KR20020051931A - 해상에 연안 풍력 발전기를 설치 및 운반하는 방법 및시스템 - Google Patents

해상에 연안 풍력 발전기를 설치 및 운반하는 방법 및시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 연안 풍력 발전기(1)를 해상에 설치 및(또는) 예를 들어, 보수를 위해 해상으로부터 운반하는 방법에 관한 것으로, 풍력 발전기는 해저에 장착되는 기부(2) 및 기부(2)에 부착되는 탑(3)을 포함하며, 운반선(4)에 의해 해상의 설치 장소로 운반되어 해저로 하강되고(또는) 운반선을 이용하여 해저로부터 상승되어 육지/해안으로 운반된다. 풍력 발전기는 밸러스트수를 풍력 발전기에 제공된 밸러스트 물탱크(6,7)에 채움으로써 하강시킬 수 있으며, 밸러스트 물탱크중의 밸러스트수의 양을 줄임으로써 상승시킬 수 있다. 풍력 발전기는 밸러스트 물탱크(6,7)를 포함한다.

Description

해상에 연안 풍력 발전기를 설치 및 운반하는 방법 및 시스템{Method and system for installing and transporting an offshore wind power station at sea}
선행기술로는 특허 GB 2,327,440에 연안 풍력 발전기를 해상에 설치하는 방법이 공지되어 있다. 상기 풍력 발전기는 광폭 기부 및 기부로부터 수직 방향으로 연장되고 그 상부에 회전자가 장착된 탑을 포함한다. 상기한 명세서에 제시되어 있는 설치 방법의 경우, 풍력 발전기의 탑 및 기부는 하나의 조립체로서 운반되며, 부유 프레임, 예를 들면, 부선을 이용하며, 기부를 부선의 저면에 고정시키고, 이것을 설치 장소로 운반한 후 체인, 와이어 케이블, 레버 잭 등과 같은 부유 프레임상에 제공된 수단을 이용하여 해저로 내려진다. 이후, 부유 프레임은 다른 유사한 기부-탑 조합의 설치에 사용할 수 있다.
그러나, 상기한 선행 기술에는 설치에 사용되는 부유 프레임의 적재 능력이 프레임 자체의 무게뿐 만 아니라 기부 및 탑의 무게도 지탱하도록 설계되어야 하는 문제점이 있다. 결국, 부유 프레임의 부피가 매우 커지게 되며 많은 비용이 들게된다. 게다가, 상기 명세서는 수리를 위해 풍력 발전기를 해저로부터 들어 올려 육지/해안으로 운반해야 할 필요가 있는 특수한 경우를 무시하고 있다. 콘크리트 또는 강철로 이루어진 기부가 바람, 해류, 파도 및 빙하에 의해 풍력 발전기에 가해지는 압력에 저항할 만큼 매우 무거워야 하기 때문에 비록 불가능한 것은 아니라 할지라도 상기 명세서에 따라 건조된 장치를 가지고 위와 같이 하기에는 어려움이 있다. 따라서, 기부에는 모래, 석재 또는 철광석의 밸러스트 물질이 제공된다. 바닥으로부터 이러한 적재물을 들어올리는데는 매우 높은 외부 호이스트 용량이 요구되어진다. 따라서, 특수한 공해 기중기선이 호이스트 작업을 위해 필요하다.
본 발명은 청구항 1의 전제부에 따른 방법에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 청구항 7의 전제부에 따른 시스템에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 청구항 11의 전제부에 따른 연안 풍력 발전기에 관한 것이다.
이하, 본 발명을 첨부한 도면을 참조하는 실시예의 소정예에 의해 보다 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 풍력 발전기에 대한 일실시예의 일부분은 단면도로 도시된 개략 측면도, 그리고
도 2 내지 도 7은 본 발명의 시스템의 서로 다른 두개의 실시예 및 본 발명의 절차의 여러 단계들을 도시하는 단계들의 도면.
본 발명은 상기한 단점을 제거하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 또한 운반선으로 풍력 발전기의 무게를 지탱하지 않고도 운반이 가능하도록 하는 연안 풍력 발전기의 운반 방법 및 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 또한 설치 장소 및 보수 장소 사이를 이리저리 쉽게 운반할 수 있으며, 어떠한 특수한 호이스트 장치를 사용하지 않고도 수중에서 독립적으로 상승 및 하강할 수 있는 풍력 발전기를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 방법, 시스템 및 풍력 발전기의 특징들은 하기 청구범위에 제시되어 있다.
본 발명의 방법의 경우, 풍력 발전기는 운반선을 이용하여 해상에 설치 위치로 운반되고 운반선에 의해 해저로 하강되고(또는) 해저로부터 육지/해안으로 상승하게 된다. 본 발명에 따르면, 풍력 발전기는 발전기에 제공된 밸러스트 물탱크에 밸러스트수를 채움으로써 하강되고, 밸러스트 물탱크에서 밸러스트수의 양을 감소시킴으로써 상승된다.
본 발명의 시스템의 경우, 풍력 발전기는 해저에 장착되는 기부, 기부에 부착되는 탑, 및 풍력 발전기를 죄는 물림 장치가 제공되어 있고 풍력 발전기를 해상에 있는 설치 장소로 운반하고(또는) 해상으로부터 육지/해변으로 운반하는 운반선을 포함한다. 본 발명에 따르면, 시스템은 풍력 발전기에 설치되어 있는 밸러스트 물탱크를 포함한다.
본 발명의 연안 풍력 발전기는 해저에 장착되는 기부 및 기부에 부착된 탑을 포함한다. 본 발명에 따르면, 시스템은 밸러스트 물탱크를 포함한다.
본 발명의 그 밖의 바람직한 특징 및 실시예들은 하기 종속항에 제시되어 있다.
도 1은 본 발명에 따른 풍력 발전기(1)를 도시하고 있다. 풍력 발전기(1)는 해저에 설치되는 예를 들면, 둥근 슬랩형 형상의 광폭 기부(2)를 포함한다. 또한, 풍력 발전기는 상기 기부(1)에 부착되어 수직으로 연장되는 탑(3)을 포함한다. 탑(3)의 상단에는 회전자(9)가 장착되어 있다. 상기 박스형 기부(2)는 콘크리트 또는 강철로 제조될 수 있으며, 중공 구조로 내부의 공간은 밸러스트 물탱크 또는 컨테이너(6)로 기능한다. 탑(3)도 마찬가지로 중공 구조로 되어 있으며, 내부의 공간은 밸러스트 물탱크(7)로서 기능한다. 기부(2) 및 탑(3)의 밸러스트 물탱크(6),(7)의 내부 공간들은 개별적인 공간이거나 또는 서로 통해 있을 수 있다. 또한, 풍력 발전기(1)는 펌프 또는 펌프들(8)을 포함할 수 있으며, 이를 이용하여 해수를 밸러스트 물탱크(6),(7)로 퍼올리거나 이들 물탱크로부터 퍼내는 것이 가능하다. 펌프(8)는 또한 운반 또는 서비스 선박(4) 상에 설치될 수 있으며, 이 경우에는 풍력 발전기에 밸러스트 물펌프가 반드시 제공될 필요는 없다.
풍력 발전기의 수중에서의 부력은 밸러스트 물탱크(6)(7)가 비워지면 발전기가 수중에서 부유하여 자체의 무게를 지탱할 수 있도록 설계된다. 이와 유사하게, 밸러스트 물탱크(6),(7)가 부분적으로 또는 완전히 물로 채워지면, 풍력 발전기가 해저로 가라앉게 된다.
도 2의 경우, 기부(2) 및 탑(3)이 연안 크레인을 이용하여 육지 또는 해안에서 하나의 완전물로 결합된다. 기부(2)는 개별적으로 설치 장소로 부유되어, 기부중의 밸러스트 물탱크를 채움으로써 바닥에 얹혀 있는 견고한 받침대상으로 하강할 수 있다. 기부(2)의 상부에는 탑(3)이 하나 이상의 부분으로 건조된다. 또한, 물을 탑(3)의 밸러스트 물탱크(7)로 퍼올려 견고성을 증가시킨다. 마지막으로, 기계실 및 회전자(9)를 탑(3)의 단부에 장착한다.
도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 풍력 발전기가 수중의 설치 장소로 운반되면, 기부(2) 및 탑(3)의 밸러스트 물탱크(6),(7)중의 밸러스트수의 양을 조절함으로써 기부(2)를 부유시켜 바닥으로부터 상승시킨다. 탱크(6),(7)의 밸러스트수의 양을 조절함으로써 운반선(4)에 대한 기부의 높이 및 복원력을 조절하여 운반에 적합하도록 만든다. 탑(3)은 도 4에 도시된 바와 같이, 운반선에 장착된 물림 장치(5)의 물림 조(10)에 의해 양쪽에서 측방향으로부터 물려있다. 탑은 운반선에 대해 다른 방향이 아닌 수직 방향으로만 탑이 이동되도록 물려 있는 것이 바람직하다. 이후, 풍력 발전기를 해상의 설치 장소로 운반한다.
도 5 및 도 6은 도 3 및 도 4의 운반선을 충족시키 위한 다른 실시예를 도시하고 있다. 도 5 및 도 6의 경우, 사용된 운반선(4)은 중간부터 가장자리까지 연장되는 관통 슬롯(11)을 갖는 포크형 프레임을 구비하는 부선으로, 탑(3)이 슬롯을 통과하게 된다. 운반을 위해 기부(2)는 부선(4)에 고정 방식으로 고정될 수 있다. 기부(2)의 상면은 부선(4)의 바닥에 놓여 있으며, 와이어 케이블, 체인, 나사 볼트 등과 같은 적당한 고정 요소(12)에 의해 부선에 고정되어 있다.
도 7은 풍력 발전기를 설치 위치로 이동시키고 기부(2)가 해저로 가라앉도록 무게를 증가시키기에 충분한 많은 양의 물을 기부(2)의 밸러스트 물탱크(6) 및 탑(3)의 밸러스트 물탱크(7)에 퍼올리는 과정 단계를 도시하고 있다.
실질적으로 밸러스트 물탱크(7)를 구성하는 탑의 내부 공간 전체를 물로 채우는 것이 가능하다. 기부(2)와 함께 적절한 디자인으로 탑(3)에 밸러스트 물탱크를 제공하면, 풍력 발전기가 바닥에 견고하게 얹혀 있도록 발전기의 무게를 증가시키는 것이 가능해지며, 풍력 발전기가 바람, 해류, 너울 및 빙하에 의해 생성되는 부하를 받아들일 수 있게 되어 쉽게 뒤집히거나 이동되지 않게 된다. 또한, 탑(3)에 밸러스트 물탱크(7)를 제공하면, 비교적 가볍고 소형인 구조의 기부(2)를 이용하는 것이 가능하게 된다.
기부(2)에는 초고압수 장치가 제공될 수 있으며, 예를 들어 바닥이 모래 바탕인 경우, 기부(2)가 바닥으로 가라앉은 후, 바닥이 붕괴될 수 있어, 이를 이용하여 풍력 발전기의 수직 배치를 조정하는 것이 가능하다.
풍력 발전기를 보수를 위해 바다로부터 해안으로 이동시키는 과정은 물론 설치 과정과 반대이다. 바닥에 세워져 있는 풍력 발전기(1)의 밸러스트 물탱크(6),(7)에 있는 물의 양을 기부(2) 및 탑(3)의 부력에 의해 바닥에서 발전기가 들어 올려져 표면 근방의 높이까지 올라갈 때까지 감소시킨다. 밸러스트 물탱크(6),(7)를 통해, 풍력 발전기의 높이 및 복원력을 조절하여 운반을 위해 사용되는 운반선(4)에 대해 적합하도록 만든다. 이후, 탑(3)을 운반선(4)의 물림 장치(5)에 의해 양쪽으로부터 물리고, 풍력 발전기를 설치 위치로부터 보수 위치로 운반한다.
본 발명은 상기한 실시예들의 예들에 한정되지 않으며, 청구 범위에서 정의되는 발명의 사상의 범위내에서 다양한 변형이 가능하다.

Claims (13)

  1. 해저에 장착되는 기부(2) 및 상기 기부(2)에 부착되는 탑(3)을 포함하며, 운반선(4)에 의해 해상의 설치 장소로 운반되어 해저로 하강되는(또는) 운반선을 이용하여 해저로부터 상승되어 육지/해안으로 운반되는 연안 풍력 발전기를 해상에 설치 및(또는) 예를 들어, 보수를 위해 해상으로부터 운반하는 방법에 있어서, 상기 풍력 발전기는 밸러스트수가 상기 풍력 발전기에 제공된 밸러스트 물탱크(6,7)에 채워짐으로써 하강되며, 상기 밸러스트 물탱크중의 밸러스트수의 양을 줄임으로써 상승되는 것을 특징으로 하는 연안 풍력 발전기의 설치 및(또는) 운반 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 운반선에 대한 상기 풍력 발전기의 수직 이동이 운반중 가능한 것을 특징으로 하는 연안 풍력 발전기의 설치 및(또는) 운반 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    해상에 상기 풍력 발전기를 설치하기 위해, 상기 풍력 발전기를 상기 운반선(4)에 장착된 물림 장치(5)에 의해 단단히 죄고, 상기 풍력 발전기의 높이 및 복원력을 상기 밸러스트 물탱크(6,7)에 의해 조절하여 운반선에 적합하게 하고, 운반선을 해상의 설치 장소로 운반한 후, 상기 밸러스트 물탱크(6,7)를 채움으로써 해저의 설치 장소로 하강시키는 것을 특징으로 하는 연안 풍력 발전기의 설치 및(또는) 운반 방법.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    해상으로부터 상기 풍력 발전기를 운반하기 위해, 상기 풍력 발전기가 해저로부터 표면 근방까지 상승할 때까지 상기 밸러스트 물탱크(6,7)중의 물의 양을 감소시키고, 상기 밸러스트 물탱크(6,7)를 이용하여 상기 풍력 발전기의 높이 및 복원력을 조절하여 운반선에 적합하게 하고, 상기 풍력 발전기를 상기 운반선(4)의 물림 장치(5)에 의해 단단히 죄고, 상기 풍력 발전기를 설치 장소로부터 보수 장소로 운반한 후, 상기 풍력 발전기를 운반선의 물림 장치로부터 해제하는 것을 특징으로 하는 연안 풍력 발전기의 설치 및(또는) 운반 방법.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 풍력 발전기의 기부(2)에 배치된 밸러스트 물탱크(6)가 사용되고(또는) 상기 풍력 발전기의 탑(3)에 배치된 밸러스트 물탱크(7)가 사용되는 것을 특징으로 하는 연안 풍력 발전기의 설치 및(또는) 운반 방법.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 풍력 발전기의 탑(3)이 상기 수송선(4)의 물림 장치(5)에 의해 양쪽으로부터 단단히 죄어 있는 것을 특징으로 하는 연안 풍력 발전기의 설치 및(또는) 운반 방법.
  7. 해저에 장착되는 기부(2) 및 상기 기부(2)에 부착되는 탑(3)을 포함하며, 물림 장치(5)를 구비한 운반선(4)에 의해 해상의 설치 장소로(또는) 해상으로부터 육지/해안으로 운반되는 연안 풍력 발전기를 해상에 설치 및(또는) 예를 들어, 보수를 위해 해상으로부터 운반하는 시스템에 있어서, 상기 시스템이 상기 풍력 발전기에 배치된 밸러스트 물탱크(6,7)를 포함하는 것을 특징으로 하는 연안 풍력 발전기의 설치 및(또는) 운반 시스템.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 시스템이 밸러스트수를 상기 밸러스트 물탱크(6,7)로 퍼올리거나 이들 물탱크로부터 퍼내기 위해 상기 운반선(4) 또는 상기 풍력 발전기상에 배치되는 펌프를 포함하는 것을 특징으로 하는 연안 풍력 발전기의 설치 및(또는) 운반 시스템.
  9. 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서,
    상기 기부(2)에 밸러스트 물탱크(6)가 제공되고(또는) 상기 탑(3)에 밸러스트 물탱크(7)가 제공되는 것을 특징으로 하는 연안 풍력 발전기의 설치 및(또는) 운반 시스템.
  10. 제 7 항 내지 제 9 항중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 운반선의 물림 장치가 양측에서 측방향으로부터 상기 탑을 죄고 있는 물림 조(8)를 포함하고, 상기 물림 조가 탑이 운반선에 대해 수직방향으로 이동되도록 설계되는 것을 특징으로 하는 연안 풍력 발전기의 설치 및(또는) 운반 시스템.
  11. 해저에 설치되는 기부(2) 및 상기 기부(2)에 부착되는 탑(3)을 포함하는 연안 풍력 발전기에 있어서, 상기 풍력 발전기가 밸러스트 물탱크(6,7)를 포함하는 것을 특징으로 하는 연안 풍력 발전기.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 기부(2)에 밸러스트 물탱크(6)가 제공되고(또는) 상기 탑(3)에 밸러스트 물탱크가 제공되는 것을 특징으로 하는 연안 풍력 발전기.
  13. 제 11 또는 제 12 항에 있어서,
    상기 풍력 발전기가 밸러스트수를 상기 밸러스트 물탱크(6,7)로 퍼올리거나 이들 물탱크로부터 퍼내기 위한 펌프(8)를 포함하는 것을 특징으로 하는 연안 풍력 발전기.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100826615B1 (ko) * 2008-01-29 2008-05-02 주식회사 진두아이에스 조류발전장치의 인양 장치
KR101044753B1 (ko) * 2011-04-04 2011-06-27 (주)대우건설 내부격실을 이용한 해상 풍력 발전 시설물 기울기 보정장치
KR20140092330A (ko) * 2011-10-18 2014-07-23 씨 윈드 타워스, 에스.엘. 해상 타워 설치 방법

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