KR20230114287A - 부유식 해상 풍력 발전 단지를 조립하기 위한 방법 - Google Patents

Abstract

부유식 해상 풍력 발전 단지를 조립하기 위한 방법은, 수역(9)에 적어도 N 개의 부유식 구조물을 배치하는 단계; 적어도 N 개의 마스트(4)를 조립하기 위한 마스트 섹션을 제공하는 단계; 적어도 N 개의 풍력 터빈을 위한 터빈(5)과 블레이드(6)를 제공하는 단계; 부유식 장착 구조물(3M)이라고 하는 적어도 하나의 부유식 구조물을 선택하는 단계 ― 다른 부유식 구조물은 수용 부유식 구조물(3R)임 ―; 부유식 장착 구조물에 리프팅 장치(7)를 체결하는 단계; 부유식 장착 구조물을 수용 부유식 구조물까지 이동시키고, 리프팅 장치를 사용하여, 풍력 터빈의 구성 요소 중의 적어도 하나를 들어 올려 수용 부유식 구조물 상에 장착하는 단계; 및 다른 수용 부유식 구조물에 대해 이전 단계를 반복하는 단계를 포함한다.

Description

부유식 해상 풍력 발전 단지를 조립하기 위한 방법

본 발명은 여러 개의 부유식 해상 풍력 발전소를 수역(a body of water)(일반적으로 바다)에서 조립하기 위해 부유식 해상 풍력 발전 단지를 조립하기 위한 방법에 관한 것이다.

종래에, 부유식 해상 풍력 발전소는 부유식 구조물에 장착되는 풍력 터빈(예컨대, 부유식 구조물에 고정되고 여러 개의 마스트 섹션의 적층체로 구성되는 적어도 하나의 마스트, 이 마스트의 정상부에 고정되는 터빈, 및 이 터빈에 연결되는 블레이드를 포함하는 풍력 터빈을 포함한다.

본 발명은 적어도 2.5 MW(메가와트)의 전력을 생산하거나 12 MW, 15 MW, 20 MW 또는 그 이상에 도달할 수 있는 전력을 갖는 부유식 해상 풍력 발전소에 대한 바람직하고 비제한적인 적용을 찾는다.

공지된 방식으로, 부유물이라고도 불리는 부유식 구조물은, 부유식 구조물을 해저에 정박(anchoring)시키기 위한 정박 시스템이 제공되는 반잠수형 구조를 형성한다. 부유식 해상 풍력 발전소에의 적용을 위해, 예를 들어 그리고 제한 없이 다음과 같은 다양한 반잠수형 부유식 구조물이 알려져 있다:

- 문서 FR3093699, FR3093074, EP3342699, EP3546337, WO2019/034281 및 WO2015120227에 알려져 있는 바와 같이, 적어도 3개의 기둥(일반적으로, 콘크리트 및/또는 강으로 만들어지며, 각 기둥은 비잠수 부분과 잠수 부분을 포함함), 및 기둥을 서로에 견고하게 연결하기 위한 연결 요소를 포함하는 부유식 구조물; 또는

- 문서 EP1106825, WO2019/106283 및 EP2668090에 알려져 있는 바와 같이, 일반적으로 콘크리트 및/또는 강으로 만들어지는, 예를 들어 직사각형, 정사각형 또는 삼각형의 환형 부유식 구조물.

부유식 해상 풍력 발전소를 설치하기 위해, 예를 들어 문서 WO2016/138088에서 알려진 바와 같이, 마스트 섹션을 부유식 구조물에 적층시키고 그런 다음에 터빈을 들어 올려 그 마스트의 정상부에 고정시키고 마지막으로 블레이드를 들어 올려 터빈에 연결하기 위해 적절한 높이와 마스트 섹션을 들어 올릴 수 있는 리프팅 능력을 가지고 있는 크레인이 제공되어 있는 부두까지 부유식 구조물을 이동시키는 것이 관행이다. 이러한 작업은, 일반적으로 고유한 크레인을 사용하여 각 부유식 해상 풍력 발전소에 대해 반복되어야 하며, 그 크레인은 때때로 리프팅 능력 및 높이 면에서 이러한 문제를 해결하도록 특별히 설계되어 있다. 예를 들어, 마스트의 높이는 100 미터를 초과할 수 있고, 12 MW 전력의 경우 120 미터에 도달할 수 있으며, 20 MW 전력의 경우에는 심지어 160 미터까지 도달할 수 있으며, 마스트 섹션의 무게는 30 내지 200 톤, 터빈의 무게는 400 내지 650 톤 또는 그 이상이 될 수 있으며, 각 블레이드의 무게는 20 내지 60 톤 또는 그 이상이 될 수 있다.

이와 관련하여, 여러 개의 부유식 해상 풍력 발전소를 설치할 때, 부두의 이용 가능성, 특히 부두의 이용 가능한 길이, 부두 레벨에서의 깊이 및 하중물을 들어 올리기 위한 충분한 능력을 갖는 부두측 리프팅 크레인을 지지할 수 있는 부두의 구조적 능력이, 부유식 해상 풍력 발전소의 설치 및 조립 일정을 결정하고 결과적으로 전기 생산 일정과 생산 시작 비용을 결정하는 물류적 및 지리적 제약 조건이 된다.

더욱이, 전력 증가의 직접적인 결과인 높이와 무게 면에서의 증가된 요구 사항을 충족하기 위해, 종종 전용 크레인의 예비 건설, 또는 심지어 전용 부두의 건설 또는 크레인의 용량과 부두에 대한 근접성으로 인한 기존 부두의 적합화(보강, 길이 연장)가 종종 필요하게 되고, 그래서 부유식 해상 풍력 발전소를 조립하는 데 드는 시간과 비용이 모두 증가된다.

본 발명은, 부유식 해상 풍력 발전소의 파워에 관계없이(따라서 풍력 터빈의 구성 요소의 높이와 무게에 관계없이) 부두측 크레인의 사용에 비해 감소된 비용으로 부두의 제약 조건에 덜 의존적이게 할 수 있는, 부유식 해상 풍력 발전 단지를 조립하기 위한 방법을 제안하여, 위에서 언급된 문제점의 전부 또는 일부를 해결하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 다른 목적은, 조립 시간을 단축하여 부유식 해상 풍력 발전 단지를 더 빠르게 만들 수 있도록 하는 것이다.

이를 위해, 본 발명은, 수역에서 적어도 N 개의 부유식 해상 풍력 발전소를 조립하기 위해 부유식 해상 풍력 발전 단지를 조립하기 위한 방법을 제안하며, N은 3 이상의 정수이고, 각 부유식 해상 풍력 발전소는 부유식 구조물에 장착되는 적어도 하나의 풍력 터빈을 포함하고, 이러한 풍력 터빈은, 부유식 구조물에 고정되고 여러 개의 마스트 섹션의 적층체로 구성되는 적어도 하나의 마스트, 이 마스트의 정상부에 고정되는 터빈, 및 이 터빈에 연결되는 블레이드를 포함하는 여러 구성 요소의 어셈블리를 포함하고, 부유식 해상 풍력 발전 단지를 조립하기 위한 본 방법은,

- 수역에 적어도 N 개의 부유식 구조물을 제공하고 배치하는 단계;

- 적어도 N 개의 마스트를 조립하기 위한 복수의 마스트 섹션을 제공하는 단계; 및

- 적어도 N 개의 풍력 터빈을 위한 터빈과 블레이드를 제공하는 단계를 포함하고,

부유식 해상 풍력 발전 단지를 조립하기 위한 본 방법은, 또한,

- 적어도 N 개의 부유식 구조물 중에서, 부유식 장착 구조물이라고 하는 적어도 하나의 부유식 구조물을 선택하는 단계 ― 다른 부유식 구조물은 수용 부유식 구조물이라고 함 ―;

- 부유식 장착 구조물에 리프팅 장치를 체결하는 단계;

- 부유식 장착 구조물을 수용 부유식 구조물 중의 하나까지 이동시키고, 리프팅 장치를 사용하여, 풍력 터빈의 구성 요소 중의 적어도 하나를 들어 올려 수용 부유식 구조물 상에 장착하는 단계; 및

- 다른 수용 부유식 구조물에 대해 이전 단계를 반복하는 단계를 포함한다.

따라서, 본 발명은 리프팅 장치를 위한 지지부로서 일련의 부유식 구조물 중의 하나를 사용하는 것을 제안하고, 그 리프팅 장치는, 부유식 장착 구조물이 이 부유식 장착 구조물에 있는 리프팅 장치의 능력에 따라 블레이드 및 가능하면 마스스 섹션 및 터빈과 같은 터빈의 구성 요소의 전부 또는 일부를 항구 또는 바다에서 들어 올릴 수 있게 할 것이다.

경제적인 관점에서 볼 때, 이 방안은, (풍장(wind field)의 크기에 따라)대규모로 제조된 일련의 여러 부유식 구조물로부터 추출되는 부유식 장착 구조물에 기반하기 때문에 특히 흥미롭고, 그래서 규모의 경제 및 따라서 부유식 장착 구조물의 감소된 제조 비용(적어도 N 개의 부유식 구조물의 제조 비용에서 희석된 비용)에 기여한다.

물류적인 관점에서 볼 때, 이 방안은, 수용 부유식 구조물에 풍력 터빈을 조립하기 위해 부두에 덜 의존하거나 심지어 의존하지 않을 수 있게 하기 때문에 흥미롭다.

물론, 본 발명의 의미 내에서, 풍력 터빈의 장착을 가속화하기 위해 리프팅 장치를 갖는 2개 이상의 부유식 장착 구조물을 제공하는 것이 가능하다.

또한, 본 발명의 의미 내에서, 각 부유식 해상 풍력 발전소는 그의 부유식 구조물에 하나 이상의 풍력 터빈을 포함하는 것이 가능한데, 다시 말해, 부유식 구조물은 하나 이상의 풍력 터빈을 지지한다. 또한, 본 발명과 관련하여, 부유식 장착 구조물이 수용 부유식 구조물에 연결되면, 리프팅 장치를 사용하여, 이 수용 부유식 구조물에 장착될 풍력 터빈의 수에 따라, 한 풍력 터빈, 또는 심지어 2개 이상의 풍력 터빈의 구성 요소 중의 적어도 하나 또는 심지어 2개 이상의 풍력 터빈을 장착할 수 있다.

마지막으로, 본 발명에 따른 방법은 항구 이외의 장소, 특히 생산 현장에 더 가까운, 보호된 만, 리아스식 해안(ria)와 같은 해양 골프 코스 또는 좌초 영역 또는 일반적으로 바다의 수역서 풍력 터빈을 세울 수 있게 하며, 그래서 조립 장소와 생산 장소 사이의 운송 시간이 단축되고, 이에 의해, 또한 날씨 위험 및 프로젝트의 전체 자금이 감소된다.

제1 실시예에서, 본 방법은, 복수의 마스트 섹션 중 여러 개의 마스트 섹션을 적층하여 부유식 장착 구조물에 마스트를 체결하는 단계를 포함하고, 리프팅 장치는 부유식 장착 구조물에 제공되어 있는 마스트의 정상부에 고정된다.

따라서, 리프팅 장치는 여러 개의 마스트 섹션을 적층하여 조립된 마스트에 고정되며, 이는, 해상 풍력 발전 단지를 위해 대규모로 생산된 마스트를 사용하여 규모의 경제를 만드는 이점을 가지고, 풍력 터빈 마스트를 사용하여 리프팅 장치를 충분히 높게 상승시킬 수 있고, 그래서 제조 비용을 줄일 수 있게 한다.

제2 실시예에서, 리프팅 장치는, 풍력 터빈의 구성 요소 모두를 들어 올려 수용 부유식 구조물 상에 장착하기 위해 충분한 높이를 갖는 리프팅 구조물을 포함한다.

따라서 부유식 장착 구조물에는, 터빈, 마스트 및 블레이드와 같은 다양한 요소를 들어 올릴 수 있는 리프팅 장치가 구비된다.

제1 실시예 및 제2 실시예에서, 마스트 및/또는 리프팅 장치는, 통상적으로 부두에서 터빈을 설치하도록 설계된 "대형" 크레인 보다 작은 크기를 갖는 "소형" 부두측 크레인에 의해 부유식 장착 구조물에 장착될 수 있다. 따라서 경제적 이익은, 무거운 하중물을 높은 곳에 들어 올릴 수 있는 "대형" 부두 크레인을 없애는 것이다. 더욱이, "소형" 크레인의 하중물의 중량과 하강이 더 낮아짐에 따라, 부두 및 그의 후방 부두에 필요한 보강물은 더 적게 된다.

유리한 실시예에서, 일단 부유식 장착 구조물이 수용 부유식 구조물까지 이동하면, 최소 간격을 유지하기 위해 적어도 하나의 하측 간격 유지 장치가 수용 부유식 구조물과 부유식 장착 구조물 사이에 개재된다.

본 발명의 의미 내에서, 부유식 장착 구조물과 수용 부유식 구조물 사이의 근접 이동은 예컨대 예인선에 의해 이들 두 부유식 구조물 중의 하나 및/또는 다른 하나를 이동시킴으로써 행해질 수 있다는 것을 유의해야 한다. 하측 간격 유지 장치(들)의 목적은, 이들 두 부유식 구조물 사이의 최소 간격을 유지하고 유리하게는 이들 두 부유식 구조물 사이의 상대 변위를 제한하는 것이다.

유리하게는, 각 하측 간격 유지 장치는 두 부유식 구조물 사이의 수직 상대 변위를 허용하기 위해 수직 방향의 병진 운동 자유도를 갖는다.

한 가능성에 따르면, 적어도 하나의 하측 간격 유지 장치는 미리 부유식 장착 구조물에 고정되고 또한 부유식 장착 구조물의 근접 이동에 따라 수용 부유식 구조물에 고정되며, 그래서 다양한 수용 부유식 구조물에 대해 동일한 하측 간격 유지 장치(들)를 사용할 수 있다.

이러한 방식으로, 각 하측 간격 유지 장치는 부유식 장착 구조물 및 수용 부유식 구조물 모두에 고정되며, 이로써, 이들 두 부유식 구조물이 함께 유지될 수 있고 또한 그래서 두 부유식 구조물 사이의 자유도가 고정되어, 부유식 장착 구조물로부터 풍력 터빈의 요소(들)를 수용 부유식 구조물에 장착하는 것이 용이하게 된다.

하측 간격 유지장치(들)의 높이 및 각도 섹터는 또한 항구 또는 만에서 바람 및 해상 조건에 대해 계류한 후 두 부유식 구조물 사이의 상대적인 힘을 흡수할 수 있게 해준다.

2개의 부유식 구조물 사이에 적어도 2개 또는 적어도 3개의 하부 간격 유지 장치를 갖는 것이 유리하다.

제1 실시예에 적합한 일 가능성에 따르면, 부유식 장착 구조물에 제공되어 있는 마스트에 적어도 하나의 상측 간격 유지 장치가 고정되고, 이 상측 간격 유지 장치는 부유식 장착 구조물의 근접 이동 및 수용 부유식 구조물 상에서의 마스트의 세움(erection)에 따라, 수용 부유식 구조물에 세워진 마스트에 고정되며, 그래서 이들 두 부유식 구조물 사이의 상대 변위를 제한할 수 있다.

제2 실시예에 적합한 일 가능성에 따르면, 부유식 장착 구조물에 제공되어 있는 리프팅 장치의 리프팅 구조물에 적어도 하나의 상측 간격 유지 장치가 고정되고, 이 상측 간격 유지 장치는 부유식 장착 구조물의 근접 이동 및 수용 부유식 구조물 상에서의 마스트의 세움에 따라, 수용 부유식 구조물에 세워진 마스트에 고정된다.

이러한 방식으로, 각 상측 간격 유지 장치는 부유식 장착 구조물에 제공되어 있는 마스트 또는 리프팅 구조물 및 수용 부유식 구조물의 마스트 모두에 고정되며, 이로써, 이들 두 마스트 또는 리프팅 구조물과 마스트의 연대(solidarity) 및 평행 상태가 유지될 수 있다.

유리하게는, 각 상측 간격 유지 장치는 두 마스트 사이의 상대적인 수직 운동을 허용하기 위해 수직 방향의 병진 운동 자유도를 갖는다.

더 유리하게는, 적어도 하나의 하측 간격 유지 장치에는 적어도 하나의 댐퍼가 구비된다. 유사하게, 적어도 하나의 상측 간격 유지 장치에 적어도 하나의 댐퍼가 구비되는 것을 생각할 수 있다.

댐퍼는 접촉 댐퍼이거나, 탄성적으로 압축 가능한 재료(예컨대, 고무 또는 등가물)로 되어 있거나 또는 조정 가능한 압축성 구조체(예컨대, 압축성 스프링 또는 댐핑 피스톤)에 따를 수 있다.

한 특징에 따르면, 풍력 터빈의 구성 요소 중의 적어도 하나를 들어 올려 수용 부유식 구조물 상에 장착하기 위해 리프팅 장치가 사용될 때 그 리프팅 장치의 높이를 조절하기 위해 밸러스팅 시스템이 부유식 장착 구조물에 제공된다.

따라서 부유식 장착 구조물은 예를 들어 부유식 장착 구조물의 아래 2 미터 범위에서 제어된 흘수(draft)를 가질 수 있으며, 그 부유식 장착 구조물은 그 자체의 밸러스팅 시스템을 사용하여, 조수의 범위 또는 조수의 높이(조수의 만조와 간조 사이의 높이 차) 및 또한 필요하다면 리프팅 동안의 하중 전달의 영향을 보상할 수 있다.

하측 간격 유지 장치(들)에 기생력(parasitic force)을 갖지 않도록 하기 위해, 무거운 리프팅, 즉 미리 정해진 임계값을 넘는 리프팅을 위해 부유식 장착 구조물을 밸러스팅하는 것이 특히 유리할 수 있다.

제1 실시예에 따르면, 이전에 마스트와 터빈을 수용 부유식 구조물 상에 장착한 후에, 리프팅 장치를 사용하여, 풍력 터빈의 블레이드를 터빈까지 들어 올려 수용 부유식 구조물 상에 장착한다.

다시 말해, 부유식 장착 구조물의 리프팅 장치를 사용하여, 수용 부유식 구조물에 제공되어 있는 마스트의 정상부에 장착된 터빈까지 블레이드를 들어 올릴 수 있으며, 그 마스트 및/또는 터빈은 이와 동일한 리프팅 장치 또는 다른 수단(예컨대, 부두에 있는 크레인)에 의해 장착되었을 수 있음을 유의해야 한다

제2 실시예에 따르면, 리프팅 장치에 의해 대응하는 마스트 섹션들을 점진적으로 들어 올려 장착함으로써, 리프팅 장치를 사용하여 풍력 터빈의 마스트를 들어 올려 수용 부유식 구조물 상에 장착한다.

다시 말해, 부유식 장착 구조물의 리프팅 장치를 사용하여, 마스트 섹션을 들어 올리고 따라서 마스트를 수용 부유식 구조물에 조립할 수 있고, 이어서 터빈 및/또는 블레이드는 이 동일한 리프팅 장치 또는 다른 수단(예컨대, 부두에 있는 크레인)에 의해 장착될 수 있음을 유의해야 한다.

제3 실시예에 따르면, 이전에 마스트를 수용 부유식 구조물 상에 장착한 후에, 리프팅 장치를 사용하여 터빈을 들어 올려 수용 부유식 구조물 상에 장착한다.

다시 말해, 부유식 장착 구조물의 리프팅 장치를 사용하여, 수용 부유식 구조물에 제공되어 있는 마스트의 정상까지 터빈을 들어 올릴 수 있고, 그 마스트는 이 동일한 리프팅 장치를 사용하거나 다른 수단(예컨대, 부두에 있는 크레인)에 의해 세워졌을 수 있으며 그리고/또는 이어서 블레이드가 이 동일한 리프팅 장치 또는 다른 수단(예컨대, 부두에 있는 크레인)에 의해 장착될 수 있음을 유의해야 한다.

한 가능성에 따르면, 리프팅 장치에 의해 들어 올려져 수용 부유식 구조물에 장착되도록 되어 있는, 풍력 터빈의 구성 요소 중의 적어도 하나는, 부유식 장착 구조물에 제공되어 있는 보관 장치에 미리 보관된다.

따라서, 부유식 장착 구조물은 보관 장치를 지지하며, 이 보관 장치는, 수용 부유식 구조물을 위해 풍력 터빈의 구성 요소의 전부 또는 일부를 그 위에 보관할 수 있어 육지 보관 영역으로의 다수의 왕복을 피할 수 있다.

제1 가능한 실시예에서, 리프팅 장치에 의해 들어 올려져 수용 부유식 구조물에 장착되도록 되어 있는, 풍력 터빈의 구성 요소 중의 적어도 하나를 보관 장치 상에 로딩하기 위해 부유식 장착 구조물이 사전에 부두 또는 보관 바지선의 가장자리로 보내지게 된다.

제2 가능한 실시예에서, 앞에서 언급한 제1 실시예에 대한 대안으로, 리프팅 장치에 의해 들어 올려져 수용 부유식 구조물에 장착되도록 되어 있는, 풍력 터빈의 구성 요소 중의 적어도 하나를 보관 장치 상에 로딩하기 위해 부유식 장착 구조물은 그 구성 요소 중의 적어도 하나를 수송하는 보트 또는 바지선에 의해 도킹된다.

유리하게는, 제1 실시예에서, 리프팅 장치에 의해 들어 올려져 수용 부유식 구조물에 장착되는, 풍력 터빈의 구성 요소(들)는, 리프팅 동안에, 부유식 장착 구조물에 제공되어 있는 마스트에 고정된 가이드 레일에 의해 그 마스트를 따라 안내된다.

이러한 가이드 레일은 풍력 터빈의 구성 요소(들)의 들어 올림을 수직으로 안내하고 또한 안정화시키는 데에 유리하다.

한 가능성에 따르면, 리프팅 장치는, 지브에 의해 지지되고 훅킹 요소에 연결되는 리프팅 케이블을 위/아래로 구동시키는 리프팅 시스템을 포함하며, 그래서, 리프팅 장치에 의해 들어 올려져 수용 부유식 구조물에 장착되는, 풍력 터빈의 구성 요소(들)는 장착되기 전에 그 훅킹 요소에 걸리게 된다.

리프팅 시스템은 예를 들어 전기 또는 전기 유압식의 그리고/또는 로컬 또는 원격 제어가 있는 리프팅 윈치일 수 있다. 들어 올려질 하중물에 따라, 이 리프팅 시스템은 단일 스트랜드 리프팅을 위해 리프팅 케이블에 연결될 수 있거나, 또는 다중 스트랜드 리프팅을 위해 리빙(reeving) 시스템을 통해 리프팅 케이블에 연결될 수 있다. 지브는 또한 하중물을 마스트 또는 리프팅 구조물의 정상부 위쪽으로 들어 올릴 수 있게 해주며, 이는 터빈에 대해 실용적이다.

유리하게는, 이 지브는 배향 잡기 가능한데, 즉 수직 회전 축선을 중심으로 회전 운동 가능하고, 또한 선택적으로 상승/하강될 수 있는데, 즉 수평 회전 축선을 중심으로 회전 운동 가능하다.

한 변형예에 따르면, 리프팅 시스템은 수직 축선을 중심으로 하는 리프팅 장치의 회전을 가능하게 하는 배향 링에 연결된다.

유리하게는, 훅킹 요소는 여러 개의 자유도를 갖는 훅킹 클램프에 연결되고, 이 훅킹 클램프에는, 적어도 2개의 회전 자유도, 예를 들어 3개의 회전 자유도 및 적어도 2개의 병진 운동 자유도에 따라 조정을 가능하게 하는 조정 시스템이 제공되어 있다.

이러한 훅킹 클램프의 이점은, 들어 올림 및 조립 동안에 풍력 터빈의 구성 요소(들), 특히, 블레이드를 터빈에 중심 맞춤시키고 반경 방향으로 정렬시켜야 할 때 그 블레이드를 안내하는 것을 용이하게 해준다는 것이다.

한 특징에 따르면, 풍력 터빈의 구성 요소 중의 적어도 하나를 들어 올려 수용 부유식 구조물 상에 장착하기 위해 리프팅 장치를 사용하는 동안에 그 수용 부유식 구조물은 수역의 바닥에 놓이거나 부유 상태로 유지되고 그 수역의 바닥에 정박된다(anchored).

따라서, 수용 부유식 구조물은, 조수 변화 및 해양학적 및 기상학적 조건을 고려하여 밸러스팅되고 수역(예컨대, 항구 또는 만)의 바닥에 배치될 수 있으며, 풍력 터빈의 장착 전 및 후에 이 수용 부유식 구조물은 풍력 터빈의 설치 동안에 또한 폭풍우의 발생시에도 제자리에 유지될 수 있다. 대안적으로, 수용 부유식 구조물은 수역의 바닥에 정박되어 있는 동안에 부유 상태로 유지될 수 있다.

다른 특징에 따르면, 풍력 터빈의 구성 요소 중의 적어도 하나를 들어 올려 수용 부유식 구조물 상에 장착하기 위해 리프팅 장치를 사용하는 동안에 부유식 장착 구조물은 수역의 바닥에 놓이거나 부유 상태로 유지되고 수용 부유식 구조물에 연결된다.

유리하게는, 적어도 N 개의 부유식 구조물은 모두 동일한 반잠수형 구조를 기반으로 제작된다.

특정 실시예에서, 부유식 해상 풍력 발전 단지는 N 개의 부유식 해상 풍력 발전소를 포함하고, N 개의 부유식 구조물이 수역에 제공되며, 그래서 부유식 장착 구조물을 사용하여 풍력 터빈의 구성 요소의 전부 또는 일부를 (N-1) 개의 수용 부유식 구조물에 장착하여, 최종적으로 (N-1) 개의 부유식 해상 풍력 발전소를 얻으며, 리프팅 장치에 의한 들어 올림 및 조립 작업이 완료되면, 풍력 터빈을 장착하여 N 번째 부유식 해상 풍력 발전소를 얻을 수 있게 하기 위해, 리프팅 장치를 부유식 장착 구조물로부터 제거한다.

다시 말해, 부유식 장착 구조물은, 이번에는 부두측 크레인과 같은 리프팅 크레인에 의해 자체 풍력 터빈을 장착하여, N 번째이자 마지막 부유식 해상 풍력 발전소를 형성하기 위해 사용될 것이다. 물론, 2개의 부유식 장착 구조물이 사용되면, 2개의 부유식 장착 구조물 중의 하나 및/또는 다른 하나를 사용하여 하나 또는 2개의 부유식 해상 풍력 발전소를 형성할 수 있다.

제1 실시예와 관련하여, 터빈 및 블레이드를 부유식 장착 구조물에 제공되어 있는 마스트의 정상부에 장착하여 풍력 터빈을 형성하고 그래서 N 번째 부유식 해상 풍력 발전소를 얻을 수 있게 하기 위해, 리프팅 장치를 그 마스트의 정상부로부터 제거한다.

대안적으로, 부유식 해상 풍력 발전 단지는 N 개의 부유식 해상 풍력 발전소를 포함하고, (N+1) 개의 부유식 구조물이 수역에 제공되며, 그래서, 부유식 장착 구조물을 사용하여 풍력 터빈의 구성 요소의 전부 또는 일부를 N 개의 수용 부유식 구조물에 장착하여, 최종적으로 N 개의 부유식 해상 풍력 발전소를 얻으며, 리프팅 장치에 의한 들어 올림 및 조립 작업이 완료되면, 부유식 장착 구조물은 미리 정해진 장소에 보관된다.

또한, 이 부유식 장착 구조물은, 예컨대, 유사하거나 풍력 터빈이 동일한 높이 또는 더 낮은 높이를 갖는 새로운 부유식 풍력 발전 단지의 개발에 재사용될 수 있다. 필요하다면, 하측 간격 유지 장치(들)는 다른 종류의 부유식 구조물을 고려하도록 적합하게 될 수 있다.

이 부유식 장착 구조물은, 또한, 특히 풍력 터빈 블레이드 또는 터빈의 부품에 대한 손상이 생기면, 바다에서 본 발명에 따른 방법으로 얻어진 부유식 해상 풍력 발전 단지에서 유지 보수를 수행하기 위해 사용될 수 있다.

본 발명의 다른 특징 및 이점은, 첨부된 도면을 참조하여 이루어진 비제한적인 구현예에 대한 아래의 상세한 설명을 읽으면 알 수 있을 것이다.
도 1은 부유식 장착 구조물에 제공되어 있는 마스트의 정상부에 배치되는 리프팅 기계에 의해, 마스트를 수용 부유식 구조물에 장착하는 단계의 시작시에, 본발명의 제1 실시예에 따른 조립 방법의 일 구현예의 개략적인 사시도이다.
도 2는 도 1에 이어, 마스트를 수용 부유식 구조물에 장착하는 단계 동안의 개략적인 사시도이다.
도 3은 도 2에 이어, 부유식 장착 구조물의 리프팅 장치에 의해, 이전에 수용 부유식 구조물에 장착된 마스트의 정상부에 터빈을 장착하는 단계 동안의 개략적인 사시도이다.
도 4는 도 3에 이어, 부유식 장착 구조물의 리프팅 장치에 의해, 수용 부유식 구조물의 터빈에 블레이드를 장착하는 단계의 시작시의 개략적인 사시도이다.
도 5는 도 4에 이어, 수용 부유식 구조물의 터빈에 블레이드를 장착하는 단계 동안의 개략적인 사시도이다.
도 6은 도 5에 이어, 수용 부유식 구조물의 터빈에 블레이드를 장착하는 단계 동안의 개략적인 사시도이다.
도 7은 도 6에 이어, 수용 부유식 구조물의 터빈에 블레이드를 장착하는 단계의 끝에서의 개략적인 사시도이다.
도 8은 부유식 장착 구조물에 배치되어 있는 리프팅 장치에 의해 마스트를 수용 부유식 구조물에 장착하는 단계의 끝에서 본 발명의 제2 실시예에 따른 조립 방법의 일 구현예의 개략적인 측면도이다.
도 9는 도 8에 이어, 부유식 장착 구조물의 리프팅 장치에 의해, 이전에 수용 부유식 구조물에 장착된 마스트의 정상부에 터빈을 장착하는 단계 동안의 개략적인 측면도이다.
도 10은 도 9에 이어, 부유식 장착 구조물의 리프팅 장치에 의해 수용 부유식 구조물의 터빈에 블레이드를 장착하는 단계의 끝에서의 개략적인 측면도이다.

도면을 참조하면, 이하의 설명은 적어도 N 개의 부유식 해상 풍력 발전소(1)의 수역(a body of water)(9)에서의 조립을 위해 부유식 해상 풍력 발전 단지를 조립하기 위한 방법에 관한 것이며, 여기서 N은 3 이상의 정수이며, 각 부유식 해상 풍력 발전소(1)는 부유식 구조물(3)에 장착되는 풍력 터빈(2)을 포함하며, 도 7은 이러한 방법의 제1 실시예로 얻어진 부유식 해상 풍력 발전소(1)를 도시하고, 도 10은 이러한 방법의 제2 실시예로 얻어진 부유식 해상 풍력 발전소(1)를 도시한다.

따라서, 본 방법의 끝에서, 각 부유식 해상 풍력 발전소(1)는 부유식 구조물(3)에 장착되는 풍력 터빈(2)을 포함하고, 그 풍력 터빈(2)은 여러 구성 요소(4, 40, 5, 6)의 어셈블리를 포함하고, 그 구성 요소는, 부유식 구조물(3)에 고정되고 여러 개의 마스트 섹션(40)의 적층체로 구성되는 적어도 하나의 마스트(4), 이 마스트(4)의 정상부에 고정되는 터빈(5), 및 이 터빈(5)에 연결되는 블레이드(6)를 포함한다.

이 방법은, 수역(9)에 적어도 N 개의 부유식 구조물(3)을 제공하고 배치하는 단계를 포함한다. 이들 부유식 구조물(3)은 모두 동일한 반잠수형 구조를 기반으로 제작된다.

도시된 비제한적인 예에서, 반잠수형 구조물은 적어도 3개의 기둥(30)(각 기둥(30)은 비잠수 부분과 잠수 부분을 포함함), 및 기둥(30)을 서로 견고하게 연결하기 위한 연결 요소(31)를 포함한다. 도시된 예에서, 반잠수형 구조물은 4개의 기둥(30)을 포함하고, 이 기둥은, 중심 기둥 및 이 중심 기둥 주위에 분산되고 연결 요소(31)에 의해 중심 기둥에 연결되는 3개의 주변 기둥을 포함한다. 물론, 다른 반잠수형 구조물도 본 발명의 범위 내에서 가능하다.

본 방법은, 적어도 N 개의 마스트(4)를 조립하고 적어도 N 개의 풍력 터빈(2)을 위한 터빈(5)과 블레이드(6)를 제공하기 위해 복수의 마스트 섹션(40)을 제공하는 단계를 더 포함한다. 이들 구성 요소(4, 40, 5, 6)는 보관 공간, 예를 들어 육지, 부두 근처 또는 바다에서 적절한 보관 바지선(barge)에 보관된다.

본 방법은, 그런 다음에, 적어도 N 개의 부유식 구조물(3) 중에서, 부유식 장착 구조물(3M)이라고 불리는 적어도 하나의 부유식 구조물을 선택하는 단계를 포함하고, 다른 부유식 구조물은 수용 부유식 구조물(3R)이라고 불린다. 도면은 모두 수용 부유식 구조물(3R) 중 하나의 옆에 있는 부유식 장착 구조물(3M)을 나타낸다.

이어서, 본 방법은 부유식 장착 구조물(3M)에 리프팅 장치(7 또는 700)를 체결한다. 2개의 실시예, 즉 도 1 내지 7에 도시되어 있고 리프팅 장치(7)와 관련된 제1 실시예 및 도 8 내지 10에 도시되어 있고 리프팅 장치(700)와 관련된 제2 실시예가 고려될 수 있다.

제1 실시예에서, 먼저, 육지 또는 바다에서 보관되는 복수의 마스트 섹션(40) 중 여러 개의 마스트 섹션(40)을 적층하여 부유식 장착 구조물(3M)에 마스트(4M)를 체결하기 위한 단계가 제공된다.

그렇지만, 부유식 장착 구조물(3M) 상의 마스트(4M)가 수용 부유식 구조물(3R)에 제공되는 마스트(4R)에 대해 구조적으로 수정되는, 특히 보강되는 것을 생각할 수 있다. 그러나 마스트(4M)는 마스트(4R)와 동일한 높이를 갖는다.

마스트(4M)를 체결하는 이 단계 다음에는, 부유식 장착 구조물(3M)에 제공되는 마스트(4M)의 정상부에 리프팅 장치(7)를 체결하는 단계가 이어진다. 마스트(4M)의 정상부에는, 터빈(5)의 회전 플랜지를 고정하는 역할을 하는 특정한 상측 플랜지가 제공될 수 있으며, 이 경우, 이 리프팅 장치(7)는 그러한 정상 플랜지에 고정되도록 되어 있을 수 있다. 이 리프팅 장치(7) 자체는 배향 잡기 링 또는 고정된 배향을 가질 수 있다.

부유식 장착 구조물(3M)에 마스트(4M)를 장착하고 나서 마스트(4M)의 정상부에 리프팅 장치(7)를 장착하기 위해, 부두에 있는 크레인을 사용할 수 있다. 설치 후 리프팅 장치(7)는 시행 중인 규정에 따라 시험될 수 있다.

제2 실시예에서, 부유식 장착 구조물(3M)의 하나 이상의 기둥(30)에 리프팅 장치(700)를 고정하고, 이 리프팅 장치(700)는 풍력 터빈(2)의 모든 구성 요소(4, 40; 5; 6)를 들러 올려 수용 부유식 구조물(3R) 상에 장착하기에 충분한 높이, 다시 말해, 풍력 터빈(2)의 높이 보다 큰 높이를 갖는 리프팅 구조물(701)을 포함한다. 이 리프팅 장치(700)는 예를 들어 소위 관절 연결식 지브(jib) 크레인의 형태일 수 있고, 리프팅 구조물(701)은 하나 이상의 기둥(30)에 관절식으로 연결되는 지브의 형태로 존재한다.

이 리프팅 장치(701)는 다음을 포함할 수 있다:

- 기둥(30) 중의 하나에 관절식으로 연결되는 파일론(pylon)(이 파일론은 관절 연결식 지브를 형성함); 또는

- 하나 이상의 가로대에 의해 연결되고 2개의 각각의 기둥(30)에 관절식으로 연결되는 2개의 파일론(이들 2개의 파일론 및 이(이들) 가로대(들)는 관절 연결식 지브를 형성함).

이 리프팅 구조물(701)은 버팀줄(guy)(702)에 의해 다른 기둥(30)에 고정될 수 있다.

리프팅 장치(7, 700)는, 지브(71) 또는 리프팅 구조물(701)에 의해 지지되고 훅킹 요소(72)에 연결되는 리프팅 케이블(70)을 위/아래로 구동시키는 리프팅 시스템을 포함할 수 있으며, 이 리프팅 시스템은. 예를 들어, 유압 유닛에 연결되는 리프팅 윈치를 포함하고, 이 유압 유닛에 대한 공급은 부유식 장착 구조물(3M)의 레벨에서 기둥(30)에, 예를 들어 마스트(4M)의 발부에 위치되는 발전기로부터 행해질 수 있다. 리프팅 시스템은 블레이드와 같은 더 가벼운 하중물을 들어 올리기 위해 단일 스트랜드로 작동할 수 있고, 또한 터빈(5)과 같은 더 무거운 하중물에 대해서는 리빙(reeving) 시스템을 통해 다수의 스트랜드로 작동할 수 있다. 지브(71) 또는 리프팅 구조물(701)은 배향 잡기가 가능한데, 다시 말해, 수직 축선, 예컨대 마스트(4M)의 축선(수직 위치로 있음)을 중심으로 선회할 수 있으며, 또한 선택적으로 상승/하강될 수 있다(다시 말해, 그의 발부에서 수평 축선을 중심으로 선회할 수 있으며, 그래서 지브(71) 또는 리프팅 구조물(701)의 선단부의 높이가 조절될 수 있고 그래서 하중물이 다소 높게 들어 올려질 수 있음). 지브(71) 또는 리프팅 구조물(701)이 고정된 경사로 있을 수 있는, 다시 말해 상승/하강될 수 없다는 것도 생각할 수 있다.

지브(71) 또는 리프팅 구조물(701)의 들어 올림, 배향 및 가능하다면 상승/하강의 작동을 제어하기 위한 리프팅 장치(7, 700)의 제어/명령은 그 지브 또는 리프팅 구조물의 근처에서 로컬로 또는 멀리 떨어진 위치에서 원격 제어(무선 또는 유선)로 행해질 수 있다.

본 방법은, 그런 다음에, 부유식 장착 구조물(3M)에 하나 이상의 하측 간격 유지 장치(80) 및 보관 장치(82)를 체결하는 단계를 포함한다. 이러한 하측 간격 유지 장치(80)는 도 8 내지 10에는 도시되어 있지 않지만 물론 존재할 수 있다.

하측 간격 유지 장치(들)(80)는 부유식 장착 구조물(3M)의 측면에, 바람직하게는 그 구조물의 비침지 부분에 제공되며, 그 하측 간격 유지 장치의 기능은 수용 부유식 구조물(3R)과의 최소 간격을 유지하거나 또는 심지어 2개의 부유식 구조물(3M, 3R) 사이의 고정된 거리를 갖기 위해 다음 단계 동안에 2개의 부유식 구조물(3M, 3R)을 함께 유지시키는 것이다. 도 1 내지 도 7에서, 부유식 장착 구조물(3M)의 기둥(30)에는 2개의 하측 간격 유지 장치(80)가 제공된다. 제1 실시예에서 도 3 내지 도 7에서 볼 수 있는 바와 같이, 부유식 장착 구조물(3M)에 장착된 마스트(4M)에 상측 간격 유지 장치(81)를 제공하는 것도 가능하다. 하측 간격 유지 장치(80) 및 상측 간격 유지 장치(81)에는 각각의 충격 흡수기가 제공되며, 이 충격 흡수기는 2개의 부유식 구조물(3M, 3R) 사이의 상대 운동을 제한할 수 있다.

보관 장치(82)는 부유식 장착 구조물(3M)의 비잠수 부분의 정상부에 제공되며, 그의 기능은, 마스트 섹션(40), 터빈(5) 및 블레이드(6)와 같은 풍력 터빈(2)의 구성 요소의 보관을 지원하는 것이지만, 가용 크기에 따라서는 모두 동시에 보관할 필요는 없다. 물론, 일단 구성 요소가 보관 장치(82)에 배치되면, 그 보관 장치는 예를 들어 링크에 의해 정박된다. 보관 장치(82)에서 풍력 터빈(2)의 구성 요소의 이러한 보관은 보관 공간으로의 왕복을 최소화할 수 있게 할 것이며, 이는 육지 또는 바다에서의 리마인더와 같다.

부유식 장착 구조물(3M)에 그의 리프팅 장치(7, 700), 아마도 제1 실시예의 마스트(4M), 하측 및 상측 간격 유지 장치(80, 81) 및 그의 보관 장치(82)가 구비되면, 본 방법은 수용 부유식 구조물(3R)에 풍력 터빈(2)을 장착하는 연속적인 단계로 이어지며, 본 설명의 나머지는 수용 부유식 구조물(3R)에 풍력 터빈(2)을 장착하는 단계에 관한 것이다.

장착 단계는 풍력 터빈(2)의 하나 이상의 구성 요소를 부유식 장착 구조물(3M), 특히 그의 보관 장치(82) 상에 로딩하는 단계로 시작한다.

이러한 로딩을 위해, 풍력 터빈(2)의 구성 요소(들)를 보관 장치 상에 로딩하기 위해, 다시 말해, 풍력 터빈(2)의 구성 요소(들)를 보관 공간으로부터 부유식 장착 구조물(3M)에 전달하기 위해, 부유식 장착 구조물(3M)을 보관 공간의 가장자리, 예컨대 부두 또는 보관 바지선의 가장자리로 가져오는 것이 가능하다. 이러한 로딩은 리프팅 장치(7) 또는 보관 공간의 레벨에 제공되는 크레인, 따라서 부두의 크레인 또는 바지선의 크레인에 의해 행해질 수 있다.

대안적으로, 풍력 터빈(2)의 구성 요소(들)를 보관 장치(82) 상으로 로딩하기 위해 그 구성 요소를 수송하는 보트 또는 바지선에 의해 부유식 장착 구조물(3M)을 도킹(docking)할 수 있다. 이 경우에, 이 보트 또는 바지선은 보관 공간과 부유식 장착 구조물(3M) 사이에서 왕복한다. 보트 또는 바지선으로부터 부유식 장착 구조물(3M)로의 로딩은, 리프팅 장치(7, 700) 또는 보트 또는 바지선에 제공된 크레인을 사용하여 행해질 수 있다.

도 1의 예에서, 부유식 장착 구조물(3M)에는, 수용 부유식 구조물(3R)에 마스트(4)를 장착하는 데에 적합한 마스트 섹션(40), 및 터빈(5)이 로딩된다. 도 4의 예에서, 부유식 장착 구조물(3M)에는 블레이드(6)가 로딩되며, 일단 마스트(4)와 터빈(5)이 수용 부유식 구조물(3R)에 장착되면 그 블레이드가 역할을 하게 된다.

장착 단계 다음에는, 부유식 장착 구조물(3M)을 수용 부유식 구조물(3R)까지 이동시키고, 리프팅 장치(7, 700)를 사용하여 풍력 터빈(2)의 적어도 하나의 구성 요소(4, 40, 5, 6)를 들어 올려 이 수용 부유식 구조물에 장착하는 단계가 이어진다.

이 근접 이동 단계 동안에, 수용 부유식 구조물(3R)까지 이송되는 것은 부유식 장착 구조물(3M)이거나, 반대로 부유식 장착 구조물(3M)까지 이송되는 것이 수용 부유식 구조물(3R)인 것을 생각할 수 있다.

예를 들어, 수용 부유식 구조물(3R)은, 조수 변화 및 해양학적 및 기상학적 조건을 고려하여, 장착 단계 전체에 걸쳐 밸러스팅되고 수역(9)의 바닥(예컨대, 항구 또는 만의 바닥)에 배치되어, 풍력 터빈(2)이 장착되기 전 및 후에 수용 부유식 구조물(3M)이 설치 조건 하에서, 또는 심지어 폭풍우의 발생시에도 제자리에 유지되는 것을 보장한다.

대안적으로, 수용 부유식 구조물(3R)은 장착 단계 전체에 걸쳐 부유 상태로 유지되고 수역(9)의 바닥(예를 들어, 항구 또는 만의 바닥)에 정박된다.

이전에 로딩된 부유식 장착 구조물(3M)은 수용 부유식 구조물(3R)까지 견인되고, 하측 간격 유지 장치(들)(80) 및 필요하다면 상측 간격 유지 장치(81)에 의해 수용 부유식 구조물(3R)에 연결된다. 따라서, 일단 부유식 장착 구조물(3M)이 수용 부유식 구조물(3R)까지 이동하면, 하측 간격 유지 장치(들)(80)는 최소 간격을 유지하기 위해 수용 부유식 구조물(3R)과 부유식 장착 구조물(3M) 사이에 개재된다. 이러한 방식으로, 부유식 장착 구조물(3M)은 부유 상태로 유지되며, 장착 단계 동안에 하측 및 상측 간격 유지 장치(들)(80, 81)에 의해 수용 부유식 구조물(3R)에 연결된다.

보다 구체적으로, 하측 간격 유지 장치(들)(80)는 부유식 장착 구조물(3M)의 근접 이동을 따라 수용 부유식 구조물(3R)에 고정되어, 2개의 부유식 구조물(3M, 3R)을 고정한다. 도시된 예에서, 2개의 하측 간격 유지 장치(81)가 수용 부유식 구조물(3R)의 기둥(30)에 고정되고 따라서 부유식 장착 구조물(3M)의 기둥(30)과 수용 부유식 구조물(3R)의 기둥(30) 사이에 개재된다. 따라서, 하측 간격 유지 장치(들)(80)에 의해 수용 부유식 구조물(3R)에 부유식 장착 구조물(3M)을 도킹 및 고정시킨 후에, 부유식 장착 구조물(3M)의 거동 및 가능하면 하측 간격 유지 장치(80)에 있는 하중물의 거동이 제어된다.

제1 실시예에 대한 도 3 내지 도 7에서 볼 수 있는 바와 같이, 수용 부유식 구조물(3R)에 장착된 마스트(4)에 상측 간격 유지 장치(81)를 고정시키는 것도 가능하며(이 마스트(4)가 존재할 때), 그래서 이 상측 간격 유지 장치(81)는, 그것들 사이에, 부유식 장착 구조물(3M)에 제공된 마스트(4M)와 수용 부유식 구조물(3R)에 제공된 마스트(4)를 고정시킨다. 이 상측 간격 유지 장치(81)는 마스트(4M)의 처음 1/3 부분에 위치될 수 있고, 따라서 2개의 부유식 구조물(3M, 3R) 사이에 3점 링크를 갖도록 배치되어, 마스트(4)의 축선과 마스트(4M)의 축선 사이의 거리의 변화를 줄일 수 있다.

또한, 하측 및 상측 간격 유지 장치(들)(80, 81)에는, 예를 들어, 조임, 볼트 체결, 클램핑, 나사 결합, 흡인 컵 등에 의한 체결 수단과 같은 체결 수단이 제공된다. 유리하게는, 하측 및 상측 간격 유지 장치(들)(80, 81)에는, 예를 들어, 각각 기둥(30) 및 마스트(4)의 형상에 상보적인 오목한 형상의 자유 단부와 같은 인덱싱 또는 센터링 수단이 제공된다.

하측 및 상측 간격 유지 장치(80, 81)에서의 하중은, 바람과 너울의 작용을 받는 부유식 장착 구조물(3M)로 인한 과부하를 피하기 위해 실시간으로 제어 및 흡수될 수 있다. 따라서 부유식 장착 구조물(3M)은 밸러스팅 시스템을 가지며, 이 밸러스팅 시스템은, 조수의 범위를 보상하고 실질적으로 고정된 흘수(draft)를 (예를 들어, 부유식 장착 구조물(3M) 아래 2 미터의 범위에) 유지시키고 또한 리프팅 장치(7)가 풍력 터빈(2)의 구성 요소(들)를 들어 올려 수용 부유식 구조물(3R) 상에 장착하기 위해 사용될 때 그 리프팅 장치의 높이를 조절하도록 설계되어 있다.

일단 부유식 장착 구조물(3M)이 수용 부유식 구조물(3R)에 연결되면, 장착 단계는, 리프팅 장치(7, 700)를 사용하여, 보관 장치(82)에 보관되어 있는 풍력 터빈(2)의 구성 요소를 들어 올려 수용 부유식 구조물(3R) 상에 장착하는 단계를 포함한다.

도 1 내지 3, 8 및 9에서, 리프팅 장치(7)를 사용하여, 대응하는 마스트 섹션(40)을 리프팅 장치(7)에 의해 점진적으로 들어 올려 장착하면서, 풍력 터빈(2)의 마스트(4)를 들어 올려 수용 부유식 구조물(3R) 상에 장착하고, 그런 다음에, 터빈(5)을 들어 올려 수용 부유식 구조물(3R) 상으로, 이전에 수용 부유식 구조물(3R)에 장착된 마스트(4)의 정상부에 장착한다.

마스트(4)가 수용 부유식 구조물(3R) 상에 장착되었을 때, 상측 간격 유지 장치(81)가 마스트(4M)와 마스트(4) 사이에 고정될 수 있고, 이에 따라 두 마스트(4, 4M)가 안정화되어 센터링 및 설치가 용이하게 된다는 것을 유의해야 한다.

마스트 섹션(40)을 들어올려 장착하기 위해, 슬링(sling)(73)을 통해 훅킹 요소(72)에 마스트 섹션(40)을 걸 수 있다. 유사하게, 터빈(5)을 들어 올려 장착하기 위해, 슬링(73)을 통해 터빈(5)을 훅킹 요소(72)에 걸 수 있다

도 4 내지 도 7 및 도 10에서, 이전에 마스트(4)와 터빈(5)을 수용 부유식 구조물(3R) 상에 장착한 후에, 리프팅 장치(7, 700)를 사용하여, 풍력 터빈(2)의 블레이드(6)를 터빈(5)까지 들어 올려 수용 부유식 구조물(3R) 상에 장착한다. 마스트(4) 및 터빈(5)은 도 1 내지 도 3을 참조하여 전술한 단계에 따라 수용 부유식 구조물(3R) 상에 장착되었을 수 있거나, 그렇지 않으면, 예를 들어 마스트(4M)와 리프팅 장치(7, 700)를 부유식 장착 구조물(3M)에 장착하기 위해 사용된 부두에 있는 동일한 크레인과 같은 크레인에 의해 수용 부유식 구조물(3R)에 장착되었을 수 있음을 유의해야 한다.

이들 블레이드(6)를 들어 올려 장착하기 위해, 예를 들어 슬링(73)을 통해 훅킹 클램프(74)를 훅킹 요소(72)에 걸고 이 훅킹 클램프(74)에 의해 각 블레이드(6)를 잡고 들어 올릴 수 있다. 이러한 훅킹 클램프(74)는 유리하게는 여러 개의 자유도를 갖는 훅킹 클램프이며, 이 훅킹 클램프에는, 적어도 2개의 회전 자유도, 예를 들어 3개의 회전 자유도 및 적어도 2개의 병진 운동 자유도에 따라 조정을 가능하게 하는 조정 시스템이 제공되어 있고, 이 조정 시스템은 블레이드(6)를 터빈(5)에 정확하게 위치 및 배향시키는 데에 유리하다.

따라서, 블레이드(6)와 훅킹 클램프(74)는 리프팅 장치(7, 700)에 의해, 마스트(4)의 정상부에 위치되어 있는 터빈(5)의 근처까지 들어 올려진다. 제1 실시예에서, 이 마스트(4M)에 고정된 레일 가이드(미도시)에 의해, 리프팅 동안에 마스트(4M)를 따라 훅킹 클팸프(74)를 그의 블레이드(6)와 함께 안내하여 블레이드(6)의 들어 올림을 더 신뢰적으로 되게 하고 그래서 필요한 경우에 바람 저항의 기상학적 기준 또는 바다에서의 제어를 증가시켜 너울의 영향을 최소화하는 것이 가능하다.

페일(pale)(6)이 터빈(5)에 가까이 있을 때, 그 페일(6)의 변위는 리프팅 장치(7, 700)에 의해 이루어질 것이며, 관련된 리프팅 윈치는, 유리하게, 필요한 경우 부유식 장착 구조물(3M)의 상하 움직임을 줄이기 위해 선택적인 상하 움직임 보상 기능을 가질 수 있다. 그런 다음 블레이드(6)는 훅킹 클램프(74)에 따라 수평으로 또는 경사져서 터빈(5)에 삽입될 수 있다. 따라서 블레이드(6)가 터빈(5)에 연결되고 너트가 제자리에 배치되어 블레이드(6)를 고정시킨다. 블레이드(6)는 상하 움직임 보상이 있거나 없이 고정될 때까지 리프팅 장치(7, 700) 및 훅킹 클램프(74)에 의해 유지되며, 그런 다음 훅킹 클램프(74)가 개방되고 블레이드(6)로부터 분리되어 자유롭게 되어, 보관 장치(82)에 보관되어 있는 다른 블레이드(6)를 픽업하게 된다.

장착 단계의 끝에서, 일단 풍력 터빈(2)이 수용 부유식 구조물(3R)에 조립되면, 하측 및 상측 간격 유지 장치(들)(80, 81)가 수용 부유식 구조물(3R) 및 마스트(4)로부터 분리되며, 그래서 부유식 장착 구조물(3M)이 수용 부유식 구조물(3R)로부터 분리된다.

따라서, 부유식 장착 구조물(3M)은 다른 수용 부유식 구조물(3R)까지 견인될 수 있고, 다른 수용 부유식 구조물(3R)에 대해 장착 단계가 반복될 수 있다.

일단 모든 수용 부유식 구조물(3R)에 그의 각각의 풍력 터빈(2)이 구비되면, 그의 기능을 다한 부유식 장착 구조물(3M)에 대해 2가지 가능성을 생각할 수 있다.

제1 가능성에 따르면, 부유식 장착 구조물(3M)은 크레인(예를 들어, 마스트(4M) 및/또는 리프팅 장치(7, 700)를 부유식 장착 구조물(3M)에 장착하기 위해 사용된 부두에 있는 동일한 크레인)이 제공되어 있는 부두에 더 가까이 보내지게 되며, 이 크레인에 의해 리프팅 장치(7, 700)가 부유식 장착 구조물(3M)로부터 제거되고, 특히 제1 실시예에서, 여전히 이 크레인에 의해 터빈(5) 및 블레이드(6)를 마스트의 정상부에 장착할 수 있게 하기 위해, 리프팅 장치(7)가 마스트(4M)의 정상부로부터 제거된다. 따라서, 부유식 장착 구조물(3M)은 마지막 및 N 번째 부유식 해상 풍력 발전소(1)를 형성하기 위해 사용될 것이다. 따라서 본 방법의 끝에서, 부유식 해상 풍력 발전소는 N 개의 부유식 해상 풍력 발전소(1)를 포함할 것이며, 그 중의 (N-1) 은 수용 부유식 구조물(3R)에서 온 것이고, N 번째는 부유식 장착 구조물(3M)에서 온 것이다.

제2 가능성에 따르면, 부유식 장착 구조물(3M)은 적어도 가까운 장래에 부유식 해상 풍력 발전소(1)를 형성하는 데에 사용되지 않는다. 또한, 부유식 해상 풍력 발전 단지가 N 개의 부유식 해상 풍력 발전소(1)를 포함할 수 있도록, 처음에 수역(9)에 (N+1) 개의 부유식 구조물이 제공되고, 그런 다음에 N 개의 부유식 해상 풍력 발전소(1)가 N 개의 수용 부유식 구조물(3R)에서 오고, 마지막 (N+1) 번째 부유식 구조물은 부유식 장착 구조물(3M)을 형성할 것이다. 본 방법의 끝에서, 이 부유식 장착 구조물(3M)은, 가능하면 그의 마스트(4M) 및 리프팅 장치(7, 700)(이 리프팅 장치가 다른 용도를 위해 제거되어 있지 않으면)와 함께, 미리 정해진 장소에 보관되며, 이는, 예컨대,

- 이후에, 높이가 비슷하거나 같거나 더 낮은 새로운 부유식 해상 풍력 발전 단지의 개발을 위해 재사용될 수 있으며;

- 교체 또는 수리될 터빈(5)의 일부분에 있는 풍력 터빈(2)의 블레이드(6)의 손상시에 바다에서 유지 보수를 수행하기 위해 사용될 수 있다.

Claims (25)

1. 수역(a body of water)(9)에서 적어도 N 개의 부유식 해상 풍력 발전소(1)를 조립하기 위해 부유식 해상 풍력 발전 단지를 조립하기 위한 방법으로서,
   N은 3 이상의 정수이고, 각 부유식 해상 풍력 발전소(1)는 부유식 구조물(3)에 장착되는 적어도 하나의 풍력 터빈(2)을 포함하고, 이 풍력 터빈(2)은, 상기 부유식 구조물(3)에 고정되고 여러 개의 마스트 섹션(40)의 적층체로 구성되는 적어도 하나의 마스트(4), 이 마스트(4)의 정상부에 고정되는 터빈(5), 및 이 터빈(5)에 결합되는 블레이드(6)를 포함하는 여러 구성 요소(4, 40; 5; 6)의 어셈블리를 포함하고,
   부유식 해상 풍력 발전 단지를 조립하기 위한 상기 방법은,
   - 상기 수역(9)에 적어도 N 개의 부유식 구조물(3)을 제공하고 배치하는 단계;
   - 적어도 N 개의 마스트(4)를 조립하기 위한 복수의 마스트 섹션(40)을 제공하는 단계; 및
   - 적어도 N 개의 풍력 터빈(2)을 위한 터빈(5)과 블레이드(6)를 제공하는 단계를 포함하고,
   부유식 해상 풍력 발전 단지를 조립하기 위한 상기 방법은, 또한,
   - 상기 적어도 N 개의 부유식 구조물(3) 중에서, 부유식 장착 구조물(3M)이라고 하는 적어도 하나의 부유식 구조물을 선택하는 단계 ― 다른 부유식 구조물은 수용 부유식 구조물(3R)이라고 함 ―;
   - 상기 부유식 장착 구조물(3M)에 리프팅 장치(7; 700)를 체결하는 단계;
   - 상기 부유식 장착 구조물(3M)을 상기 수용 부유식 구조물(3R) 중의 하나 까지 이동시키고, 상기 리프팅 장치(7; 700)를 사용하여, 풍력 터빈(2)의 구성 요소(4, 40; 5; 6) 중의 적어도 하나를 들어 올려 상기 수용 부유식 구조물(3R) 상에 장착하는 단계; 및
   - 상기 다른 수용 부유식 구조물(3R)에 대해 이전 단계를 반복하는 단계를 포함하는,
   부유식 해상 풍력 발전 단지를 조립하기 위한 방법.
2. 제1항에 있어서,
   복수의 마스트 섹션(40) 중 여러 개의 마스트 섹션(40)을 적층하여 상기 부유식 장착 구조물(3M)에 마스트(4M)를 체결하는 단계를 포함하고, 상기 리프팅 장치(7)는 상기 부유식 장착 구조물(3M)에 제공되어 있는 마스트(4M)의 정상부에 고정되는,
   부유식 해상 풍력 발전 단지를 조립하기 위한 방법.
3. 제1항에 있어서,
   상기 리프팅 장치(700)는, 상기 풍력 터빈(2)의 구성 요소(4, 40; 5; 6) 모두를 들어 올려 상기 수용 부유식 구조물(3R) 상에 장착하기 위해 충분한 높이를 갖는 리프팅 구조물(701)을 포함하는,
   부유식 해상 풍력 발전 단지를 조립하기 위한 방법.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 부유식 장착 구조물(3M)이 상기 수용 부유식 구조물(3R)까지 이동되면, 최소 간격을 유지하기 위해 적어도 하나의 하측 간격 유지 장치(80)가 상기 수용 부유식 구조물(3R)과 상기 부유식 장착 구조물(3M) 사이에 최소 간격을 개재되는,
   부유식 해상 풍력 발전 단지를 조립하기 위한 방법.
5. 제4항에 있어서,
   상기 적어도 하나의 하측 간격 유지 장치(80)는 상기 부유식 장착 구조물(3M)에 고정되고, 또한 상기 부유식 장착 구조물(3M)의 이동을 따라 상기 수용 부유식 구조물(3R)에 고정되어, 수용 부유식 구조물(3R) 및 부유식 장착 구조물(3M)을 고정시키는,
   부유식 해상 풍력 발전 단지를 조립하기 위한 방법.
6. 제2항 및 제5항에 있어서,
   상기 부유식 장착 구조물(3M)에 제공되어 있는 마스트(4M)에 적어도 하나의 상측 간격 유지 장치(81)가 고정되고, 이 상측 간격 유지 장치는 부유식 장착 구조물(3M)의 근접 이동 및 상기 수용 부유식 구조물(3R) 상에서의 마스트(4)의 세움(erection)에 따라 상기 수용 부유식 구조물(3R)에 세워진 마스트(4)에 고정되는,
   부유식 해상 풍력 발전 단지를 조립하기 위한 방법.
7. 제4항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 적어도 하나의 하측 간격 유지 장치(80) 및/또는 적어도 하나의 상측 간격 유지 장치(81)에는 적어도 하나의 댐퍼가 구비되어 있는,
   부유식 해상 풍력 발전 단지를 조립하기 위한 방법.
8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 풍력 터빈(2)의 구성 요소(4, 40; 5; 6) 중의 적어도 하나를 들어 올려 수용 부유식 구조물(3R) 상에 장착하기 위해 상기 리프팅 장치(7; 700)가 사용될 때 이 리프팅 장치의 높이를 조절하기 위해 밸러스팅 시스템이 상기 부유식 장착 구조물(3M)에 제공되어 있는,
   부유식 해상 풍력 발전 단지를 조립하기 위한 방법.
9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
   이전에 마스트(4)와 터빈(5)을 상기 수용 부유식 구조물(3R) 상에 장착한 후에, 상기 리프팅 장치(7; 700)를 사용하여, 풍력 터빈(2)의 블레이드(6)를 터빈(5)까지 들어 올려 수용 부유식 구조물(3R) 상에 장착하는,
   부유식 해상 풍력 발전 단지를 조립하기 위한 방법.
10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    대응하는 마스트 섹션(40)을 리프팅 장치(7; 700)에 의해 점진적으로 들어 올려 장착하면서, 상기 리프팅 장치(7; 700)를 사용하여 풍력 터빈(2)의 마스트(4)를 들어 올려 수용 부유식 구조물(3R) 상에 장착하는,
    부유식 해상 풍력 발전 단지를 조립하기 위한 방법.
11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    이전에 마스트(4)를 상기 수용 부유식 구조물(3R) 상에 장착한 후에, 상기 리프팅 장치(7; 700)를 사용하여 터빈(5)을 들어 올려 상기 수용 부유식 구조물(3R) 상에 장착하는,
    부유식 해상 풍력 발전 단지를 조립하기 위한 방법.
12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 리프팅 장치(7; 700)에 의해 들어 올려져 수용 부유식 구조물(3R)에 장착되도록 제공되는, 풍력 터빈(2)의 구성 요소(4, 40; 5; 6) 중의 적어도 하나는, 상기 부유식 장착 구조물(3M)에 제공되어 있는 보관 장치(82)에 미리 보관되는,
    부유식 해상 풍력 발전 단지를 조립하기 위한 방법.
13. 제12항에 있어서,
    상기 리프팅 장치(7; 700)에 의해 들어 올려져 수용 부유식 구조물(3R)에 장착되도록 제공되는, 풍력 터빈(2)의 구성 요소(4, 40; 5; 6) 중의 적어도 하나를 상기 보관 장치(82) 상에 로딩하기 위해 상기 부유식 장착 구조물(3M)이 사전에 부두 또는 보관 바지선(barge)의 가장자리로 보내지는,
    부유식 해상 풍력 발전 단지를 조립하기 위한 방법.
14. 제12항에 있어서,
    상기 풍력 터빈의 구성 요소 중의 적어도 하나를 상기 보관 장치(82) 상에 로딩하기 위해 상기 부유식 장착 구조물(3M)은 상기 리프팅 장치(7; 700)에 의해 들어 올려져 수용 부유식 구조물(3R) 상에 장착되도록 제공되는, 상기 풍력 터빈(2)의 구성 요소(4, 40; 5; 6) 중의 적어도 하나를 수송하는 보트 또는 바지선에 의해 도킹되는,
    부유식 해상 풍력 발전 단지를 조립하기 위한 방법.
15. 제2항에 있어서,
    상기 리프팅 장치(7)에 의해 들어 올려져 수용 부유식 구조물(3R)에 장착되는, 풍력 터빈(2)의 구성 요소(4, 40; 5; 6)는, 리프팅시에, 상기 부유식 장착 구조물(3M)에 제공되어 있는 마스트(4M)를 따라, 그 마스트(4M)에 고정된 가이드 레일에 의해 안내되는, 부유식 해상 풍력 발전 단지를 조립하기 위한 방법.
16. 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 리프팅 장치(7; 700)는, 지브(jib)(71) 또는 리프팅 구조물(701)에 의해 지지되고 훅킹 요소(72)에 연결되는 리프팅 케이블(70)을 위/아래로 구동시키는 리프팅 시스템을 포함하며, 그래서, 상기 리프팅 장치(7; 700)에 의해 들어 올려져 수용 부유식 구조물(3R)에 장착되는, 풍력 터빈(2)의 구성 요소(4, 40; 5; 6)는 장착되기 전에 상기 훅킹 요소(72)에 걸리게 되는,
    부유식 해상 풍력 발전 단지를 조립하기 위한 방법.
17. 제16항에 있어서,
    상기 지브(71) 또는 리프팅 구조물(701)은 배향 잡기 가능하고 선택적으로 상승/하강될 수 있는,
    부유식 해상 풍력 발전 단지를 조립하기 위한 방법.
18. 제16항 또는 제17항에 있어서,
    상기 훅킹 요소(72)는 여러 개의 자유도를 갖는 훅킹 클램프(74)에 연결되고, 이 훅킹 클램프에는, 적어도 2개의 회전 자유도, 예를 들어 3개의 회전 자유도 및 적어도 2개의 병진 운동 자유도에 따라 조정을 가능하게 하는 조정 시스템이 제공되어 있는,
    부유식 해상 풍력 발전 단지를 조립하기 위한 방법.
19. 제1항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 풍력 터빈(2)의 구성 요소(4, 40; 5; 6) 중의 적어도 하나를 들어 올려 상기 수용 부유식 구조물(3R) 상에 장착하기 위해 상기 리프팅 장치(7; 700)를 사용하는 동안에 상기 수용 부유식 구조물(3R)은 수역(9)의 바닥에 놓이거나 부유 상태로 유지되고 그 수역(9)의 바닥에 정박되는(anchored),
    부유식 해상 풍력 발전 단지를 조립하기 위한 방법.
20. 제1항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 풍력 터빈(2)의 구성 요소(4, 40; 5; 6) 중의 적어도 하나를 들어 올려 상기 수용 부유식 구조물(3R) 상에 장착하기 위해 상기 리프팅 장치(7; 700)를 사용하는 동안에 상기 부유식 장착 구조물(3M)은 상기 수역(9)의 바닥에 놓이거나 부유 상태로 유지되고 상기 수용 부유식 구조물(3R)에 연결되는,
    부유식 해상 풍력 발전 단지를 조립하기 위한 방법.
21. 제1항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 적어도 N 개의 부유식 구조물(3)은 모두 동일한 반잠수형 구조를 기반으로 제작되는,
    부유식 해상 풍력 발전 단지를 조립하기 위한 방법.
22. 제1항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 부유식 해상 풍력 발전 단지는 N 개의 부유식 해상 풍력 발전소(1)를 포함하고, N 개의 부유식 구조물(3)이 상기 수역(9)에 제공되며, 그래서 상기 부유식 장착 구조물(3M)을 사용하여 풍력 터빈(2)의 구성 요소(4, 40; 5; 6)의 전부 또는 일부를 (N-1) 개의 수용 부유식 구조물(3R) 상에 장착하여, 최종적으로 (N-1) 개의 부유식 해상 풍력 발전소(1)를 얻으며, 상기 리프팅 장치(7; 700)를 사용하는 들어 올림 및 장착 작업이 완료되면, 풍력 터빈(2)을 장착하여 N 번째 부유식 해상 풍력 발전소(1)를 얻을 수 있게 하기 위해, 상기 리프팅 장치(7; 700)를 부유식 장착 구조물(3M)로부터 제거하는,
    부유식 해상 풍력 발전 단지를 조립하기 위한 방법.
23. 제2항 및 제22항에 있어서,
    상기 터빈(5) 및 블레이드(6)를 상기 부유식 장착 구조물(3M)에 제공되어 있는 마스트(4M)의 정상부에 장착하여 풍력 터빈(2)을 형성하고 그래서 N 번째 부유식 해상 풍력 발전소(1)를 얻을 수 있게 하기 위해, 상기 리프팅 장치(7)를 상기 마스트의 정상부로부터 제거하는,
    부유식 해상 풍력 발전 단지를 조립하기 위한 방법.
24. 제1항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 부유식 해상 풍력 발전 단지는 N 개의 부유식 해상 풍력 발전소(1)를 포함하고, (N+1) 개의 부유식 구조물(3)이 상기 수역(9)에 제공되며, 그래서, 상기 부유식 장착 구조물(3M)을 사용하여 풍력 터빈(2)의 구성 요소(4, 40; 5; 6)의 전부 또는 일부를 N 개의 수용 부유식 구조물(3R)에 장착하여, 최종적으로 N 개의 부유식 해상 풍력 발전소(1)를 얻으며, 상기 리프팅 장치(7; 700)에 의한 들어 올림 및 장착 작업이 완료되면, 상기 부유식 장착 구조물(3M)은 미리 정해진 장소에 보관되는,
    부유식 해상 풍력 발전 단지를 조립하기 위한 방법.
25. 제24항에 있어서,
    그런 다음에, 상기 부유식 장착 구조물은, 유사하거나 풍력 터빈이 동일한 높이 또는 더 낮은 높이를 갖는 새로운 부유식 풍력 발전 단지를 개발하기 위해, 또는 바다에서 본 발명에 따른 방법으로 얻어진 부유식 해상 풍력 발전 단지에서 유지 보수를 수행하기 위해 재사용되는,
    부유식 해상 풍력 발전 단지를 조립하기 위한 방법.