KR20180067566A - 풍력 터빈을 설치하기 위한 호이스팅 시스템 - Google Patents

풍력 터빈을 설치하기 위한 호이스팅 시스템 Download PDF

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헨드리크 렘베르투스 라거웨이
안드레 헤인즈 퍼반즈
데 폴 아트 반
알베르트 와이젠버거
구스타프 폴 코르텐
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라거웨이 윈드 비브이
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Abstract

풍력 터빈(1, 250)의 설치를 위한 호이스팅 시스템(255)으로서, 상기 호이스팅 시스템은 풍력 터빈의 타워에 대한 하중 지지 연결부를 달성하기 위한 수단, 및 타워를 따라 상하로 호이스팅 시스템(255)을 이동시키기 위한 수단을 포함하며, 호이스팅 시스템은, 상기 하중 지지 연결부에 의해 풍력 터빈 타워의 이미 설치된 부분에 고정되는 경우에, 하나 이상의 조합된 호이스트 또는 단일 호이스트에서, 타워 세그먼트(31, 32, 56, 71), 나셀(3, 122, 252), 발전기(4), 허브(5, 253) 및 블레이드(6, 254) 중 임의의 요소를 설치 또는 제거하도록 배열된다.

Description

풍력 터빈을 설치하기 위한 호이스팅 시스템
본 발명은 풍력 터빈(wind turbine)의 설치를 위한 호이스팅 시스템(hoisting system), 상기 호이스팅 시스템의 사용을 용이하게 하기 위한 수단을 포함하는 풍력 터빈, 풍력 터빈의 세그먼트(segment), 풍력 터빈을 설치하기 위한 방법, 호이스팅 시스템을 풍력 터빈에 고정하기 위한 방법, 호이스팅 시스템을 풍력 터빈으로부터 제거하기 위한 방법, 및 기존의 풍력 터빈을 개조하기 위한 방법에 관한 것이다.
해상에서의 풍력 터빈의 설치는 비용이 매우 많이 드는 작업이다. 높은 설치 비용의 상당 부분은 기초부(foundation)의 상부에 설치될 풍력 터빈 부품의 호이스팅과 관련된다. 그러한 부품은 무겁고, 정확하고 조심스럽게 서로 설치되어야 하는 정밀한 형태의 조인트(joint)를 갖는다. 이것은 소위 잭업(jack-up), 즉 해상의 표면 위로 선체(hull)를 상승시킬 수 있는 이동 가능한 레그(leg)를 갖는 자체 승강 플랫폼(platform) 상에 설치된 크레인을 필요로 한다. US9022691B2에 개시된 것과 같이 잭업에 대한 일부 알려진 대안예가 있다. 여기서, 선박(vessel)은 터빈 기초부에 고정되고, 이어서 선박은 타워의 하부가 선박에 고정된 완전한 풍력 터빈을 기초부 상으로 하강시킨다. 이러한 시스템은 여전히 대형 선박을 필요로 한다. 또한, 선박에 의해 기초부에 가해진 힘은 높은 파도에서 또는 심지어 중간 정도의 파도 상태 동안에도 거대하다. 이것은, 비용이 여전히 많이 든다는 것과, 작업 시간대(operational window)가 많이 제한된다는 것과, 예를 들어 블레이드의 교체에 대한 해결책이 여전히 아니라는 것을 의미한다. 다른 설치 방법이 WO2016/112929에 개시되어 있으며, 여기서 선박은 해저 상에 안착될 때까지 하강되어 안정된 작업 플랫폼을 제공한다. 이러한 옵션(option)은 종래의 잭업과 동일한 단점을 가지고 있다. WO2016/000681A1에 개시된 바와 같은 부유식 해상 풍력 터빈은 설치 비용을 감소시키지만, 예를 들어 블레이드, 베어링 또는 발전기와 같은 대형 부품의 고장의 경우에 비용 효과적인 해결책을 여전히 제공하지 못하고 있다.
본 발명의 목적은 기존의 해결책의 전술한 단점을 극복하는 것이다.
또한, 터빈 크기의 증가에 따라 노동 및 유지보수의 비용이 단지 조금씩 증가하며, 따라서 비용을 최소화하기 위해, 풍력 터빈이 점점 더 커지고 있다. 크기 및 높이의 증가에 따라, 터빈의 설치 비용은 서서히 상승하지 않고, 적어도 터빈 크기에 따라 선형적으로 상승한다. 이용 가능한 가장 큰 사업용 크레인이 가장 큰 육상 기반의 풍력 터빈을 설치하는 데 요구된다. 그러한 무거운 모듈형 크레인 유닛은 고가이고, 종종 도로의 보강 및 특수 운송 허가를 필요로 한다. 이러한 단점에 부가하여, 상기 크레인은, 항상 이용 가능한 것은 아닌 많은 공간을 필요로 하고, 그러한 크레인이 풍력 발전 단지의 다음 터빈에 필요한 경우에, 예를 들어 지형이 복잡하거나 도로가 너무 좁기 때문에, 크레인이 그 터빈까지 이동할 수 없는 일이 생길 수 있다. 그러면, 크레인은 해체되고, 부분으로 운송되고, 다시 합체되어야 하며, 이는 비효율적인 시간 소모적 작업이다.
따라서, 특히 대형의 범용 크레인을 필요로 하지 않고서, 보다 효율적으로 해상 풍력 터빈 및 육상 풍력 터빈 모두를 설치할 수 있는 것이 요구된다.
여기에서, 본 발명의 일 양태에 따르면, 해상 풍력 터빈의 설치를 위한 호이스팅 시스템이 제안되며, 상기 호이스팅 시스템은 풍력 터빈의 타워에 대한 하중 지지 연결부(loading bearing connection)를 달성하기 위한 수단, 및 타워를 따라 상하로 호이스팅 시스템을 이동시키기 위한 수단을 포함하며, 호이스팅 시스템은, 상기 하중 지지 연결부에 의해 풍력 터빈 타워의 이미 설치된 부분에 고정되는 경우에, 하중 지지 연결부 위의 타워 세그먼트, 나셀(nacelle), 발전기, 허브 및 블레이드 중 임의의 요소를 설치 또는 제거하도록 배열된다.
바람직하게는, 호이스팅 작업 동안에, 하중 지지 연결부는 호이스팅 시스템의 중량의 상당 부분, 예를 들어 중량의 적어도 40%, 또는 보다 바람직하게는 중량의 적어도 80%를 풍력 터빈 타워의 설치된 부분에 전달한다.
본 발명의 상기 양태에 따른 호이스팅 시스템은 풍력 터빈의 이미 존재하는 부분 이외의 어떠한 다른 안정화 수단도 필요로 하지 않는 놀라운 이점을 갖는다. 이에 의해, 해상 설치 프로세스의 비용과 복잡성의 대부분이 해소된다. 또한, 클라이밍(climbing) 특성으로 인해, 상기 호이스팅 시스템은 종래의 해상 크레인보다 훨씬 더 소형이고 경량이다. 추가적으로, 호이스팅 시스템은 또한 예를 들어 잭업의 필요없이 단일 블레이드 또는 발전기만을 교체할 수 있다. 이러한 이점은 실제로 대단한 것이며, 해상에서의 설치 및 유지보수의 높은 비용에 관한 지속적인 문제에 대해 놀라운 해결책을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 양태에 따르면, 칼럼(column), 붐(boom) 및 윈치(winch)를 포함하는, 해상 풍력 터빈 또는 육상 풍력 터빈의 설치 또는 유지보수를 위한 호이스팅 시스템이 제안되며, 상기 칼럼은 풍력 터빈의 타워에 대한 하중 지지 연결부를 달성하기 위한 수단을 포함하고, 상기 칼럼은 타워를 따라 상하로 호이스팅 시스템을 이동시키기 위한 수단을 포함한다. 타워는 하나 이상의 고정 지점(fixation point)을 포함하고, 칼럼은 하나 이상의 고정 지점을 사용하여 타워의 일부분에 대한 하중 지지 연결부를 형성하도록 배열되며, 칼럼은 타워의 일부분에 연결될 때 타워의 상기 일부분을 따라 호이스팅 시스템을 본질적으로 수직 방향으로 이동시키도록 배열된다.
그러한 시스템은 설치된 타워 세그먼트를 따라 상향으로 이동하면서 연속적인 타워 세그먼트를 설치할 수 있다. 타워가 완성된 후에, 이 시스템은 나셀, 발전기, 허브 및 로터 블레이드를 설치할 수 있다. 유리하게는, 그러한 시스템은 해상 풍력 터빈 및 육상 풍력 터빈 모두에 사용될 수 있다.
유리하게는, 본 발명의 호이스팅 시스템은 풍력 터빈을 설치하기 위한 종래의 대형 산업용 크레인 대신에 사용될 수 있어, 보다 낮은 비용으로, 그리고 도로의 보강 및 특수 운송 허가를 필요로 하지 않고, 풍력 터빈을 건설할 수 있다. 또한, 풍력 터빈의 건설 현장의 면적은 종래의 크레인을 사용하는 경우의 3000㎡까지에서 본 발명의 호이스팅 시스템을 사용하는 경우의 약 200㎡로 감소될 수 있다.
호이스팅 시스템의 칼럼은 전형적으로, 타워에 고정된 고정 지점을 따라 호이스팅 시스템을 본질적으로 수직 방향으로 안내하는 레일을 포함한다. 상기 레일의 유익한 최대 길이는 60m인 한편, 유익한 최소 길이는 10m, 바람직하게는 20m, 보다 바람직하게는 34m이다. 비교적 긴 레일은, 힘이 아암(arm)으로 나눈 굽힘 모멘트와 같으므로 타워에 높은 측방향 힘을 가하지 않으면서, 하측 타워 세그먼트 또는 나셀과 같은 무거운 부품을 호이스팅할 수 있게 한다.
호이스팅 시스템은 타워 상의 고정 지점을 따른 시스템의 상하 이동을 간단하고 신속하게 할 수 있으므로 효율적이다.
일 실시예에서, 호이스팅 시스템은 레일을 포함하며, 이 레일의 섹션은 풍력 터빈 타워 상의 고정 지점 위에 배치될 수 있는 제1 위치, 및 레일이 타워를 따라 상하로만 이동할 수 있도록 고정 지점을 둘러싸는 제2 위치에 놓일 수 있다.
일 실시예에서, 호이스팅 시스템의 칼럼은 타워를 따라 상하로 호이스팅 시스템을 이동시키기 위한 수단을 포함한다. 그러한 수단은 유압 실린더 또는 전기기계적 선형 액추에이터의 유형일 수 있는 클라이밍 액추에이터 및/또는 연결 액추에이터를 포함할 수 있다. 이러한 액추에이터는 고정 부분과 가동 부분을 가질 수 있다. 각 액추에이터의 고정 부분은 일 단부에서 가능하게는 힌지 방식으로 칼럼에 고정될 수 있다. 본 발명에 따른 일 실시예에서, 클라이밍 액추에이터의 고정 부분의 타 단부는 연결 액추에이터의 가동 부분의 단부에 연결되어, 연결 액추에이터가 칼럼 근처로부터 칼럼에서 더 멀리 멀어지는 방향으로 클라이밍 액추에이터를 이동시킬 수 있게 한다. 클라이밍 액추에이터의 가동 부분의 단부는 고정 지점에 연결하기 위한 수단을 포함하는 연결 단부이다. 클라이밍 시스템은, 호이스팅 시스템을 상하로 이동시킬 수 있는 클라이밍 액추에이터를 포함하고, 클라이밍 액추에이터의 연결 단부는 연결 액추에이터에 의해, 자유 위치로부터 연결 단부가 고정 지점에 연결되는 위치까지 제어될 수 있다.
일 실시예에서, 클라이밍 시스템은 두 세트의 클라이밍 액추에이터 및 연결 액추에이터를 포함하며, 이는 하중을 분산시키고 따라서 시스템의 비용을 절감시키며, 클라이밍 액추에이터 및 연결 액추에이터의 조합이 고장 중일 때 클라이밍 시스템이 여전히 작동될 수 있도록 여유(redundancy)를 도입하는 이점을 갖는다. 이러한 고장의 경우에, 호이스팅 시스템은 상기 여유로 인해 적어도 여전히 지면까지 하향으로 이동될 수 있다.
일 실시예에서, 클라이밍 시스템은, 레일에 연결되고 연속적인 고정 지점들 사이의 적어도 최대 거리에 걸쳐 있는 스핀들(spindle)을 포함할 수 있으며, 이 스핀들은 전기 모터 또는 유압 모터에 의해 구동되고, 레일을 따라 스핀들을 회전시킴으로써 이동하는 왜건(wagon)에 연결되고, 이 왜건은 고정 지점과 함께 하중 지지 연결부를 형성할 수 있다.
일 실시예에서, 호이스팅 시스템은 제1 클라이밍 시스템 및 제2 클라이밍 시스템을 포함하며, 칼럼에 대한 제1 클라이밍 액추에이터의 연결 중심과 칼럼에 대한 제2 클라이밍 시스템의 연결 중심 사이의 거리는 특히 약 5.7m이고, 칼럼의 길이 방향으로 적어도 1.8m이다. 2개의 클라이밍 시스템을 갖는 것의 이점은, 각각의 클라이밍 액추에이터가 단일 클라이밍 시스템과 비교하여 대략 절반의 길이를 가질 수 있어 보다 양호한 안정성 및 보다 낮은 비용을 제공한다는 것이다. 2개의 클라이밍 시스템은 타워를 따라 본질적으로 수직 방향으로 호이스팅 시스템을 이동시키는 데 반복적으로 사용된다. 예를 들면, 먼저 제1 클라이밍 시스템이 고정 지점에 고정되고, 고정 지점들 사이의 거리의 약 50%에 걸쳐 호이스팅 시스템을 상향으로 당기고, 다음에 제2 클라이밍 시스템이 다른 고정 지점에 연결된 후에, 제1 클라이밍 시스템이 분리되고, 이어서 제2 클라이밍 시스템이 호이스팅 시스템을 더욱 상향으로 당겨서 다음의 고정 지점에 고정될 수 있게 한다. 고정 지점들 사이의 거리의 약 1/3, 1/4, 1/5 등에 걸쳐서 호이스팅 시스템을 각각 이동시킬 수 있는 3개, 4개, 5개 등의 클라이밍 시스템이 또한 사용될 수 있다는 것이 명백하며, 이 거리는 통상적으로 6m 내지 26m, 바람직하게는 10m 내지 18m, 예를 들어 약 11.5m이다.
일 실시예에서, 호이스팅 시스템은 칼럼에 고정된 종동 코그휠(driven cogwheel) 주위를 이동하는 체인을 포함한다. 고정 지점에 체인을 고정시킴으로써, 호이스팅 시스템을 상하로 이동시킬 수 있다. 호이스팅 시스템을 이동시키는 다른 옵션은, 케이블의 일 측부가 고정 지점에 고정되고 타 측부가 칼럼에 장착된 윈치에 고정되는 것이다.
일 실시예에서, 호이스팅 시스템은, 이 호이스팅 시스템의 수직력, 특히 이러한 수직력의 적어도 30%, 보다 구체적으로 이러한 수직력의 적어도 90%를 고정 지점에 전달할 수 있도록 하는 방식으로 호이스팅 시스템을 고정 지점에 견고하게 고정시킬 수 있는 커플링(coupling)을 포함한다. 일 실시예에서, 칼럼에서의 커플링의 높이 위치는 레일 길이의 하측 65% 이내, 바람직하게는 레일 길이의 35% 내지 65% 내에 있다.
일 실시예에서, 칼럼과 고정 지점 사이의 커플링은, 호이스팅 작업 동안에, 커플링에 의해 결합된 부분들 사이의 가상 수평축에 대해 적어도 0.25도, 바람직하게는 적어도 0.5도, 보다 바람직하게는 적어도 1도, 예를 들어 2도의 회전 자유도를 허용하도록 한다. 이러한 자유도는 큰 굽힘 모멘트가 고정 지점에 가해지는 것을 회피하고, 따라서 비용을 감소시킨다.
호이스팅 시스템의 유익한 실시예는 레일로부터 적어도 15m, 바람직하게는 레일로부터 적어도 25m에 이르는 붐(boom)을 포함한다. 호이스팅 시스템의 일 실시예에 따르면, 붐의 최대 길이는 60m이다. 다른 유익한 호이스팅 시스템은, 붐이 요 베어링(yaw bearing)을 통해 칼럼에 고정되고 특히 상기 요 베어링의 회전축이 레일의 길이 방향에 대해 0.5도 초과, 바람직하게는 1도 초과, 보다 바람직하게는 5도 미만만큼 경사져 있는 것이다. 호이스팅 시스템의 다른 유익한 실시예에서, 붐은 요 베어링에 틸트 힌지(tilt hinge)로 고정되거나 붐은 틸트 힌지를 포함하며, 틸트 힌지는 적어도 20도에 걸쳐, 그리고 바람직하게는 200도 미만에 걸쳐 조정될 수 있다. 틸트 운동은 유압 액추에이터 또는 전기기계적 액추에이터에 의해 구동될 수 있다.
일 실시예에서, 칼럼은 레일 위로 15m 초과, 바람직하게는 25m 초과까지 연장되고, 대략 수평 붐이 부착되는 요 베어링을 포함하고, 요 베어링은 붐을 따라 이동할 수 있는 호이스팅 지점을 포함한다.
일 실시예에서, 붐은 호이스팅 케이블을 구동하는 윈치를 포함하고, 특히 붐은 다수의 윈치를 포함하고, 각각의 윈치는 각 윈치가 전체 하중의 일부를 지지하도록 호이스팅 지점으로 인도하는 별도의 호이스팅 케이블을 갖는다.
일 실시예에서, 호이스팅 시스템은 붐을 포함하고, 이 붐은 틸트 힌지의 중심으로부터 호이스팅 지점까지의 라인 피스(line piece)가 적어도 1.5m, 바람직하게는 적어도 2.5m, 보다 바람직하게는 약 4m인, 붐까지의 거리에 이르도록 절곡되거나 굴곡된다.
호이스팅 시스템은 지면, 터빈 기초부 또는 선박으로부터의 전기 케이블에 의해 통전될 수 있다. 일 실시예에서, 호이스팅 시스템은 디젤 발전기, 연료 전지 또는 배터리와 같은, 화학적 반응에 기초한 전원 공급 장치를 포함하며, 상기 전원 공급 장치는 호이스팅 시스템에 설치되어 지면 또는 해수면까지의 긴 케이블을 배제하게 한다. 이것은 케이블의 비용과 중량을 줄이고, 호이스팅 작업을 위한 기상 시간대(weather window)를 감소시키며 시스템의 신뢰성을 감소시키는 바람에 의한 케이블의 움직임의 문제를 방지한다. 일 실시예에서, 전원 공급 장치는 전기 모터를 통해 유압 펌프에 직접적으로 또는 간접적으로 연결된다. 다른 실시예에서, 호이스팅 시스템은 예를 들어 예비(backup)로서 지면으로부터의 전기 케이블에 의해 구동될 수 있는 제2 유압 펌프를 포함한다.
풍력 터빈의 육상 설치의 경우, 종래의 무거운 크레인은 운송을 위해 수 십대, 예컨대 50대의 트럭을 필요로 하지만, 본 발명에 따른 호이스팅 시스템은 5대 미만, 예컨대 단지 2대의 표준 트럭에 의해 운송될 수 있어, 현장에서의 비용 및 공간 요건에 이점을 제공한다.
육상 풍력 터빈에 대한 다른 이점은, 무거운 크레인의 건설에 며칠이 걸리는 반면 호이스팅 시스템은 몇 시간 내에 설치될 수 있다는 것이다.
육상 풍력 터빈에 대한 또 다른 이점은, 알려진 리프팅 시스템에 비하여 호이스팅 시스템이 상대적으로 빠르게 풍력 터빈 타워를 따라 상하로 이동할 수 있다는 것이다.
본 발명의 다른 양태에 따르면, 타워, 나셀, 발전기, 허브 및 적어도 하나의 블레이드를 포함하는 풍력 터빈이 제안되며, 타워는 호이스팅 시스템, 특히 본 발명에 따른 호이스팅 시스템의 고정 및 안내를 위한 고정 지점을 포함한다.
일 실시예에서, 풍력 터빈은 10m 초과 30m 미만의 상대 간격으로 고정 지점을 포함한다.
일 실시예에서, 풍력 터빈의 타워는 중첩부 상에 함께 볼트 체결된 튜브형 중첩 세그먼트를 포함하고, 고정 지점은 중첩부 상에 설치되며, 그에 따라 이중 층의 중첩 부분이 자체적으로 보다 큰 강성을 갖게 되어 고정 지점 근처의 타워의 보강이 덜 요구된다.
일 실시예에서, 고정 지점은, 타워에 고정되고 고정 지점의 중심으로부터 적어도 50㎝, 바람직하게는 적어도 100㎝만큼 연장되는 보강 구조체를 포함한다. 그러한 보강 구조체는 타워의 외부측 또는 내부측 또는 양측에 설치될 수 있다. 특히 세그먼트화된 타워의 제1 타워 세그먼트 또는 제2 타워 세그먼트에 대하여, 보강 구조체는 고정 지점으로부터 타워 기초부까지의 구조 빔, 또는 타워 벽을 따라 타워축을 중심으로 회전할 때 고정 지점으로부터 10도 초과, 바람직하게는 30도 초과만큼 떨어진 위치에서 타워 벽에 대해 대략 수평 방향으로 구조 빔을 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 풍력 터빈에서, 고정 지점은 타워의 길이 방향으로 최대 편차를 갖고서 정렬된다. 고정 지점 M(M = 1 내지 N-2)에 대해 상향 방향으로 1 내지 N의 번호가 매겨진 N개의 고정 지점이 있는 경우, 고정 지점 M과 고정 지점 M+1의 중심들 사이의 라인은 연속적인 고정 지점의 중심에 대해 최대 5㎝, 바람직하게는 최대 10㎝, 보다 바람직하게는 최대 20㎝의 거리에 이른다.
일 실시예에서, 풍력 터빈은 하중 지지 벽을 갖는 타워를 포함하며, 특히 벽이 타워 길이에 걸쳐 하중 지지하는 경우, 본 발명에 따른 풍력 터빈은 전체 길이에 걸쳐 하중 지지 벽을 갖는 비-구조적 타워를 포함한다.
일 실시예에서, 풍력 터빈은 외측부의 수평 단면이 원형 또는 다각형인 타워를 포함한다.
일 실시예에서, 풍력 터빈은 수직 세그먼트를 포함하는 튜브형 타워를 포함하며, 이 세그먼트는 상기 세그먼트의 수직 길이에 걸쳐 연장되는 절곡식 또는 절첩식의 강철 플레이트로 제조된다.
일 실시예에서, 풍력 터빈은 길이가 10m 내지 22m, 바람직하게는 10m 내지 16m인 다수의 수직 세그먼트를 포함하는 타워를 포함한다.
타워는 튜브형일 수 있고, 사전 인장된 콘크리트 또는 목재 또는 강철로 제조될 수 있다. 대안으로, 타워는 구조적 타워, 또는 다시 말해서 강철 또는 목재로 제조된 격자 타워일 수 있다. 타워는 부분적으로 튜브형이고 부분적으로 격자형일 수 있다. 타워의 하측 부분은, 3개의 튜브형 레그를 갖는 삼각대, 재킷, 또는 특히 해상 지역에서는, 부유 구조체일 수 있다.
일 실시예에서, 풍력 터빈은 타워 길이의 적어도 50%에 걸쳐서, 바람직하게는 타워 길이의 적어도 80%에 걸쳐서 테이퍼지는 타워를 포함한다.
일 실시예에서, 호이스팅 시스템은 클라이밍 동안에 적어도 2개의 고정 지점에 걸쳐 안내될 수 있는 직선 레일을 포함하며, 따라서 고정 지점은 전형적으로 풍력 터빈의 타워의 길이 방향으로 직선을 따라 정렬된다. 레일에서의 고정 지점의 공간 및 치수 허용 오차로 인해, 고정 지점들 사이에 약간의 만곡(curvature)이 허용된다.
호이스팅 시스템의 레일은 직선이 아닐 수 있고, 대신에 일정한 만곡을 가질 수 있다. 그러한 경우에, 호이스팅 시스템은 수직 방향으로 타워 벽에 일정한 만곡을 갖는 타워를 클라이밍할 수 있다.
호이스팅 시스템의 레일은 트랙의 일부에서 단지 하나의 고정 지점에 연결될 수 있다. 다음에, 호이스팅 시스템은 전형적으로 클라이밍 시스템을 통해 제2 고정 지점에 또한 연결된다. 그러한 호이스팅 시스템의 이점은 테이퍼 레벨(taper level)이 예를 들어 원통형으로부터 테이퍼형으로 변화하는 타워를 따라 이동할 수 있다는 것이다.
일 실시예에서, 풍력 터빈은 보강재를 포함하는 고정 지점이 타워의 임의의 측면에서 보아 타워 길이의 10% 미만, 바람직하게는 20% 미만을 함께 커버(cover)하는 타워를 포함한다.
일 실시예에서, 타워 중심은 제방(dike)의 중심에 대해 100m 미만, 바람직하게는 50m 미만, 보다 바람직하게는 20m 미만의 수평 거리에 설치된다.
일 실시예에서, 2개의 호이스팅 시스템이 동일한 풍력 터빈에 적용된다. 2개의 호이스팅 시스템은 고정 지점의 동일한 트랙 상에 서로 상하로 설치될 수 있거나, 타워축을 중심으로 한 원통 좌표계에서 상이한 각도로 설치될 수 있다. 타워는 하부로부터 상부까지 상이한 각도로 고정 지점의 2개의 트랙을 포함할 수 있거나, 제1 각도의 단일 트랙 및 제2 각도의 단지 하나 이상의 고정 지점을 포함할 수 있다. 후자의 경우, 제1 호이스팅 시스템은 상기 제1 각도로 있는 고정 지점의 단일 트랙을 따라 타워 상부까지 줄곧 클라이밍할 수 있고, 상기 제2 각도로 있는 하나 이상의 고정 지점에 제2 호이스팅 시스템을 설치할 수 있다. 상기 원통 좌표계에서의 상기 각도들 사이의 차이는 적어도 20도, 바람직하게는 적어도 45도, 보다 바람직하게는 적어도 60도, 예를 들어 90도를 포함한다. 제2 호이스팅 시스템은 제1 호이스팅 시스템과 상이할 수 있고, 예를 들어 클라이밍을 위해 배열된 칼럼을 갖지 않을 수 있거나, 다른 붐 길이를 가질 수 있거나 등등일 수 있다.
2개의 호이스팅 시스템의 사용은 몇 가지 이점을 갖는다. 첫째, 호이스팅 시스템은 보다 무거운 부품을 호이스팅할 수 있고, 따라서 보다 큰 풍력 터빈의 설치에 적합하다. 둘째, 2개의 크레인에 의한 부품의 호이스팅은 바람에 덜 민감하고, 그에 따라 더 안정적이어서 작업 기상 간격(operational weather interval)이 증가하게 한다. 셋째, 2개의 호이스팅 시스템에 의해 타워에 가해진 하중은 단일의 보다 무거운 호이스팅 시스템의 상황에 비하여 더 많이 분산된다. 하중 분산은 호이스팅 시스템 및 고정 지점의 비용을 감소시킨다. 넷째, 호이스팅 시스템은 보다 효율적으로 사용될 수 있는데, 이는 동일한 시스템이 중형 및 대형의 풍력 터빈을 설치하는 데 사용되고, 풍력 발전 단지가 조성될 때 각각의 단일 호이스팅 시스템이 풍력 터빈 타워를 건설하는 데 사용될 수 있는 한편, 나셀, 발전기, 허브 및 로터를 호이스팅하는 경우에만 함께 적용되기 때문이다.
일 실시예에서, 풍력 터빈은 해상 터빈을 포함하고, 해수면을 통과하는 해상 터빈의 부분이 고정 지점을 포함할 수 있고, 예를 들어 트랜지션 피스(transition piece)가 호이스팅 시스템을 위한 고정 지점을 포함한다.
해상 터빈이라는 용어는 또한 호수 또는 강에 설치되는 터빈을 지칭한다.
일 실시예에서, 해상 터빈은 수면선(water line) 아래에 고정 지점을 포함한다.
일 실시예에서, 호이스팅 시스템은 타워 세그먼트 상에 사전 설치되고, 상기 호이스팅 시스템 및 타워 세그먼트는 단일 호이스트에서 하측의 이미 설치된 타워 부분 상에 설치된다.
일 실시예에서, 호이스팅 시스템은 암펠만(Ampelman)을 사용하거나 소형 잭업을 사용함으로써 해상 터빈의 이미 건설된 부분에 설치된다. 후자의 경우에도, 호이스팅 시스템이 터빈 높이보다 훨씬 낮은 높이에 설치되므로 이익이 크다.
일 실시예에서, 호이스팅 시스템은, 해상 터빈의 이미 설치된 부분에 대해 상향으로 스스로를 당기고, 그에 따라 선박으로부터의 대략 수평 위치로부터 이미 설치된 풍력 터빈 타워 근처의 대략 수직 위치로, 타워에 대한 하중 지지 연결부를 형성할 때까지 스스로 이동함으로써, 자체적으로 설치된다.
해상 터빈에 관한 실시예에서, 호이스팅 시스템은, 선박으로부터 부품을 들어올려 설치함으로써 전체 해상 풍력 터빈의 설치를 완료하는 데 사용될 수 있다. 상기 선박은 고가의 잭업 선박일 필요는 없으며, 따라서 설치 비용을 많이 절감할 수 있다. 선택적으로, 호이스팅 시스템은 합체 후에 터빈 상에 그대로 남아서 유지보수 도구로서 사용되거나, 나중에 터빈을 해체하는 데 사용된다.
일 실시예에서, 풍력 터빈은 80m 초과, 바람직하게는 130m 초과, 보다 바람직하게는 180m 초과의 축 높이를 가지며, 일 실시예에 따른 최대 축 높이는 500m이다.
일 실시예에서, 풍력 터빈은 12m/s의 풍속과 6m/s의 풍속에서의 설계 로터 속도 사이의 비가 1.3 초과, 바람직하게는 1.5 초과, 보다 바람직하게는 1.8 초과, 그리고 3 미만인 설계 rpm(회전수)를 갖는다. 가변 로터 속도를 갖는 그러한 터빈은 타워가 공진을 나타내지 않아야 하는 여기 진동수의 범위를 갖는다. 그러한 경우에, 유리하게는, 고정 지점의 부착은 타워 고유 진동수에 거의 영향을 미치지 않고, 타워축에 평행한 평면 및 그에 수직인 평면에서의 여기(excitation)에 대한 고유 진동수에 비하여 타워축 및 고정 지점의 평면에서의 여기에 대해 타워가 상이한 고유 진동수를 갖지 못하게 한다.
본 발명의 일 양태에 따르면, 본 발명에 따른 풍력 터빈과 본 발명에 따른 호이스팅 시스템의 조합이 제안된다.
일 실시예에서, 호이스팅 작업 동안에, 호이스팅 시스템의 레일은 호이스팅 시스템의 칼럼에 견고하게 활주 가능하지 않은 방식으로 영구적으로 고정되는 한편, 상기 레일은 풍력 터빈의 타워 상의 고정 지점에 견고하게 또는 활주 가능하게 고정된다.
일 실시예에서, 호이스팅 시스템의 레일은 적어도 호이스팅 작업 동안에 2개 또는 3개의 고정 지점에 연결된다.
일 실시예에서, 타워 부분의 호이스팅 동안에 호이스팅 시스템이 타워에 고정되는 가장 높은 고정 지점은 가장 높은 2개의 설치된 타워 세그먼트의 중첩 부분에 대응한다.
본 발명의 일 양태에 따르면, 본 발명에 따른 육상 풍력 터빈을 설치하기 위한 방법이 제안되며, 상기 방법은 본 발명의 호이스팅 시스템을 사용하여 하나 이상의 타워 세그먼트를 배치함으로써 풍력 터빈의 타워의 적어도 일부를 건설하는 단계를 포함한다.
일 실시예에서, 하측의 1개 내지 3개의 타워 세그먼트는 종래의 방법으로 설치될 수 있다.
일 실시예에서, 이어서, 하나 이상의 설치된 타워 세그먼트의 고정 지점에 대한 호이스팅 시스템의 레일의 설치가 수행될 수 있다.
호이스팅 시스템이 처음의 2개의 설치된 타워 세그먼트에 부착되는 일 실시예에서, 호이스팅 시스템은 설치되는 고정 지점 없이 제3 세그먼트를 호이스팅하여 설치한 후에, 고정 지점을 제3 세그먼트에 설치한다. 이러한 방법의 이점은, 제3 세그먼트가 하강되는 경우, 추가적인 제약이 회피되고, 그것의 고정 지점이 호이스팅 시스템의 레일 내에 동시에 끼워맞춰질 것이라는 것이다.
일 실시예에서, 부분 부분으로 또는 단일 호이스트에서 1개 내지 3개의 보다 높은 타워 세그먼트를 호이스팅하는 것 그리고 상기 보다 높은 세그먼트를 설치하는 것이 수행될 수 있다.
보다 높은 위치에서 호이스팅 시스템을 로킹해제, 이동 및 재로킹하고, 1개 또는 2개의 보다 높은 타워 세그먼트를 호이스팅 및 설치하는 것의 반복에 의해, 타워가 완전히 조립된다.
일 실시예에서, 호이스팅 시스템은 가장 높은 이용 가능한 위치에서 로킹해제, 이동 및 재로킹될 수 있고, 나셀, 발전기, 허브 및 로터 블레이드의 호이스팅은 하나 이상의 조합된 호이스트 또는 단일 호이스트에서 수행될 수 있다.
단일 블레이드 호이스팅의 경우, 호이스팅 시스템은 설치된 블레이드를 보다 낮은 위치 또는 보다 높은 위치로 호이스팅함으로써 다음 블레이드를 설치하기에 편리한 위치로 허브를 회전시키는 데 사용될 수 있다.
본 발명의 일 양태에 따르면, 호이스팅 시스템은 로킹해제될 수 있으며, 반복적인 로킹 및 타워 하부로의 호이스팅 시스템의 이동에 의해 하향 이동될 수 있다. 하부에서, 호이스팅 시스템은 타워로부터 제거될 수 있다.
호이스팅 시스템이 또한 제1 타워 세그먼트(의 일부)를 설치하는 육상 풍력 터빈의 경우에, 일시적인 별도의 지지부가 요구될 수 있거나, 고정 지점을 갖는 제1 세그먼트의 섹션이 먼저 종래의 크레인에 의해 설치될 수 있고, 그 후에 호이스팅 시스템이 설치될 수 있다.
일 실시예에서, 붐의 호이스팅 지점과 적용된 가장 높은 고정 지점 사이의 수평 거리는 호이스팅된 타워 세그먼트의 직경보다 작다.
호이스팅 시스템의 일 실시예에서, 이 호이스팅 시스템은 클라이밍 시스템을 포함하지 않는다. 그러한 호이스팅 시스템은 이미 설치된 터빈에 대한 유지보수 작업에 적합하며, 풍력 터빈 타워의 실질적으로 상단부 근처에 고정된 케이블에 의해 상향으로 당겨질 수 있으며, 고정 지점 위로 레일을 통해 미끄러질 수 있다.
하기의 도면은 본 발명의 예시적인 실시예를 도시하고 있다.
도 1a: 해상 풍력 터빈 및 호이스팅 시스템;
도 1b: 육상 풍력 터빈 및 호이스팅 시스템;
도 2: 풍력 터빈의 타워 세그먼트;
도 3: 풍력 터빈의 타워 세그먼트;
도 4: 풍력 터빈의 타워 세그먼트;
도 5: 풍력 터빈의 타워 세그먼트;
도 6: 건설 중인 풍력 터빈 및 호이스팅 시스템;
도 7: 2개의 호이스팅 시스템으로 건설 중인 풍력 터빈;
도 8: 해상 풍력 터빈을 위한 호이스팅 시스템의 설치;
도 9: 해상 풍력 터빈을 위한 호이스팅 시스템의 설치;
도 10: 풍력 터빈 타워 상의 고정 지점;
도 11: 도 10의 고정 지점의 단면;
도 12: 3개의 클라이밍 시스템을 갖는 호이스팅 시스템의 칼럼;
도 13: 단일의 클라이밍 시스템을 갖는 호이스팅 시스템의 칼럼;
도 14: 고정 시스템의 단면;
도 15: 고정 시스템 및 클라이밍 시스템의 단면;
도 16: 풍력 터빈 및 호이스팅 시스템.
도면은 일정한 축척으로 도시되어 있지 않은 것으로 이해되어야 한다.
도 1a는 호이스팅 시스템(255)과 함께 해상 풍력 터빈(1)의 일 실시예를 도시하고 있다. 이 도면은 터빈에 설치된 접근 플랫폼(access platform)을 도시하고 있지 않다. 일 실시예에서, 그러한 플랫폼은 로터 블레이드 또는 다른 대형 서비스 부품을 일시적으로 보관하도록 배열될 수 있다.
도 1b는 육상 풍력 터빈 및 호이스팅 시스템의 예시적인 조합을 도시하고 있다. 지면/해면 부분을 제외하면, 도 1a의 풍력 터빈은 도 1b의 풍력 터빈과 동일할 수 있다. 도 1a의 호이스팅 시스템은 도 1b의 호이스팅 시스템과 동일할 수 있다. 풍력 터빈은, 영역(8)에서 중첩되고 각각 고정 지점(7)을 갖는 타워 세그먼트(2), 나셀(3), 발전기(4), 허브(5), 및 몇 개의 블레이드(6)를 포함한다. 호이스팅 시스템은 칼럼(column)(10), 및 붐(boom)(14)을 틸트 힌지(tilt hinge)(12)를 통해 지지하는 요잉 플랫폼(yawing platform)(11)을 포함한다. 붐은 유압 실린더(13)의 작동에 의해 틸팅될 수 있다. 호이스팅 케이블(18)은 풀리(16 및 17)를 통해 윈치(winch)(15)로 인도된다. 호이스팅 시스템은 그 위치에 따라 고정 지점(7, 19 및 20)에 활주 가능하게 부착된 레일(9)에 고정되어, 타워를 따라 상하로 이동할 수 있다. 호이스팅이 시작되기 전에, 로킹 시스템(21, 22, 23, 24) 중 임의의 시스템이 레일을 고정 지점에 로킹(locking)시킨다.
유리하게는, 호이스팅 시스템은 타워의 타 측부에 반대 힘(contra force)을 생성하기 위한 수단 또는 콘트라 웨이트(contra weight)를 필요로 하지 않으면서 타워의 일 측부에 해제 가능하게 고정될 수 있다.
그러한 호이스팅 시스템은 알려진 호이스팅 시스템과 상이하다. 예를 들면, WO2014/082176A1은 타워에 부착된 레일, 및 상기 레일 위에서 상하로 이동할 수 있는 리프팅 플랫폼을 개시하고 있다. 이러한 시스템은 레일이 타워의 전체 길이에 걸쳐 요구된다는 단점을 갖는데, 이는 중량을 부가하고 일방향으로 타워 강성을 증대시키며, 그에 따라 상기 일 방향에서의 타워 고유 진동수가 수직 방향에서의 타워 고유 진동수보다 높아져서, 타워 고유 진동수들 사이의 공진이 로터 진동수 및 블레이드 통로 진동수의 전체 범위에서 회피되어야 하는 현대의 가변 로터 속도 풍력 터빈에 대한 설계 자유도를 감소시킨다. 다른 단점은, 리프팅 플랫폼이 대략 하나의 타워 세그먼트의 길이 이하의 수직 거리에 걸쳐 레일에 부착된다는 것이다. 이러한 비교적 짧은 거리는 나셀과 같은 무거운 부품을 들어올 때 풍력 터빈 타워 상에 큰 힘을 초래한다. 또한, 리프팅 플랫폼이 레일 길이 전체에 걸쳐 이동하기 때문에, 레일은 전체 길이에 걸쳐 강하고 무거울 필요가 있어, 고가이고 경제적으로 비효율적이게 된다.
대안적인 리프팅 플랫폼은 US4311434, US6357549, US6614125 및 US6522025에 개시되어 있으며, 유사한 단점을 갖는다.
US8069634는 풍력 터빈의 부분적으로 구성된 구조적 타워에 이동 가능하게 부착되는 대형 산업용 크레인 또는 진폴형(ginpole type) 크레인일 수 있는 제1 크레인을 개시하고 있다. 제1 크레인은, 몇 개의 부분의 구조적 타워를 호이스팅하여 설치하고, 일단 타워가 완성되면, 타워 상부에 설치되고 나셀 및 로터를 호이스팅하는 역할을 하는 제2 리프팅 시스템을 들어올리도록 적용된다. 2개의 리프팅 시스템을 필요로 하는 단점 이외에, 이러한 용례는 시간 소모적이다. 제1 크레인이 제2 리프팅 시스템을 상부까지 호이스팅해야 하고, 이러한 제2 리프팅 시스템이 설치되어 작동되어야 한다. 다음에, 제1 크레인은 제2 리프팅 시스템과의 간섭을 회피하도록 멀리 배치되어야 한다. 그 후에, 나셀 및 로터가 호이스팅될 수 있고, 이것이 완료되면, 모든 단계가 반대 순서로 반복될 필요가 있다. 다른 단점은 개시된 진폴이 측방향 풍하중(sideward wind loading)에 대한 저항성이 없다는 것이다. 높은 크레인은 측방향 풍하중을 견딜 수 없는 타워에 대한 1개 또는 2개의 가느다란 빔형 조인트를 가져서, 전체 크레인이 수직축 주위로 회전할 수 있게 한다. 개시된 진폴 이동 시스템의 다른 단점은, 이 시스템이 점프 랙(jump rack)을 풍력 터빈 타워에 활주 가능하게 고정하기 위해 하나 이상의 스탠드오프 브래킷(standoff bracket)을 이용한다는 것이다. 진폴은 또한 점프 랙에 활주 가능하게 연결된다. 진폴은 단계적 방법으로 이동하고, 각 단계는 연속적인 스탠드오프 브래킷을 풍력 터빈 타워에 설치하는 것, 점프 랙을 시프팅시켜 연속적인 스탠드오프 브래킷과 중첩시키는 것, 그리고 이어서 점프 랙 위에서 진폴을 활주시키는 것으로 이루어진다.
유사한 단점을 갖는 유사한 진폴 해결책이 DE-G9414643.8에 개시되어 있으며, 이 작업은 시간 소모적이고, 비용 효과적이지 않다.
풍력 터빈의 건설에는 온화한 날씨 및 특히 느린 풍속의 기간이 필요하다는 것에 주목해야 한다. 호이스팅에 많은 시간이 걸리면, 낮은 풍속 기간에 작업을 완료할 가능성이 줄어들고, 이는 효율을 더욱 감소시킨다.
US2015/0048043A1은 다른 필적하는 리프팅 시스템을 개시하고 있으며, 여기서는 타워의 완성 후에, 크레인이 타워 상부 상에 설치되어 나셀 및 로터를 호이스팅한다. 이러한 시스템은, 카운터 웨이트(counter weight)로서 작용하는 윈치를 타워 하부에 적용하여 타워 상부에 대한 하향력(downward force)이 대략 2배가 된다는 단점, 그리고 긴 케이블이 요구된다는 단점을 갖는다. 또한, 이러한 시스템은 타워 세그먼트를 들어올릴 수 없어, 종래의 대형 크레인이 여전히 요구된다.
풍력 터빈을 설치하기 위한 대안적인 방법은, 예를 들어 US756216, DE2823525B1, DE2735298A1 및 US6408575에 개시된 바와 같이 비-테이퍼형 타워(non-tapered tower)를 둘러싸는 구멍을 포함하도록 하는 방식으로 풍력 터빈의 나셀을 설계하는 것이다. 소위 그로비안(Growian), 즉 100m 높이의 풍력 터빈이 이러한 방법을 사용하여 제작되었지만, 이 방법은 대형 풍력 터빈에 대해 효율적이지 않은 것으로 밝혀졌다. 대형 터빈은 높은 굽힘 모멘트를 효율적으로 처리하기 위해 테이퍼형 타워(tapered tower)를 필요로 한다. 따라서, 비-테이퍼형 타워는 약 80 미터 초과의 축 높이를 갖는 풍력 터빈에 대해 단계적으로 제거되었다.
알려진 풍력 터빈 타워는 전형적으로 테이퍼 구조형 또는 테이퍼 튜브형이며, 때때로 타워의 하부측이 구조형이고, 상부측이 튜브형이다. 구조형 타워는 부품별로 운송되어, 그곳에서 조립되는 것으로 알려져 있다. 튜브형 타워의 외관은 일반적으로 더 널리 잘 받아들여진다. 튜브형 타워는 야외 기후에 대하여 인버터, 변압기 및 컨트롤러와 같은 터빈 내부 장비를 보호한다. 따라서, 풍력 터빈의 효율적인 설치를 위한 해결책은 구조형 타워보다 튜브형 타워에 더 적절하다.
수평 단면이 원형, 다각형 또는 임의의 다른 닫힌 형상일 수 있는 폐곡선인 타워로서 튜브형 타워가 정의되는 것에 주목해야 한다.
DE19741988A1 및 DE19647515A1에는, 대안적인 리프팅 시스템이 개시되어 있으며, 여기서 리프팅 시스템은 타워를 둘러싸는 시스템에 의해 자체가 고정됨으로써 튜브형 타워를 클라이밍할 수 있다. 그러한 시스템이 하향으로 미끄러지는 것을 회피하기에 충분한 마찰을 타워 벽에 대해 얻기 위해 큰 유지력이 필요하므로, 그러한 시스템은 타워를 쉽게 손상시킨다. 또한, 이러한 시스템은 단계적으로 제거하는 비-테이퍼형 타워에 가장 적합하며, 이러한 시스템은 대형의 현대 풍력 터빈의 무거운 부품을 지지하도록 설계되어 있지 않는데, 이는 굽힘 모멘트가 타워 내로 공급되는 수직 길이가 하나의 타워 세그먼트의 길이 미만이거나 또는 2개의 타워 상부 직경 미만이어서 타워 벽에 허용할 수 없는 높은 힘을 초래하기 때문이다.
풍속이 높이에 따라 증가하고, 풍력 터빈의 평균 허브 높이가 연속적인 풍력 터빈 발전에 따라 증가하기 때문에, 높은 풍속에 의해 호이스팅이 점점 더 방해를 받는다. 특히, 이것은 단일 호이스트에서 전체 로터, 즉 허브 및 블레이드의 호이스팅과 관련된다. 큰 공기역학적 형상의 블레이드가 돌풍(gust)에 민감하다. 전술한 종래 기술의 리프팅 장치는 전형적으로 로터의 단일 호이스트 리프팅을 위해 설계되고, 단일 블레이드 호이스팅에 적합하지 않으며, 특히 대략 수평 위치에서 단일 블레이드 호이스팅에 적합하지 않다.
도 2는 본 발명의 예시적인 풍력 터빈의 처음의 3개의 타워 세그먼트(30, 31 및 32)를 도시하고 있다. 세그먼트(32)는 설명을 이유로 상승되어 있다. 세그먼트(30)는 각각 보강 구조체(33 및 35)를 갖는 고정 지점(34 및 36)을 포함한다. 세그먼트(31 및 32)는 보강 구조체(38)를 갖는 고정 지점(39 및 40)을 포함한다. 고정 지점(36 및 40)은 설치된 타워 세그먼트에 호이스팅 시스템을 로킹시키는 데 사용되는 구멍(37)을 포함한다. 지지 빔(44)은 보강재(stiffener)(35), 및 타워 기초부(46)에 고정된 고정 수단(45)에 고정된다. 파선(41, 42 및 43)은, 예를 들어 함께 볼트 체결될 수 있는 타워 세그먼트들 사이의 연결부의 위치를 나타내고 있다. 이러한 예에서, 보강재(33, 35 및 38)는 또한 타워 세그먼트에 볼트 체결된다.
본 발명에 따른 설치 방법에 따르면, 범용 크레인에 의해 제1 타워 세그먼트(30)가 설치된다. 다음에, 호이스팅 시스템은 이러한 제1 타워 세그먼트(30)의 고정 지점(34 및 36)에 설치된다. 호이스팅 시스템은 로킹 시스템(22)을 사용하여 자체가 고정 지점(36)의 구멍(37)에 로킹된다. 다음에, 호이스팅 시스템은 세그먼트(30)의 상부 상에 타워 세그먼트(31)를 호이스팅하고, 이러한 호이스트 동안에 고정 지점(39)이 레일(9)에 배치된다. 세그먼트들은 함께 볼트 체결되고, 호이스팅 시스템은 세그먼트(31)의 상부 상에 유사하게 세그먼트(32)를 호이스팅하고, 이어서 제4 세그먼트를 호이스팅한다. 다음에, 호이스팅 시스템은 로킹해제되고, 상향으로 이동하며, 로킹 시스템(23)에 의해 세그먼트(32)의 고정 지점(37)에 로킹되어 세그먼트(5)를 호이스팅할 수 있다. 이것은 타워 전체가 설치될 때까지 계속된다. 이어서, 호이스팅 시스템은 나셀, 발전기, 허브 및 블레이드를 호이스팅하여 설치하고, 여기서는, 단일 호이스트에서, 몇 개의 조합된 호이스팅 작업, 예를 들어 나셀 및 발전기, 또는 허브 및 블레이드를 포함하는 전체 로터, 또는 심지어 나셀, 발전기 및 로터의 조합의 호이스팅 작업이 유익할 수 있다.
도 3은 세그먼트(55)가 2개의 고정 지점(34 및 62)을 갖는 처음의 2개의 타워 세그먼트(55 및 56)의 다른 실시예를 도시하고 있다. 고정 지점(62)은 플레이트(59)(파선으로 도시됨)를 통해 타워 벽에 배치되는 보강재(58) 상에 설치된다. 플레이트(59)는 타워 세그먼트(56)의 벽과 동일한 두께를 가져서, 이러한 세그먼트가 세그먼트(57)와 보강재(58) 사이에 정확하게 끼워맞춰지게 한다. 파선(57 및 58)은 볼트 체결된 연결부에 대한 위치를 나타내고 있다. 실제로, 볼트는 연결부당 다수의 라인으로 배치될 수 있으며, 설명을 이유로 도시되어 있지 않다. 고정 지점(62)은 타워의 내측부 상의 지지부(61)에 고정된 빔(60)에 의해 지지된다. 도 2의 실시예는 또한 타워의 내측부 상의 지지 빔과 조합될 수 있고, 도 3의 실시예는 타워 외부 상의 지지 빔과 조합될 수 있다. 도 3의 실시예에서, 로킹 시스템(22)은 선택적이다.
도 4는 풍력 터빈의 처음의 타워 세그먼트(70, 71 및 32)의 다른 실시예를 도시하고 있다. 이러한 경우, 세그먼트(32) 및 도시되지 않은 보다 높은 세그먼트는 용이하게 운송될 수 있는 표준 길이(78), 예를 들어 10m 내지 16m, 예컨대 12m의 길이를 갖는다. 타워 세그먼트는 예컨대 0.5m인 거리(76)에 걸쳐 중첩되고, 그에 따라 타워 높이는 표준 세그먼트당 11.5m로 증가한다. 호이스팅 시스템에서는, 고정 지점이 항상 동일한 수직 간격(79)을 갖는 경우, 예컨대 11.5m당 하나의 고정 지점을 갖는 경우에 유익하다. 제1 타워 세그먼트(70)의 길이(75)를 증가시킴으로써, 제1 타워 세그먼트는 11.5m의 간격으로 2개의 고정 지점을 포함할 수 있고, 타워 세그먼트(71)와 중첩하기에 충분한 길이(76)가 여전히 남아있다. 이것은, 도 3에서 플레이트(58 및 59)를 갖는 특별한 구조를 필요로 하지 않으면서, 호이스팅 시스템을 세그먼트(70)에 부착하고, 이어서 세그먼트(71 및 32)를 호이스팅하는 것을 가능하게 한다. 결론은 세그먼트(75)가 보다 긴 운송 길이를 필요로 한다는 것이다. 세그먼트(71)는 보다 짧은 길이(77)를 가지며, 고정 지점을 지지하지 않는다. 고정 지점(74)은 타워의 외측부 상의 보강 구조체(73) 및 타워의 내측부 상의 보강 구조체(80)를 갖는다.
도 5는 제1 타워 세그먼트의 다른 실시예를 도시하고 있다. 이러한 실시예에서, 또한 타워 기초부(46)의 통합된 부분일 수 있는 제1 타워 세그먼트(85)는 기초부로부터 소정 거리(94)에 보강재(91)를 갖는 제1 고정 지점(90)을 포함한다. 제2 세그먼트(86)는 도 4에서와 유사한 내부 보강재(79), 및 보강재(93)를 갖는 고정 지점(92)을 포함한다. 이러한 실시예는, 제1 세그먼트, 제2 세그먼트 및 제3 세그먼트가 모든 세그먼트의 최대 운송 길이일 수 있는 제4 세그먼트(32)의 길이(78)와 비교하여, 동일하거나 보다 짧은 길이(88, 89 및 77)를 각각 가질 수 있다는 이점을 갖는다.
도 6은 예시적인 호이스팅 시스템 및 예시적인 제1 타워 세그먼트를 도 1과 비교하여 보다 상세하게 도시하고 있다. 호이스팅 시스템의 칼럼은 피스톤(96)을 갖는 유압 실린더(95), 및 고정 지점(99)을 통과할 수 있도록 하는 상태(97)와 고정 지점(99)에 연결되는 상태(98)에 있는 액추에이터를 포함한다. 호이스팅 시스템은, 액추에이터가 상태(98)에 있고 타워 세그먼트(103) 상의 고정 지점(99)에 로킹된 후에 상방으로 이동할 수 있고, 크레인의 중량이 유압 실린더에 의해 지지될 때까지 유압 실린더(95)가 작동된다. 다음에, 로킹 시스템(21, 23 및 24)은 로킹해제되고, 여기서 도 6이 3개의 로킹 시스템을 도시하고 있지만, 0개보다 많은 임의의 개수의 로킹 시스템이 가능하다는 것에 주목해야 한다. 다음에, 유압 실린더(95)는 피스톤(96)이 실린더(95) 내로 당겨지도록 더 작동되어, 호이스팅 시스템이 상향으로 이동하게 한다. 임의의 로킹 시스템이 로킹될 수 있는 고정 지점에 도달하고, 호이스팅 시스템의 중량이 유압 실린더(95)로부터 로킹 시스템으로 옮겨질 수 있을 때까지, 상향 이동은 계속된다.
또한 2개의 실린더가 가능하다는 것이 명백하다. 칼럼의 일 측부에 각각 있는 실린더, 또는 심지어 다수의 실린더, 예를 들어 호이스팅 시스템을 상향으로 당기는 대신에 상향으로 미는 실린더가 가능하다.
도 6은 또한, 붐의 굴곡으로 인해, 붐이 틸트 힌지의 중심과 호이스팅 지점 사이의 선분(101)에 대한 소정 거리(102)에 도달한 것을 도시하고 있다.
도 6은 여전히 호이스팅되어야 하는 다른 타워 세그먼트(105)를 추가로 도시하고 있다. 이 세그먼트는 액추에이터(98)를 포착하는 역할을 하는 에지(106)를 갖는 고정 지점(107)을 포함한다.
도 7은 타워의 대향 측부 상의 2개의 예시적인 호이스팅 시스템에 의해 건설중인 예시적인 풍력 터빈 타워를 도시하고 있다. 도 7에서는, 중첩 부분(8), 고정 지점(7) 및 추가 고정 지점(120)을 갖는 하부 타워 세그먼트(2)만이 설명을 이유로 참조 번호로 나타내고 있다. 보다 높은 타워 세그먼트는 하부 타워 세그먼트와 유사하다. 레일(9), 칼럼(10), 요 베어링(yaw bearing)(11), 틸트 힌지(12), 틸팅 액추에이터(13), 붐(14) 및 호이스팅 케이블(18)을 갖는, 타워의 좌측 상에 도시된 호이스팅 시스템은, 우측 상에 도시된 제2 호이스팅 시스템과 유사하다. 유리하게는, 호이스팅 시스템은 예를 들어 나셀(122)과 같은 무거운 부품의 호이스팅에 함께 사용될 수 있다. 2개의 호이스팅 시스템의 다른 이점은 블레이드 또는 로터와 같은 일부 부품의 호이스팅이 2개의 케이블, 즉 각각의 호이스팅 시스템으로부터의 하나씩의 케이블을 사용하는 경우에 보다 안정적이고 돌풍에 덜 민감하다는 것이다.
도 7의 실시예에서의 대부분의 타워 세그먼트는 2개의 고정 지점(7 및 120), 즉 각각의 호이스팅 시스템에 대해 하나씩의 고정 지점을 갖는다. 2개의 고정 지점(7 및 120)은 타워의 중심축을 중심으로 한 원통 좌표계에서 적어도 20도의 임의의 각도 차이로 위치될 수 있다. 도 7에서, 2개의 고정 지점(7 및 120)은 타워 세그먼트의 대향 측부 상에, 즉 180도의 각도 차이로 위치된다. 대안적인 실시예에서, 제1 호이스팅 시스템은 타워에 설치되고, 상향으로 클라이밍하고, 이어서 무거운 부품을 호이스팅하기에 적합한 상승된 위치에 바로 접하여 제2 호이스팅 시스템을 설치한다. 후자의 대안적인 실시예에서, 제2 호이스팅 시스템은 클라이밍할 수 없거나, 모든 타워 세그먼트가 제2 고정 지점(120)을 필요로 하지 않도록 제한된 범위에 걸쳐서만 클라이밍할 수 있다. 제2 호이스팅 시스템은 제1 호이스팅 시스템과 유사할 수 있거나 상이한 레이아웃을 가질 수 있다. 예를 들면, 제2 호이스팅 시스템은 클라이밍 시스템을 포함하지 않거나, 상이한 붐을 가질 수 있다.
도 7은 붐(14)이 조인트를 가질 수 있는 2개의 위치(123 및 124), 및 칼럼(10)이 조인트를 가질 수 있는 위치(125)를 추가로 도시하고 있다. 그러한 조인트에서, 운송을 용이하게 하기 위해 호이스팅 시스템이 접혀지거나 분해될 수 있다.
도 8은 건설 중인 예시적인 해상 풍력 터빈을 도시하고 있다. 크레인(131)을 갖는 선박(130)은 케이블(132)을 사용하여 해상 풍력 터빈의 타워의 세그먼트(135)를 호이스팅한다. 세그먼트(135)는 예를 들어 붐(136), 레일(137), 칼럼(138) 및 고정 지점(139)을 갖는 예시적인 호이스팅 시스템이 부착되는 트랜지션 피스(transition piece)이다. 호이스팅 시스템은, 전술한 예시적인 실시예와 유사하게, 액추에이터(141)를 갖는 틸트 힌지(140)를 구비하지만, 또한 붐이 칼럼에 대해 절첩될 수 있도록 배열되는 제2 틸트 액추에이터(143)를 갖는 제2 틸트 힌지(142)를 구비할 수 있으며, 여기서 붐의 팁은 보다 양호한 구조적 안정성을 얻기 위해 위치(144)에서 칼럼에 연결된다. 단일 호이스트에서 호이스팅 시스템으로 타워 세그먼트를 해상 풍력 터빈의 기초부(133) 상에 설치하는 데에는 비교적 저비용의 선박이 사용될 수 있다.
도 8의 예에서, 기초부(133)는 해수면(134)을 통과하는 모노파일 지지 구조체(monopile support structure)이다. 일단 호이스팅 시스템이 설치되면, 동일한 선박 또는 다른 선박으로부터 후속의 타워 세그먼트 및 풍력 터빈의 다른 부품을 픽업하여 해상 풍력 터빈을 건설할 수 있다. 그 후에, 호이스팅 시스템은 제거될 수 있거나, 유지보수 작업이나 풍력 터빈의 부품 교체 또는 터빈의 해체를 위해 터빈 상에 그대로 있게 된다. 해상 풍력 터빈 상에 호이스팅 시스템을 사용하는 이점은, 상기 부품이 잭업 선박에 의해 설치되는 종래의 방법보다 터빈 부품의 설치가 저렴하다는 것이다. 호이스팅 시스템은 건설 중인 타워에 부착되고 따라서 그 이동을 추종하기 때문에 훨씬 더 편리하다.
도 9는 해양 풍력 터빈 및 호이스팅 시스템의 예시적인 대안 조합을 도시하고 있다. 이러한 실시예에서, 호이스팅 시스템은 케이블(157)에 의해 폰툰(pontoon)(150)으로부터 호이스팅된다. 호이스팅 시스템은, 상승되기 전에, 파도에 의한 폰툰의 움직임에 대해 호이스팅 시스템을 안정화시키도록 배열된 푸트부(foot)(151) 상에 배치될 수 있다. 푸트부(151)는 예를 들어 안정화를 위해 유압 실린더(152) 상에 배치되어 지지부를 데크 레벨 아래로 완전히 하강시켜서, 휠(156)에 의해 지지된 호이스팅 시스템의 타 측부가 그것을 지나갈 수 있게 한다. 케이블(157)이 시스템을 상향으로 호이스팅하는 동안에, 케이블(155)은 지지부(153) 상의 윈치(154)에 의해 풀려진다. 이것은 호이스팅 시스템이 타워와 거의 평행하게 될 때까지 계속된다. 특정 순간에, 휠(156)은 데크(deck)로부터 자유로워지며, 케이블(155)은 휠(156)이 풍력 터빈 타워에 도달할 때까지 더 풀려진다. 그 후에, 시스템은 고정 지점에 연결되고, 나머지 부분을 설치함으로써 해상 풍력 터빈의 추가 완성을 수행한다. 케이블(157)은 별도의 윈치뿐만 아니라, 호이스팅 시스템의 붐에 설치된 윈치에 의해, 예를 들어 호이스팅 케이블을 지점(144)으로부터 칼럼(138)을 통해 후크(158)로 안내함으로써 상향으로 당겨질 수 있다.
도 10은 예시적인 고정 지점(160)을 보다 상세하게 도시하고 있다. 돌출부(161)에 의해, 고정 지점은 상측 타워 세그먼트(169)에 볼트(162)로 설치될 수 있고, 그에 따라 이러한 요소는 고정 지점과 함께 호이스팅되고, 세그먼트(168)의 상부에 설치될 수 있으며, 여기서는 중첩 범위(170)에서 볼트(163)로 추가로 고정된다. 요소(164)는 호이스팅 시스템의 레일 내에 끼워맞춰지도록 배열되고, 구멍(165)은 레일에 로킹하는 역할을 한다. 리브(166)는 타워의 대부분에 걸쳐 하중을 분배하는 데 사용될 수 있다. 또한, 고정 지점의 볼트 중 일부만이 도시되어 있으며, 고정 지점 외부의 중첩 구역(170)에서 상측 세그먼트 및 하측 세그먼트의 추가 연결을 위한 것은 도시되어 있지 않다는 것에 주의해야 한다. 요소(167)는 호이스팅 시스템에 연결되고 호이스팅 작업 동안에 대부분의 수직 하중을 지지하도록 배열된다. 이 요소는 타워 벽에 근접하게 설치되어, 수직력은 작은 아암(arm)을 갖고 따라서 고정 지점에 상대적으로 작은 굽힘 모멘트를 가하게 한다.
도 11은 도 10의 고정 지점의 단면 Ⅰ-Ⅰ을 도시하고 있다. 이러한 측면에서는, 보강 플레이트(171)도 보인다.
도 12는 예시적인 호이스팅 시스템의 칼럼과 예시적인 풍력 터빈 타워의 조합을 도시하고 있다. 타워는 세그먼트(180, 181, 182, 183)를 포함하며, 상측 3개의 세그먼트는 각각 고정 지점(184, 185, 186) 및 후크(187, 188, 189)를 갖는다. 호이스팅 시스템 중, 칼럼(190), 레일(191), 폐쇄된 레일 도어(193), 개방된 레일 도어(194), 고정 시스템(192) 및 3개의 유압 클라이밍 시스템만이 도시되어 있다. 설명을 이유로, 호이스팅 시스템은 이 시스템을 타워를 향해 이동시킴으로써 레일에 연결할 수 있는 위치에 도시되어 있다. 상측 레일 도어(194)는 고정 지점(186)이 레일 내로 이동할 수 있도록 개방되어 있다. 하측 도어(193)는 설명을 이유로 폐쇄 위치에 도시되어 있지만, 고정 지점(186)에 연결되도록 개방될 것이다. 고정 지점(185 및 186)이 레일에 진입했을 때, 호이스팅 시스템은 고정 지점(184)이 또한 레일에 진입하도록 하향으로 이동할 수 있다. 이어서, 도어(193 및 194)는 폐쇄되고, 시스템은 하나 이상의 고정 시스템(192)에 의해 로킹될 수 있다.
도 6의 예시적인 실시예에서, 호이스팅 시스템은 피스톤(96)을 갖는 유압 실린더(95) 및 고정 지점(99)에 연결하기 위한 상태(97 및 98)에서의 액추에이터를 가지는 클라이밍 시스템을 포함했다. 도 12의 예시적인 호이스팅 시스템은 고정 지점 옆에 후크를 사용하여 타워를 클라이밍하는 대안적인 클라이밍 시스템을 포함한다.
도 12의 실시예에서, 칼럼에는 3개의 유압 클라이밍 시스템이 제공된다. 하측 유압 클라이밍 시스템은 일 단부(195)가 칼럼에 회전 가능하게 고정되는 메인 실린더(196)를 포함한다. 타 단부는 액추에이터(197)에 의해 레일(198)을 통해 안내된다. 도 12에서, 피스톤(199)은 완전히 신장되고, 임의의 후크, 예를 들어 후크(188) 내로 끼워맞춰지는 구형 단부(200)를 갖는다. 칼럼이 고정 지점으로부터 로킹해제되고 최하측의 유압 클라이밍 시스템이 후크 연결되는 경우, 이 유압 클라이밍 시스템은 연속적인 고정 지점들 사이의 거리의 약 1/3에 걸쳐서 호이스팅 시스템을 상향으로 당길 수 있다. 다음에, 중간의 유압 클라이밍 시스템은 그 피스톤을 신장시켜 후크(189)에 연결하고, 최하측의 유압 클라이밍 시스템이 분리된 후에 호이스팅 시스템을 상향으로 추가로 당길 수 있다. 마지막 단계는, 지점(201)에서 칼럼에 연결되고 타 단부에서 제어 액추에이터(203)에 의해 레일(204)을 통해 안내되는 유압 실린더(202)를 갖는 최상측의 유압 클라이밍 시스템에 의해 수행된다. 이러한 최상측의 유압 클라이밍 시스템은 고정 시스템이 고정 지점에 다시 로킹될 수 있는 위치까지 스트로크(stroke)를 완료한다. 도 12에서, 중간의 유압 클라이밍 시스템의 일부분은 번호로 지시되지 않지만, 최상측의 유압 클라이밍 시스템의 번호와 대응한다.
하나의 클라이밍 시스템 대신에, 각각의 클라이밍에 의해 연속적인 고정 지점들 사이의 거리의 1/3이 커버(cover)되는 3개의 클라이밍 시스템을 갖는 호이스팅 시스템은, 보다 짧고, 따라서 보다 안정적이고 보다 저렴한 유압 실린더가 사용될 수 있다는 이점을 갖는다. 본 발명은 3개의 유압 클라이밍 시스템에 한정되지 않으며, 단지 하나의 유압 클라이밍 시스템을 비롯하여, 임의의 개수의 클라이밍 시스템이 원칙적으로 사용될 수 있다.
도 13은 호이스팅 시스템의 칼럼(210)의 대안적인 실시예를 도시하고 있다. 이러한 실시예에서, 칼럼의 길이는 연속적인 고정 지점들 사이의 거리의 2배 미만에 걸쳐서 연장된다. 그러한 보다 짧은 시스템의 이점은 보다 경량이고 보다 작으며, 따라서 보다 저렴하다는 것이다. 또한, 그 레일이 시스템의 클라이밍의 일부 동안에 단일의 고정 지점에 의해서만 활주 가능하게 고정될 수 있기 때문에, 시스템은 테이퍼(taper)가 길이 방향으로 변화하는 타워를 따라 이동할 수 있다. 도 13에서, 최하측의 타워 세그먼트(217)는 원통형인 반면, 세그먼트(182 및 183)는 테이퍼형이다.
호이스팅 시스템의 일 실시예에서, 칼럼은 작업자가 접근할 수 있도록 배열된다. 칼럼은, 작업자가 수리 및 유지보수를 실행할 수 있도록, 도어, 하나 이상의 플랫폼 및 계단을 내부에 가질 수 있다. 칼럼의 내부로부터, 예를 들어 고정 시스템 및/또는 클라이밍 시스템의 검사를 위한 검사 해치(inspection hatch)가 있을 수 있다.
일 실시예에서, 호이스팅 시스템은 단일의 고정 시스템을 가질 수 있고, 예를 들어 도 12의 시스템에서는 칼럼의 중간에만 고정 시스템을 가질 수 있으며, 도 13의 시스템에서는 칼럼의 상단부에만 고정 시스템을 가질 수 있다.
호이스팅 시스템의 다른 실시예에서, 호이스팅 시스템은 고정 시스템을 전혀 갖지 않을 수 있다. 예를 들면, 도 12의 시스템은 어떠한 고정 시스템(192)도 없이 실행되고, 클라이밍 및 고정 모두에 클라이밍 시스템을 사용할 수 있다. 클라이밍 시스템은 반복적으로 활성화되어 항상 적어도 하나의 클라이밍 시스템이 칼럼을 타워에 연결하게 한다. 그러한 실시예의 이점은 비용이 더 낮고 더 단순하다는 것이다.
도 6, 도 12 및 도 13은 칼럼의 일 측부 상에 클라이밍 시스템을 도시하고 있다. 대안적인 실시예는 칼럼의 양 측부에 클라이밍 시스템을 구비할 수 있다.
도 13의 예시적인 호이스팅 시스템은, 일 단부(212)에서 힌지 방식으로 고정되고 타 단부에서 액추에이터(214)를 제어함으로써 레일(213)을 통해 안내되는 상대적으로 긴 실린더(211)를 갖는 단일의 클라이밍 시스템을 포함한다. 피스톤(215)은 그 구형 단부(216)가 후크(189) 내에 로킹된다. 클라이밍 동안에, 칼럼(210)은, 레일(191)이 고정 지점(184)으로부터 해제될 때까지 클라이밍 시스템에 의해 당겨 올려지고, 그 후에 칼럼은 고정 지점(185)에 의해 활주 가능하게 고정되고, 클라이밍 시스템의 피스톤을 통해 고정 지점(186)에 추가로 고정된다. 이러한 상향 스트로크의 부분에서, 칼럼은 그 레일이 연속적인 고정 지점에 정렬되도록 틸트 각도를 약간 변경할 수 있다.
도 13은 또한 예시적인 선택적 동력 시스템(218)을 도시하고 있으며, 이 동력 시스템은 예를 들어 호이스팅 시스템이 단독으로 작동할 수 있게 하도록 배열된 전기 발전기 및 유압 동력 발생기를 포함한다. 동력 시스템은 조인트(219)에 의해 고정되고, 칼럼과 동력 시스템 사이의 동력 라인 및 제어 라인은 조인트(220)를 통해 인도된다. 호이스팅 시스템은 지상으로부터 전기 케이블을 통해 공급되는 전력에 의해 구동될 수 있는 예비 유압 펌프를 포함할 수 있다.
도 14는 예시적인 고정 시스템의 단면을 도시하고 있다. 2개의 타워 세그먼트(168 및 169)의 좌측 부분 상에는 고정 지점(230)이 도시되어 있다. 칼럼(210)의 우측 부분 상에는 호이스팅 시스템의 요 플랫폼(221)이 도시되어 있다. 유압 실린더(222)는 후크(224)를 갖는 피스톤(223)을 고정 지점의 요소(226) 내로 제어한다. 후크의 단부(225) 및 요소(226)는 도면 평면에 대략 수직한 힌지축을 갖는 원통형 힌지를 함께 형성하며, 그에 따라 크레인의 칼럼이 약간의 틸트 자유도를 갖도록 배열된다. 따라서, 크레인의 후크, 및 그에 따른 칼럼도 또한 피스톤(223)의 대략적인 수평축을 중심으로 한 약간의 회전 자유도를 갖는다. 대략 수평축을 중심으로 한 이러한 자유도는 큰 굽힘 모멘트가 고정 지점에 가해지는 것을 방지한다. 고정 프로세스 동안에, 칼럼은 먼저 약간 들어올려져서 피스톤(223)이 신장될 수 있게 한다. 다음에, 칼럼은 후크(224)가 요소(226)와 연결될 때까지 하강되고, 그 후에 유압 실린더(227)는 구멍(229) 내로 피스톤(228)을 구동시켜 칼럼이 더 이상 상하로 이동할 수 없게 한다. 레일은, 상호 거리(233)를 둔 외부 안내 스트립(231) 및 내부 스트립(232)을 갖는다.
일 실시예에서, 레일 내부에 위치된 고정 지점의 플레이트(234)의 두께는 상호 거리(233)보다 예컨대 15㎝, 바람직하게는 10㎝, 예를 들어 5㎝만큼 작고, 및 적어도 1㎜만큼 크다. 예를 들어 5㎝의 유격을 갖는 것의 이점은, 칼럼이 약 0.25도의 틸트 자유도를 가지고, 이는 타워의 테이퍼가 각 섹션에 걸쳐서 대략 이러한 양만큼 변화할 수 있게 한다는 것이다. 변화하는 테이퍼의 타워는 구조적인 이점을 가지며, 그에 따라 본 발명에 따른 호이스팅 시스템으로 설치될 수 있다.
고정 지점의 중심은 플레이트(234)의 중심에 의해 규정될 수 있다.
도 14에서의 피스톤(223 및 228)은 유압유에 의해 직접 구동된다. 대안적인 실시예에서, 이들 피스톤 중 임의의 피스톤은 별도의 유압 실린더에 의해 구동되는 안내 핀일 수 있다. 그러한 실시예의 이점은, 안내 핀이 측방향 하중에 보다 양호하게 적응할 수 있다는 것이다.
호이스팅 시스템의 다른 실시예에서는, 레일에 도어를 갖지 않을 수 있다. 예를 들면, 도 12 또는 도 13의 호이스팅 시스템은 도어(193 및 194) 없이 제조될 수 있다. 이들 호이스팅 시스템은 레일에서의 고정 지점의 일부 유격의 도움으로 레일 상에 여전히 설치될 수 있다. 도 13의 경우에, 제1 고정 지점(184)은 호이스팅 시스템을 하향으로 이동시킴으로써 레일 내에서 활주되고, 이어서 이 시스템을 다시 상향으로 이동시킴으로써, 레일은 고정 지점(185) 위에서 활주한다. 도 12의 호이스팅 시스템은 유사한 방식으로 설치될 수 있다.
도 15는 좌측의 예시적인 풍력 터빈 타워 및 우측의 호이스팅 시스템의 예시적인 칼럼을 도시하고 있다. 설명을 이유로, 칼럼의 중간 부분은 도시되어 있지 않다. 칼럼은 고정 지점(230)의 플레이트(234)의 구멍에 끼워맞춰지는 피스톤(246)을 갖는 유압 실린더(245)를 포함하는 웨건(wagon)(242)을 포함한다. 유압 모터(240)에 의해 구동되고 또한 베어링(244)에 의해 배치되는 스핀들(241)은 웨건(242)을 통해 활주하고, 레일의 후방측을 통해 레일과 평행하게 웨건을 구동시킨다. 웨건(242)이 고정 지점에 로킹되고 후크(224)가 로킹해제되는 경우, 유압 모터는 스핀들을 회전시킴으로써 호이스팅 시스템을 상하로 이동시킬 것이다. 스핀들에 연결된 왜건에 의한 클라이밍의 이점은, 유압 실린더를 갖는 클라이밍 시스템을 줄이는 것과, 피스톤(246)에 의한 고정 지점에 대한 로킹이 후크(187, 188, 189)에 연결하는 것보다 간단하다는 것과, 왜건이 상대적으로 안정적인 옵션이라는 것이다.
도 16은 나셀(252), 허브(253), 및 호이스팅 시스템(255)이 부착되는 블레이드(254)를 갖는 예시적인 풍력 터빈(250)을 도시하고 있다. 풍력 터빈은 이상의 실시예의 풍력 터빈 중 어느 하나일 수 있다. 호이스팅 시스템은 이상의 실시예의 호이스팅 시스템 중 어느 하나일 수 있다. 이 도면은 제2 호이스팅 케이블(261)이 하중에 연결되는 제2 호이스팅 지점(260)을 도시하고 있다. 그러한 제2 호이스팅 케이블의 이점은, 하중이 보다 양호하게 제어될 수 있다는 것이다. 대안예는, 붐(14)이 가능하게는 요 베어링(257)에 의해 붐(257)에 부착되는 보조 붐(256)을 포함하는 것이다. 보조 붐은 또한, 하중, 예를 들어 블레이드를 포착하고 블레이드를 손상시키지 않으면서 호이스팅 지점을 제공하도록 설계되는 프레임(262)에 케이블(259)에 의해 연결되는 보조 호이스팅 지점(258)을 제공한다. 이 도면은, 등거리가 아닌 위치에서의 고정 지점(7)을 도시하고 있는데, 이들 모두는 번호로 지시되지는 않는다. 또한, 이 도면은 타워의 타 측부 상에 고정 지점(263)을 도시하고 있으며, 이 고정 지점에는, 제2 호이스팅 시스템이, 가능하게는 클라이밍 시스템 없이, 제1 호이스팅 시스템을 사용하여 부착될 수 있다.
이상의 설명은 호이스팅 시스템을 이용한 풍력 터빈의 설치에 초점을 맞추고 있다. 본 발명은 풍력 터빈의 설치에 한정되지 않고, 추가적으로 또는 대안으로 호이스팅 시스템을 이용하는 풍력 터빈의 유지보수 또는 해체에 사용될 수 있다.
고정 지점은 풍력 터빈의 타워에 대한 호이스팅 시스템의 견고한 고정 또는 활주 가능한 고정에 사용되고, 및/또는 또한 호이스팅 시스템의 고정부 및 안내부의 형태인 클라이밍 시스템을 위한 지지부로서 사용될 수 있다. 따라서, 고정 지점에 대한 언급이 있는 경우, 고정 지점은 호이스팅 시스템의 고정부 및 안내부 중 어느 하나 또는 양자 모두로서 역학을 할 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 물론, 그러한 기능은 다수의 지점에 분배될 수 있으며, 예를 들어 적어도 하나의 지점은 고정 기능만을 갖거나, 적어도 하나의 지점은 안내 기능만을 갖는다.
호이스팅 시스템은 이 시스템의 작동 한계 내에서의 작동만을 허용하도록 컴퓨터를 통해 제어될 수 있다. 이 시스템은 원격 컨트롤러 및 고정식 컨트롤러에 의해, 예를 들어 지상으로부터, 크레인에서, 그리고 건설 중인 터빈에서 제어될 수 있다. 크레인 작업자는 카메라의 도움을 받을 수 있다.
본원에서, "포함하는"이라는 용어는 다른 요소 또는 단계를 배제하지 않는다는 것이 이해되어야 한다. 또한, 단수 용어는 각각 복수를 배제하지 않는다. 청구범위에서의 임의의 참조 부호(들)는 청구범위의 범위를 제한하는 것으로 해석되어서는 안 된다.

Claims (51)

  1. 풍력 터빈, 바람직하게는 해상 풍력 터빈(1)의 설치 또는 유지보수를 위한 호이스팅 시스템(255; hoisting system)으로서,
    상기 호이스팅 시스템은 풍력 터빈 타워의 설치된 부분에 대한 하중 지지 연결부(load bearing connection)를 달성하기 위한 수단, 및 상기 풍력 터빈 타워의 이미 설치된 부분을 따라 상기 호이스팅 시스템을 상하로 이동시키기 위한 수단을 포함하며, 상기 호이스팅 시스템은, 하나 이상의 조합된 호이스트 또는 단일 호이스트에서, 타워 세그먼트(31, 32, 56, 71), 나셀(3, 122, 252), 발전기(4), 허브(5, 253) 및 블레이드(6, 254) 중 임의의 요소를 설치 또는 제거하도록 배열되는 것인 호이스팅 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 호이스팅 시스템(255)은 해상 풍력 터빈(1) 또는 육상 풍력 터빈(250)의 설치 또는 유지보수를 위한 것이며, 상기 풍력 터빈은 타워를 포함하고, 상기 호이스팅 시스템은 칼럼(10, 138, 190, 210; column), 붐(14, 136) 및 윈치(15)를 포함하고, 상기 칼럼은 하나 이상의 고정 지점(7, 19, 20, 34, 36, 39, 40, 62, 74, 90, 92, 99, 107, 139, 160, 184, 185, 186, 230)을 사용하여 상기 타워의 일부분에 대한 하중 지지 연결부를 형성하도록 배열되며, 상기 고정 지점은 특히 상기 타워의 길이 방향을 따라 연속적으로 위치되고, 상기 칼럼은 상기 하중 지지 연결부가 형성될 때 상기 타워의 상기 일부분을 따라 상기 호이스팅 시스템을 본질적으로 수직 방향으로 이동시키도록 배열되는 것인 호이스팅 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 칼럼과 상기 고정 지점 사이의 하중 지지 연결부는, 호이스팅 작업 동안에, 상기 하중 지지 연결부에 의해 결합된 부분들 사이의 가상 수평축에 대해 적어도 0.25도의 회전 자유도, 바람직하게는 적어도 0.5도의 회전 자유도, 보다 바람직하게는 적어도 1도의 회전 자유도를 허용하도록 하는 것인 호이스팅 시스템.
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    상기 칼럼은 레일(9, 137, 191, 198, 204, 213)을 추가로 사용하여 상기 하중 지지 연결부를 형성하도록 배열되어, 상기 호이스팅 시스템이 상기 하나 이상의 고정 지점을 사용하여 상기 하중 지지 연결부를 따라 안내될 수 있게 하는 것인 호이스팅 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 붐은 상기 레일까지의 거리가 적어도 15m, 바람직하게는 적어도 25m에 이르는 것인 호이스팅 시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 붐은 요 베어링 및 틸트 힌지 중 적어도 하나를 통해 상기 칼럼에 연결되며,
    상기 요 베어링의 축과 상기 레일의 길이 방향 사이의 각도는 바람직하게는 적어도 0.5도, 보다 바람직하게는 약 0.75도이고,
    상기 틸트 힌지는 바람직하게는 상기 칼럼에 대해 상기 틸트 힌지를 중심으로 상기 붐을 회전시켜 적어도 20도의 틸트 각도 변화를 허용하기 위한 유압 실린더 또는 전기기계적 액추에이터를 포함하는 것인 호이스팅 시스템.
  7. 제2항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 붐은 호이스팅 케이블을 작동시키기 위한 케이블 윈치를 포함하는 것인 호이스팅 시스템.
  8. 제2항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 붐은, 상기 붐의 호이스팅 지점으로부터 틸트 힌지의 중심까지의 가상 선분과 상기 붐 사이에서 적어도 1.5m, 바람직하게는 적어도 2.5m, 보다 바람직하게는 약 4m의 거리가 얻어지도록 굴곡 또는 절곡되는 것인 호이스팅 시스템.
  9. 제4항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 타워는 상기 하나 이상의 고정 지점을 포함하고, 상기 레일은 상기 칼럼에 고정되고, 바람직하게는 상기 레일은 10m의 최소 길이를 갖고, 보다 바람직하게는 상기 레일은 20m의 최소 길이를 갖고, 훨씬 더 바람직하게는 상기 레일은 34m의 최소 길이를 갖는 것인 호이스팅 시스템.
  10. 제4항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 레일의 제1 섹션은 상기 레일을 고정 지점 상에 배치하기 위해 상기 레일을 개방하도록 배열된 수단을 포함하며, 상기 수단은 상기 레일을 폐쇄하도록 추가로 배열되어, 상기 레일이 상기 고정 지점에 활주 가능하게 고정되어 상기 호이스팅 시스템이 본질적으로 상기 레일에 평행한 방향으로 상기 타워에 대해 이동할 수 있게 하는 것인 호이스팅 시스템.
  11. 제2항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 칼럼은, 바람직하게는 연속(순환) 체인 또는 클라이밍 액추에이터 또는 웨건(242; wagon)을 사용함으로써, 상기 타워를 따라 본질적으로 수직 방향으로 상기 호이스팅 시스템을 이동시키도록 배열되는 것인 호이스팅 시스템.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 클라이밍 액추에이터는 연결 액추에이터(97, 98)를 포함하며, 상기 연결 액추에이터는 상기 칼럼으로부터의 방향으로 또는 상기 칼럼으로의 방향으로 상기 클라이밍 액추에이터의 일 단부를 이동시키도록 배열되는 것인 호이스팅 시스템.
  13. 제11항 또는 제12항에 있어서,
    상기 칼럼은 제1 클라이밍 시스템 및 제2 클라이밍 시스템을 포함하고, 각각의 클라이밍 시스템은 일 측부에서 고정 지점에 대한 연결이 이루어지도록 배열되고, 타 측부에서 상기 칼럼에 고정되고, 각각의 클라이밍 시스템은 상기 타워를 따라 실질적으로 수직 배향으로 상기 호이스팅 시스템을 이동시키도록 배열되고, 바람직하게는 상기 제1 클라이밍 시스템 및 상기 제2 클라이밍 시스템의 고정된 단부들 사이에서 측정된 상기 제1 클라이밍 시스템과 상기 제2 클라이밍 시스템 사이의 거리는 상기 칼럼의 길이 방향으로 적어도 1.8m인 것인 호이스팅 시스템.
  14. 제4항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 하중 지지 연결부는 상기 호이스팅 시스템을 고정 지점에 고정하기 위한 하중 지지 커플링(load bearing coupling)을 포함하여, 호이스팅 작업 동안에, 상기 하중 지지 커플링은, 바람직하게는 상기 레일의 길이의 상측 65%, 보다 바람직하게는 상기 레일의 길이의 상측 35%, 예를 들어 상기 레일의 길이의 상측 10%에 위치되는 단일 고정 지점을 통해, 상기 타워의 수직력의 적어도 90%를 통과시키는 것인 호이스팅 시스템.
  15. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
    디젤 발전기, 연료 전지 또는 배터리와 같은 화학적 반응에 기초한 전원 공급 장치(218)
    를 추가로 포함하는 호이스팅 시스템.
  16. 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 호이스팅 시스템은 상기 풍력 터빈의 나셀(252), 발전기(218), 허브(253) 및 블레이드(254) 또는 이들의 부품 중 하나 이상, 및 타워 상부 세그먼트를 호이스팅 및 설치하도록 배열되는 것인 호이스팅 시스템.
  17. 육상형(250) 또는 해상형(1)인 풍력 터빈으로서,
    타워, 나셀(252), 발전기(218), 허브(253) 및 적어도 하나의 블레이드(254)를 포함하며, 상기 타워는 제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 따른 호이스팅 시스템(255)을 해제 가능하게 고정 및 안내하기 위한 하나 이상의 고정 지점(7, 19, 20, 34, 36, 39, 40, 62, 74, 90, 92, 99, 107, 139, 160, 184, 185, 186, 230)을 포함하고, 상기 고정 지점은 특히 상기 타워의 길이 방향을 따라 연속적으로 위치되는 것인 풍력 터빈.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 타워는 10m 초과의 상호 거리, 바람직하게는 30m 미만의 상호 거리, 보다 바람직하게는 15m 미만의 상호 거리에 고정 지점을 포함하는 것인 풍력 터빈.
  19. 제17항 또는 제18항에 있어서,
    상기 타워는 복수의 적층식 세그먼트(2)를 포함하며, 적어도 하나의 고정 지점은 2개의 인접한 타워 세그먼트의 중첩부(8)에 위치되는 것인 풍력 터빈.
  20. 제17항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서,
    적어도 하나의 고정 지점은 상기 고정 지점의 중심으로부터, 상기 고정 지점의 중심으로부터 적어도 50㎝ 떨어진 거리, 바람직하게는 상기 고정 지점의 중심으로부터 적어도 100㎝ 떨어진 거리를 따라 상기 타워의 외부에서 보강되는 것인 풍력 터빈.
  21. 제17항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 타워의 내부는 상기 고정 지점에서 보강되는 것인 풍력 터빈.
  22. 제17항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서,
    3개의 연속하는 고정 지점의 중심은, 상기 타워의 길이 방향에서, 상기 타워의 반경 방향으로 20㎝의 최대 편차로, 바람직하게는 상기 타워의 반경 방향으로 10㎝의 최대 편차로, 보다 바람직하게는 상기 타워의 반경 방향으로 5㎝의 최대 편차로 정렬되는 것인 풍력 터빈.
  23. 제17항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 타워는 타워 길이의 50%에 걸쳐서, 바람직하게는 타워 길이의 80%에 걸쳐서 하중 지지 벽을 포함하는 것인 풍력 터빈.
  24. 제17항 내지 제23항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 타워의 길이 방향에 수직인 방향에서의 상기 하중 지지 벽의 단면은 원형 또는 다각형 형상인 것인 풍력 터빈.
  25. 제17항 내지 제24항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 타워는 튜브형 형상이고, 복수의 수직 세그먼트로 건설되고, 각각의 세그먼트는 세그먼트의 길이에 걸쳐 연장되는, 만곡된 또는 절곡된 플레이트로부터 조립되는 것인 풍력 터빈.
  26. 제19항 내지 제25항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 세그먼트 중 하나 이상은 10m 내지 16m의 길이를 갖는 것인 풍력 터빈.
  27. 제17항 내지 제26항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 타워는 타워 길이의 적어도 50%에 걸쳐서, 바람직하게는 타워 길이의 적어도 80%에 걸쳐서 테이퍼지는 것인 풍력 터빈.
  28. 제17항 내지 제27항 중 어느 한 항에 있어서,
    모든 고정 지점의 높이의 합은 타워 길이의 20% 미만, 바람직하게는 타워 길이의 10% 미만인 것인 풍력 터빈.
  29. 제17항 내지 제28항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 풍력 터빈은 제방(dike)의 중간으로부터 100m 미만, 바람직하게는 50m 미만, 보다 바람직하게는 20m 미만의 거리에 설치되는 것인 풍력 터빈.
  30. 제17항 내지 제29항 중 어느 한 항에 있어서,
    제1항 내지 제16항 중 어느 한 항의 호이스팅 시스템에 따른 제2 호이스팅 시스템을 해제 가능하게 고정하기 위해, 상기 타워의 길이 방향을 따라, 그리고 타워 중심축을 중심으로 한 원통 좌표계에서 상기 하나 이상의 고정 지점으로부터 적어도 20도의 각도 차이로, 연속적으로 위치된 하나 이상의 추가 고정 지점(107)을 포함하는 풍력 터빈.
  31. 제30항에 있어서,
    해수면(134)을 통과하는 구조체(133)
    를 포함하며, 상기 구조체는 상기 호이스팅 시스템의 해제 가능한 고정 및 안내를 위한 상기 하나 이상의 고정 지점 중 적어도 하나를 포함하는 트랜지션 피스(transition piece)를 포함하는 것인 풍력 터빈.
  32. 제17항 내지 제31항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 풍력 터빈은 축 높이를 가지며, 상기 축 높이는 80m 초과, 바람직하게는 130m 초과, 보다 바람직하게는 180m 초과인 것인 풍력 터빈.
  33. 제17항 내지 제32항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 풍력 터빈은 설계 rpm을 가지며, 12m/s의 풍속과 6m/s의 풍속에서의 설계 rpm 사이의 비는 3 미만, 및 1.3 초과, 바람직하게는 1.5 초과, 보다 바람직하게는 1.8 초과인 것인 풍력 터빈.
  34. 제17항 내지 제33항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 호이스팅 시스템은 실질적으로 상기 타워의 일 측부의 외부에 해제 가능하게 고정되어, 상기 풍력 터빈과 상기 호이스팅 시스템의 조합(1)을 형성하는 것인 풍력 터빈.
  35. 제34항에 있어서,
    상기 호이스팅 시스템은 칼럼 및 레일을 포함하며, 상기 칼럼은 상기 레일에 고정되고, 상기 레일은 상기 타워를 따라 상기 호이스팅 시스템을 안내하도록 배열되고, 상기 레일은 상기 고정 지점의 적어도 하나에 견고하게 또는 활주 가능하게 결합되는 것인 풍력 터빈.
  36. 제35항에 있어서,
    상기 레일은 적어도 2개의 고정 지점에 활주 가능하게 및/또는 견고하게 고정되는 것인 풍력 터빈.
  37. 제35항 또는 제36항에 있어서,
    상기 풍력 터빈의 건설 동안에 타워 부분의 호이스팅 작업을 위해 상기 호이스팅 시스템을 상기 타워에 해제 가능하게 고정하는 데 사용되는, 지면으로부터 측정된 가장 높은 고정 지점은, 2개의 최상측의 이미 설치된 타워 세그먼트의 중첩부에 위치되는 것인 풍력 터빈.
  38. 제34항 내지 제37항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 호이스팅 시스템은 틸트 힌지에 대한 호이스팅 지점의 대략 반대측에 반대 힘(contra force)을 생성하기 위한 수단 또는 콘트라 웨이트(contra weight) 없이 타워에 해제 가능하게 고정되는 것인 풍력 터빈.
  39. 타워 상부 세그먼트가 아닌, 제17항 내지 제38항 중 어느 한 항에 따른 풍력 터빈의 타워 세그먼트(2)로서,
    상기 세그먼트가 상기 풍력 터빈의 일부로서 설치되는 경우, 상기 세그먼트는 제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 따른 호이스팅 시스템을 해제 가능하게 고정하기 위한 고정 지점을 포함하는 것인 타워 세그먼트.
  40. 제17항 내지 제39항 중 어느 한 항에 따른 풍력 터빈을 설치하기 위한 방법으로서,
    제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 따른 호이스팅 시스템을 사용하여 기초부의 상부 상에 하나 이상의 타워 세그먼트를 배치함으로써 상기 풍력 터빈의 타워의 적어도 일부분을 건설하는 단계
    를 포함하는 풍력 터빈 설치 방법.
  41. 제17항 내지 제40항 중 어느 한 항에 따른 풍력 터빈을 설치하기 위한 방법으로서,
    호이스팅 시스템을 포함하지 않는 종래의 건설 방법을 사용하여 지면에 근접하게 위치된 하나 이상의 하부 타워 세그먼트를 건설하는 단계
    를 포함하는 풍력 터빈 설치 방법.
  42. 제40항 또는 제41항에 있어서,
    상기 호이스팅 시스템을 사용하여 연속적인 타워 세그먼트의 하나 이상의 부분을 호이스팅하고, 상기 세그먼트를 설치하여 상기 타워의 일부를 형성하는 단계;
    상기 고정 지점을 따라 상기 호이스팅 시스템을 상향으로 안내하고, 상기 연속적인 타워 세그먼트의 하나 이상의 고정 지점에 상기 레일을 견고하게 또는 활주 가능하게 결합하는 단계
    를 포함하는 풍력 터빈 설치 방법.
  43. 제42항에 있어서,
    마지막 타워 세그먼트가 설치되었을 때, 풍력 터빈의 나셀, 발전기, 허브 및 블레이드, 또는 이들의 부품 중 하나 이상을 호이스팅 및 설치하는 단계
    를 추가로 포함하는 풍력 터빈 설치 방법.
  44. 제43항에 있어서,
    블레이드를 하나씩 호이스팅하는 경우에, 상기 방법은 상기 호이스팅 시스템을 사용하여 설치된 블레이드를 상하로 호이스팅함으로써, 설치된 허브를 회전시켜서, 다른 블레이드를 호이스팅 및 설치하기 위한 유리한 위치에 상기 허브가 위치될 수 있게 하는 단계를 포함하는 것인 풍력 터빈 설치 방법.
  45. 제40항 내지 제44항 중 어느 한 항에 있어서,
    4개의 최하측의 타워 세그먼트 중 임의의 세그먼트를 전체적으로 호이스팅하는 동안에, 상기 호이스팅 시스템의 붐의 호이스팅 지점과, 상이 호이스팅 시스템과 상기 타워 사이의 상측 고정 지점의 중심 사이의 수평 거리는 항상 상기 타워 세그먼트의 직경보다 작은 것인 풍력 터빈 설치 방법.
  46. 제40항 내지 제45항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 호이스팅 시스템을 사용하여 제30항에 따른 제2 호이스팅 시스템을 호이스팅 및 설치하는 단계
    를 추가로 포함하는 풍력 터빈 설치 방법.
  47. 제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 따른 호이스팅 시스템을 제17항 내지 제38항 중 어느 한 항에 따른 풍력 터빈 또는 건설 중인 풍력 터빈에 해제 가능하게 고정하기 위한 방법으로서,
    상기 호이스팅 시스템은 칼럼 및 레일을 포함하고, 상기 칼럼은 상기 레일에 고정되고, 상기 풍력 터빈은, 2개 이상의 타워 세그먼트 및 하나 이상의 고정 지점을 포함하는 타워를 포함하며, 상기 방법은 상기 고정 지점 또는 고정 지점들에 상기 레일을 견고하게 고정하는 단계를 포함하는 것인 호이스팅 시스템 고정 방법.
  48. 제40항에 있어서,
    상기 풍력 터빈은 해상 풍력 터빈이며, 상기 방법은 하나 이상의 타워 세그먼트에 고정된 경우의 상기 호이스팅 시스템을 선박(130)으로부터 상기 풍력 터빈의 기초부(133) 상으로 호이스팅하는 단계를 추가로 포함하는 것인 호이스팅 시스템 고정 방법
  49. 제40항에 있어서,
    상기 풍력 터빈은 해상 풍력 터빈이며, 상기 방법은 상기 풍력 터빈의 설치된 부분에 연결된 케이블(157)을 사용하여 폰툰(150; pontoon)으로부터 상기 풍력 터빈의 설치된 부분의 고정 지점 또는 고정 지점들 상으로 상기 호이스팅 시스템을 호이스팅하는 단계를 추가로 포함하는 것인 호이스팅 시스템 고정 방법
  50. 제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 따른 호이스팅 시스템을 제17항 내지 제38항 중 어느 한 항에 따른 풍력 터빈 또는 건설 중인 풍력 터빈으로부터 제거하기 위한 방법으로서,
    상기 호이스팅 시스템은 칼럼 및 레일을 포함하고, 상기 칼럼은 상기 레일에 고정되고, 상기 풍력 터빈은 2개 이상의 타워 세그먼트 및 하나 이상의 고정 지점을 포함하는 타워를 포함하고, 상기 방법은 고정 지점에 대한 상기 레일의 견고한 고정을 해제하는 단계, 고정 지점에 대한 상기 레일의 활주 가능한 고정을 이용하여 상기 호이스팅 시스템을 하향으로 이동시키는 단계, 및 상기 호이스팅 시스템을 상기 풍력 터빈으로부터 분해하는 단계를 포함하는 것인 호이스팅 시스템 제거 방법.
  51. 기존의 풍력 터빈을 개조하기 위한 방법으로서,
    상기 기존의 풍력 터빈의 타워에 하나 이상의 고정 지점을 적용하여, 제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 따른 호이스팅 시스템이 상기 기존의 풍력 터빈 상의 하나 이상의 고정 지점에 해제 가능하게 고정될 수 있게 하는 단계를 포함하는 기존의 풍력 터빈의 개조 방법.
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