NO20120295A1 - En flytende vindturbin med bølgeenergiomformer - Google Patents

Abstract

Oppfinnelsen er en flytende vindturbin omfattende en vindturbinrotor (1) montert i et tårn (3) på en søyle og tårnstruktur (4, 3) omfattende en hovedsakelig vertikal dyp, ballaster! søyle (4) med oppdrift og fortøyd i en fortøyning (7), hvor turbinrotoren (1) er koblet til en første elektrisk kraftgenerator (11). Den flytende vindturbinen omfatter de følgende trekk: At søyle- og tårnstrukturen (4, 3) er utstyrt med en toroide (62) med oppdrift og anordnet ved middelvannlinjen omkring søyle og tårnstrukturen (4, 3); - at toroiden (62) oscillerer med sjøbølgene i en aksial retning med en bevegelse relativt til søyle- og tårnstrukturen (4, 3), - at toroiden (62) er utstyrt med et kraftavtakersystem (120) koblet til en andre elektrisk kraftgenerator (121). Det således modifiserte flytende vindturbinen vil således være mer effektiv, spesielt i den lavere vindhastighetsområdet.

Description

Innledning

Den foreliggende oppfinnelsen gjelder en vindturbin montert på toppen av et tårn som bæres av en flytende søylebøye, spesielt en ballastert søylebøye fortøyd til sjøbunnen, hvor en bølgeenergiomformer er forbundet til den samme søylebøyen og tårnstrukturen ved middelvannslinjen.

Bakgrunns teknikk.

Vindturbiner montert på toppen av et tårn båret på en flytende søylebøye er kjent fra WO2010/122316 som beskriver en styring for en flytende vindturbin. Styringen regulerer hastigheten av turbinen ved å regulere dreiemomentet av en last på rotoren slik at rotorhastigheten varierer som respons på bølgeindusert bevegelse.

Bølgeenergigeneratorer er kjent fra en aksesymmetrisk vertikal flytende struktur som omfatter nedre og øvre koaksiale og gjensidig vertikalt oscillerende legemer hvor det øvre legemet er en toroide og hvor det nedre legemet er en vertikalt orientert ballastert flottør med tilnærmet nøytral oppdrift, hvor legemene har forskjellige hivfrekvenser. Den relative bevegelsen utnyttes via en hydraulisk kraftoverføring for å generere elektrisk energi.

En slik bølgeenergigenerator er kjent fra norsk patent N0324789 til Wavebob Ltd. Det beskriver en innretning for å omforme bølgeenergi. Det omfatter i det minste to innretninger som hver omfatter en overflateflottør, hvor i det minste en av overflateflottørene er fast forbundet til et nedsenket legeme. Bevegelsen av de to anordningene som en respons på en passerende bølge kan utnyttes til å oppnå en energiomforming.

US-patentsøknad US2003/0145587 beskriver et vind- og bølgeenergikraftverk som omfatter en vindmølle med en rotor og en bølgeaktuert vannpumpe som kan drive en turbin hvis utmatings-aksling driver en elektrisk generator. Vindmøllen omfatter et rørformet tårn som er fast forankret på sjøbunnen og omslutter en lagringstank mellom sjøoverflaten og vindmøllens rotor, hvilken tank kan fylles med vann ved hjelp av pumpen via en tilbakeslagsventil, og hvorfra vann kan ledes til turbinen.

US-patentsøknad US2010/0230965 beskriver flytende vindturbiner omfattende et tårn med oppdrift og et aksielt innrettet ballastlegeme under tårnet. Aksiale vertikale krefter som oppstår mellom det flytende tårnet og ballastlegemet blir omdannet til mekanisk energi i en tannstangssammenkoblingen mellom disse, som videre omdannes til elektrisk energi i en generator.

US-patentsøknad 2012/0001431 beskriver en bølgeenergigenerator med en eller flere såkalte "bølgemedfølgere", altså flyteelementer, koblet til en fast struktur som tårnet i en vindturbin, og en energikonverter som konverterer kinetisk energi fra bevegelsen av bølgemedfølgeren til elektrisk energi, hvori bølgemedfølgeren er forbundet med den faste strukturen via en justeringsmekanisme innrettet til å justere posisjonen til bølgemedfølgeren for å bevege den rotasjonsmessig og/eller vertikalt i forhold til den faste strukturen, slik at justeringsmekanismen tillater justering av rekkevidden for bevegelsen av bølgemedfølgeren.

Kort sammendrag av oppfinnelsen

Oppfinnelsen er definert i det vedlagte krav 1. Forskjellige utførelser av oppfinnelsen er definert i de avhengige kravene.

Kort figurforklaring

Oppfinnelsen og dens forskjellige utførelser er illustrert i de vedlagte tegningene, hvori

Fig. 1 er et forenklet perspektivriss av oppfinnelsen og viser en vindturbin montert i en nacelle på toppen av et tårn på en flytende søyle, med en toroide av en bølgeenergi-omformer anordnet flytende i skvalpesonen på den flytende søyle- og tårnstrukturen, hvor toroiden er innrettet til å ri på bølgene langs den generelle vertikale langsgående aksen for strukturen.

I den høyre nedre del av Fig. 1 er det illustrert et fortøyningssystem for en søyle- og tårnstruktur brukt i en modellert utførelse av oppfinnelsen. Fig. 2 er et forenklet riss av det samme og viser en snitt av toroiden med en føring og stoppemekanisme for toroiden. Fig. 3 viser en bølgeenergiomformer fra bakgrunnsteknikken som omfatter en toroide som rir på en vertikal del av en ballastert bøye med stort dyptgående. Fig. 4a viser vertikal- og horisontalsnitt gjennom toroide-delen av systemet ifølge oppfinnelsen, og et detaljert horisontalsnitt av et hjul mellom søylen og toroiden. Fig. 4b viser vertikal- og horisontalsnitt av toroidens effektuttakssystem i en utførelse med hydraulisk system, som bruker flere sylindere. Fig. 4c viser et svært forenklet vertikalsnitt av de hydrauliske sylinderne på begge sider av søylen i en utførelse som tilsvarer den i Fig. 4b. Fig. 4d viser vertikal- og horisontalsnitt av en alternativ utførelse av toroidens effektuttaksystem i en annen utførelse av dens hydrauliske system, som bruker én sylinder. Fig. 4e er en svært forenklet vertikalsnitt av den hydrauliske sylinderen på hver side av søylen i den alternative utførelsen som tilsvarer den i Fig. 4d. Fig. 5a er et pitch-bevegelsesspektrum (venstre) av en "kun søyle" og en utførelse av oppfinnelsen modellert for to forskjellige situasjoner: uten (kun søyle, heltrukken linje) og med den tillagte bøyestrukturen (stiplet linje), en dempet toroide-bølgeenergiomformer som modifiserer pitch-karakteristikaene. Fig. 5b er vindeffektproduksjon for et vindhastighetseksempel på 8 m/s, som er under den nominelle hastighetsgrensen for modellutførelsen av vindturbinen. Effektproduksjonen er modellert for de samme to forskjellige situasjonene: en flytende vindturbin uten (heltrukken linje) og med (stiplet linje) toroiden ifølge oppfinnelsen. Tidsspennet for Fig. 5b er 100 sekunder (fra 2000 til 2100 sekunder). Den dominerende bølgeperioden Tp er klart synlig i effektproduksjonen, men viktigere er det at effektproduksjonen er høyere med oppfinnelsen. Fig. 5c viser vindeffektproduksjonen som i Fig. 5b, men for et tidsspenn fra 0 til 3600 sekunder; en time. Fig. 6 viser en hengslet utførelse av en toroide som kan ettermonteres og / eller fjernet fra en søyle- og tårnstruktur til sjøs. Fig. 7 viser, i den øvre delen: kurver av gjennomsnittlig pitch (ys) og standardavvik (ysSTD) for en vindturbingenerator på en "kun søyle"-utførelse, og gjennomsnittlig pitch (yc) og standardavvik (ycSTD) for en vindturbin på en søyle med oppfinnelsen, for abscisseverdier av middelvindhastighet og vindeffekt. I den nedre delen viser Fig. 7 en kurve for gjennomsnitts vindeffektproduksjon (Pc, Ps) og deres STD (PcSTD, PsSTD) som funksjon av vindhastighet. De følgende parametre for vind og bølger ifølge en JONSWAP spektrum har blitt brukt:

Fordeler ved oppfinnelsen

En første fordel ved oppfinnelsen er utnyttelsen av felles kraftkabler for overføring av elektrisk energi fra hver kombinert flytende vindturbin og bølgeenergiomformer. Lengden av effektkabler påkrevet for et array av søyler ifølge oppfinnelsen blir vesentlig redusert sammenlignet med en array av bølgeenergiomfomere anordnet innimellom søylene.

En andre fordel ved oppfinnelsen er utnyttelsen av et felles fortøyningssystem som allerede eksisterer for den flytende vindturbinen.

En tredje fordel ved oppfinnelsen er den vesentlig reduserte kombinerte massen av bølgeenergikonverteren idet den kan ri på den allerede eksisterende strukturen av det flytende vertikale søylen og tårnet.

En fjerde og veldig vesentlig fordel ved oppfinnelsen er at energiutmatingen fra en gjenstand ifølge oppfinnelsen er modellert til å være høyere enn energiutmatingen fra den modellerte vindgeneratoren og fra bølgeenergikonverteren når de regnes adskilt. I dette henseende er effektutmatingen av den kombinerte anordningen høyere enn summen av energiutmatingen fra komponentene hver for seg. Energiutmatingen fra vindturbindelen av oppfinnelsen er høyere med en arbeidende bølgeenergigenerator enn uten en slik bølgeenergigenerator, vennligst se Fig. 5b og Fig. 5c, men også Fig. 7. Kurvene illustrerer pitchbevegelse for "tårn alene" og for oppfinnelsen indikert som "kombinert". Vindeffekten i kombinert modus er høyere enn vindeffekten for "tårn alene". Virkningen er mest uttrykt under en nominell vindhastighet for vindturbinen. Således er forhøyet vindeffektproduksjon en ganske overraskende virkning av oppfinnelsen.

Utførelser av oppfinnelsen

Oppfinnelsen er illustrert i de vedlagte tegningene og en generell illustrasjon av oppfinnelsen er gitt i Fig. 1 som viser den flytende toroiden anordnet ved middelvannlinjen omkring den vertikale flytende kombinerte søyle- og tårn som bærer en "vindmølle", dvs. en vindturbin på toppen av tårnet, hvor vindturbinen er for å generere elektrisk energi.

Oppfinnelsen som er illustrert er en flytende vindturbin som omfatter en vindturbinrotor (1) på et tårn (3) på en kombinert søyle- og tårnstruktur (4, 3). Søyle- og tårnstrukturen omfatter en hovedsakelig vertikal flytende og dyp, ballastert søyle (4) holdt i posisjon ved hjelp av en fortøyning (7). På grunn av bølger og vind vil søylen og tårnet ha en gjennomsnittlig helning og dynamisk pitchbevegelse som må overvåkes nøye og styres.

Turbinrotoren (1) er forbundet til en første elektrisk effektgenerator (11). I en utførelse kan rotoren være forbundet via en mekanisk girboks til akselen av den første elektriske effektgeneratoren (11) som så er anordnet i en nacelle på toppen av tårnet, men andre løsninger slik som hydraulisk overføring til generatoren kan brukes, og da kan den elektriske effektgeneratoren (11) anordnes hvor som helst i tårnet eller søylen, under nacellen.

De nye trekkene ved oppfinnelsen omfatter at søyle- og tårnstrukturen (4, 3) er fremskaffet med en flytende toroide (62) anordnet ved middelvannlinjen om søyle- og tårnstrukturen (4, 3), vennligst se Fig. 1 og 2.

Toroiden (62) er innrettet for å svinge med sjøbølger i en aksial retning, dvs. i den tilnærmet vertikale retningen, i en bevegelse i forhold til bevegelsen av søyle- og tårnstrukturen (4, 3). Toroiden (62) er utstyrt med et kraftuttakssystem

(120) som omdanner deler av energien av den relative bevegelsen og er koblet til en andre elektrisk effektgenerator

(121) .

I en utførelse av oppfinnelsen blir effektuttaket overført via en felles effektkabel for overføring av elektrisk energi fra den kombinerte flytende vindturbinen og bølgeenergiomformeren ifølge oppfinnelsen. Den felles effektkabelen er forbundet til et kraftnettverk.

Turbinrotoren (1) er montert på en aksel som bæres av aksellagere (131) i en nacelle (13) på tårnet (3). I en utførelse av oppfinnelsen er nacellen (13) anordnet på et roterende lager (132) med en aksiell rotasjon på tårnet (3), som er nødvendig dersom tårnet og søylestrukturen tillates å dreie asimutalt i dens fortøyninger.

Som man vil se fra Fig. 1 og 2 er der ingen skarp overgang fra toppen av søylen til bunnen av tårnet, den kan være glatt eller svakt konisk. En tårnbasis (31) av tårnet (3) og en søyletoppdel av søylestrukturen (4) danner en hovedsakelig jevn overgang nær skvalpesonen mellom tårnet (3) og søylen (4). Vennligst legg merke til at jeg har benyttet begrepet "kombinert søyle- og tårnstruktur (4, 3)" for å beskrive en aksielt innrettet søyle-bøyesylinder som understøtter et tårn.

I modelleringen er det benyttet en sjøvannstetthet på 1025 kg/m<3>. Vi har betraktet søylen (4) som den delen av søyle- og tårnstrukturen som er under vannlinjen, se Fig. 2.

Utførelsen av det kombinerte søyle og tårn med toroiden ifølge oppfinnelsen er modellert som et tolegemers-system. Det modellerte tolegemers-systemet har blitt modellert ved bruk av tekniske trekk tilgjengelig i et regnemaskinprogram kalt SIMO utviklet av Marintek for å simulere bevegelser og posisjonsstabilitets-oppførsel av komplekse systemer og opphengte laster. SIMO sin vesentlige egenskap for det foreliggende formålet er dens fleksible modellering av flerlegemes-systemer som tillater innføring av både mekanisk og hydrodynamisk kobling mellom søyle- og tårnstrukturen og toroiden.

Kraftavtakersystemet er koblingen mellom de to hovedkom-ponentene av systemet og og blir modellert på en forenklet måte som en ideell lineær demper (Bpto) og fjær (Kpto) som kobler bevegelsen mellom de to legemene. Parametrene har blitt satt til Bpto = 8000 kN s/m og Kpto = 50 kN/m, vennligst se

tabellen nedenfor.

Det totale fortrengningsvolumet av den flytende vindturbinen med søyle- og tårnstrukturen er 8015 m<3>, med en total masse på 8216 tonn (inklusive tårn, turbin, etc), sett bort fra den flytende toroiden (62).

I den dynamisk modellerte oppfinnelsen har de følgende parametre blitt brukt som en eksempelutførelse:

Som man ser fra tabellen ovenfor bidrar toroiden (62) ubetydelig med et tillegg på 107 60 t m<2>til treghetsmomentet ixxsom er 69840000 t m<2>for den kombinerte søyle- og tårnstrukturen. Imidlertid skal vi se at oppfinnelsen i vesentlig grad påvirker den dynamiske oppførselen for tårn- og søylestrukturen slik at den gir mer produsert energi i en grad som ikke var forventet.

For fortøyningen illustrert i Fig. 1, nedre del, har følgende parametre blitt benyttet:

Andre dimensjoner for søye, tårn, maksimal vindturbin-effektutmating, toroiden eller kraftavtakersystemet og

fortøyningen kan forestilles, og de gitte parametrene skal på ingen måte begrense oppfinnelsens omfang, ettersom oppfinnerne tror at virkningen av oppfinnelsen ikke bare forekommer for de verdiene av parametre som har blitt benyttet i modelleringen.

Modelleringen som benytter parametre fra eksempelutførelsen uten en toroide, indikert som "kun søyle" og for oppfinnelsen indikert som "kombinert konsept" kan oppsummeres med de følgende effektutmatinger som følger:

I henhold til modelleringen kan energiutmatingen fra en anordning ifølge oppfinnelsen modelleres til å være høyere enn energiutmatingen fra den modellerte vindgeneratoren og fra bølgeenergiomformeren regnet adskilt. Detaljer vil bli diskutert nedenfor.

Vennligst bemerk at begrepet "bølgeenergi" i tabellen nedenfor må forstås som "absorbert energi" for effektutmatingen fra toroidens bølgeeffekt-avtakersystem: det er effekten som absorberes av det dempede fjærsystemet og ikke nødvendigvis effektutmatingen fra generatoren på grunn av tap i systemet, og bør gjennomgående multiplisere med en eller annen virkningsfaktor mindre enn 1.

Som et eksempel som ligger godt under den nominelle vindhastigheten for den modellerte vindturbinen, hvor turbinreguleringssystemet ikke kutter effektutmatingen, vennligst se "tilfelle nr. 1" ovenfor: For en middelvindhastighet på 8 m/s og en sjøtilstand Hs på 2,5 m og en bølgeperiode på 9,8 s er gjennomsnitts vindeffektutmating fra vindturbindrevet generator alene, uten oppfinnelsen, 1727 kW og dens standardavvik 244.35 kW, vennligst se spesielt Fig. 5b som viser effektproduksjon over 100 sekunder, men også Fig. 5c som spenner over en tidsperiode på 1 time. For oppfinnelsen, for de samme vind- og bølgeforhold, er vindeffektgeneratorens gjennomsnittlige effektutmating 1820 kW, vennligst også se Fig. 5b og 5c, og med en lavere standardavvik, 233,2 kW, som er både mer effekt og mer stabil effektutmating enn uten toroiden. I tillegg til den potensielle bølgegenererte effektutmatingen fra toroiden er beregnet til å være 275,4 kW med et standardavvik på 379,9 kW, vennligst se tabellen ovenfor.

For høyere vindhastigheter vil vindturbinreguleringssystemet forhindre en rotorhastighet som overskrider den nominelle hastigheten eller en energiproduksjon (Pc, Ps) over dens nominelle verdi ved å regulere pitch [for vindturbinbladene] eller girforholdet, vennligst se Fig. 7, nedre kurver.

Som et eksempel nær under en nominell vindhastighet for en vindturbin, nær den vindhastigheten hvor

turbinreguleringssystemet begynner å kutte effektutmatingen over denne hastigheten, vennligst se "tilfelle nr. 2" ovenfor: for en middelvindhastighet på 11,2 m/s, og en sjøtilstand Hs på 3 m og en bølgeperiode på 10 s, er gjennomsnitts

vindeffekt-utmating fra vindturbindreven generator alene, uten oppfinnelsen, på 4573 kW og dens standardavvik er 328 kW. For oppfinnelsen for samme vind og sjøtilstand er

vindeffektgeneratorens gjennomsnittlige vindeffektutmating 4875 kW og med en lavere standardavvik: 296,5 kW, som både er mer effekt og mer stabil effektutmating enn uten en toroide. I tillegg er den potensielle bølgeenergi-genererte effektutmatingen fra toroiden beregnet til å være 420,9 kW med et standardavvik på 57 6,2 kW.

Den gjennomsnittlige energiutmatingen av vindturbindelen av oppfinnelsen er således høyere når man bruker en arbeidende bølgeenergi-generator enn uten en slik bølgeenergigenerator, vennligst også se spesielt Fig. 5b og Fig. 5c som viser modellert vindturbin-effektproduksjon for en vindhastighet på 8 m/s som er vesentlig over den nominelle hastigheten for vindturbinen. Vindeffekten i kombinert modus er høyere enn vindeffekten for "kun søyle". Dette er en ganske overraskende effekt av oppfinnelsen.

Videre ser vi at standardavviket for tilfellene nr. 1 og 2, hvori standardavviket for den produserte vindeffekt er redusert fra 244,35 og 327,95 til 233,2 og 296,46 respektive, og dette betyr at effektproduksjons-stabiliteten fra vindgeneratoren blir forbedret for lavere vindhastigheter. Effektproduksjons-stabiliteten for tilfellene nr. 3 og 4 for høyere vindhastigheten er veldig høy både uten og med oppfinnelsen på grunn av virkningen av reguleringssystemet, med neglisjerbare RMS-verdier på 12,39 kW og 8,167 kW uten en toroide, og 13,13 kW og 8,713 kW med en toroide. Uansett så er den forøkte vindeffekt-produksjonsstabiliteten for lavere vindhastigheter nok en fordel ved oppfinnelsen. Strekkspenningskraften på fortøyningslinene har blitt beregnet og viser en ubetydelig økning for alle sjøtilstandene.

I en utførelse av oppfinnelsen er toroiden (62) utstyrt med ledehjul (4, 3) i dens aksielle, hovedsakelig vertikale retning. Dimensjonen og antallet av ledehjulene (64) vil avhenge av de gjensidige kreftene mellom søyle- og tårnstrukturen (4, 3) og toroiden (62).

I en utførelse av oppfinnelsen omfatter effekt-avtakersystemet

(120) et hydraulisk effektavtakersystem (63) for å omforme den relative bevegelsen til hydraulisk energi for å kjøre den andre elektriske effektgeneratoren (121), vennligst se nedenfor. Fig. 4b viser vertikale og horisontale snitt av toroidens effektavtakersystem i en hydraulisk systemutførelse, som bruker flere sylindere, og i en videre utførelse som deler bærestruktur med endestopp-strukturene som strekker seg radielt ut fra den nedre delen av tårnet. Fig. 4c er en sterkt forenklet vertikalsnitt av de hydrauliske sylinderene på begge sider av søylen i en utførelse som tilsvarer den i Fig. 4b, hvori hver hydraulisk sylinder er forbundet med en reguleringsmanifold til en lukket hydraulisk krets med en hydraulisk motor, fortrinnsvis med fortrengningsstyring, som driver en elektrisk generator. Fig. 4d viser vertikale og horisontale snitt av en alternativ utførelse av toroidens effekt-avtakersystem i en annen hydraulisk systemutførelse, ved bruk av en sylinder, med den ene sylinderen hvor den har en separet bærestruktur som strekker seg radielt ut fra den nedre delen av tårnet, uavhengig av endestoppstrukturene. Fig. 4e er et svært forenklet vertikalsnitt av den hydrauliske sylindren på begge sider av søylen i den alternative utførelsen tilsvarende den i Fig. 4d, hvor den enkle hydrauliske sylinderen er forbundet via en reguleringsmanifold til en lukket hydraulisk krets med en hydraulisk motor, fortrinnsvis med fortrengningsstyring, som driver en elektrisk generator.

Ifølge en alternativ utførelse av effektavtakersystemet (120) kan det omfatte et elektromagnetisk induktivt system (123) som utnytter deler av den relative bevegelsen mellom hjelpe-bøyestrukturen (61) og søyle- og tårnstrukturen (4, 3). Det elektromagnetiske induktive systemet kan omfatte en statisk induserende spole (122) i søylen, og en reaktiv bevegelig spole (123) i toroiden, slik at man genererer elektrisk energi i den statiske spolen som således utgjør en del av den andre elektriske generatoren (121) hvorfra energien kan eksporteres til nettet via effektkabelen som ellers brukes for å transportere energien bort fra vindturbinen.

I en utførelse av oppfinnelsen omfatter den flytende vindturbinens effektavtakersystem (120) ledehjul (64) som er direkte eller indirekte koblet til den elektriske effektgeneratoren (121).

I en utførelse av oppfinnelsen blir hivbevegelseskarakteristika for bøyestrukturen (61) avstemt i forhold til hivbevegelseskarakteristika for tårn- og søylestrukturen (3, 4) for å forbedre energiutmatingen av den andre elektriske effektgeneratoren (12).

Toroiden (62) kan omfatte en ballasttank (611). Ballasttanken

(611) kan i seg selv utgjøre toroisen (62) som sådan og være utatyrt med et ventil- og pumpesystem (612) innrettet for å justere dens ballast ved å pumpe sjøvann inn eller ut. Ballasteringen kan være del av avstemningen. Andre parametre for å avstemme toroidens relative bevegelse med hensyn til søyle- og tårnstrukturen omfatter å justere effektavtaker-systemets kraftkarakteristika og den øvre og nedre endefjærens karakteristika.

I en utførelse av oppfinnelsen er den første og den andre elektriske effektgeneratoren (11, 12) kombinert i én generator. Dette er spesielt nyttig dersom man benytter en hydraulisk overføring til generatoren og at generatoren er anordnet i tårn- og søylestrukturen. En slik kombinasjon kan således ytterligere øke effektutmatingen av den kombinerte innretningen ifølge oppfinnelsen uten å øke vekten og kostnadene ved generatorsystemet i vesentlig grad.

Oppfinnelsen sett i et videre aspekt

Dersom man ser oppdriftsstrukturen (61) i et videre aspekt kan den betraktes som en pitch-demper (12) som modifiserer den dynamiske bevegelsen av søylen; i det minste den pitch-dynamiske bevegelsen av søyle- og tårnstrukturen (4, 3). Således kan oppfinnelsen defineres som en flytende vindturbin med en turbinrotor (1) i et tårn (3) av en kombinert søyle- og tårnstruktur (4, 3) som omfatter hovedsakelig vertikal flytende og dyp, ballastert søyle (4) fortøyd i en fortøyning (7), hvor turbinrotoren (1) er forbundet med en første elektrisk effektgenerator (11), hvori søyle- og tårnstrukturen (4, 3) er utstyrt med en flytende tilleggsstruktur (61) anordnet i skvalpesonen av søyle- og tårnstrukturen (4, 3); hvor den flytende strukturen (61) svinger med sjøbølger i en relativ bevegelse i en aksiell retning av søyle- og tårnstrukturen (4, 3), hvor den flytende strukturen (61) er utstyrt med en demper (12) som modifiserer i det minste en pitch-dynamisk bevegelse av søyle- og tårnstrukturen (4, 3).

I denne veldig vide og generelle definisjonen av oppfinnelsen blir den flytende strukturen faktisk ikke nødvendigvis brukt til å generere elektrisk energi; vindturbinen i seg selv produserer mer energi til og med uten hensyn til noen effektutmating fra bølgeenergi-omformerdelen (6) av den flytende strukturen (61), noe som er en fordel i seg selv. Vennligst se Fig. 5 og Fig. 7 som viser at energiutmatingen fra vindgeneratoren i seg selv er høyere med en løpende toroide enn uten. Vennligst bemerk at "demperen" (12) i denne definisjonen ikke bare er en mekanisk demper, men som omformer den ellers pitch-iboende energi via effektavtakersystemet til elektrisk energi. Demperen (12) i denne sammenhengen er utstyrt med bølgeenergi-omformeren (6) omfattende effektavtakersystemet (120) koblet til den andre elektriske effektgeneratoren (121).

Claims (12)

1. (Selvstendig) En flytende vindturbin omfattende - en vindturbinrotor (1) montert i et tårn (3) på en søyle- og tårnstruktur (4, 3) omfattende en hovedsakelig vertikal dyp, ballastert søyle (4) med oppdrift og fortøyd i en fortøyning (7) , - hvor turbinrotoren (1) er koblet til en første elektrisk kraftgenerator (11), karakterisert ved <*>at søyle- og tårnstrukturen (4, 3) er utstyrt med en toroide (62) med oppdrift og anordnet ved middelvannlinjen omkring søyle- og tårnstrukturen (4, 3); <*>hvor toroiden (62) oscillerer med sjøbølgene i en aksial retning med en bevegelse relativt til søyle- og tårnstrukturen (4, 3), <*>hvor toroiden (62) er utstyrt med et kraftavtakersystem (120) koblet til en andre elektrisk kraftgenerator (121) .

2. (underordnet) Den flytende vindturbinen ifølge krav 1, hvor toroiden er utstyrt med ledehjul (64) innrettet til å løpe langs søyle- og tårnstrukturen (4, 3) i dens aksiale hovedsakelig vertikale retning.

3. (underordnet) Den flytende vindturbinen ifølge krav 1 eller 2, hvor kraftavtakersystemet (120) omfatter et hydraulisk kraftavtakersystem (63) innrettet til å omdanne den relative bevegelsen til hydraulisk energi for å drive den andre elektriske kraftgeneratoren (121).

4. (underordnet) Den flytende vindturbinen ifølge ethvert av de foregående kravene, hvor kraftavtakersystemet (120) omfatter et elektromagnetisk induktivt system (123) som utnytter den relative bevegelsen mellom hjelpeoppdrifts-strukturen (61) og søyle- og tårnstrukturen (4, 3).

5. (underordnet) Den flytende vindturbinen ifølge krav 2, hvor kraftavtakersystemet (120) omfatter at ledehjulene (64) er koblet direkte eller indirekte til den andre elektriske kraftgeneratoren (121) .

6. ( underordnet) Den flytende vindturbinen ifølge ethvert av de foregående kravene, hvori hivbevegelses- karakteristika for strukturen ( 61) med oppdrift avstemmes i forhold til hivbevegelsen av søyle- og tårnstrukturen ( 3, 4) for å forbedre energiutmatingen fra den andre elektriske kra f tgeneratoren (- i- 2- 121).

7. ( underordnet) Den flytende vindturbinen ifølge ethvert av de foregående kravene, hvor toroiden ( 62) omfatter en ballasttank ( 611).

8. ( underordnet) Den flytende vindturbinen ifølge krav 7, hvor ballasttanken ( 611) utgjøres av toroiden ( 62) i seg selv, og utstyrt med et ventil- og pumpesystem ( 612) innrettet til å justere dens ballast ved å pumpe sjøvann inn eller ut.

9. (underordnet) Den flytende vindturbinen ifølge ethvert av de foregående kravene, hvor en tårnbasis (31) av tårnet (3) og et søyle-topp-parti (41) av søylepartiet (4) danner en hovedsakelig glatt overgang nær middelvannlinjen, mellom tårnet (3) og søylen (4).

10. (underordnet) Den flytende vindturbinen ifølge ethvert av de foregående kravene, hvor turbinrotoren er montert på en aksling båret i aksellagre (131) i en nacelle (13) på tårnet (3) .

11. (underordnet) Den flytende vindturbinen ifølge krav 10, hvori nacellen (13) er anordnet på et roterende lager (132) med en aksial rotasjon på tårnet (3).

12. (underordnet) Den flytende vindturbinen ifølge krav ethvert av de foregående kravene, hvori den første og den andre elektriske kraftgeneratoren (11, 12) kombineres til én generator drevet av vindturbinen (1) og toroiden (62) med oppdrift.