KR102317990B1 - 해상 풍력 터빈 용 플로트 지지 구조물 및 이와 같은 지지 구조물을 구비한 풍력 터빈을 설치하기 위한 방법 - Google Patents

해상 풍력 터빈 용 플로트 지지 구조물 및 이와 같은 지지 구조물을 구비한 풍력 터빈을 설치하기 위한 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 부분적으로 침수되도록 의도되고 풍력 터빈 마스트가 조립되도록 의도된 플로트(12), 및 플로트에 연결되고 플로트 아래에 침수되도록 의도된 카운터 웨이트를 포함하는 해상 풍력 터빈을 위한 플로트 지지 구조물(10)에 관한 것으로, 플로트는 적어도 5 개의 측면을 갖는 토로이드 또는 다각형 형상의 메인 구조물(18), 풍력 터빈의 마스트(8)를 수용하기에 적합한 직경을 갖고 플로트의 워터 라인을 조정하기 위해 밸러스트 될 수 있는 섹션을 포함하는 중심 튜브 구조물(26), 수직 축 주위에 균일하게 분포되고 메인 구조물을 상기 중심 구조물에 연결하는 제1 일련의 수평 지주(28) 및 수직 축(Y-Y) 주위에 균일하게 분포되고 수평 지주(28)와 15도 내지 60도 사이의 각도를 형성하고 메인 구조물을 중심 구조물에 연결하는 제2 일련의 경사 지주(30)를 포함한다.

Description

해상 풍력 터빈 용 플로트 지지 구조물 및 이와 같은 지지 구조물을 구비한 풍력 터빈을 설치하기 위한 방법
본 발명은 해상 풍력 터빈(offshore wind turbine) 용 플로트 지지 구조물(floating support structure) 및 이와 같은 지지 구조물을 구비한 풍력 터빈(wind turbine)을 설치하기 위한 방법에 관한 것이다.
본 발명은 해상 풍력 터빈의 일반적인 분야, 즉 해안에 이설(implant)되는 것으로, 보다 상세하게는 해상 풍력 터빈을 부유시키기 위한 플로트 지지 구조물에 관한 것이다. 본 발명은 또한 이러한 지지 구조물을 구비한 해상 풍력 터빈을 설치하기 위한 방법에 관한 것이다.
근해 풍력 터빈은 터빈과 발전기를 통해 전기를 생산하기 위해 풍력 에너지를 사용하는 것을 목표로 한다. 해상 풍력 터빈에는 두 가지 주요 유형이 있다: 해저(seabed) 상에 이설되는 고정 풍력 터빈(일반적으로 50m 미만의 얕은 깊이)과 해저 깊이가 일반적으로 50m를 초과하는 지역에 이설될 수 있는 이점을 제공하는 플로트 풍력 터빈.
플로트 풍력 터빈은 일반적으로 수평 축과 모터에 결합된 발전기를 갖는 여러 개의 회전 날개(rotary vane)를 갖는 모터에 의해 형성되는 터빈을 포함하고, 모터 및 발전기는 수직 마스트(mast)(또는 파일론(pylon))의 상단부에 고정된다. 마스트의 하단은 플로트 지지 구조물에 장착된 부분을 위한 것이다.
해상 풍력 터빈을 위한 플로트 지지 구조물의 4 가지 주요 제품군이 있다: 바지선(barges), 반잠수형 플랫폼(semi-submersible platform), 장력 다리 플랫폼(tension-leg platform)(또는 TLP 플랫폼) 및 스파 플랫폼(spar platform), 즉 다시 말해서, 해저(seabed)에 부착됨으로써 풍력 터빈을 고정시킬 수 있도록 하는 커티너리 앵커(catenary anchor)가 제공되는 침수된 기초(immersed foundation) 및 안정된 밸러스트(ballast)를 갖는 플랫폼이다.이 제품군 중 스파 플랫폼은 비교적 간단한 구조를 가지고 있으며 널리 입증된 제조 및 설치 기술을 사용한다.
특히, 스파 플랫폼의 예시적인 실시예를 설명하는 공개 공보 WO 2005/021961을 참조할 수 있다. 공개 공보 WO 2006/121337는 그러한 스파 플랫폼에 대한 고정 시스템의 세부 사항을 제공하는 반면, 공개 공보 WO 2006/132539는 이 플랫폼을 해상에 설치하는 방법에 관한 것이다.
그러나, 스파 플랫폼에는 해상 풍력 에너지 분야에서의 사용성을 크게 제한하는 여러 가지 단점이 있다. 고출력 풍력 터빈의 경우, 풍력 터빈을 설치하려면 스파 플랫폼을 배치하기 위해 최소 수백 미터 정도의 깊이를 가져야 한다. 보다 일반적으로, 수평 위치에서 수직 위치로의 플랫폼 전환, 플랫폼의 밸러스트 및 플랫폼 위의 터빈 어셈블리과 같은 중요한 단계를 관리하려면 비교적 평온한 해상 상태의 깊은 지역이 필요하다. 또한, 스파 플랫폼에 의존하는 것은 해상 플렛폼 상에 풍력 터빈을 설치하기 위해 희소하고 비싼 대용량 크레인 선박을 필요로 한다. 또한, 스파 플렛폼은 물 속에서 견인될 때 이들 플랫폼의 변위 속도를 제한하는 큰 드래그를 가진다.
스파 플랫폼의 이러한 단점은 물류 거점으로서 피요르드가 있는 지역에 풍력 터빈의 이설을 제한하는데, 실제로 노르웨이를 제외하고는 세계의 몇몇 지역에서 발견된다. 또한, 플랫폼에 의해 달성될 수 있는 비용(특히, 부유 요구에 비추어 매우 많은 양의 강철로 인해)은 높은 값으로 제한된다.
또한, 플로트 풍력 터빈의 안정성은 정적 안정성 문제 및 동적 안정성 문제로 구성될 수 있다. 동적 안정성의 문제는 구조물에 불안정한 토크를 가해 움직임을 유발하는 일시적으로 일정하지 않은 힘에서 비롯된다. 이는 풍력 터빈의 풍속 변동 또는 파도와 관련이 있다. 파도의 에너지는 주로 자유 표면 아래의 바다로부터 초기 몇 미터에 집중된다. 바지선 또는 반 잠수형 플랫폼과 같이 주로 자유 표면에 가까운 플로트 지지 구조물은 파도의 영향을 받기 때문에 이러한 구조물은 일반적으로 동적 안정성 문제의 영향을 받는다.
따라서, 본 발명의 주요 목적은 전술한 단점을 갖지 않는 해상 풍력 터빈 용 플로트 지지 구조물을 제안하는 것이다.
이 목적은 해상 풍력 터빈(offshore wind turbine) 용 플로트 지지 구조물(floating support structure) 덕분에 달성되며, 이는 부분적으로 침수되도록 의도되고 풍력 터빈 마스트(wind turbine mast)가 조립되도록 의도된 플로트(float), 및 플로트에 연결되고 플로트 아래에 침수되도록 의도된 카운터 웨이트(counterweight)를 포함하고, 본 발명에 따른 플로트는 침수되도록 의도된 적어도 하나의 튜브(tube)에 의해 형성되는 적어도 5 개의 측면을 갖는 토로이드(toroid) 또는 다각형 형상(polygon-shaped)의 메인 구조물(main structure), 풍력 터빈의 마스트를 수용하기에 적합한 직경을 갖고 플로트의 워터 라인(waterline)을 조정하기 위해 밸러스트 될 수 있는 섹션을 포함하는 중심 튜브 구조물(central tubular structure), 수직 축 주위에 균일하게 분포되고 메인 구조물을 중심 구조물에 연결하는 제1 일련의 수평 지주(first series of horizontal strut); 및 수직 축(Y-Y) 주위에 균일하게 분포되고 수평 지주(horizontal strut)와 15도 내지 60도의 각도로 메인 구조물을 중심 구조물에 연결하는 제2 일련의 경사 지주(oblique strut)(30)를 포함하고, 및 카운터 웨이트는 밸러스트 재료(ballast material)를 수용할 수 있는 바스켓(basket) 및 바스켓을 수직 축(Y-Y)으로 15도 내지 45도의 각도로 플로트의 메인 구조물에 연결하는 밸러스트 링크(ballast link)를 포함한다.
따라서, 본 발명은 밸러스트 링크에 의해 함께 연결된 2 개의 요소(플로트 및 카운터 웨이트)로 구성된다: 플로트 요소는 운반이 쉽고 건설 및 설치 단계 동안 흘수(draft)가 낮으며, 기존 해양 산업의 솔루션으로 컴팩트 하고 설치가 가능하며, 풍력 터빈의 마스트(mast)와 나셀(nacelle)은 플로트를 건설하는 동안 설치할 수 있다.
본 발명에 따른 플로트 지지 구조물은 특히 플로트의 최소 구조에 의해 현저하며, 이는 수평으로 운반되는 자전거 바퀴의 형태를 가지며, 그에 가해진 부력은 부분적으로 중심 튜브 구조물(바퀴의 허브에 대응)에 의해서 부분적으로는 토로이드 또는 다각형 형태 구조물(바퀴의 타이어에 대응)에 의해 제공된다.
더욱이, 플로트의 메인 구조물의 특정 형상은, 순간적인 부력이 아니라 수직 축 주위에 연속적으로 분포되는 부력을 얻을 수 있게 한다. 마찬가지로, 이 형상 연속성으로 인해, 순간적인 분포인 플로트와 상이하게, 플로트에 대한 팽창의 응력이 입사 변동에 따라 변하는 것을 방지할 수 있다.
또한, 이러한 구조는 일반적으로 15m 내지 30m로 구성된 플로트 침수 깊이에 의존할 수 있게 한다. 이러한 깊이에서, 메인 플로트 구조물의 형상 연속성으로 인해, 플로트 지지 구조물은 팽창 및 표면 흐름의 영향에 거의 영향이 없어, 풍력 터빈이 최대 동적 안정성 문제를 극복할 수 있게 한다. 보다 일반적으로, 이러한 플로트 지지 구조물을 사용하는 풍력 터빈은 70m 정도의 최소 수심이 충분하기 때문에 경제적으로 접근 가능한 영역에 이설될 수 있다.
이러한 방식으로, 본 발명에 따른 플로트 지지 구조물은 수심의 상한 없이 70m 보다 큰 수심에 의한 전력 생산 목적으로 풍력 발전을 이용할 수 있게 한다. 이러한 플로트 지지 구조물을 사용하는 풍력 터빈은 경제적으로 접근 가능한 영역에 이설될 수 있다.
본 발명에 따른 플로트 지지 구조물은 이동 및 가속 모두에서 풍력 터빈의 레벨에서 회전 안정성의 증가를 얻을 수 있게 한다. 이 지지 구조물의 제조를 위한 재료의 질량은 상대적으로 낮아서 제조 비용을 감소시킨다. 이 플로트 지지 구조물은 또한 최대 9.5 MW의 정격 전력으로 모든 플로트 풍력 터빈 설계와 호환된다. 이 구조는 향후 15 ~ 15MW 이상의 전력을 보유한 미래형 풍력 터빈과 호환 가능하다.
본 발명에 따른 구조는 회전 운동의 진폭 및 각가속도 모두에서 지지된 풍력 터빈에 큰 안정성을 제공한다. 세계 여러 지역에서 발생하는 팽창, 바람 및 흐름 조건과 관련된 이러한 안정성은 해상 풍력 발전 산업의 풍력 터빈 기술 사양과 호환된다.
본 발명에 따른 구조는 풍력 터빈을 유지하는 앵커 라인에서 최소화된 장력 레벨을 요구한다. 또한 산업 표준 수출 전원 케이블 설계와 호환된다. 자유 표면의 표면 범위를 최소화하고, 근처에서 작은 선박의 항해를 물리적으로 방해하지 않으며, 풍력 터빈의 플로트 지지 구조물에 의해 사용되는 구조 재료의 질량을 최소화한다.
본 발명에 따른 구조의 제조는 다양한 구조 재료로 수행될 수 있다. 바람직하게는 해양 구조물 건설 산업의 금속 재료 및 표준 제조 방법을 사용한다. 본 발명에 따른 구조는 또한 산업의 현재 표준 용량 범위 내에 있는 힘줄(tendon) 및 고정 시스템의 수준에서 비금속 재료를 구현할 수 있다.
게다가, 플로트 지지 구조물의 치수, 무게 및 흘수(draft)는 대부분의 산업 포트와 호환되며 도크와 함께 정박되는 지지 구조물 상에 풍력 터빈의 요소들의 어셈블리를 허용한다. 지지 구조물과 풍력 터빈의 어셈블리는 세계 대부분의 지역과 호환되는 해상 조건에서 부상으로 견인될 수 있다. 이러한 작업은 산업의 기존 설치 수단을 사용하여 허용 가능한 운영 위험 조건으로 안전하게 수행할 수 있다. 대안적으로, 플로트 지지 구조물 및 풍력 터빈의 어셈블리는 바다에서 수행될 수 있다.
형태가 아니라 무게로 인해 안정적인 플로트 지지 구조물을 갖기 위해서는 부력(buoyancy) 작용 지점이 무게 중심 위에 위치해야 한다. 나셀과 날개(vane)의 무게로 인해 풍력 터빈의 무게 중심이 마스트의 높이에 상당히 높게 위치하기 때문에 지지대 바닥에 카운터 웨이트를 추가해야 한다. 이 카운터 웨이트는 지지 구조물 수준에서 저항 토크(resisting torque)를 적용한다.
바람직하게, 밸러스트 링크는 다음 방정식에 의해 주어진 수직 축과 각도
Figure 112020047224162-pct00001
를 형성한다:
Figure 112020047224162-pct00002
; 여기서: P는 수심; Te는 메인 구조물의 바닥에서 측정된 흘수(draft); Ep는 바스켓의 두께; Gp는 바스켓 바닥과 해저(seabed) 사이의 거리; Dc는 중심 튜브 구조물의 직경; Lh는 수평 지주의 길이; 및 Df는 메인 구조물의 튜브 직경이다.
또한 바람직하게는, 카운터 웨이트는 각각 밸러스트 재료를 수용할 수 있고 균일하게 이격된 상태에서 서로 수직으로 위치될 수 있는 복수의 바스켓을 포함한다.
보다 바람직하게는, 경사 지주(strut)는 수평 지주와 30도의 각도를 형성한다.
보다 바람직하게는, 플로트는 메인 구조물의 튜브 상에 장착된 추가 플로트의 어셈블리에 의해 형성된 추가 부유성 구조를 더 포함한다.
여전히 바람직하게는, 플로트의 메인 구조물이 복수의 튜브의 어셈블리에 의해 형성될 때, 이들은 튜브의 단부에 용접된 접합 플레이트(junction plate)에 의해 서로 연결된다.
본 발명은 또한 위에서 정의된 플로트 지지 구조물을 구비한 해상 풍력 터빈을 설치하는 방법의 제1 실시예에 관한 것이며, 다음 단계:
바다에서 플로트 지지 구조물의 카운터 웨이트의 비어 있는 바스켓을 운송하는 단계;
임시 플로트 모듈(temporary floatation module)이 미리 고정된 카운터 웨이트의 빈 바스켓을 바다로 하강시키고 해저에 미리 위치된 데드맨(deadman)으로 계류시키는 단계;
수중에서 데드맨에 수직으로 안정화되도록 바스켓의 임시 플로트 모듈을 작동시키는 단계;
바다에서 카운터 웨이트의 빈 바스켓의 수직까지 플로트 지지 구조물의 플로트를 견인하는 단계;
밸러스트 링크(ballast link)에 의해 플로트의 메인 구조물을 카운터 웨이트의 빈 바스켓에 연결하는 단계;
데드맨으로부터의 분리를 허용하기 위해 상기 카운터 웨이트의 빈 바스켓을 싱킹(sinking) 하는 단계;
상기 플로트를 부분적으로 침수시키기 위해 카운터 웨이트의 바스켓에 밸러스트 재료(34)를 채우는 단계; 및
바다에서 풍력 터빈의 이설 영역까지 카운터 웨이트에 연결된 플로트를 견인하는 단계를 포함한다.
상기 정의된 바와 같은 플로트 지지 구조물을 구비한 해상 풍력 터빈을 설치하는 방법의 제2 실시예에 따르면, 이 방법은:
바다에서 운송하고 해저 상에 플로트 지지 구조물의 카운터 웨이트의 빈 바스켓을 위치시키는 단계;
해저에 놓인 카운터 웨이트의 바스켓을 밸러스트 재료로 채우는 단계;
카운터 웨이트의 채워진 바스켓의 수직까지 플로트 지지 구조물의 플로트를 바다에서 견인하는 단계;
밸러스트 링크(36)에 의해 간조(low tide)에서 플로트의 메인 구조물이 카운터 웨이트의 채워진 바스켓에 연결하는 단계;
만조(flood tide)의 영향에 의해 밸러스트 링크를 팽팽하게 하고 카운터 웨이트의 바스켓을 느슨하게 하는 단계; 및
바다에서 카운터에 연결된 플로트를 풍력 터빈의 이설 영역(area of implantation)까지 견인하는 단계의 연속적인 단계를 포함한다.
이 제2 실시예에서, 바람직하게 임시 부표(temporary buoy)는 해저로부터 분리될 때 그 무게를 감소시키기 위해 카운터 웨이트의 바스켓에 연결될 수 있다.
일 변형 예에서, 카운터 웨이트의 바스켓은 바스켓이 의존하는 상승 시스템을 사용하여 해저 상에 배치될 수 있다.
위에서 정의된 바와 같은 지지 구조물을 구비한 해상 풍력 터빈을 설치하는 방법의 제3 실시예에 따르면, 이 방법은:
바다에서 플로트 지지 구조물의 카운터 웨이트의 비어 있고 부유하는 바스켓과 그 플로트를 개별적으로 운송하는 단계;
바스켓과 플로트 사이에 밸러스트 링크와 싱킹 체인(sinking chain)을 연결하는 단계;
바스켓을 점진적으로 밸러스팅 하고 싱킹 체인의 커티너리 효과에 의해 침수시키고 플로트 아래의 평형 위치로 하강시키도록 제어하는 단계;
밸러스트 링크가 신장될 때까지 플로트 아래에서 바스켓을 하강하는 단계;
플로트를 부분적으로 침수시키기 위해 카운터 웨이트의 바스켓에 밸러스트 재료(ballast material)를 채우는 단계; 및
바다에서 카운터 웨이트에 연결된 플로트를 풍력 터빈의 이설 영역까지 견인하는 단계의 연속적인 단계를 포함한다.
위에서 정의된 바와 같은 플로트 지지 구조물을 구비한 해상 풍력 터빈을 설치하는 방법의 제4 실시예에 따르면, 이 방법은:
바다에서 플로트 지지 구조물 아래에 위치된 카운터 웨이트의 바스켓 및 그 플로트를 함께 운송하는 단계;
플로트의 레벨에 통합된 리프팅 시스템(lifting system)에 의해 바스켓을 수직으로 하강시키는 단계;
바다에서 카운터 웨이트에 연결된 플로트를 풍력 터빈의 이설 영역까지 견인하는 단계; 및
플로트의 구조물로부터 매달린 카운터 웨이트의 바스켓을 밸러스트 재료로 채우는 단계의 연속적인 단계를 포함한다.
위에서 정의된 바와 같은 플로트 지지 구조물을 구비한 해상 풍력 터빈을 설치하는 방법의 제5 실시예에 따르면, 이 방법은:
카운터 웨이트의 바스켓과 플로트 사이에 밸러스트 링크 및 싱킹 체인을 연결하는 단계;
바다에서 플로트 지지 구조물 아래에 위치된 카운터 웨이트에 연결된 플로트를 풍력 터빈의 이설 영역까지 견인하는 단계;
바스켓을 점진적으로 밸러스팅 하여 싱킹 체인의 커티너리 효과(catenary effect)에 의해 침수시키고 플로트 아래의 평형 위치로 하강시키는 단계;
밸러스트 링크가 신장될 때까지 플로트 아래에서 바스켓을 하강시키는 단계; 및
플로트를 침수시키기 위해 카운터 웨이트의 바스켓에 밸러스트 재료(34)를 채우는 단계의 연속적인 단계를 포함한다.
위에서 정의된 바와 같은 플로트 지지 구조물을 구비한 해상 풍력 터빈을 설치하는 방법의 제6 실시예에 따르면, 이 방법은:
바다에서 공기로 채워진 수중 플로트 지지 구조물(submersible floating support structure)에 위치된 플로트 지지 구조물의 카운터 웨이트의 바스켓을 운송하는 단계;
수중 플로트 지지 구조물에 부착된 밸러스트 체인(ballast chain) 시스템에 의해 바다로 하강시키는 단계;
바다에서 플로트를 카운터 웨이트 바스켓에 수직으로 견인하는 단계 - 밸러스트 링크는 미리 상기 플로트에 연결되어 있는 -;
밸러스트 링크를 상기 카운터 웨이트 바스켓에 연결하는 단계;
밸러스트 링크가 팽팽 해지고 수중 플로트 지지 구조물이 카운터 웨이트 바스켓으로부터 완전히 분리될 때까지 부유성을 잃게 하기 위해 수중 플로트 지지 구조물을 점차적으로 채우는 단계;
바다에서 카운터 웨이트에 연결된 플로트를 풍력 터빈의 이설 영역까지 견인하는 단계; 및
풍력 터빈의 카운터 웨이트에 연결된 플로트를 이설 영역 상에 계류하는 단계의 연속적인 단계를 포함한다.
카운터 웨이트 바스켓은 이미 밸러스트 재료로 채워진 바스켓으로 바다에서 운송될 수 있다. 대안적으로, 카운터 웨이트 바스켓은 밸러스트 재료로 가볍게 채워진 바스켓으로 바다에서 운송될 수 있고, 일단 풍력 터빈과 그 카운터 웨이트가 이설 영역 위로 견인되면 밸러스트 재료의 나머지 부분이 바스켓을 채우게 된다.
본 발명의 다른 특징 및 장점은 임의의 제한없이 그의 예시적인 실시예를 도시하는 첨부 도면을 참조하여 이하의 설명으로부터 나타날 것이다. 도면은:
- 도 1은 본 발명에 따른 플로트 지지 구조물에 장착된 해상 풍력 터빈의 측면도이다;
- 도 2는 도 1의 플로트 지지 구조물의 플로트의 사시도이다;
- 도 3은 도 1의 플로트 지지 구조물의 바스켓의 사시도이다;
- 도 4는 도 4의 바스켓의 평면도이다;
- 도 5는 도 4의 V-V를 따른 단면도이다;
- 도 6a 내지 6q는 본 발명의 제1 실시예에 따른 플로트 지지 구조물을 구비한 해상 풍력 터빈을 설치하는 방법의 상이한 단계들을 도시한 도면이다;
도 7a 내지 7k는 본 발명의 제2 실시예에 따른 플로트 지지 구조물을 구비한 해상 풍력 터빈을 설치하는 방법의 상이한 단계들을 도시한 도면이다; 및
도 8a 내지 8h는 본 발명의 제3 실시예에 따른 플로트 지지 구조물을 구비한 해상 풍력 터빈을 설치하는 방법의 상이한 단계들을 도시한 도면이다;
도 9a 내지 10c의 본 발명의 제4 실시예에 따른 플로트 지지 구조물을 구비한 해상 풍력 터빈을 설치하는 방법의 상이한 단계들을 도시한 도면이다;
도 10a 내지 10d는 본 발명의 제5 실시예에 따른 플로트 지지 구조물을 구비한 해상 풍력 터빈을 설치하는 방법의 상이한 단계들을 도시한 도면이다; 및
도 11a 내지 11f는 본 발명의 제6 실시예에 따른 플로트 지지 구조물을 구비한 해상 풍력 터빈을 설치하는 방법의 상이한 단계들을 도시한다.
도 1은 측면에서, 바다에서 해안에 플로트 해상 풍력 터빈(wind turbine)(2)이 이설(implant)된 모습을 도시한다.
알려진 방식으로, 이러한 풍력 터빈(2)은 대체로 수평축(X-X)을 갖는 다수의 회전 날개를 갖는 모터 및 모터에 연결된 발전기(electric generator)(6)에 의해 일반적으로 형성된 터빈(turbine)(4)을 포함하고, 모터 및 발전기는 수직 마스트(mast)(8)(또는 철탑)의 상단부에 고정된다. 마스트(8)의 하단부는 본 발명에 따른 플로트 지지 구조물(floating support structure)(10)에 그 일부가 장착된다.
본 발명에 따르면, 플로트 지지 구조물(10)은 부분적으로 침수되도록 의도된 플로트(12)(해수면은 도 14에서 라인(14)로 표시됨)와 플로트(12)에 연결되고 그 아래 침수되도록 의도된 카운터 웨이트(16)로 구성된다. 풍력 터빈의 마스트(8)의 하단은 플로트 지지 구조물의 플로트(float)(12) 상에 조립된다.
도 2와 같이, 플로트(12)는 적어도 5 개의 측면을 갖는 다각형 형상의 메인 구조물(main structure)(18)을 포함하고, 이 다각형 형상의 메인 구조물은 침수되도록 의도된 원형 섹션을 갖는 튜브(tube)(20)의 어셈블리에 의해 형성된다. 대안적으로, 메인 구조물은 토릭(toric) 형상을 갖는다. 이 변형에서, 원형 단면을 갖는 단일 튜브에 의해 형성된다.
이 도면에 예시된 예에서, 플로트의 메인 구조물(18)은 6 개의 변을 갖는 다각형 형상을 갖는다. 이러한 육각형 형상은 바람직한 실시예를 나타낸다. 실제로, 이 형태는 구조 및 유체 역학적 거동 측면에서 최상의 절충안을 제공한다.
플로트의 메인 구조물의 튜브(20)는 원형 단면이고 튜브의 단부에 용접되는 접합 플레이트(junction plate)(22)에 의해 함께 연결된다. 이 튜브(20)는 유체 보강 압력을 받는 구조물의 무게를 최적화할 수 있도록 교차 스티프너(crossed stiffener) 시스템(도면에 도시되지 않음)에 의해 강화된다. 튜브 중 하나가 해수로 채워져 있으면 시스템의 안정성이 손상되지 않도록 튜브가 구획화 된다.
더욱이, 플로트의 메인 구조물(18)은 튜브(20) 상에 장착되고 안정성을 향상시키기 위해 견인 단계에서 플로트 및 풍력 터빈 어셈블리의 프리 보드를 상승시킬 수 있는 추가 플로트(24)의 어셈블리에 의해 형성된 추가 부유성 구조물을 더 포함한다. 이 추가 플로트는 견인 단계 후에 수거되거나 침수 후에 플로트에 남을 수 있다.
플로트(12)는 또한 수직 축(Y-Y)를 중심으로 하고 풍력 터빈의 마스트(8)를 수용하도록 구성된 직경을 갖는 중심 튜브 구조물(central tubular structure)(26)을 포함한다. 이 중심 구조물(26)은 플로트의 워터 라인을 원하는 침수 깊이로 조정하기 위해 해수로 밸러스트 될 수 있는 섹션(도면에는 도시되지 않음)을 포함한다.
플로트(12)는 수직 축(Y-Y) 주위에 균일하게 분포된 제1 일련의 수평 지주(first series of horizontal strut)(28)를 더 포함하고 이는 메인 구조물의 튜브(20)의 각 단부를 중심 구조물(central structure)(26), 및 더 특별히 그의 하부에 연결한다. 메인 구조물을 형성하는 튜브(20)가 있는 만큼의 수평 지주(horizontal strut)(28)가 존재한다.
크로스 링크 유형(cross-linked type)의 수평 지주(28)의 구조는 매우 간단하지만, 2 차 모멘트에서 메인 구조물의 튜브(20)에서 굽힘 모멘트(bending moment)를 감소시킬 수 있다. 이를 통해 견인 및 압축시 튜브의 작업 모드를 최적화할 수 있다.
플로트(12)는 또한 수직 축(Y-Y) 주위에 균일하게 분포되고 메인 구조물의 튜브(20)의 각 단부를 중심 구조물, 더 특별히 수평 지주(28)와 15도 내지 60도, 바람직하게는 30도의 각도(
Figure 112020047224162-pct00003
)에서 그의 상부 부분에 연결하는 제2 일련의 경사 지주(30)를 포함한다. 수평 지주에 관해서는, 메인 구조물을 형성하는 튜브(20)가 있는 만큼 경사 지주(30)가 있다.
수평(28) 및 경사(30) 지주는 튜브 형태이다. 지주와 플로트의 메인 구조물 사이의 연결은 접합 플레이트(22)에서 이루어진다. 이 조립 기술을 사용하면 대형 지주를 쉽게 조정하고 용접할 수 있다.
또한, 도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 플로트 지지 구조물의 카운터 웨이트(16)는 밸러스트 재료(34)를 수용할 수 있는 바스켓(32)을 포함한다.
큰 질량 카운터 웨이트를 제공하면서 비용을 줄이려면, 경제적이고 해양 환경과 호환되는 무거운 재료를 사용해야 한다. 바람직한 실시예에서, 밸러스트 재료(ballasting material)(34)에 대한 최상의 타협은 무거운 밸러스트 재료에서 발견된다. 전형적으로, 이 밸러스트 재료는 환경에 적합하도록 화학적으로 안정화된 자철석일 수 있다. 대안적으로, 이 밸러스트 재료는 충전 재료, 모래, 냉철 샷 또는 고철 일 수 있다.
이 밸러스트 재료(34)를 지지할 수 있도록, 후자는 응력을 지지하도록 설계된 바스켓(32)에 배치되어야 한다. 바스켓의 직경은 적용 분야에 따라 일반적으로 8m에서 22m 사이이며 높이는 6m에서 10m 사이이다.
카운터 웨이트의 바스켓(32)은 하부에서 돔형 또는 절두 원추형 바닥(bottom)(32b)에 의해 종결된 원통형 쉘(cylindrical shell)(32a)로 구성된다. 무게는 바스켓을 메인 구조물의 튜브(20)의 각 단부에 연결하는 밸러스트 링크(36)(바람직하게는 6개)에 의해 취해진다.
더 구체적으로, 이들 밸러스트 링크(36)는 상부에서 바스켓의 원통형 쉘(32a)의 중심에 위치된 중심 원통형 커넥터(38) 상에 수집된다.
중심 커넥터(38)는 플로트의 중심 구조물(26)의 축에 위치된 중심 지점에서 카운터 웨이트의 무게를 집중시키는 것을 가능하게 한다. 이 지점의 무게 집중은 카운터 웨이트 시스템의 효과에 중요한 요소이다. 이는 밸러스트 링크(36)가 모두 신장된 상태로 유지되는 한, 경사각에 관계없이 싱커가 플로트에 대해 고정된 상태로 유지되도록 한다.
도 1과 같이, 바스켓(32)을 메인 구조물의 튜브(20)의 각 단부에 연결하는 밸러스트 링크(36)는 수직 축(YY)와 15도 내지 45도로 구성된 각도(
Figure 112020047224162-pct00004
)를 형성한다.
수직 축을 갖는 밸러스트 링크(36)에 의해 형성된 각도(
Figure 112020047224162-pct00005
)는 바람직하게는 다음 식에 의해 주어진다:
Figure 112020047224162-pct00006
여기서: P는 수심; Te는 메인 구조물의 바닥에서 측정된 흘수(draft); Ep는 바스켓의 두께; Gp는 바스켓 바닥과 해저 사이의 거리; Dc는 중심 구조물의 직경; Lh는 수평 지주의 길이; 및 Df는 메인 구조물의 튜브 직경이다.
본 발명에 따른 플로트 지지 구조물의 플로트(12)의 바닥은 전형적으로 25m의 침수 깊이에 위치된다. 인장 응력(tensile stresse)을 견딜 수 있는 최소 구조는 밸러스트 링크(36)이다. 따라서, 플로트의 메인 구조물이 측면을 갖는 만큼의 밸러스트 링크에 의해 카운터 웨이트가 플로트에 부착된다. 이 구조의 레벨에서, 밸러스트 링크(36)는 접합 플레이트(22)에 연결된다.
밸러스트 링크(36)는 그 질량이 플로트 지지 구조물의 안정성에서 단지 작은 역할을 하기 때문에 가능한 한 가벼울 수 있다. 또한 카운터 웨이트의 무게로 발생하는 응력을 견딜 수 있어야 하며 시간에 따른 탄성 및 변형이 최소화되어야 한다.
또한, 바람직한 실시예에서, 이 밸러스트 링크는 연신율(elongation)이 낮은 합성 재료(synthetic material)(일반적으로 고밀도 폴리에틸렌)로 만들어진 로프 어셈블리이다. 이 재료는 우수한 기계적 성질과 물에서 음의 무게(1보다 작은 재료의 밀도)를 결합한다. 대안적으로, 이러한 밸러스트 링크는 케이블, 체인 또는 금속 튜브일 수 있다.
플로트의 메인 구조물(18)에서 밸러스트 링크(36)의 부착 점의 간격이 수직 축(Y-Y)를 갖는 풍력 터빈의 마스트(8) 방향의 기울기가 최대 일 때, 모든 밸러스트 링크는 인장 상태를 유지하도록 선택된다. 시스템에 가해지는 스트레스는 적용 사례에 따라 안전 계수에 의해 증가한다. 이런 식으로, 풍력의 드래그 및 풍력 터빈의 무게의 결과의 작용하에서 풍력 터빈의 기울기는 바람의 반대 방향에 위치한 밸러스트 링크로부터 바람의 방향에 위치한 곳으로 장력의 전달을 유발한다. 카운터 웨이트는 풍력 터빈의 마스트 축에 유지되며 이 유연한 구조물은 기계적으로 단단한 구조물처럼 작동하며, 싱커는 플로트에 대해 고정된 상태로 유지된다. 다시 말해, 이 진자 구조는 스파 플랫폼의 카운터 웨이트 기능을 달성하는 동시에, 가벼운 구조, 팽창에 무관하고, 및 포트의 플로트에 고정된 풍력 터빈으로 설치 가능한 구조를 갖는다.
본 발명에 따른 플로트 지지 구조물은 앵커링 시스템 없이 안정적으로 설계된다. 앵커링 시스템은 따라서 플로트 지지 구조물의 안정성에 참여하지 않는다. 이것은 앵커 라인에서 훨씬 낮은 장력 레벨과 약화된 앵커에 대한 지반학적 제약을 만든다.
도 6a 내지 6q와 관련하여, 본 발명의 제1 실시예에 따라, 전술한 바와 같이 플로트 지지 구조물이 제공된 해상 풍력 터빈을 설치하는 방법이 설명될 것이다.
도 6a 내지 6h는 본 발명에 따른 플로트 지지 구조물의 카운터 웨이트의 해저에 대한 상이한 준비 및 설치 단계를 도시한다.
도 6a에서, 특히 플로트 지지 구조물의 카운터 웨이트 및 데드맨(deadman)(104)의 바스켓(32)을 운송하는 바지선(barge)(100)이 현장에서 해상으로 이송된다. 그 후, 데드맨(104)은 크레인(106)(도 6b)에 의해 바지선(100)에 수직으로 바다로 내려간 후 해저(도 6c)에 위치된다.
이들 동작을 감독한 후 데드맨(104)에 부표 로프(buoy rope)(110)를 설치하기 위한 원격 조작 운송수단(remotely operated vehicle)(108)(ROV라고도 함)이도 6d에 도시되어 있다. 여기서, 부표 로프(110)는 해저 위 및 싱커 바스켓의 최종 깊이 아래의 데드맨에 부착 지점을 제공하기 위해 한편으로는 임시 부표에 그리고 다른 한편으로는 데드맨(104)에 연결된 로프이다.
도 6e에 표시된 다음 단계에서, 플로트 지지 구조물의 카운터 웨이트의(빈) 바스켓(32)은 또한 크레인(crane)(106)에 의해 바지선(barge)에서 해저를 향하여 하강하여 ROV(108)의 제어 하에 부표 로프(110)에 연결된다(도 6F). 이전에 공기로 채워진 플로트 모듈(Floatation module)(112)(도면에서 3 개)은 바지선에서 바다로 내려 가서 카운터 웨이트의 바스켓(32)에 고정된다(도 6G). 이 단계가 끝나면, 이 결합은 바지선(100)으로부터 분리되고 ROV(108)는 이후에서 올려지게 된다(도 6h).
도 6i 및 6j에 도시된 바와 같이, 풍력 터빈(2)의 마스트(8)가 미리 장착된 플로트 지지 구조물의 플로트(12)는 그 후 데드맨(104)에 정박된 카운터 웨이트의 바스켓(32)에 수직으로 예인선(tug)(114)에 의해 견인된다. 이 견인은 하나 이상의 견인 케이블(116)에 의해 플로트의 메인 구조물(18)에 연결된 예인선에 의해 수행될 수 있다.
플로트(12)와 풍력 터빈(2)이 카운터 웨이트의 바스켓(32)에 수직일 때, ROV(108)는 다시 밸러스트 링크(36)에 의해 플로트의 메인 구조물을 바스켓에 연결하도록 배치된다(도 6J). 카운터 웨이트의 바스켓 위의 플로트(12)의 위치를 안정화시키기 위해, 주변에 균일한 간격으로 여러 개의 예인선을 사용해야 할 수도 있다.
도 6k에 도시된 다음 단계 동안, 플로트 모듈(floatation module)(112) 내부에 존재하는 공기가 방출(해수로 대체)된다. 그 후, ROV(108)는 크레인(106)의 로프(118)(도 6L)에 의해 바지선(100)으로 올려지기 위해 각각의 플로트 모듈이 공기를 비운 후 서로 분리되도록 제어될 수 있다.
플로트 모듈이 제거되면, 카운터 웨이트의 바스켓(32)은 밸러스트 링크(36)에 작용하여 이들을 신장시키고 부표 로프(buoy rope)(110)는 그 부분이 느슨해진다(도 6m). 따라서, 부표 로프(110)는 ROV(108)에 의해 카운터 웨이트의 바스켓으로부터 쉽게 분리될 수 있다(도 6n). 밸러스트 링크에 의해 연결된 카운터 웨이트의 바스켓(32)을 구비한 플로트(12) 및 풍력 터빈은 이어서 바다에서 풍력 터빈의 이설 영역까지 예인선(114)에 의해 견인된다(도 6o).
일단 플로트(12)와 풍력 터빈(2)이 선택된 이설 영역에 수직으로 위치되고 유지되면, 바지선(120)은 카운터 웨이트의 바스켓(32)을 밸러스트 재료(34)로 채운다. 이 작업은 바스켓을 바지선(120)에 연결하는 튜브(tube)(122)를 사용하여 수행될 수 있다(도 6p).
도 6q에 나타난 것처럼, 카운터 웨이트의 바스켓(32)을 밸러스트 재료(34)로 채우는 것은 플로트(12)를 침수시키는 결과를 가져오며, 이 침수는 플로트 지지 구조물의 플로트(12)의 바닥이 침수 깊이(전형적으로 25m)에 위치될 수 있도록 제어된다.
카운터 웨이트는 각각 밸러스트 재료를 수용하고 균등한 간격으로(예를 들어 10m 마다) 서로 아래로 수직으로 위치되는 복수의 바스켓을 포함할 수 있음에 유의해야 한다.
도 7a 내지 7k와 관련하여, 본 발명의 제2 실시예에 따르면, 전술한 바와 같이 플로트 지지 구조물이 제공된 해상 풍력 터빈을 설치하는 방법이 이제 기술될 것이다.
첫 번째 단계(도 7a) 동안, 바지선(200)은 몇 개의 플로트 지지 구조물의 카운터 웨이트의 밸러스트로 채워진 바스켓의 무게를 견딜 수 있도록 해저의 임시 영역을 준비한다. 이 준비는 해저로 하여금 수용 가능한 자세 안정성을 유지하면서 밸러스트 재료로 채워진 바스켓의 무게를 견딜 수 있도록 해저 상에 재료를 방출하는 단계를 포함한다.
해저가 준비되면, 카운터 웨이트의 빈 바스켓 세트(32)는 바지선(200)으로부터 바다로 내려 가고 크레인(202)을 사용하여 해저에 놓인다(도 7b). 바지선의 진행되는 동안 설치될 현장의 해상 풍력 터빈 수에 따른 수(도 7c)의 카운터 웨이트 바스켓이 차례로 배치된다.
도 7d에 도시된 바와 같이, 해저 상에 배치된 카운터 웨이트 바스켓(32)은 바지선으로부터 밸러스트 재료(34)로 차례로 채워진다. 바스켓이 밸러스트 재료로 채워지면, 임시 부표(temporary buoy)(204)는 바지선의 크레인(202)에 의해 그리고 ROV(206)를 사용하여 이들 바스켓에 연결된다(도 7e). 도 7f는 각각 몇 개의 임시 부표(204)가 제공된 카운터 웨이트 바스켓 세트를 도시한다.
도 7g에 나타난 다음 단계에서, 풍력 터빈의 마스트(8)가 미리 장착된 플로트 지지 구조물의 플로트(12)는 그 후 카운터 웨이트의 바스켓(32)에 수직으로 예인선(208)에 의해 견인된다. 간조시, 플로트의 메인 구조물은 밸러스트 링크(36)에 의해 카운터 웨이트의 바스켓에 연결된다(도 7g).
만조의 영향으로 인해, 카운터 웨이트의 바스켓(32)은 밸러스트 링크(36)(도 7h)에 의해 해저로부터 들어 올려져서 예인선(208)에 의해 플로트(12) 및 바스켓의 견인을 바다에서 풍력 터빈의 이설 영역까지 견인할 수 있게 한다(도 7i).
플로트(12)와 카운터 웨이트의 바스켓이 선택된 이설 영역에 수직으로 위치 및 유지되면, 바지선(200)은 바스켓(32)으로부터 임시 부표(204)를 차례로 분리시킨다. 이 작업은 각각의 임시 부표를 분리하고 로프(210)(도 7j)를 사용하여 바지선 위로 승강시키는 ROV(206)에 의해 수행된다.
모든 임시 부표의 연결이 끊어지면, 플로트(12)의 중심 구조물(central structure)(26)의 "밸러스테이블(ballastable)" 섹션은 플로트의 워터 라인을 원하는 침수 깊이로 조정하기 위해 해수로 채워진다(도 7k).
이 제2 실시예의 변형예(도면에 도시되지 않음)에서, 카운터 웨이트의 밸러스트로 채워진 바스켓의 무게를 견딜 수 있도록 해저의 임시 영역을 준비하는 단계 대신에, 카운터 웨이트를 내리기 위한 시스템을 해저 상에 배치하기 위해 제공된다.
이 변형에서, 상승 시스템(raising system)은 바닥에 대한 바스켓의 상대 위치에 대한 만조의 영향을 완전히 또는 부분적으로 대체할 수 있다. 경우에 따라, 밸러스트 재료로 바스켓을 채우는 것은 상승 시스템에 놓인 바스켓에서 전체적으로 또는 부분적으로 수행될 수 있다. 상승 시스템에 위치된 바스켓에서 충전이 부분적으로 수행되는 경우, 상승 시스템으로부터 바스켓이 분리되면 추가 밸러스트 재료가 만들어진다.
카운터 웨이트를 하강시키기 위한 이 시스템은 해저가 시스템의 무게 및 본 발명에 따른 플로트 지지 구조물의 카운터 웨이트의 빈 바스켓을 견딜 수 있게 하는 넓은 베이스를 포함한다. 빈 바스켓이 하강하여 바닥에 놓이면, 설치 방법의 단계는 도 7d 내지 7k와 관련하여 위에서 설명된 것과 유사하게 수행된다.
이 변형은 조류에 의존하지 않는 이점이 있기 때문에 바람직할 수 있다.
도 8a 내지 8h와 관련하여, 본 발명에 따르면, 전술한 바와 같이 플로트 지지 구조물이 제공된 해상 풍력 터빈을 설치하기 위한 방법의 제3 실시예가 기술될 것이다.
이 변형은 여러 개의 커티너리 체인(catenary chain)에 의해 후자의 바스켓을 플로트에 링크 함으로써 하강 동안 카운터 웨이트의 동적 거동에 특히 유리하며, 이는 각각의 이동을 분리할 수 있게 한다. 또한 해저 준비가 필요하지 않다.
도 8a에 도시된 제1 단계에 따르면, 제1 예인선(tug)(300)는 풍력 터빈(2)의 마스트가 미리 장착된 플로트 지지 구조물의 플로트(12)를 바다에서 견인하는데 사용된다. 플로트 지지 구조물의 카운터 웨이트의 빈 바스켓(32)은 그 부분이 제2 예인선(302)에 의해 독립적으로 견인된다.
카운터 웨이트의 바스켓의 견인을 용이하게 하기 위해, 바스켓에 임시 부표(304)가 제공될 수 있음을 유의하라. 또한, 2 개의 예인선(300, 302)에는 동적 위치 결정 시스템이 구비되어 있다.
일단 바다에서 풍력 터빈을 이설하는 지역에 도착하면, 이들 두 요소들 사이의 연결을 가능하게 하기 위해 플로트(12)를 바스켓(32)에 더 가까이 가져 가기 위해 예인선(300, 302)이 작동한다(도 8b).
이러한 연결은 특히 바스켓(32)을 플로트의 메인 구조물의 튜브의 각 단부에 연결하는 밸러스트 링크(36)이다. 이 동작은 동적으로 위치된 연결 선박(connection vessel)(306)를 사용하여 수행될 수 있다.
도 8C에 나타낸 바와 같이, 싱킹 체인(308)은 또한 바스켓(32)의 상이한 지점과 플로트(12)의 메인 구조물 사이에 연결된다. 이러한 싱킹 체인은 예를 들어 3 개이다. 이 작업 중에, 바스켓에 대한 플로트의 원격성을 제한하기 위해 바스켓과 플로트 사이에 다른 유지 링크(retaining link)(도면에 도시되지 않음)가 연결될 수 있다.
다음 단계에서, 카운터 웨이트의 바스켓(32)은 플로트(12)로부터 멀어지고 임시 부표(304)의 부유를 감소시키거나 바스켓에 무게를 추가함으로써 점진적으로 침수된다(도 8e). 플로트 아래의 첫 번째 평형 위치가 될 때까지 바스켓의 침수가 계속된다(도 8f).
카운터 웨이트의 바스켓(32)은 임시 부표의 부유를 연속적으로 또는 단계적으로 감소시킴으로써(또는 싱커의 추가에 의해) 더 하강 된다. 바스켓의 하강은 바스켓 아래의 싱킹 체인(308)의 커티너리를 감소시키며, 따라서 부유에 의해 보상되어야 하는 무게가 감소됨을 주목해야 한다. 바스켓의 하강이 자동으로 부유의 감소 및 바스켓의 하강 속도가 충분히 낮아 지도록 오프셋을 갖는 싱커의 하강을 야기하는 프로세스가 예상된다.
밸러스트 링크(36)가 신장될 때 바스켓의 하강은 종료된다(도 8g). 필요한 경우, 하강은 원하는 깊이(예를 들어, 밸러스트 링크가 신장되어 구성이 수용될 수 있도록 약간 뻗어지기 전에)에서 자동으로 정지되는 동시에 싱커의 손실이 원하는 깊이에서 부유의 손실에 의해 수정되도록 할 수 있다.
마지막으로, 카운터 웨이트의 바스켓(32)은 예를 들어 충전 스파우트 또는 튜브(312)를 사용하여 밸러스트 재료를 바스켓 내로 방출하는 밸러스트 선박(310)로부터 밸러스트 재료(34)로 채워진다(도 8h).
이 마지막 단계는 싱커가 밸러스트 링크에 의해 보여지는 최종 무게와 동등한 부유성 예비(floatability reserve)를 갖는 이 특정 바스켓에 이미 존재하는 경우, 바스켓에 링크된 부유 요소의 충전 단계로 대체될 수 있다.
싱킹 체인(sinking chain)(308)은 적절한 경우 플로트 지지 구조물을 위한 앵커링 시스템을 만들기 위해 사용될 수 있음에 유의해야 한다.
도 9a 내지 9c와 관련하여, 본 발명에 따르면, 전술한 바와 같이 플로트 지지 구조물이 제공된 해상 풍력 터빈을 설치하기 위한 방법의 제4 실시예가 기술될 것이다.
이 제4 실시예에서, 바다에서 예인선(400)에 의해 플로트(12)와 함께 플로트 지지 구조물 아래 위치된 빈 싱커 카운터 웨이트 바스켓(32)와 함께 공동으로 풍력 터빈의 이설 영역까지 운송되도록 제공된다(도 9a).
바스켓(32)은 밸러스트 링크가 신장될 때까지 풍력 터빈(2)의 플랫폼 레벨에 설치된 리프팅 시스템(402)에 의해 하강된다(도 9b). 카운터 웨이트에 연결된 플로트(12)는 풍력 터빈의 이설 영역까지 견인되고 바스켓(32)은 전술한 바와 같이 밸러스트 선박(ballasting vessel)(404)으로부터 밸러스트 재료로 채워질 수 있다(즉, 튜브(406)에 의해 바스켓을 밸러스트 선박에 연결 - 도 9c 참조).
도 10a 내지 10d와 관련하여, 본 발명에 따라, 정의된 바와 같은 플로트 지지 구조물이 제공된 해상 풍력 터빈을 설치하기 위한 방법의 제5 실시예가 기술될 것이다.
이 제5 실시예에서, 이 방법은 도 10a에 도시된 제1 단계에서, 카운터 웨이트의 바스켓(32)과 플로트(12) 사이에 밸러스트 링크(36)와 싱킹 체인(500)의 연결을 포함한다. 이 작업이 수행되면, 카운터 웨이트에 연결된 플로트는 풍력 터빈의 이설 영역까지 예인선(502)을 사용하여 바다에서 견인된다(도 10b). 함께, 플로트 지지 구조물 아래에 위치된 카운터 웨이트의 빈 바스켓(32)과 그 플로트는 해상으로 운송된다.
바스켓은 밸러스트에 의해 점차 침수되고 그 위치는 싱킹 체인의 커티너리 효과에 의해 제어되어 플로트 아래 평형 위치(equilibrium position)로 내려간다(도 10c). 밸러스트 링크(36)가 신장될 때까지 바스켓(32)은 플로트 아래로 내려 가고, 플로트를 침수시키기 위해 밸러스트 재료로 채워진다(도 10d). 마지막으로, 카운터 웨이트에 연결된 플로트는 풍력 터빈의 이설 영역까지 견인된다.
도 11a 내지 11f와 관련하여, 본 발명에 따라 상기 정의된 플로트 지지 구조물이 제공된 해상 풍력 터빈을 설치하기 위한 방법의 제6 실시예가 기술될 것이다.
이 제6 실시예에서, 방법은 도 11a에 도시된 제1 단계에서, 바다에서 수중 플로트 지지 구조물(submersible floating support structure)(602) 내부에서 제거 가능하게 위치된 카운터 웨이트의 바스켓(32)의 예인선(600)에 의한 풍력 터빈의 이설 영역까지의 운송을 포함한다.
이 실시예에서, 카운터 웨이트의 바스켓(32)은 밸러스트 재료로 미리 채워지고, 수중 플로트 지지 구조물(602)은 카운터 웨이트의 바스켓을 부유 상태로 유지하는데 필요한 부유성을 갖기 위해 출발 전에 대기압에서 공기로 채워진다.
도 11b 및 11c에 도시된 바와 같이, 풍력 터빈의 이설 영역에 도착하면, 카운터 웨이트 바스켓(32) 및 수중 플로트 지지 구조물(602)은 원하는 깊이에 도달할 때까지 수중 플로트 지지 구조물에 부착된 밸러스트 체인(604) 시스템에 의해 수중 하강된다. 이 목적을 위해, 밸러스트 체인(604)은 미리 정의된 선형 무게를 가지며 제2 예인선(second tug)(600')을 사용하여 수중 플로트 지지 구조물에 부착된다. 카운터 웨이트 바스켓을 안정화시키기 위해 앵커(606)가 밸러스트 체인(604)에 부착될 수 있다(도 11c).
플로트(12)를 구비한 풍력 터빈은 풍력 터빈의 이설 영역까지 견인되고 카운터 웨이트 바스켓(32)에 수직으로 위치된다(도 11d). 플로트(12)에 미리 연결된 밸러스트 링크(36)는 예를 들어 원격으로 작동되는 운송수단(vehicle)(108)(도 11e)에 의해 하강되어 카운터 웨이트 바스켓(32)에 하나씩 연결된다.
다음 단계에서, 수중 플로트 지지 구조물(602)은 부유성을 상실하기 위해 물(공기 대체)로 점진적으로 채워진다. 이 충전하는 동안, 밸러스트 링크(36)가 팽팽해질 때까지 카운터 웨이트 바스켓과 함께 하강한다. 그런 다음, 바스켓의 하강은 중단되고 바스켓의 무게는 밸러스트 링크(36)가 카운터 웨이트의 바스켓 무게 아래로 신장되어 풍력 터빈의 플로트(12)로 점차적으로 전달된다(도 11f).
바스켓의 전체 무게가 풍력 터빈의 플로트로 이동하면, 수중 플로트 지지 구조물(602)은 카운터 웨이트 바스켓(32)으로부터 완전히 분리되기 위해 계속 하강한다. 물이 가득 차면, 이어서, 바스켓 아래에서 수 미터의 거리에서 해저 위에 위치하며, 밸러스트 체인(604)은 이 위치에서 유지를 보장한다. 그 후, 풍력 터빈 및 그 카운터 웨이트는 예인선(600)에 의해 이설 영역까지 견인될 수 있다.
이 제6 실시예의 변형(도면에 도시되지 않음)에서, 카운터 웨이트 바스켓은 밸러스트 재료로 미리 부분적으로 채워져 있다. 이설 영역에 풍력 터빈과 카운터 웨이트가 견인된 후, 나머지 밸러스트 재료를 운송하는 배는 풍력 터빈 근처에 위치하고 풍력 터빈이 필요한 흘수(draft)에 도달할 때까지 유연한 배관을 사용하여 카운터 웨이트 바스켓을 채운다.
본 발명에 따른 설치 방법의 제7 실시예(도면에 도시되지 않음)에서, 정의된 바와 같은 플로트 지지 구조물을 구비한 해상 풍력 터빈의 경우, 카운터 웨이트의 바스켓에는 공기 밸러스트 격실(air ballast compartment)이 제공된다.
이 바스켓은 이미 포트에 부어졌으며, 다이버에 의해 밸러스트 링크를 연결하기 위해 풍력 터빈의 플로트가 바스켓에 수직으로 위치된다. 플로트와 바스켓 사이에 다른 더 짧은(약 5 미터) 임시 링크가 연결된다. 그 후, 바스켓은 풍력 터빈의 플로트에 달라붙기 위해 "디밸러스티드(deballasted)" 된다. 어셈블리는 수심 약 20m의 대피 수역까지 견인되며, 바스켓은 무거워지고 임시 링크에 의해 장력을 받을 때까지 밸러스트 된다. 다음, 어셈블리는 풍력 터빈이 정박되어 있는 풍력 터빈의 이설 영역까지 견인된다. 밸러스트 링크에 의해 장력이 걸릴 때까지 임시 링크가 분리되고 바스켓이 워터 컬럼으로 내려간다.
그후에, 나머지 밸러스트 재료를 운송하는 배는 풍력 터빈 근처에 위치하고 풍력 터빈이 필요한 통풍에 도달할 때까지 유연한 배관을 사용하여 카운터 웨이트 바스켓을 채운다.
제6 실시예는, 이 제7 실시예는 밸러스트 재료로 미리 완전히 또는 부분적으로 채워진 카운터 웨이트 바스켓으로 구현될 수 있다.

Claims (16)

  1. 부분적으로 침수되도록 의도되고 풍력 터빈 마스트(8)가 조립되도록 의도된 플로트(12), 및 상기 플로트에 연결되고 상기 플로트 아래에 침수되도록 의도된 카운터 웨이트(16)를 포함하는 해상 풍력 터빈(2)을 위한 플로트 지지 구조물(10)에 있어서,
    상기 플로트(12)는:
    침수되도록 의도된 적어도 하나의 튜브(20)에 의해 형성되는 적어도 5 개의 측면을 갖는 토로이드 또는 다각형 형상의 메인 구조물(18);
    상기 풍력 터빈의 마스트(8)를 수용하기에 적합한 직경을 갖고 상기 플로트의 워터 라인을 조정하기 위해 밸러스트 될 수 있는 섹션을 포함하는 중심 튜브 구조물(26);
    수직 축 주위에 균일하게 분포되고 상기 메인 구조물을 상기 중심 구조물에 연결하는 제1 일련의 수평 지주(28); 및
    수직 축(Y-Y) 주위에 균일하게 분포되고 수평 지주(28)와 15도 내지 60도의 각도(
    Figure 112021043869287-pct00007
    )로 상기 메인 구조물을 중심 구조물에 연결하는 제2 일련의 경사 지주(30)
    를 포함하고, 및
    상기 카운터 웨이트(16)는 밸러스트 재료(34)를 수용할 수 있는 바스켓(32) 및 상기 바스켓(32)을 수직 축(Y-Y)으로 15도 내지 45도의 각도(
    Figure 112021043869287-pct00008
    )로 상기 플로트의 메인 구조물(18)에 연결하는 밸러스트 링크(36)를 포함하는 것
    을 특징으로 하는
    플로트 지지 구조물.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 밸러스트 링크(36)는:
    Figure 112021043869287-pct00009

    여기서: P는 수심; Te는 메인 구조물의 바닥에서 측정된 흘수(draft); Ep는 바스켓의 두께; Gp는 바스켓 바닥과 해저 사이의 거리; Dc는 중심 구조물의 직경; Lh는 수평 지주의 길이; 및 Df는 메인 구조물의 튜브 직경인
    식으로 주어진 수직 축(Y-Y)과 각도(
    Figure 112021043869287-pct00010
    )를 형성하는
    플로트 지지 구조물.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 카운터 웨이트는 각각 밸러스트 재료를 수용할 수 있고 균일하게 이격된 상태에서 서로 수직으로 아래에 위치될 수 있는 복수의 바스켓
    을 포함하는
    플로트 지지 구조물.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 경사 지주(30)는 수평 지주(28)와 30도의 각도(
    Figure 112021043869287-pct00011
    )를 형성하는
    플로트 지지 구조물.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 플로트는 상기 메인 구조물(18)의 튜브(20) 상에 장착된 추가 플로트(24)의 어셈블리에 의해 형성된 추가 부유성 구조
    를 더 포함하는
    플로트 지지 구조물.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 플로트의 메인 구조물(18)는 상기 튜브의 단부에 용접된 접합 플레이트(22)에 의해 함께 연결된 복수의 튜브(20)의 어셈블리에 의해 형성되는
    플로트 지지 구조물.
  7. 제1항 또는 제2항에 따른 플로트 지지 구조물을 구비한 해상 풍력 터빈을 바다에서 설치하는 방법에 있어서,
    바다에서 운송하고 해저 상에 플로트 지지 구조물의 카운터 웨이트(16)의 빈 바스켓(32)을 위치시키는 단계;
    해저에 놓인 상기 카운터 웨이트의 바스켓을 밸러스트 재료(34)로 채우는 단계;
    상기 카운터 웨이트의 채워진 바스켓의 수직까지 플로트 지지 구조물의 플로트(12)를 바다에서 견인하는 단계;
    밸러스트 링크(36)에 의해 간조에서 상기 플로트의 메인 구조물(18)이 상기 카운터 웨이트의 채워진 바스켓에 연결하는 단계;
    만조의 영향에 의해 밸러스트 링크를 팽팽하게 하고 카운터 웨이트의 바스켓을 느슨하게 하는 단계; 및
    바다에서 상기 카운터 웨이트에 연결된 상기 플로트를 상기 풍력 터빈의 이설 영역까지 견인하는 단계
    의 연속적인 단계
    를 포함하는
    방법.
  8. 제7항에 있어서,
    부표(204)는 해저의 분리시 그 무게를 줄이기 위해 카운터 웨이트의 바스켓에 연결되는
    방법.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 카운터 웨이트의 바스켓은 바스켓이 놓이는 상승 시스템을 사용하여 해저에 위치되는
    방법.
  10. 제1항 또는 제2항에 따른 플로트 지지 구조물을 구비한 해상 풍력 터빈을 설치하는 방법에 있어서,
    바다에서 상기 플로트 지지 구조물의 카운터 웨이트(16)의 비어 있고 부유하는 바스켓(32)과 그 플로트(12)를 개별적으로 운송하는 단계;
    상기 바스켓과 상기 플로트 사이에 밸러스트 링크(36)와 싱킹 체인(308)을 연결하는 단계;
    상기 바스켓을 점진적으로 밸러스팅 하고 상기 싱킹 체인의 커티너리 효과에 의해 침수시키고 상기 플로트 아래의 평형 위치로 하강시키도록 제어하는 단계;
    상기 밸러스트 링크(36)가 신장될 때까지 상기 플로트 아래에서 상기 바스켓을 하강하는 단계;
    상기 플로트를 부분적으로 침수시키기 위해 상기 카운터 웨이트의 바스켓에 밸러스트 재료(34)를 채우는 단계; 및
    바다에서 상기 카운터 웨이트에 연결된 플로트를 상기 풍력 터빈의 이설 영역까지 견인하는 단계
    의 연속적인 단계
    를 포함하는
    방법.
  11. 제1항 또는 제2항에 따른 플로트 지지 구조물을 구비한 해상 풍력 터빈을 설치하는 방법에 있어서,
    바다에서 상기 플로트 지지 구조물의 카운터 웨이트(16)의 비어 있는 바스켓(32)을 운송하는 단계;
    임시 플로트 모듈(112)이 미리 고정된 상기 카운터 웨이트의 빈 바스켓을 바다로 하강시키고 해저에 미리 위치된 데드맨(104)으로 계류시키는 단계;
    수중에서 상기 데드맨에 수직으로 안정화되도록 상기 바스켓의 임시 플로트 모듈을 작동시키는 단계;
    바다에서 상기 카운터 웨이트의 빈 바스켓의 수직까지 상기 플로트 지지 구조물의 플로트(12)를 견인하는 단계;
    밸러스트 링크(36)에 의해 상기 플로트의 메인 구조물(18)을 상기 카운터 웨이트의 빈 바스켓에 연결하는 단계;
    상기 데드맨(104)으로부터의 분리를 허용하기 위해 상기 카운터 웨이트의 빈 바스켓을 싱킹 하는 단계;
    상기 플로트를 부분적으로 침수시키기 위해 카운터 웨이트의 바스켓에 밸러스트 재료(34)를 채우는 단계; 및
    바다에서 상기 카운터 웨이트에 연결된 상기 플로트를 상기 풍력 터빈의 이설 영역까지 견인하는 단계
    를 포함하는
    방법.
  12. 제1항 또는 제2항에 따른 플로트 지지 구조물을 구비한 해상 풍력 터빈을 설치하는 방법에 있어서,
    상기 플로트 지지 구조물 아래에 위치된 상기 카운터 웨이트(16)의 바스켓(32) 및 그 플로트(12)를 함께 운송하는 단계;
    상기 플로트의 레벨에 통합된 리프팅 시스템(402)에 의해 상기 바스켓을 수직으로 하강시키는 단계;
    바다에서 상기 카운터 웨이트에 연결된 플로트를 상기 풍력 터빈의 이설 영역까지 견인하는 단계; 및
    상기 플로트의 구조물로부터 매달린 상기 카운터 웨이트의 바스켓을 밸러스트 재료로 채우는 단계
    의 연속적인 단계
    를 포함하는
    방법.
  13. 제1항 또는 제2항에 따른 플로트 지지 구조물을 구비한 해상 풍력 터빈을 설치하는 방법에 있어서,
    상기 카운터 웨이트의 바스켓(32)과 상기 플로트(12) 사이에 밸러스트 링크(36) 및 싱킹 체인(308)을 연결하는 단계;
    바다에서 상기 플로트 지지 구조물 아래에 위치된 상기 카운터 웨이트에 연결된 상기 플로트를 상기 풍력 터빈의 이설 영역까지 견인하는 단계;
    상기 바스켓을 점진적으로 밸러스팅 하여 싱킹 체인의 커티너리 효과에 의해 침수시키고 상기 플로트 아래의 평형 위치로 하강시키는 단계;
    상기 밸러스트 링크(36)가 신장될 때까지 플로트 아래에서 바스켓을 하강시키는 단계; 및
    상기 플로트를 침수시키기 위해 상기 카운터 웨이트의 바스켓에 밸러스트 재료(34)를 채우는 단계
    의 연속적인 단계
    를 포함하는
    방법.
  14. 제1항 또는 제2항에 따른 플로트 지지 구조물을 구비한 해상 풍력 터빈을 설치하는 방법에 있어서,
    바다에서 공기로 채워진 수중 플로트 지지 구조물(602)에 위치된 상기 플로트 지지 구조물의 카운터 웨이트(16)의 바스켓(32)을 운송하는 단계;
    상기 수중 플로트 지지 구조물(602)에 부착된 밸러스트 체인(604) 시스템에 의해 바다로 하강시키는 단계;
    바다에서 상기 플로트(12)를 상기 카운터 웨이트 바스켓에 수직으로 견인하는 단계 - 상기 밸러스트 링크(36)는 미리 상기 플로트에 연결되어 있는 -;
    상기 밸러스트 링크를 상기 카운터 웨이트 바스켓에 연결하는 단계;
    상기 밸러스트 링크가 팽팽 해지고 상기 수중 플로트 지지 구조물이 카운터 웨이트 바스켓으로부터 완전히 분리될 때까지 부유성을 잃게 하기 위해 상기 수중 플로트 지지 구조물을 점차적으로 채우는 단계;
    바다에서 상기 카운터 웨이트에 연결된 상기 플로트를 상기 풍력 터빈의 이설 영역까지 견인하는 단계; 및
    상기 카운터 웨이트에 연결된 상기 플로트를 상기 풍력 터빈의 이설 영역 상에 계류하는 단계
    의 연속적인 단계
    를 포함하는
    방법.
  15. 제14항에 있어서,
    바다에서 상기 카운터 웨이트 바스켓은 이미 밸러스트 재료로 채워진 바스켓과 함께 운송되는
    방법.
  16. 제14항에 있어서,
    바다에서 상기 카운터 웨이트 바스켓은 밸러스트 재료로 가볍게 채워진 바스켓으로 운송되며,
    상기 밸러스트 재료의 나머지는 일단 상기 풍력 터빈 및 그 카운터 웨이트가 이설 영역 위로 견인되면 바스켓을 채우는
    방법.

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Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR3074138B1 (fr) * 2017-11-29 2021-08-27 Saipem Sa Structure de support flottant pour eolienne offshore et procede d'installation d'une eolienne munie d'une telle structure de support
DE102019118564B4 (de) * 2019-07-09 2021-03-11 Aerodyn Consulting Singapore Pte Ltd Windenergieanlage mit einem eine Mehrzahl von Auftriebskörpern aufweisenden schwimmenden Fundament
DE102019122110A1 (de) * 2019-08-16 2021-02-18 EnBW Energie Baden-Württemberg AG Schwimmende Windenergieanlage mit integriertem Umspannwerk
NO345641B2 (en) * 2019-09-25 2021-05-25 Clovers As Floating Wind Turbine Platform
KR20220095226A (ko) * 2019-11-12 2022-07-06 베르디 마리타임 에스.엘. 해양 설비를 지지하기 위한 구조물 및 그 실행 방법(structure for supporting marine installations and procedure for the execution thereof)
EP4115081B1 (en) * 2020-03-06 2023-11-01 Vestas Wind Systems A/S Method of installing rotor blades on an offshore wind turbine
KR102144423B1 (ko) * 2020-03-11 2020-08-12 (주)삼원밀레니어 반잠수식 풍력발전기 및 이의 설치 및 해체 방법
KR20230028226A (ko) 2020-04-16 2023-02-28 유니버시티 오브 메인 시스템 보드 오브 트러스티스 부유식 해상 풍력 터빈 플랫폼 조립 및 전개 방법
FR3110540B1 (fr) 2020-05-25 2023-02-10 Saipem Sa Procédé et système de mise en tension d’un système hyperstatique
IT202000015913A1 (it) 2020-07-01 2022-01-01 Saipem Spa Gruppo offshore, sistema e metodo di produzione di idrocarburi comprendente tale gruppo offshore
FR3117553B1 (fr) * 2020-12-10 2022-11-04 Bourbon Offshore Gaia Procédé d’assemblage d’un parc éolien offshore flottant
ES2938666B2 (es) 2021-10-07 2023-11-22 Sener Ing & Sist Plataforma flotante semisumergible para aerogenerador marino
CN113864123A (zh) * 2021-10-15 2021-12-31 西安热工研究院有限公司 一种海上移动风力发电站
DK181346B1 (en) * 2022-02-14 2023-08-22 Stiesdal Offshore As Method for assembling braces by casted nodes in an offshore support structure
FR3139794A1 (fr) 2022-09-21 2024-03-22 Saipem S.A. Structure de support flottant à multiples colonnes centrales pour éolienne offshore et procédé d’assemblage d’une telle structure
JP7432975B1 (ja) 2023-09-19 2024-02-19 株式会社テラサン 浮体式プラットフォーム、アンカー容器体、浮体、浮体式プラットフォームを水上に設置するための設置方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20130019792A1 (en) * 2011-07-21 2013-01-24 Gicon Windpower Ip Gmbh Floating Foundation for Mass Production
JP2015009591A (ja) * 2013-06-26 2015-01-19 ジャパンマリンユナイテッド株式会社 浮体構造物
CN104802952A (zh) * 2015-04-06 2015-07-29 陈佳宇 软质浮体单元及基于该浮体单元的管线杆、发电站和充气模型

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002285951A (ja) * 2001-03-23 2002-10-03 Hitachi Zosen Corp 洋上風力発電の浮体式基礎構造物
ATE441030T1 (de) * 2002-03-08 2009-09-15 Ocean Wind Energy Systems Offshore-windenergieanlage
NO20033807D0 (no) 2003-08-27 2003-08-27 Norsk Hydro As Vindmölle for anvendelse offshore
NO325261B1 (no) 2005-05-06 2008-03-17 Norsk Hydro As Forankringsarrangement for flytende vindturbininstallasjoner.
NO20052704L (no) 2005-06-06 2006-12-07 Norsk Hydro As Flytende vindturbininstallasjon.
WO2008122004A2 (en) * 2007-04-02 2008-10-09 Deepwater Wind, Llc Assembly, transportation and installation of deepwater windpower plant
BRPI0816770A2 (pt) 2007-09-13 2016-01-12 Floating Windfarms Corp turbina de vento de alto-mar de eixo vertical, e sistemas e processos associados
US20090304453A1 (en) 2007-11-08 2009-12-10 Stewart Hardison Mooring habitat structure
CN103282274B (zh) * 2010-11-04 2017-03-29 缅因大学系统理事会 浮置混合复合材料风力涡轮机平台和塔架系统
JP2017516945A (ja) 2014-05-27 2017-06-22 エステイコ・ソシエダッド・アノニマ・プロフェシオナルＥｓｔｅｙｃｏ Ｓ．Ａ．Ｐ． 風力タービン用浮体式下部構造およびそれの設置方法
ES2555500B1 (es) * 2014-05-27 2016-12-13 Sea Wind Towers Sl Obra flotante y procedimiento de instalación de la misma
JP2019509217A (ja) * 2016-03-15 2019-04-04 スティーズダル オフショアー テクノロジーズ アクティーゼルスカブ 浮体式風力タービン及びこのような浮体式風力タービンの設置方法
FR3074138B1 (fr) * 2017-11-29 2021-08-27 Saipem Sa Structure de support flottant pour eolienne offshore et procede d'installation d'une eolienne munie d'une telle structure de support

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20130019792A1 (en) * 2011-07-21 2013-01-24 Gicon Windpower Ip Gmbh Floating Foundation for Mass Production
JP2015009591A (ja) * 2013-06-26 2015-01-19 ジャパンマリンユナイテッド株式会社 浮体構造物
CN104802952A (zh) * 2015-04-06 2015-07-29 陈佳宇 软质浮体单元及基于该浮体单元的管线杆、发电站和充气模型

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KR20200060766A (ko) 2020-06-01
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