방식으로 상기 중공 챔버(14)가 물을 분출하는 것에 의해 상기 부유식 수단(6)을 디-밸러스팅하는 단계
    를 포함하는, 부유식 풍력 터빈의 이송 및 설치 방법.
  14. 삭제
  15. 제13항에 있어서,
    고착 수단(28)으로서 지정된 해상의 위치에서 상기 부유식 풍력 터빈(1)의 고착을 위한 TLP 고착 수단을, 상기 부유식 풍력 터빈(1)의 고착을 위해 상기 부유식 풍력 터빈(1)에 연결될 수 있는 방식으로 상기 이송 및 설치 구조(2) 및 상기 부유식 풍력 터빈(1) 중 적어도 하나로부터, 적어도 부분적으로 탈거 및 배치하는 단계
    를 더 포함하는, 부유식 풍력 터빈의 이송 및 설치 방법.
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