NO20200232A1 - Fundament for en offshore vindturbin - Google Patents

Fundament for en offshore vindturbin Download PDF

Info

Publication number
NO20200232A1
NO20200232A1 NO20200232A NO20200232A NO20200232A1 NO 20200232 A1 NO20200232 A1 NO 20200232A1 NO 20200232 A NO20200232 A NO 20200232A NO 20200232 A NO20200232 A NO 20200232A NO 20200232 A1 NO20200232 A1 NO 20200232A1
Authority
NO
Norway
Prior art keywords
foundation
tower
wind turbine
nacelle
wind
Prior art date
Application number
NO20200232A
Other languages
English (en)
Inventor
Bjarte Nordvik
Original Assignee
Bjarte Nordvik
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Bjarte Nordvik filed Critical Bjarte Nordvik
Priority to NO20200232A priority Critical patent/NO20200232A1/no
Priority to PCT/NO2021/050051 priority patent/WO2021173002A1/en
Publication of NO20200232A1 publication Critical patent/NO20200232A1/no

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63BSHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B1/00Hydrodynamic or hydrostatic features of hulls or of hydrofoils
    • B63B1/02Hydrodynamic or hydrostatic features of hulls or of hydrofoils deriving lift mainly from water displacement
    • B63B1/10Hydrodynamic or hydrostatic features of hulls or of hydrofoils deriving lift mainly from water displacement with multiple hulls
    • B63B1/107Semi-submersibles; Small waterline area multiple hull vessels and the like, e.g. SWATH
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03DWIND MOTORS
    • F03D9/00Adaptations of wind motors for special use; Combinations of wind motors with apparatus driven thereby; Wind motors specially adapted for installation in particular locations
    • F03D9/30Wind motors specially adapted for installation in particular locations
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63BSHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B21/00Tying-up; Shifting, towing, or pushing equipment; Anchoring
    • B63B21/50Anchoring arrangements or methods for special vessels, e.g. for floating drilling platforms or dredgers
    • B63B21/507Anchoring arrangements or methods for special vessels, e.g. for floating drilling platforms or dredgers with mooring turrets
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63BSHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B35/00Vessels or similar floating structures specially adapted for specific purposes and not otherwise provided for
    • B63B35/44Floating buildings, stores, drilling platforms, or workshops, e.g. carrying water-oil separating devices
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03DWIND MOTORS
    • F03D1/00Wind motors with rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor 
    • F03D1/06Rotors
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03DWIND MOTORS
    • F03D13/00Assembly, mounting or commissioning of wind motors; Arrangements specially adapted for transporting wind motor components
    • F03D13/10Assembly of wind motors; Arrangements for erecting wind motors
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03DWIND MOTORS
    • F03D13/00Assembly, mounting or commissioning of wind motors; Arrangements specially adapted for transporting wind motor components
    • F03D13/20Arrangements for mounting or supporting wind motors; Masts or towers for wind motors
    • F03D13/25Arrangements for mounting or supporting wind motors; Masts or towers for wind motors specially adapted for offshore installation
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03DWIND MOTORS
    • F03D80/00Details, components or accessories not provided for in groups F03D1/00 - F03D17/00
    • F03D80/80Arrangement of components within nacelles or towers
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03DWIND MOTORS
    • F03D80/00Details, components or accessories not provided for in groups F03D1/00 - F03D17/00
    • F03D80/80Arrangement of components within nacelles or towers
    • F03D80/88Arrangement of components within nacelles or towers of mechanical components
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63BSHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B35/00Vessels or similar floating structures specially adapted for specific purposes and not otherwise provided for
    • B63B35/44Floating buildings, stores, drilling platforms, or workshops, e.g. carrying water-oil separating devices
    • B63B2035/4433Floating structures carrying electric power plants
    • B63B2035/446Floating structures carrying electric power plants for converting wind energy into electric energy
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63HMARINE PROPULSION OR STEERING
    • B63H25/00Steering; Slowing-down otherwise than by use of propulsive elements; Dynamic anchoring, i.e. positioning vessels by means of main or auxiliary propulsive elements
    • B63H25/42Steering or dynamic anchoring by propulsive elements; Steering or dynamic anchoring by propellers used therefor only; Steering or dynamic anchoring by rudders carrying propellers
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03DWIND MOTORS
    • F03D1/00Wind motors with rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor 
    • F03D1/02Wind motors with rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor  having a plurality of rotors
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05BINDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2240/00Components
    • F05B2240/90Mounting on supporting structures or systems
    • F05B2240/91Mounting on supporting structures or systems on a stationary structure
    • F05B2240/915Mounting on supporting structures or systems on a stationary structure which is vertically adjustable
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05BINDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2240/00Components
    • F05B2240/90Mounting on supporting structures or systems
    • F05B2240/93Mounting on supporting structures or systems on a structure floating on a liquid surface
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70Wind energy
    • Y02E10/72Wind turbines with rotation axis in wind direction
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70Wind energy
    • Y02E10/727Offshore wind turbines

Description

FUNDAMENT FOR EN OFFSHORE VINDTURBIN
Beskrivelsen vedrører en oppfinnelse innenfor det tekniske feltet offshore vindenergi. Det beskrives et roterbart fundament for en offshore vindturbin, et apparat for å utvinne energi fra vind som omfatter det roterbare fundamentet, og mer.
For å redusere forurensning og å begrense global oppvarming, er det ønskelig å utvikle teknologi som kan gjøre fornybar energi mer konkurransedyktig.
Offshore vind er en spesielt interessant ressurs relatert til fornybar energiutvinning. Det ligger et stort potensial i å utnytte havområder og vinden over slike områder til å utvinne elektrisk energi. En utfordring relatert til utvinning av energi fra offshore vind, er kostnaden. For at offshore vind skal kunne være en konkurransedyktig energikilde, er det avgjørende at kostnader relatert til produksjon, installasjon og drift og vedlikehold av offshore vindturbiner reduseres. For å nå dette målet er det viktig med utvikling av ny, kostnadseffektiv teknologi.
Det er utviklet et stort antall tekniske løsninger for produksjon av vindenergi offshore. Noen av disse er relatert til bunnfaste fundamenter, mens andre er relatert til flytende fundamenter. De flytende fundamentene er i mange tilfeller fordelaktige, særlig til bruk på store havdyp, typisk over 50 meter.
På havet blir en offshore vindturbin og dens fundament utsatt for sterke krefter fra vind, bølger og strøm. Særlig kritiske er vindkreftene. Beregninger har vist at de tiltende kreftene som virker på en vindturbin til havs typisk vil være 15 ganger så sterke i vindens primære retning relativt til en retning 90 grader på denne. For å hindre at en vindturbin tilter for mye under tøffe værforhold til havs, er det viktig at fundamentet er konstruert for å motvirke tilt forårsaket av nevnte krefter, og da særlig tilt i vindretningen.
Stabilitet mot tilt er en utfordring og kostnadsdriver ved flytende fundamenter, særlig for flytende fundamenter som skal brukes i områder med potensiale for voldsomme vind- og bølgeforhold. Eksisterende løsninger for å sikre stabilitet i slike områder er gjerne store, tunge og dyre. Et eksempel på en slik løsning er kjent som «Hywind».
Havvindløsningen «Hywind» inkluderer et eksempel på et fundament for en offshore vindturbin, hvor fundamentet er en flytende vertikal sparbøye. For å motvirke tiltende krefter når sparbøyen dypt ned i havet i operasjonell stilling, og den er gjerne svært tung. Tyngden skyldes i stor grad sparbøyeløsningens behov for rettende ballast. Dens størrelse gjør den kostbar å fremstille og å frakte til destinasjon til havs, og den gjør at «Hywind» ikke kan brukes i havområder med begrenset dybde.
Det beskrives i dette dokumentet flere løsninger relatert til stabilitet for en offshore vindturbin, der hver av løsningene sammen eller hver for seg løser en eller flere utfordringer ved utvinning av energi fra havvind.
En annen utfordring ved utvinning av offshore vindenergi er relatert til installasjon, demontering og vedlikehold av utstyr. En vindturbin har flere tunge, store deler, plassert på eller ved toppen av et vindturbintårn. Eksempelvis kan en nacelle veie flere hundre tonn, og den skal gjerne installeres over 100 meter over havoverflaten. Løfting av slikt utstyr til eller fra toppen av tårnet er en kompleks og risikofylt oppgave, særlig offshore og særlig når løftet foretas fra et fartøy som i bølgene til havs beveger seg relativt til et flytende vindturbinfundament.
Det beskrives videre i dette dokumentet flere løsninger relatert til produksjon installasjon, demontering og/eller vedlikehold av utstyr.
I et første aspekt av beskrivelsen beskrives et ballastelement for å tilføre ballast til et flytende fundament for en vindturbin og for å tilføre rettende kraft på fundamentet ved tilt av fundamentet, hvor ballastelementet er utformet med et hull for å motta et rettende ben tilhørende fundamentet og hvor ballastelementet omfatter tilkoplingsmidler for å bli bevegelig opphengt i en underside av fundamentet.
Ballastelementet kan eksempelvis være torusformet eller sylinderformet. Ballastelementet kan typisk være opphengt via eksempelvis kjetting eller en form for vaier. Tilkoplingsmidlene kan omfatte eksempelvis en eller flere kjettinger eller vaiere eller lignende for å henge ballastelementet fra fundamentet. Ettersom ballastelementet er fritt opphengt, og ikke stivt festet til fundamentet, kan det bevege seg relativt til fundamentets struktur, inkludert fundamentets rettende ben. Ved tilt over en bestemt grad, vil bevegelsen av ballastelementet relativt til strukturen kunne være stor nok til at ballastelementet kommer i kontakt med det rettende benet, og i det minste en del av gravitasjonskreftene som virker på ballastelementet vil da kunne virke på det rettende benet slik at den motvirker tilten og dermed virker rettende og stabiliserende på fundamentet.
I et andre aspekt av beskrivelsen beskrives et tårn for en vindturbin for et flytende fundament, hvor tårnet har et indre hulrom og en åpning mot hav for å motta vann fra en vannmasse i det indre hulrommet. Vannmassen kan være en del av et hav, og vannmassen kan ha bølger. En slik utforming av tårnet vil kunne redusere oppdrift som følge av vann fortrengt av tårnet når tårnet er i operasjonell stilling og nedre del av tårnet penetrerer en havoverflate, og vil kunne redusere en effekt av bølger på tårnet og dets stabilitet.
Den nedre delen av tårnet kan stå i forbindelse med en overgangsdel tilhørende fundamentet, hvor overgangsdelen er utformet med en åpning mot hav som leder til en åpning til tårnets åpning, for å tillate bevegelse av vann opp gjennom overgangsdelen og til tårnet. Den nedre delen av tårnet kan fungere som et rettende ben/en rettende kjøl (herunder, i denne sammenhengen, kalt kjøl) for fundamentet, eller stå i direkte sammenheng med en vertikal, stabiliserende del tilhørende fundamentet. Den vertikale, stabiliserende delen kan være utformet med en åpning til hav gjennom hele dens lengde, en åpning som kan lede til åpningen i tårnet. Tårnet kan være sveiset eller boltet fast i overgangsdelen.
En slik åpning til hav kan tillate at bølger fritt kan bevege seg inn til og i hulrommet og innta tilnærmet samme høyde som bølgene på utsiden av hulrommet når fundamentet med tårnet er i operasjonell stilling, slik at bølgebevegelser vil ha mindre innvirkning på fundamentet og redusere deres påvirkning på tårnet.
Tårnet og/eller den vertikale, stabiliserende delen kan omfatte et ventilasjonsmiddel for å sørge for at luft kan entre hulrommet når mengden vann i hulrommet minker og for å evakuere luft når mengden vann i hulrommet øker. Ventilasjonsmiddel kan også være inkludert som en del av det flytende apparatet for å kjøle ned en generator.
I et tredje aspekt av beskrivelsen beskrives en rotor for en vindturbin, hvor rotoren omfatter et tilkoplingsmiddel for å kople rotoren og derigjennom en øvre del av vindturbinen til ett eller flere strekkstag eller en eller flere vaiere.
En ikke-roterende del av rotoren kan konstrueres for å kunne ta krefter for å avlaste et bøyemoment på tårnet.
I en utførelsesform kan rotoren ha et sentralt hull gjennom rotoren for å bli penetrert av et tilkoplingsmiddel som kan kobles mot en indre struktur i en nacelle eller et tårn som bærer rotoren. Tilkoplingsmiddelet kan benyttes for å knytte en øvre del av en vindturbin til en første ende av et strekkstag som i en andre ende kan festes til et utenforliggende festepunkt, eksempelvis et festepunkt på et ytre parti av et fundament for vindturbinen. Ved hjelp av dette strekkstaget og tilkoplingsmiddelet kan krefter tas opp for å redusere bøyemoment på eksempelvis tårnet eller et vindturbinfundament. Ved å ta opp bøyemoment ved bruk av strekkstag kan eksempelvis overganger mellom en vertikal del av fundamentet og en horisontal del av fundamentet beskyttes mot krefter som potensielt kunne vært kritiske og som kunne ført til brudd. Eksempelvis kan en stiv forbindelse mellom den horisontale, stabiliserende delen og en overgangsdel beskyttes på denne måten. Løsningen kan tillate eksempelvis et høyere vindturbintårn på fundamentet.
I en utførelsesform kan rotoren omfatte en svivel roterbart festet til en ytre overflate av rotoren, hvor svivelen omfatter tilkoplingsmiddelet for å knytte rotoren, og derigjennom en øvre del av vindturbinen, til et strekkstag.
I et fjerde aspekt av beskrivelsen beskrives en nacelle for en vindturbin, hvor nacellen omfatter en fremre del og en bakre del, hvor den fremre og den bakre delen frigjørbart kan låses til hverandre for å danne nacellen, hvor den fremre delen av nacellen omfatter et koblingsmiddel for å koble nacellen til en rotor.
Den bakre eller den fremre delen kan blant annet omfatte en generator. Nacellens fremre og bakre del kan monteres på en underliggende flate som igjen kan være en del at et tårnrør som kan penetreres av et tårn for en vindturbin. Da kan nacellen i sin helhet føres opp og ned langs tårnet på tårnrøret. Tårnrøret festes i tårnet.
Den fremre og/eller den bakre delen kan være tilpasset for å festes til et heisemiddel for å heise delen eller delene til eller mot toppen av vindturbinen.
Nacellen kan omfatte én eller flere ytterligere deler som frigjørbart kan låses til nacellens fremre og/eller bakre del. Nacellens fremre og bakre del kan frigjørbart låses til hverandre via et tårn for en vindturbin, ved at den fremre og den bakre delen begge kan låses til tårnet og derigjennom låses til hverandre, og/eller nacellens fremre og bakre del kan frigjørbart låses til hverandre.
Nacellen kan være slik utformet at den kan penetreres i sin helhet av et vindmølletårn.
Nacellen kan være utformet med en åpning for å motta vindmølletårnet. Åpningen kan være et i det vesentligste eksempelvis sylinderformet eller kjegleformet hull gjennom nacellen, fra en nedre overflate av nacellen til en øvre overflate av nacellen.
En delbar nacelle kan forenkle operasjoner for installasjon, demontering, vedlikhold og lignende.
I et femte aspekt av beskrivelsen beskrives et øvre overgangsstykke for en vindturbin, hvor overgangsstykket omfatter en øvre og en nedre nacellebærer, et hengsel og en tiltemekanisme, hvor den øvre og den nedre nacellebæreren er tiltbart festet til hverandre ved hengselet og hvor tiltemekanismen er koplet til den øvre og den nedre nacellebæreren for å tilte de to nacellbærerne relativt til hverandre.
En nacelle kan typisk være festet til et vindturbintårn via det øvre overgangsstykket. Det øvre overgangsstykket kan videre omfatte et lager for å tillate rotasjon av nacellen relativt til vindturbintårnet. Det øvre overgangsstykket kan videre omfatte et rotasjonsmiddel for å rotere nacellen relativt til tårnet.
En eller begge nacellebærerne kan være vertikalt delbare i eksempelvis to deler, eksempelvis slik at hver del kan være formet som en halvmåne.
Tiltemekanismen kan omfatte eksempelvis en hydraulisk sylinder eller en elektrisk motor for å tilføre en kraft for å tilte den øvre delen relativt til tårnet.
Den nedre nacellebæreren kan typisk ha en nedre kopling til tårnet, samt en øvre kopling til den øvre nacellebæreren. Den nedre nacellebæreren kan omfatte lageret og være koplet til tårnet via lageret, for å tillate rotasjon av nacellebæreren på tårnet. Videre kan den nedre nacellebæreren være koplet til den øvre nacellebæreren via tiltemekanismen. Den øvre nacellebæreren kan, i tillegg til å ha en nedre kopling til den nedre nacellebæreren, ha en øvre kopling til en nacelle. Koplingen til nacellen kan være en kopling via et lager som tillater rotasjon av nacellen på den øvre nacellebæreren. I en typisk utførelsesform vil den nedre nacellebæreren eller den øvre nacellebæreren omfatte et lager for å tillate rotasjon av nacellebæreren på tårnet eller av nacellen på nacellebæreren, men det er også mulig med en nacellebærer uten et slikt lager og med en nacellebærer med både et lager på den nedre nacellebæreren og et lager på den øvre nacellebæreren.
Rotasjonsmekanismen kan være en mekanisme for å rotere nacellebæreren relativt til tårnet eller for å rotere nacellen relativt til nacellebæreren.
I et sjette aspekt av beskrivelsen beskrives en vinkelstabilisator for å stabilisere kraftretningen for en kraft fra en ankerline som virker på et flytende fundament for en vindturbin, hvor vinkelstabilisatoren omfatter en stiv vinkelstabilisatorstruktur og et lodd knyttet til den stive vinkelstabilisatorstrukturen, og hvor vinkelstabilisatoren er innretter å kople ankerlinen til fundamentets ankerpunkt via den stive vinkelstabilisatorstrukturen.
Vinkelstabilisatorstrukturen kan omfatte eksempelvis tre stive stenger knyttet til hverandre slik at de former en stiv trekantformet struktur. Vinkelstabilisatoren kan omfatte en forlenger i form av et stivt stag, en kjetting eller en vaier eller lignende som kan være tilkoplet vinkelstabilisatorstrukturen. Loddet kan være koplet til vinkelstabilisatorstrukturen via forlengeren.
Flere vinkelstabilisatorer kan være koplet til et fundament. Eksempelvis kan én vinkelstabilisator være koplet til et fundament for hver av tre ankerliner. Et flertall av de flere vinkelstabilisatorenes lodd kan hver være koplet til i det minste ett annet av de flere vinkelstabilisatorenes lodd ved bruk av eksempelvis stag, vaier eller kjetting eller lignende.
Fundamentet kan være festet til et første hjørne av vinkelstabilisatorstrukturen. Loddet er typisk koplet, eksempelvis via et stag eller en vaier, til en nedre del av vinkelstabilisatorstrukturen, og ankerlinen er typisk koplet til et andre hjørne av vinkelstabilisatorstrukturen. Ankerlinen kan ha en typisk hanefot-konfigurasjon, slik at to deler, en av hver sin ankerline kan dele et hjørne i trekanten. Andre konfigurasjoner av vinkelstabilisatorstrukturen er naturligvis mulige, den trenger ikke være formet som en trekant. Andre varianter av tilkopling av eksempelvis ankerline til vinkelstabilisatoren eller vinkelstabilisatoren til fundamentet eller er også mulige.
I et sjuende aspekt av beskrivelsen og i et første aspekt ved oppfinnelsen beskrives et flytende fundament for en offshore vindturbin, hvor fundamentet omfatter en overgangsdel for å bære vindturbinen, og en stabiliserende del for å stabilisere overgangsdelen med eller uten vindturbinen,
hvor den stabiliserende delen omfatter en horisontal del og en vertikal del som begge er rettende tilknyttet overgangsdelen,
hvor den vertikale delen omfatter et rettende ben for å rage nedover i en vannmasse i operasjonell stilling,
hvor den horisontale delen omfatter en rettende arm og i forbindelse med den rettende armen, i en avstand fra overgangsdelen, et ankerfeste,
slik at overgangsdelen i operasjonell stilling, når fundamentet er forankret, kan rotere rundt ankerfestet under påvirkning fra naturkrefter, som krefter fra vind, bølger og/eller strøm.
Fundamentet kan være forankret til en havbunn via en ankerline knyttet til ankerfestet.
Fundamentet kan være fritt for direkte forankring av overgangsdelen, som kan være forankret bare via den rettende armen og ankerfestet og en ankerline. Fundamentet kan omfatte et anker og en ankerline. Fundamentet kan være forankret via ankerfestet på en slik måte at overgangsdelen kan rotere om ankerfestet ved påvirkning av naturkrefter som bølger, vind og/eller strøm. Vannmassen er en vannmasse for å bære fundamentet, en vannmasse fundamentet kan flyte på.
Fundamentet er konstruert for å bli forankret ved ankerfestet, ikke ved overgangsdelen, slik at overgangsdelen i operasjonell stilling, og dermed også en på fundamentet installert vindturbin, kan rotere rundt ankerfestet under påvirkning av naturkrefter som krefter fra bølger, strøm og/eller vind. På den måten kan fundamentet virke selvorienterende og vende seg og vindturbinen i en fordelaktig stilling i forhold til stabilitet og i forhold til effektiv produksjon av energi. Denne fordelaktige stillingen vil typisk være med overgangsdelen i det vesentligste vindmessig nedstrøms ankerfestet.
Ankerfestet kan være en innretning som omfatter flere deler. Eksempelvis kan ankerfestet omfatte en vertikal struktur, som kan være festet til den rettende armen og i operasjonell stilling være rettet et stykke ned i en vannmasse, og ett eller flere tilkoplingsmidler for å kople en ankerline til ankerfestet.
Betegnelsen «rettende» viser til en effekt i forhold til fundamentets stabilitet, typisk en tiltmotvirkende effekt. De rettende delene er gjerne stivt festet til overgangsdelen, direkte eller via andre deler av fundamentet, slik at om en kraft virker på en av delene vil den også virke på og motvirkes av de andre. De rettende delene kan eksempelvis være stivt festet til overgangsdelen, direkte eller via annen rettende struktur, eksempelvis ved å være sveiset eller boltet fast til overgangsdelen, eller en eller flere av de rettende delene kan være tilkoblet overgangsdelen via eksempelvis en hengsel som tillater bevegelse i det minste i ett plan. Den rettende armen kan i den videre teksten omtales som «armen», «den rettende armen» eller, ettersom den er en del av den horisontale delen av fundamentet og/eller fordi den i enkelte utførelsesformer er i det vesentligste horisontal når fundamentet er i operasjonell stilling på stille vann, som «den horisontale armen». Det rettende benet kan i den videre teksten omtales som «benet», «det rettende benet» eller, siden det er en del av den vertikale delen av fundamentet og/eller fordi den i enkelte utførelsesformer er i det vesentligste vertikal når fundamentet er i operasjonell stilling på stille vann, som «det vertikale benet». Fundamentets stabiliserende del omfatter en stiv struktur som omfatter i det minste en del av overgangsdelen, den horisontale delen og den vertikale delen.
Begrepene «ben» og «arm» skal ikke ses som begrensende på form eller design. Benet og armen kan begge ha en hvilken som helst form som på et vis kan være hensiktsmessig eller fordelaktig. Benet kan stå rett vertikalt ned i vannmassen i operasjonell stilling, eller eksempelvis skrått nedover. Benet kan være splittet i eksempelvis to eller tre eller flere enn tre nedadragende elementer som hver kan være rettet eksempelvis direkte vertikalt nedover eller skrått nedover. De kan eksempelvis rage skrått fra hverandre nedover. Det samme kan armen.
I en typisk utførelsesform kan ankerfestet være festet til en første ende av armen, mens overgangsdelen er festet til en andre ende av armen, slik at armen i sin lengderetning strekker seg fra ankerfestet til overgangsdelen. I en alternativ utførelsesform kan armen strekke seg fra overgangsdelen, til ankerfestet, og videre gjennom og forbi ankerfestet. I en ytterligere utførelsesform kan armen strekke seg fra ankerfestet, til overgangsdelen, og videre gjennom og forbi overgansdelen. I en ytterligere utførelsesform kan armen strekke seg gjennom og forbi både overgangsdelen og ankerfestet. Ankerfestet vil i alle utførelsesformer av fundamentet i henhold til det første aspekt ved oppfinnelsen befinne seg i en avstand til overgangsdelen, hvor avstanden kan være eksempelvis over 10 meter, over 20 meter, over 30 meter, over 50 meter, over 70 meter, over 100 meter, eller over 150 meter.
Betegnelsene «vertikal»/«i det vesentligste vertikal» og «horisontal»/«i det vesentligste horisontal» viser typisk til en stilling eller form av en gjenstand når fundamentet er i operasjonell stilling under normale forhold i forhold til vind og bølger.
Den vertikale delen av fundamentet er en del av fundamentet som i operasjonell stilling i det vesentligste vil være en undervannsdel, i det den i operasjonell stilling vil strekke seg nedover i en vannmasse fra overgangsdelen eller fra den horisontale delen av fundamentet. Den vertikale delen kan virke som en kjøl, og/eller som ballast, for å stabilisere fundamentet mot tilt. Den vertikale delen kan typisk stikke over 20 meter, over 30 meter, over 50 meter, over 70 meter, over 100 meter eller over 150 meter ned i vannmassen fra vannmassens overflate. Den vertikale delens primære hensikt kan typisk være å virke mot sideveis tilt, selv om den også kan virke stabiliserende mot tilt i lengderetning.
Fundamentets lengderetning kan sies å være retningen fra ankerfestet til overgangsdelen og motsatt. Sideveis til kan da eksempelvis være tilt perpendikulært på fundamentets lengderetning.
Den horisontale delen av fundamentet er en del av fundamentet som i operasjonell stilling i det vesentligste vil rage horisontalt fra overgangsdelen. Den kan vende være vinklet noen grader oppover eller nedover i forhold til et horisontalt plan, eksempelvis 5, 10 eller 15 grader oppover eller nedover relativt til det horisontale plan. Den horisontale delen kan primært virke mot tilt i fundamentets lengderetning.
Overgangsdelen er en del av fundamentet som en vindturbin kan stå på og/eller i forbindelse med. Begrepet skal utover nevnte funksjon ikke leses som begrensende for form eller design av delen. Denne overgangsdelen er knyttet til den rettende armen og til det rettende benet. Benet kan være direkte knyttet til overgangsdelen, eller det kan være knyttet til overgangsdelen via eksempelvis armen. Benet kan være festet til den rettende armens fremre del. Benet kan eksempelvis inngå som en del av ankerfestet, slik at fundamentet fritt kan rotere om benet. Denne utførelsesformer av fundamentet har betydelige fordeler ved at det er mindre flate som skal føres gjennom vannet om vinden endrer retning. Dette kan være fordelaktig eksempelvis i forhold til sideveis stabilitet. Benet kan rage direkte nedover, rett nedover, eller skrått nedovr, fra en posisjon hvor det er knyttet til annen stiv struktur tilhørende fundamentet, eksempelvis fra en posisjon på den rettende armen, fra en posisjon på overgangsdelen, eller fra ankerfestet. Benet kan eksempelvis rage nedover fra en posisjon på armen lik eller mindre enn 25% av armens lengde fra overgangsdelen, lik eller mindre enn 50% av armens lengde fra overgangsdelen, lik eller mindre enn 75% av armens lengde fra overgangsdelen, lik eller mindre enn 90% armens lengde fra overgangsdelen, eller mer enn 90% av armens lengde fra overgangsdelen.
For å stabilisere fundamentet i forhold til sideveis tilt, kan det være en fordel å redusere friksjon som vil oppstå mellom fundamentets struktur og en vannmasse ved rotasjon av fundamentet. Ved å plassere benet ved, i forbindelse med, eller å ha benet som en del av ankerfestet heller enn å ha benet direkte under overgangsdelen vil denne friksjonen reduseres, ettersom en avstand benet må bevege seg gjennom vannmasse ved rotasjon er mindre ved ankerfestet vil være mindre enn ved overgangsdelen. Dermed vil også friksjonen reduseres og stabiliteten bedres.
En slik plassering av benet vil videre kunne være gunstig i forhold til en havstrøms påvirkning på overgangsdelens plassering i vannet, og den vil kunne gi en jevnere fordeling av vekt på den rettende armen. Videre vil det kunne være fordelaktig for å unngå kollisjoner med eksempelvis undervannsstrukturer.
Et fundament i henhold til oppfinnelsens første aspekt kan tilby bedre stabilitet for en vindturbin, mot krefter fra vind, bølger og strøm i kombinasjon, relativt til dens vertikale størrelse og dens masse, sammenlignet med kjent teknikk som eksempelvis «Hywind», ved at den er utformet mer hensiktsmessig.
Den rettende armen kan være stivt festet til ankerfestet og til overgangsdelen, og kan utgjøre en stiv forbindelse mellom ankerfestet og overgangsdelen.
Fundamentet vil typisk være utformet slik at det i operasjonell stilling vil følge med vinden slik at overgangsdelen normalt blir stående i det vesentligste nedstrøms ankerfestet i en vind som virker på fundamentet. Det vil si at dersom det blåser direkte fra nord mot sør, så vil fundamentet typisk rotere med vinden slik at overgangsdelen står sør for ankerfestet.
Vindkreftene vil da primært virke på vindturbinen i den rettende armens lengderetning.
Avhengig av ankerfestets og armens lengde, tyngde og utforming vil da armen kunne tilføre fundamentet svært gode stabilitetsegenskaper mot tilt forårsaket av vindkrefter. Ved at fundamentet retter seg med krefter som påvirker det, vil det kunne forhindre sideveis tilt, hvilket vil ha stor innvirkning på dets stabilitet. Havstrømmer og bølger vil også kunne påvirke overgangsdelens posisjon relativt til ankerfestet, men under typiske forhold vil vindretningen typisk ha størst effekt på posisjonen.
Enkelte utførelsesformer av oppfinnelsen kan ha flere enn én rettende arm. I utførelsesformer med flere enn én rettende arm, kan den rettende armen som forbinder ankerfestet med overgangsdelen kalles den primære rettende armen, og øvrige rettende armer kan kalles sekundære rettende armer. I utførelsesformer med én eller flere øvrige rettende armer, vil den eller de typisk ikke stå parallelt med den primære rettende armen. En slik sekundær rettende arm vil da kunne ha en rettende effekt mot tilt som avviker fra lengderetningen til den primære rettende armen. Den rettende armen vil i de fleste utførelsesformer være i det vesentligste horisontal, men kan i noen utførelsesformer eksempelvis være vinklet noe nedover eller oppover, relativt til et horisontalt plan, eksempelvis mellom ankerfestet og overgangsdelen.
Fundamentet og en på fundamentet installert vindturbin er videre utsatt for tiltende krefter fra vindturbinens bladers rotasjon og fra bølger, som vil ha en retning som den rettende armen ikke har særlig effekt mot. Det rettende benet vil virke stabiliserende mot disse kreftene.
Den rettende armen som utgjør et bindeledd mellom ankerfestet og overgangsdelen kan være formet som et langstrakt rør. Lengden på armen vil til dels avgjøre tårnets tilt i vindretning når overgangsdelen blir trykket ned som resultat av vindens kraft mot turbinen. Armen vil typisk være fullt submersibel under normal operasjon, eller den kan være semisubmersibel. Ankerfestet kan være festet til en første ende av den rettende armen, og overgangsdelen til en andre ende.
Den rettende armen kan ha ett eller flere kamre som selektivt kan fylles med eller tømmes for ballast. I utførelsesformer hvor en rettende arm har flere kamre, kan oppdriftspunktet og/eller tyngdepunktet til fundamentet justeres ved å justere innholdet i kamrene.
Oppdriftspunktet og/eller tyngdepunktet til fundamentet kan på denne måten, ved justering av innhold i kamrene, justeres horisontalt og/eller vertikalt. Dette kan være fordelaktig for å stabilisere fundamentet i forhold til krefter fra ankerfestet og etter vind- og/eller bølgeforhold.
Merk at når fundaments stabilitet beskrives, og dets tyngdepunkt og oppdriftspunkt og lignende, kan dette gjelde fundamentet med vindturbin installert på vindturbinens overgangsdel.
Det kan videre være fordelaktig å ha fundamentets oppdriftspunkt så nær en overflate av en vannmasse som mulig. Fundamentet i henhold til det første aspekt av oppfinnelsen tillater at oppdriftspunktet løftes ved hjelp den horisontale delen – ved at den rettende armen kan ha betydelig oppdrift.
Typisk vil vekten i armen, når fundamentet er i operasjonell stilling, balanseres slik at armen er fullt submersibel for å begrense påvirkning av bølgenes kraft, samt ha bedre kontroll på innretningens oppdrift. Avhengig av hva som er ønskelig, kan en eksempelvis endre mengden ballast og/eller plassering av ballast i den rettende armen slik at den eksempelvis har positiv oppdrift i enden festet mot overgangsdelen for å bære i det minste en del av vekten av overgangsdelen, eller i enden mot benet om benet står i motsatt ende av armen i forhold til overgangsdelen. Det er normalt ønskelig med en fordeling av ballast i armen som gjør at nedbøyning av armen unngås for å unngå sterke bøyekrefter på en eller flere deler av armen eller annen struktur stivt festet til armen.
Ankerfestet kan omfatte en søyle videre beskrevet som et ankertårn. Fundamentet kan være konfigurert slik at i det minste en del av ankertårnet rager over en vannoverflate i operasjonell stilling og slik at den vil kunne trekkes ned i vannet når ankerfestet trekkes nedover av nedadgående krefter påført ankerfestet via en ankerline. På den måten vil fundamentets oppdrift ved ankerfestet kunne økes for å kompensere for nedadgående krefter ved at ankertårnet fortrenger et større volum av vann når det trekkes nedover.
Ankerfestet eller ankertårnet kan innvendig romme noen eller alle deler tilhørende ett eller flere styringssystemer og/eller en eller flere transformatorer for kraftproduksjon og/eller kraftoverføring fra en vindturbin, og/eller en gjennomføring av en kabel for overføring av kraft til land.
Toppen av ankertårnet kan innrettes som en landingsplattform for et helikopter.
Ankertårnet kan være rotasjonsløst festet til ankerfeste, og således ikke en integrert del av den rettende armen. Ankertårnet kan være en forlengelse av det rettende benet. Ankertårnet kan i en utførelsesform være i senter i forhold til ankelinene hvilket vil være fordelaktig i utførelsesformer hvor ankertårnet har en gjennomføring av en kabel å overføre kraft til land.
Ankerfestet kan omfatte en ankerring. Ankerringen kan være roterbart festet til en vertikalt rettet struktur tilhørende ankerfestet. Den vertikalt rettede strukturen kan være fundamentets rettende ben, ankertårnet, eller en annen vertikalt rettet struktur. Ankerringen kan være formet som en ring. Ankerringen kan være penetrert av eksempelvis den vertikalt rettede strukturen eller en annen del av ankerfestet, eller ankerringen kan penetrere den vertikalt rettede strukturen. Ankerringen kan omfatte ett eller flere tilkoplingsmidler for å kople ankerringen til én eller flere ankerliner. Ankerfestet kan omfatte én eller flere vinkelstabilisatorer for å stabilisere retningen på kraften som virker på ankerfestet fra ankerlinen. Disse én eller flere vinkelstabilisatorene kan være koplet til ankerringen. Ankeret kan være en hvilken som helst type anker for å forankre fundamentet. Ankerlinen kan være en hvilken som helst type ankerline. Fundamentet kan omfatte flere enn ett anker og minst én ankerline til hver av de flere enn ett ankerene. Fundamentet kan i enkelte utførelsesformer omfatte flere enn ett ankerfeste. Ved forankring til havs kan det i mange tilfeller være fordelaktig, og til og med nødvendig, med ankerliner av materiale med lav egenvekt. Slike ankerliner er gjerne dyre, relativt til tyngre alternativer. Utførelsesformer av fundamentet i henhold til oppfinnelsen kan ha ankerliner som er av høyere egenvekt, som eksempelvis en ankerkjetting av stål. En tung ankerline kan være fordelaktig for fundamentet, da tyngden av ankerlinen vil kunne tilføre vekt til ankerfestet, hvilket vil kunne utnyttes for å bidra til stabiliseringen av fundamentet.
Når sterke vindkrefter virker på en vindturbin som står på fundamentet vil de blåse vindturbin og fundament bakover fra ankerfestet. Da vil ankerfestet trekke på ankerlinen, som vil øve en motkraft på ankerfestet. Denne motkraften vil i det minste delvis virke vertikalt, og utøve en kraft nedover i forhold til ankerfestet. Dette vil ha en ytterligere stabiliserende, rettende effekt på fundamentet og vindturbinen.
Etter hvert som ankerfestet trekkes nedover, vil vinkelen fra ankerlinen til ankerfestet kunne endre seg, og dermed også retningen på kraften som øves på fundamentet fra ankerlinen. Ankerfestet kan derfor omfatte en vinkelstabilisator for å holde retningen av kraften øvet på ankerfestet fra ankerlinen mer stabil. Vinkelstabilisatoren kan omfatte en stiv struktur som omfatter et lodd, og som er innrettet for å koples til ankerfestet og til ankerlinen.
Det rettende benet er en struktur primært for å stabilisere vindturbinfundamentet mot tilt i andre retninger enn den til enhver tid rådende vindretningen. En hensikt med benet er å ha en rettende effekt mot sideveis belastning. Benet med dets vekt kan videre brukes til å jevne ut belastningene i overgangsdelens lengderetning. Benets plassering i forhold til tårnet og ankerfestet påvirker fordeling av fundamentets oppdrifts- og tyngdepunkt og belastninger eksempelvis fra tyngdekraft på fundamentets struktur. Fundamentet kan med fordel være designet slik at benet er plassert i en fordelaktig posisjon med tanke på oppdriftspunkt, tyngdepunkt og/eller strukturbelastninger.
For å ivareta sideveis stabilitet kan det være gunstig å tilføre vekt i en nedre del av benet og/eller å forlenge benet nedover. Benet kan være formet med en overflate som sørger for stor dempning mot sideveis tilt. Benet kan være utformet eksempelvis som en søyle, et rør, eller en kjegle, men den kan også med fordel ha en i det vertikale plan flatere utforming. Benet kan fungere og/eller være utformet som en kjøl, eller som en bøye.
Benet kan være utformet med ett eller flere kammer som kan fylles med ballastmateriale. Benet kan være uten kammer for å motta ballast, og benets kropp kan i seg selv utgjøre en ballast.
Ettersom det rettende benet ikke er primærstabilisator mot vindkrefter, men mot mindre, sideveis krefter, kan dets masse og/eller lengde begrenses sammenlignet med eksempelvis sparbøyen som brukes i «Hywind»-løsningen. Dette kan være svært fordelaktig eksempelvis i forhold til transport av fundament over havområder med relativt grunt vann og gjør at det flytende fundamentet i henhold til oppfinnelsens første aspekt også kan installeres på havområder med relativt grunt vann.
Benet vil i noen utførelsesformer være plassert direkte under en plattform for et vindturbintårn på overgangsdelen, da gjerne, men ikke nødvendigvis, som en vertikal forlengelse av et tårn. Benet kan alternativt plasseres i en horisontal avstand fra plattformen, og i en horisontal avstand fra overgangsdelen, eksempelvis i retning fra eller mot ankerfestet. Benet kan være en del av eller direkte knyttet til tårnet for en vindturbin som skal bæres av vindturbinfundamentet.
Benet kan eksempelvis være utformet som et åpent rør, og tillate vanninntrengning. En åpen bunn kan minimere vannfortrengningen av benet i operasjonell stilling, og dermed redusere en oppdrift fra benet og/eller effekten av benet på fundamentet. Benet kan typisk være stivt festet til overgangsdelen, direkte eller indirekte, eksempelvis via armen.
Fundamentet kan ha flere enn ett ben. I en utførelsesform kan eksempelvis ett av flere ben være en nedre del av tårnet for en vindturbin, mens et annet ben er uavhengig av tårnet og stivt festet til en underside av fundamentet i en avstand fra tårnet. Flere ben kan være fordelaktig fordi man da kan oppnå samme eller bedre stabilitet som man kan oppnå med ett ben med flere ben av mindre masse og/eller lengde.
Det rettende benet kan være stivt festet til overgangsdelen, enten direkte eller via armen. I utførelsesformer av fundamentet kan benet heves og senkes vertikalt. Et hev- og senkbart ben kan eksempelvis være fordelaktig i tilfeller hvor fundamentet skal taues til havs over områder med havdyp mindre enn benets dybde i operasjonell stilling.
Fundamentet kan videre omfatte én eller flere vannbremser. De én eller flere vannbremsene kan være opphengt fra én eller flere nedre deler av fundamentets struktur og kan være fordelaktige ved at de kan bremse vertikal bevegelse av fundamentet. De kan være utformet og opphengt slik at de ved vertikal bevegelse av fundamentet vil skyve på en betydelig vannmasse, hvilket vil sørge for at de påfører fundamentet en kraft mot bevegelsens retning. De kan være utformet slik at de primært bremser ved vertikal bevegelse i en retning, eksempelvis oppover.
Fundamentet kan omfatte et motorisert rotasjonsmiddel for styrt rotasjon av fundamentet. I fordelaktige utførelsesformer kan rotasjonsmiddelet være koblet til et styringsystem slik at fundamentet kan bli rotert tilbake til en utgangsposisjon. Det kan eksempelvis være innstilt på en slik måte at om innretningen har rotert mer en to omdreininger om ankerpunktet vil rotasjonsmiddelet rotere fundamentet to omdreininger tilbake. Dette kan eksempelvis være fordelaktig for å unngå uønsket tvist av en elektrisk kabel mellom innretning og havbunn.
Rotasjonsmiddelet kan eksempelvis omfatte en truster. Rotasjonsmiddelet vil typisk være plassert i forbindelse med fundamentet i en avstand til ankerfestet, mot overgangsdelen. I utførelsesformer kan rotasjonsmiddelet være stivt festet til fundamentets overgangsdel, eller i en utførelse der det kan rotere for å styre kraft retningen.
Fundamentet kan videre omfatte et ror. Roret kan eksempelvis være festet til det rettende benet, men kan også være festet til overgangsdelen eller til den rettende armen uavhengig av benet. Roret kan være roterbart 360 grader. Roret kan brukes til å påvirke rotasjon av fundamentet, eksempelvis ved at det kan vendes slik at det påvirker rotasjonen mot en havstrømsretning, eksempelvis for å bedre fundamentets stabilitet og/eller for å bedre orienteringen til en vindturbin montert på fundamentet i forhold til en vindretning slik at vindturbinen mer effektivt kan utvinne energi fra vinden.
Fundamentets rettende ben kan være roterbart eller omfatte en roterbar del, og være formet slik at det kan fungere som et ror. I en utførelsesform kan fundamentet ha både et roterbart rettende ben og et ror. I en slik utførelsesform kan eksempelvis det rettende benet være roterbart i en mindre vinkel enn roret, og roret være det primære middelet for å justere en havstrøms påvirkning på posisjonen av fundamentets overgangsdel relativt til ankerfestet, og det rettende benet kan være et sekundært middel for det samme.
De fleste kjente offshore vindturbiner har en nacelle med påmonterte blader, hvor nacellen kan roteres for å vinkle bladene på en måte som gjør at de utnytter en vind effektiv til å utvinne elektrisk energi – typisk 90 grader på vindretningen. Med et fundament som roterbart, er det ikke like viktig at nacellen er roterbart 360 grader. Det kan da tenkes at nacellen kan være rotasjonsfast til tårnet, eller ha en mindre rotasjonsfrihet, eksempelvis -10 grader, - 20 grader, eller -45 grader.
Det rettende benet kan være plassert ved eller nær ankerfestet. For å stabilisere et fundament i forhold til sideveis tilt, kan det være fordelaktig å minimere friksjon mellom fundamentets struktur og en vannmasse som oppstår ved rotasjon av fundamentet. Denne friksjonen kan reduseres ved å begrense avstanden benet må beveges ved rotasjon av fundamentet. Det kan således være fordelaktig for fundamentets stabilitet om benet plasseres ved eller nær rotasjonssentrum for å begrense nevnte avstand, for å redusere friksjonen.
I et åttende aspekt av beskrivelsen beskrives et flytende fundament for en vindturbin, hvor fundamentet omfatter:
- en overgangsdel og et rettende ben, hvor det rettende benet rager nedover i en vannmasse når fundamentet er i operasjonell stilling;
- en stiv struktur, som omfatter og knytter sammen i det minste en del av overgangsdelen og i det minste en del av det rettende benet; og
- et ballastelement utformet med et hull for å motta det rettende benet,
hvor ballastelementet er bevegelig opphengt i den stive strukturen, slik at det rettende benet penetrerer ballastelementet og slik at ballastelementet vil komme i kontakt med og virke rettende på det rettende benet og dermed også virke rettende på fundamentet ved tilt av fundamentet over en bestemt grad.
Ballastelementet kan være ballastelementet i henhold til det første aspekt av beskrivelsen.
Fundamentet i henhold til det åttende aspekt av beskrivelsen kan ha et hvilket som helst av trekkene nevnt i forbindelse med fundamentet i henhold til det sjuende aspekt av beskrivelsen.
I et niende aspekt av beskrivelsen beskrives et flytende fundament for en offshore vindturbin, hvor fundamentet omfatter:
- en overgangsdel for å bære vindturbinen;
- en første og en andre rettende arm,
hvor den første armen og den andre armen er festet til og rager ut fra overgangsdelen, og hvor den første armen omfatter et hengsel og via hengselet er leddet tilknyttet overgangsdelen for å tillate bevegelse av den første armen i det horisontale planet.
Det flytende fundamentet i henhold til beskrivelsens niende aspekt kan ha den første og den andre armen festet til overgangsdelen med en vinkel mellom seg på under 120 grader, på under 110 grader, på under 100 grader, eller, typisk, på om lag 90 grader. Vinkelen mellom de to armene kan være mindre enn 90 grader eller over 120 grader. Bevegelsen av den første armen som hengselen tillater kan være en bevegelse som endrer vinkelen mellom de to armene. Det flytende fundamentet kan ha flere enn to i det vesentligste horisontale, rettende armer.
En ytre del av den første og en ytre del av den andre armen til sistnevnte fundament kan være festet til hverandre med et festemiddel som eksempelvis en wire eller en kjetting eller lignende.
En ytre del av den første armen og/eller en ytre del av den andre armen kan hver ha et ankerfeste for å knytte armen til et anker.
I en typisk utførelsesform kan den første armen være festet til et første anker som ligger på en i det vesentligste motsatt side av den første armen i forhold til den andre armen, via en ankerline som strekker seg fra den første armens ankerfeste til det første ankeret. Den andre armen kan typisk være festet til et andre anker som ligger på en i det vesentligste motsatt side av den andre armen i forhold til den første armen, via en ankerline som strekker seg fra den andre armens ankerfeste til det andre ankeret.
Den første armen og den andre armen kan være flytende armer, semisubmersible armer eller fullt submersible armer.
Den første armen kan ha hulrom som selektivt kan holde på ballast eller være tom for ballast. På den måten kan armens oppdrifts- og tyngdepunkt og dermed også fundamentets oppdrifts og tyngdepunkt justeres. Armen kan ha flere hulrom fordel over dens lengdeakse. Den andre armen kan ha slike hulrom.
Som i forbindelse med tidligere beskrevne aspekt av beskrivelsen, refererer beskrivelser som «i det vesentligste horisontal» og «bevegelse av den første armen i det horisontale plan» til stilling og bevegelse i operasjonell stilling av fundamentet under normale, rolige forhold til sjøs. Dette gjelder også for videre beskrivelse og videre aspekter ved beskrivelsen.
Fundamentet i henhold til beskrivelsens niende aspekt kan være et fundament for å bli forankret på en måte som ikke tillater fundamentet å rotere, eller det kan være et fundament for å bli forankret på en måte som tillater rotasjon. Fundamentet kan være forankret som nevnt over, hvor den første og den andre armen begge er forankret til hvert sitt anker. Det kan alternativt være forankret bare fra den ene armen, slik at fundamentet kan rotere rundt den ene armens ankerfeste.
Fundamentet i henhold til det niende aspekt kan omfatte et hvilket som helst av trekkene nevnt i forbindelse med fundamentene i henhold til det sjuende og/eller det åttende aspekt av beskrivelsen.
Et hvilket som helst av fundamentene i henhold til det sjuende, det åttende eller det niende aspekt av beskrivelsen kan omfatte én eller flere av ballastelementet i henhold til det første aspekt av beskrivelsen eller vinkelstabilisatoren i henhold til det sjette aspekt av beskrivelsen, og/eller et hvilket som helst av trekkene ved et av de øvrige fundamentene.
I et tiende aspekt av beskrivelsen beskrives en vindturbin for et apparat for å utvinne energi fra vind, hvor vindturbinen har en øvre del og en nedre del, hvor den øvre delen er tiltbart festet til den nedre delen ved et hengsel og hvor vindturbinen omfatter en tiltemekanisme for å kunne tilte den øvre delen relativt til den nedre delen, for å kunne holde den øvre delen stabil ved tilt av vindturbinen.
Vindturbinens tårn kan videre omfatte en kontrollenhet knyttet til tiltemekanismen for å automatisk styre sylinderen for å holde den øvre delen korrekt vinklet i forhold til et horisontalt plan. Den øvre delen kan omfatte en nacelle med rotor og blader. Den øvre delen kan videre omfatte en tårnforlengelse – en struktur lignende en øverste del av et typisk tårn for en vindturbin – som nacellen er festet til. Vindturbinens øvre del kan være en del av et tårn for en vindturbin, og den nedre delen kan være et tårn eller en del av et tårn for en vindturbin.
«Å holde den øvre delen stabil» kan i denne sammenheng bety å bevare en vinkel mellom den øvre delen og et horisontalt plan stabil. Dette kan da skje ved å endre en vinkel mellom den øvre delen og den nedre delen, ved tilt av vindturbinen. Den øvre delen kan også refereres til som en «øvre ende».
En flytende vindturbin vil som nevnt tidligere kunne tilte under påvirkning av sterke krefter fra vind og/eller fra bølger. Slik tilt vil kunne endre stillingen til vindturbinens blader på en måte som gjør at vindturbinens evne til å utvinne energi fra vinden forringes. Ved å ha en tiltbar øvre del kan vindturbinens blader holdes mer stabilt i en stilling som tillater effektiv energiutvinning. En vindturbin med tiltbar øvre del kan være fordelaktig for flere typer flytende fundamenter, men kan være spesielt fordelaktig for et fundament som kan roteres slik som fundamentet i henhold til oppfinnelsens første aspekt eller i henhold til beskrivelsens åttende aspekt.
Vindturbinen kan omfatte et øvre overgangsstykke. Nacellen kan knyttes til tårnet via det øvre overgangsstykket. Det øvre overgangsstykket kan være roterbart festet til tårnet, og/eller nacellen kan være roterbart festet til tårnet, slik at nacellen kan roteres relativt til tårnet om tårnets lengdeakse.
Det øvre overgangsstykket kan omfatte et tårnrør; en øvre og en nedre nacellebærer, hengselen, tiltemekanismen.
I et ellevte aspekt av beskrivelsen beskrives en vindturbin for et flytende apparat for å utvinne energi fra vind, hvor vindturbinen omfatter en løftebom montert på en øvre del av vindturbinens tårn, over en posisjon for en nacelle på tårnet.
Løftebommen kan omfatte én eller flere trinser, og/eller andre løftemidler, og kan brukes til heving og/eller senkning av en nacelle til eller fra en øvre del av tårnet. Løftebommen kan eksempelvis være plassert øverst på tårnet til vindturbinen.
Vindturbinen kan være en del av et flytende apparat for å utvinne energi fra vind, hvor apparatet videre kan omfatte et hvilket som helst av de flytende fundamentene i henhold til beskrivelsens sjuende, åttende eller niende aspekt. Vindturbinen kan omfatte én eller flere av tårnet i henhold til det andre aspekt av beskrivelsen, rotoren i henhold til det tredje aspekt av beskrivelsen, nacellen i henhold til det fjerde aspekt av beskrivelsen og/eller overgangsstykket i henhold til det femte aspekt av beskrivelsen. I utførelsesformer der vindturbinen omfatter tårnet i henhold til det andre aspekt av beskrivelsen kan vindturbinens fundament være tilpasset et slikt tårn, ved at fundamentet har en åpning for tårnet mot hav.
Vindturbinen i henhold til det tiende aspekt av beskrivelsen kan omfatte overgangsstykket i henhold til det femte aspekt, nacellen i henhold til det fjerde aspekt, rotoren i henhold til det tredje aspekt eller tårnet i henhold til det andre aspekt av beskrivelsen og/eller et hvilket som helst av trekkene nevn i forbindelse med vindturbinen i henhold til det ellevte aspekt av beskrivelsen. Vindturbinen i henhold til det ellevte aspekt av beskrivelsen kan omfatte overgangsstykket i henhold til det femte aspekt, nacellen i henhold til det fjerde aspekt, rotoren i henhold til det tredje aspekt eller tårnet i henhold til det andre aspekt av beskrivelsen og/eller et hvilket som helst av trekkene nevn i forbindelse med vindturbinen i henhold til det ellevte aspekt av beskrivelsen.
I et andre aspekt av oppfinnelsen og et tolvte aspekt av beskrivelsen beskrives et flytende apparat for å utvinne energi fra vind, hvor apparatet omfatter en vindturbin og fundamentet i henhold til beskrivelsens sjuende aspekt, hvor fundamentet er forankret til en havbunn via en ankerline som forbinder fundamentets ankerfeste med et anker. Det beskrives også et flytende apparat for å utvinne energi fra vind, hvor apparatet omfatter en vindturbin og fundamentet i henhold til beskrivelsens åttende eller niende aspekt, hvor fundamentet er forankret til en havbunn via en ankerline som forbinder fundamentets ankerfeste med et anker.
Fundamentet kan være forankret via flere ankerliner, som hver leder til ett eller flere anker. Ankerlinene kan være koplet til en ankerring, som kan være en del av ankerfestet, og som kan være roterbart festet til en vertikalt ragende struktur tilhørende ankerfestet. Ankerringen kan typisk være roterbar i forhold til den vertikale strukturen av ankerfestet. Den vertikale strukturen kan rage oppover, nedover, eller både oppover og nedover i en vannmasse i forhold til den rettende armen, gjerne fra en ytre del av den rettende armen. Den vertikale strukturen kan penetrere vannmassens overflate. Ankerlinene kan være koplet til ankerfestet/ankerringen via vinkelstabilisatorer. Et flertall av ankerliner og ankere kan være fordelaktig for å stabilisere fundamentets posisjon i en vannmasse i operasjonell stilling.
Vindturbinen omfatter et tårn. Tårnet kan ha et hulrom med en åpning for å motta vann, og fundamentet kan ha en åpning for å tillate vann å nå tårnets åpning, slik at vann kan trenge inn i tårnet i situasjoner hvor tårnet penetrerer en overflate av en vannmasse. Åpningen kan omfatte en åpen nedre ende av tårnet. En åpning for å tillate vann å strømme inn i tårnet kan være en fordel for å redusere en oppdrift som følge av vanntrykk og å redusere bølgers vertikale påvirkning på fundament og tårn.
Tårnet, eller en del av tårnet, kan være formet som et rør, med et indre, aksielt hulrom. En slik form kan redusere massen av tårnet relativt til tårnets omkrets og høyde sett i forhold til et tårn som ikke har et slikt indre hulrom. Redusert masse kan være fordelaktig for å redusere vekten vindturbinfundamentet må bære per meter tårn. En lavere masse av tårnet medfører at behovet for masse i kjølen for å stabilisere fundamentet reduseres. Det indre hulrommet kan være av en hvilken som helst form. Det indre hulrommet kan strekke seg fra en nedre ende av tårnet og i tårnets lengderetning mot tårnets øvre ende. Det indre hulrommet kan strekke seg gjennom hele tårnets lengde, langs en majoritet av tårnets lengde eller langs en minoritet av tårnets lengde. Hulrommet kan strekke seg 70% av tårnets lengde, 30% av tårnets lengde, 50% av tårnets lengde, eller en hvilken som helst prosentandel av tårnets lengde over 0% av tårnets lengde og opp til 100% av tårnets lengde.
Med et tårn som er formet som et rør med åpning i bunn og et indre hulrom, som tillater vanninnstrømming i hulrommet, kan tårnets diameter økes uten betydelig endring av fortrengt væskemengde. Større tårndiameter kan eksempelvis åpne for bruk av en generator med større diameter, hvis generatoren står i tårnet.
Fundamentet kan ha en åpning i overgangsdelen hvorigjennom en vindturbins tårn kan flyttes vertikalt. Fremgangsmåten for å stabilisere fundamentet kan omfatte å senke tårnet ned i en vannmasse. Dette vil kunne gi økt stabilitet ved at tårnet kan fungere som en kjøl, ved at tyngdepunktet til tårnet, og fundamentet med tårnet, flyttes nedover, og/eller ved at kreftene en vindturbin på fundamentet kan utsettes for dermed reduseres.
Apparatet kan ha et heisemiddel for å heise tårnet opp eller ned. Heisemidlene kan eksempelvis omfatte en vinsj som eksempelvis kan stå på fundamentets overgangsdel og en eller flere trinser og vaiere som knytter vinsjen til tårnet.
Apparatet kan ha låsemidler for å låse tårnet i en stilling, for å hindre uønsket vertikal bevegelse av tårnet relativt til fundamentet. Låsemidlene kan være låsemidler for å låse tårnet i et lite antall forskjellige stillinger, som eksempelvis en øverste stilling, en midtre stilling og en laveste stilling. I enkelte utførelsesformer kan låsemidlene låse tårnet i ytterligere stillinger, som eksempelvis en øvre midtstilling og en lavere midtstilling.
Apparatet kan ha bremsemidler for å tillate vertikal bevegelse av tårnet og samtidig bremse bevegelsen slik at den ikke blir for hurtig. Slike bremsemidler kan redusere belastning på deler av apparatet, som eksempelvis overgangsdel, nacelle og/eller rotor.
Tårnet kan ha ett eller flere indre kammer for å motta ballast for å endre tårnets masse. Tårnet kan være festet til fundamentet på en måte som tillater vertikal bevegelse av tårnet. Den vertikale posisjonen til tårnet kan da justeres ved å justere massen til tårnet, ettersom den vil kunne påvirke hvor langt ned i en vannmasse tårnet vil synke. Tårnet kan eksempelvis omfatte ett eller flere kammer som selektivt kan fylles med eller tømmes for vann eller luft og midler for å fylle eller tømme de ett eller flere kammerene.
Apparatet kan omfatte et løftemiddel, eksempelvis en vinsj eller en tannstang, for å løfte utstyr eller deler tilhørende vindturbinen til eller mot toppen av vindturbinens tårn og/eller for å løfte utstyr ned fra toppen av tårnet. Løftemiddelet kan være et heisemiddel for å heise eksempelvis en nacelle eller deler til en nacelle til toppen av tårnet. Løftemiddelet kan også brukes til å løfte utstyr ned fra tårnet.
Når løfteoperasjoner utføres ved bruk av løftemidler tilhørende fartøy som beveger seg relativt til en vindturbin på et flytende fundament, vil den relative bevegelsen komplisere løfteoperasjonen. En slik relativ bevegelse unngås om løftemidler brukes som tilhører vindturbinen selv. Dermed forenkles løfteoperasjonen.
Løftemiddelet kan være et løftemiddel for å flytte utstyr, eksempelvis en nacelle, en rotor eller blader, et stykke til eller fra toppen av en nacelle. Eksempelvis kan et fartøy brukes til å løfte en nacelle 30 meter, eller 50 meter, eller 70 meter, eller over 70 meter eller under 30 meter, og løftemiddelet tilhørende vindturbinen brukes til å løfte de resterende meterne til eller fra toppen av et tårnet. Løftemiddelet kan ellers være et løftemiddel for å løfte utstyr fra en overgangsdel tilhørende fundamentet for vindturbinen til toppen av tårnet.
Apparatet kan omfatte ett eller flere ytterligere løftemidler for å løfte utstyr fra et fartøy til fundamentets overgangsdel.
Tårnet kan være rotasjonsfast festet til fundamentet, typisk til overgangsdelen. Nacellen kan være rotasjonsfast festet til tårnet. Rotasjonsfast festede forbindelser kan være eksempelvis sveisede og/eller boltede forbindelser, og kan være mindre kompliserte og mer robuste enn mer avanserte forbindelser som tillater rotasjon. Slike rotasjonsfaste forbindelser kan benyttes på en vindturbin som står på et roterbart fundament, som fundamentet i henhold til oppfinnelsens første aspekt, som et apparat i henhold til oppfinnelsens andre aspekt, ettersom selve fundamentet da kan orienteres for å stille vindturbinens blader korrekt i forhold til vindretning.
Med nacellen rotasjonsfast festet til tårnet, kan blant annet vindturbinens generator flyttes fra toppen av tårnet og ned i strukturen. Vindturbinen kan omfatte en generator plassert i overgangsdelen eller i tårnet nær overgangsdelen. «Nær overgangsdelen» kan bety eksempelvis mindre enn 10 meter fra overgangsdelen, vertikalt i tårnet, mindre enn 5 meter fra overgangsdelen, mindre enn 3 meter fra overgangsdelen, eller mindre enn 1 meter fra overgangsdelen. På den måten kan tilgang til generatoren for vedlikehold eller reparasjon være enklere, og vekten fra generatoren vil flyttes fra toppen av tårnet, fra nacellen hvor generatoren normalt finnes, til eller mot en nedre ende av tårnet. Å flytte vekt nedover vil ha en betydelig effekt for stabiliteten av apparatet, og det vil kunne redusere behovet for stabiliserende vekt og/eller lengde av fundamentets vertikale, stabiliserende del og/eller horisontale, stabiliserende del. Å flytte ned generatoren til eller mot overgangsdelen kan være fordelaktig for på den måten å kunne ta i bruk en type generator som krever større plass og/eller er tyngre. Eksempelvis kan det tas i bruk en såkalt «direct drive» generator – en generator med relativt stor diameter sammenlignet med en konvensjonell generator, men som ikke krever girkasse.
Vindturbinen kan ha et nedre overgangsstykke mellom tårnet og overgangsdelen. Tårnet kan være tilkoplet overgangsdelen via det nedre overgangsstykket. I enkelte utførelsesformer kan tårnet være løsbart festet til det nedre overgangsstykket, og det nedre overgangsstykket være løsbart festet til overgangsdelen. Generatoren kan være plassert i det nedre overgangsstykket.
I utførelsesformer av det flytende apparatet kan det flytende apparatet ha et ballastelement som er hengt opp med justerbar dybde. I slike utførelsesformer kan apparatet omfatte løftemidler for å justere dybden til ballastelementet. Dette kan være spesielt fordelaktig i utførelsesformer av apparatet som har et tårn som kan flyttes vertikalt, for å kompensere for endret tyngde- og/eller oppdriftspunkt når tårnet flyttes vertikalt.
I et trettende aspekt av beskrivelsen beskrives et flytende apparat for å utvinne energi fra vind, hvor det flytende apparatet omfatter et flertall av vindturbiner reist fra ett flytende fundament.
Fundamentet kan være et hvilket som helst fundament for en offshore vindturbin, eksempelvis et hvilket som helst av fundamentene i henhold til det sjuende, det åttende eller det niende aspekt av beskrivelsen.
Hver av de flere vindturbinene kan omfatte eksempelvis et flertall av blader, en nacelle, en rotor og et tårn. Flertallet av vindturbiner kan være to vindturbiner, tre vindturbiner, fire vindturbiner, fem vindturbiner, eller flere enn fem vindturbiner. I alternative utførelsesformer kan eksempelvis to eller flere vindturbiner ha ett felles tårn, men ha hver sin nacelle, rotor og blader. Flere vindturbiner kan være koplet sammen annet enn bare gjennom at de står fra samme fundament. De kan også være knyttet til hverandre ved hjelp av en struktur, som eksempelvis en stang, et stag, en bom, et tårn, eller lignende.
I en mulig utførelse kan to eller flere vindturbiner være festet til et horisontalt tårnstag som igjen er festet til et felles vertikalt tårn. Det horisontale tårnstaget kan være avtagbart festet til det vertikale tårnet, slik at det horisontale tårnstaget kan løses fra tårnet og heises ned for eksempelvis vedlikehold eller reparasjon. Alternativt kan det horisontale tårnstaget være fast, ikke avtagbart, festet til tårnet, og tårnet kan være vertikalt bevegelig festet til fundamentet slik at tårnet kan kjøres opp eller ned vertikalt i forhold til fundamentet og således kan senkes for vedlikehold eller reparasjoner av én eller flere av vindturbinene.
Fundamentene beskrevet over kan være så fordelaktige i forhold til kjent teknikk, at deres bæreevne relativt til størrelse, vekt og horisontale og/eller vertikale utstrekning kan tilrettelegge for å bære større, mer omfattende strukturer enn enkle vindturbiner.
En vindturbins størrelse begrenses av at energiutnyttelsen etter hvert, med økende størrelse på vindturbinen, kan bli ineffektiv og få utfordringer knyttet til en såkalt «periferihastighet» på bladene. Da kan det være mer effektivt å utnytte bæreevnen til fundamentene ved å, i stedet for å øke størrelsen på én vindturbin reist på fundamentet, reise flere vindturbiner fra et fundament. I en typisk vindpark vil en kunne få bedre energiutnyttelse av et areal ved å sette flere vindturbiner på samme fundament.
En eller flere av et flertall av vindturbiner på et felles fundament kan ha et hvilket som helst, eller flere av trekkene nevnt angående vindturbiner tidligere i dette dokumentet.
Med flere vindturbiner på ett fundament kan de konfigureres slik at i det minste to av dem ikke roterer i samme retning, slik at krefter fra vindturbinenes rotasjon i det minste delvis utligner hverandre.
I et fjortende aspekt av beskrivelsen beskrives et flytende apparat for å utvinne energi fra vind, hvor det flytende apparatet omfatter en vindturbin og et fundament, hvor vindturbinens tårn omfatter et hengsel og er delt i en øvre og en nedre del, hvor tårnets øvre del og tårnets nedre del er festet til hverandre ved hengselet på et vis som tillater øvre del av tårnet å bli tiltet mellom en oppreist stilling og en senket stilling, og hvor tårnet omfatter et låsemiddel for å frigjørbart låse tårnet i den oppreiste stillingen for å hindre uønsket tilting fra den oppreiste stillingen.
I et femtende aspekt av beskrivelsen beskrives et flytende apparat for å utvinne energi fra vind, hvor det flytende apparatet omfatter en vindturbin og et fundament og et hengsel, hvor vindturbinens tårn er hengslet mot fundamentet ved hengselet på et vis som tillater tårnet å bli tiltet mellom en liggende stilling og en reist stilling, og hvor tårnet omfatter et låsemiddel for å frigjørbart låse tårnet i den oppreiste stillingen for å hindre uønsket tilting fra den oppreiste stillingen.
I et sekstende aspekt av beskrivelsen beskrives et flytende apparat for å utvinne energi fra vind, hvor det flytende apparatet omfatter et fundament med en overgangsdel, to vindturbintårn og et løftetårn,
hvor løftetårnet står sentralt plassert på overgangsdelen med ett vindturbintårn på hver side av seg og omfatter et løftemiddel for å løfte tårnene mellom en liggende og en stående posisjon, hvor vindturbintårnene hver omfatter et hengsel som gjør tårnene bevegbare om hengselet mellom nevnte liggende og stående posisjon.
Hengselet kan forbinde vindturbintårnene til en overgangsdel tilhørende fundamentet, eller de kan forbinde en øvre del av vindturbintårnene med en nedre del av vindturbintårnene. Hengselet kan tilrettelegge for at hele eller en del eller deler av vindturbintårnene kan legges ned, eksempelvis slik at de ligger i det vesentligste horisontalt. Vindturbintårnene kan også omfatte låsemidler for å låse vindturbintårnene i en stilling, eksempelvis i en liggende posisjon og/eller i en stående posisjon.
I en fordelaktig utførelsesform kan løftemiddelet og hengslene være tilpasset slik at tårnene, når de legges ned, legges ned til hver sin side, på symmetrisk vis, slik at det oppnås en likevekt. Tårnene kan eksempelvis legges ned med en i det vesentligste 180 graders vinkel til hverandre og hver med en i det vesentligste 90 graders vinkel til en horisontal del av fundamentet. Alternativt kan tårnene legges ned med en vinkel på mindre enn 180 grader til hverandre og på mindre enn 90 grader til den horisontale delen av fundamentet.
En slik symmetrisk løsning vil kunne være fordelaktig for eksempelvis montering og demontering av tårn på flytende konstruksjoner, der det å opprettholde stabilitet kan være avgjørende for en trygg og gjennomførbar operasjon.
I et syttende aspekt av beskrivelsen beskrives et flytende apparat for å utvinne energi fra vind, hvor apparatet omfatter:
- en vindturbin og et fundament for å bære vindturbinen, hvor vindturbinen omfatter et tårn og fundamentet omfatter en i det vesentligste vertikal, stabiliserende del og en i det vesentligste horisontal, stabiliserende del; og
- et øvre og et nedre strekkstag og et tilkoplingsmiddel, hvor
- tilkoplingsmiddelet er fast festet til en øvre del av tårnet;
- det øvre strekkstaget strekker seg fra et ytre parti av den horisontale, stabiliserende delen til tilkoplingsmiddelet; og
- det nedre strekkstaget strekker seg fra det ytre partiet av den horisontale, stabiliserende delen til en nedre del av den vertikale, stabiliserende delen,
slik at strekkstagene kan ta opp bøyemoment for å redusere potensielt destruktive krefter som virker på deler av strukturen til det flytende apparatet.
Et hvilket som helst av de flytende apparatene, i henhold til oppfinnelsens tolvte, trettende, fjortende, femtende, sekstende eller syttende aspekt av oppfinnelsen, kan omfatte én eller flere av ballastelementet i henhold til det første aspekt av beskrivelsen, tårnet i henhold til det andre aspekt av beskrivelsen, rotoren i henhold til det tredje aspekt av beskrivelsen, nacellen i henhold til det fjerde aspekt av beskrivelsen, overgangsstykket i henhold til det femte aspekt av beskrivelsen, vinkelstabilisatoren i henhold til det sjette aspekt av beskrivelsen, et hvilket som helst av fundamentene i henhold til det sjuende, åttende eller niende aspekt av beskrivelsen, en hvilket som helst av vindturbinene i henhold til det tiende eller ellevte aspekt av beskrivelsen, og/eller et hvilket som helst av trekkene nevnt i forbindelse med et av de øvrige flytende apparatene.
I et attende aspekt av beskrivelsen og et tredje aspekt av oppfinnelsen beskrives en fremgangsmåte for å stabilisere et fundament for en vindturbin, hvor fremgangsmåten omfatter stegene:
- å tilveiebringe et fundament med en overgangsdel, et ankerfeste og en rettende arm, hvor overgangsdelen og ankerfestet er stivt forbundet til hverandre via den rettende armen;
- å forankre fundamentet via ankerfestet på en slik måte at overgangsdelen kan rotere om ankerfestet for å orientere seg i en fordelaktig stilling; og
- å la fundamentet orientere seg, som et resultat av påvirkning av naturkrefter, til fundamentets overgangsdel står i det vesentligste nedstrøms ankerfestet i en vind som virker på fundamentet, slik at den rettende armen stabiliserer overgangsdelen mot naturkrefter i vindens retning.
Fundamentet kan eksempelvis være et hvilket som helst av fundamentene i henhold til det sjuende, åttende eller niende aspekt av beskrivelsen.
Fremgangsmåten for å stabilisere fundamentet kan videre omfatte å i det minste delvis styre orienteringen av fundamentet for å mer nøyaktig plassere overgangsdelen i ønsket posisjon relativt til ankerfestet. Rotasjonen kan eksempelvis styres ved hjelp av et ror eller ved hjelp av et rotasjonsmiddel som eksempelvis en propell. Det kan være svært fordelaktig å i det minste delvis styre orienteringen for å nøyaktig plassere overgangsdelen i ønsket posisjon, da en mer nøyaktig plassering av overgangsdelen i forhold til ankerfestet vil kunne påvirke den stabiliserende effekten armen vil kunne ha mot kreftene påført fundament og turbin fra vind og bølger.
I et nittende aspekt av beskrivelsen beskrives en fremgangsmåte for å stabilisere et flytende fundament for en vindturbin, hvor vindturbinen omfatter en stiv struktur som omfatter et rettende ben, hvor metoden omfatter stegene:
- å tilveiebringe et ballastelement i henhold til beskrivelsens første aspekt; og
- å henge ballastelementet fra en underside av den stive strukturen tilhørende fundamentet, med fundamentets ben gjennom ballastelements hull, på et vis som tillater bevegelse av ballastelementet relativt til den stive strukturen og som gjør at ballastelementet vil komme i kontakt med og øve en stabiliserende kraft på strukturen ved tilt av fundamentet over en viss grad.
Fundamentets ben kan være en forlengelse av et tårn for en vindturbin som står på fundamentet. Fundamentet kan eksempelvis være et hvilket som helst av fundamentene i henhold til det sjuende, åttende eller niende aspekt av beskrivelsen.
Fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsens tredje aspekt kan omfatte steget:
- å henge ballastelementet i henhold til beskrivelsens første aspekt i en underside fundamentet, med fundamentets ben gjennom ballastelements hull, på et vis som tillater bevegelse av ballastelementet relativt til den stive strukturen og som gjør at ballastelementet vil komme i kontakt med og øve en stabiliserende kraft på strukturen ved tilt av fundamentet over en viss grad.
I et tjuende aspekt av beskrivelsen beskrives en fremgangsmåte for å redusere bøyekrefter på en forbindelse mellom en vertikal del og en horisontal del av et flytende fundament for en vindturbin, hvor fremgangsmåten omfatter steget:
- å strekke et strekkstag mellom et ytre parti av fundamentet og et tilkoplingsmiddel som står i kontakt med et øvre parti av et tårn for en vindturbin som står på det flytende fundamentet og/eller å strekke et strekkstag mellom et ytre parti av fundamentet og et nedre parti av en vertikal del av fundamentet.
Det ytre partiet kan være et i det vesentligste horisontalt ytre parti, eksempelvis et ytre parti av den horisontale delen av fundamentet.
Tilkoplingsmiddelet kan være eksempelvis en stang som strekker seg fra tårnet, eller fra en rotasjonsfast del av rotoren, eller som rager gjennom et sentralt hull i rotoren, eller en svivel på en ytre, roterbar overflate av rotoren.
Fundamentet kan være eksempelvis et hvilket som helst av fundamentene i henhold til det sjuende, åttende eller niende aspekt av beskrivelsen.
I et tjueførste aspekt av beskrivelsen beskrives en fremgangsmåte for å installere en nacelle på et tårn for en vindturbin, hvor fremgangsmåten omfatter stegene:
- å tilveiebringe en nacelle i henhold til beskrivelsens fjerde aspekt;
- å løfte nacellens fremre og bakre del til en installasjonsposisjon for nacellen på tårnet; - å frigjørbart låse nacellens fremre del til nacellens bakre del etter løfting til installeringsposisjon, for å kombinere de to delene.
I enkelte utførelsesformer av nacellen kan den bli komplett ved å kombinere den fremre og den bakre delen. I andre utførelsesformer kan nacellen ha ytterligere deler som må kobles til den fremre og/eller den bakre delen for å gjøre den komplett.
Fremgangsmåten kan omfatte å løfte én eller flere ytterligere deler tilhørende nacellen til installeringsposisjon på tårnet. Fremgangsmåten kan videre omfatte å frigjørbart låse én eller flere ytterligere deler til nacellens frem og/eller bakre del, for å kombinere delene for å danne en komplett nacelle.
I et tjueandre aspekt av beskrivelsen beskrives en fremgangsmåte for å avinstallere en nacelle i henhold til beskrivelsens fjerde aspekt fra et tårn tilhørende en vindturbin, hvor fremgangsmåten omfatter stegene:
- å frigjøre en frigjøbar låsing mellom en fremre og en bakre del av nacellen, og å frigjøre nacellens deler fra tårnet;
- å løfte nacellens fremre og bakre del ut fra tårnet.
Fremgangsmåten kan omfatte å frigjøre nacellens ytterligere deler og å løfte nacellens ytterligere deler ned fra tårnet.
Løftingen kan bli utført eksempelvis ved bruk av løftemidler tilhørende tårnet eller tilhørende et fundament som tårnet er reist på eller tilhørende et fartøy. Fundamentet kan eksempelvis være et hvilket som helst av fundamentene i henhold til oppfinnelsens sjuende, åttende eller niende aspekt. Nacellen kan være eksempelvis nacellen i henhold til beskrivelsens fjerde aspekt.
Et vindturbintårn kan omfatte et guidemiddel for å guide nacelledelene ved løfting av nacelledelene. Eksempelvis kan tårnet omfatte et tårnrør med en indre diameter større enn tårnets ytre diameter, som nacellens deler kan festes til, som kan guide delene under løft.
Stegene som omfatter å løfte nacellens deler kan omfatte å guide nacellens deler ved hjelp av guidemiddelet under løfting av nacellens deler.
Guidemiddelet kan omfatte et tårnrør.
Fremgangsmåten for å installere nacellen kan omfatte ett eller flere av stegene:
- å kople nacellens fremre del til tårnrøret;
- å kople nacellens bakre del til tårnrøret;
- å heise tårnrøret til nacelleposisjonen;
- å frakople nacellens fremre del fra tårnrøret og installere nacellens fremre del til tårnet; - å frakople nacellens bakre del fra tårnrøret og installere nacellens bakre del til tårnet; og/eller
- å fjerne tårnrøret fra tårnet.
Fremgangsmåten for å avinstallere nacellen kan omfatte ett eller flere av stegene:
- å heise et tårnrør opp til eller mot nacellen på tårnet;
- å avinstallere nacellens freme del fra tårnet;
- å avinstallere nacellens bakre del fra tårnet;
- å kople nacellens fremre del til tårnrøret;
- å kople nacellens bakre del til tårnrøret;
- å heise ned tårnrøret;
- å frakople nacellens fremre del fra tårnrøret og løfte nacellens fremre del bort fra tårnet; - å frakople nacellens bakre del fra tårnrøret og løfte nacellens bakre del bort fra tårnet; - å fjerne tårnrøret fra tårnet.
I en utførelsesform av fremgangsmåten kan nacellens fremre og bakre del bli skrudd fast i ett og samme tårnrør. Den fremre delen av nacellen kan bli festet til en fremre del av tårnrøret, og den bakre delen av nacellen kan bli festet til en bakre del av tårnrøret. Tårnrøret kan være fast men bevegelig festet til tårnet, eller det kan være avtagbart festet til tårnet. Tårnrøret kan eksempelvis koples fra og fjernes fra tårnet etter installasjon av nacellen til toppen av tårnet, eller det kan koples fra tårnet etter at nacellen er senket og fjernet fra tårnet ved demontering av nacellen fra tårnet. Tårnet kan omfatte tårnrøret.
Nacellens fremre del kan være koblet til nacellens bakre del gjennom en del av tårnet.
Eksempelvis kan en drivlinje gå fra rotoren festet til nacellens fremre del til en generator i nacellens bakre del. Tårnet kan ha et hull hvorigjennom en del av drivlinjen kan knytte nacellens fremre del til nacellens bakre del
Heiseinnretningen for å heise nacellen opp og ned kan typisk være en vinsj med vaier eller en tannstang i tårnets lengderetning, men er ikke begrenset til å være en av de to nevnte eksemplene.
I en utførelsesform kan tårnet ha flere tårnrør, og hver del av nacellen kan være koblet mot et eget tårnrør. For å unngå at tårnrør kan rotere utilsiktet om tårnets akse under heiseopperasjonen kan tårnet ha en ledeskinne langs tårnets lengderetning, som eksempelvis tårnrøret kan være koplet til.
I utførelsesformer hvor vindturbinen har en roterbar nacelle kan tårnet typisk ha to tårnrør utenpå hverandre, innrettet slik at de mekanisk kan roteres i forhold til hverandre, der det innerste tårnrøret er festet til tårnet og det ytterste er festet mot en nacelle eller en del av en nacelle.
Et tårnrør kan normalt være plassert eksempelvis over en posisjon for en nacelle på tårnet, under en posisjon for en nacelle. Et tårn kan ha et tårnrør over og et tårnrør under en nacelles posisjon på tårnet. Nacellens posisjon kan være en posisjon for installering av en nacelle som ikke er installert på tårnet, eller en posisjon hvor en nacelle er installert på tårnet.
Tårnet kan ha en horisontal åpning for å kople en nacelledel til en annen nacelledel, eksempelvis en fremre del av nacellen til en bakre del av nacellen.
I utførelsesformer av oppfinnelsen kan nacellen løftes opp over tårnet og senkes ned på tårnet, slik at tårnet penetrerer nacellen. Nacellen kan da være festet til et tårnrør, og da kan tårnrøret senkes over tårnet, slik at tårnet penetrerer tårnrøret. Nacellen og/eller tårnrører kan ha en traktlignende form, som kan utnyttes for å guide nacellen og/eller tårnrøret ned over tårnet. Dette kan eksempelvis være en aktuell løsning i utførelsesformer hvor tårnet kan senkes ned, hvor tårnet har begrenset høyde, eller hvor tilstrekkelig dimensjonert løfteutstyr til å heise nacellen og/eller tårnrøret over et høyt tårn er tilgjengelig.
Dersom et fundament for et flytende apparat for å utvinne energi fra vind omfatter løftemidlene kan dette ytterligere forenkle operasjonene. Utfordringer knyttet til slike operasjoner når utført på en typisk nacelle er nacellens betydelige vekt og relative bevegelser mellom en vindturbins tårn og fartøy med løftemidler.
I et tjuetredje aspekt beskrives et flytende apparat for å utvinne energi fra vind, hvor apparatet omfatter et fundament og to vindturbiner, hvor de to vindturbinene og deres tilhørende tårn er reist fra apparatets fundament og koplet sammen med hverandre ved i det minste ett strekkstag.
De to vindturbinene kan omfatte en første vindturbin og en andre vindturbin. Strekkstaget kan knytte en øvre del av den første vindturbinens tårn med en nedre del av den andre vindturbinens tårn. Flere strekkstag kan forbinde de to vindturbinenes tårn. Eksempelvis kan et første strekkstag knytte en øvre del av den første vindturbinens tårn til en øvre del av den andre vindturbinens tårn, et andre strekkstag knytte en øvre del av den første vindturbinens tårn til en nedre del av den andre vindturbinens tårn, og et tredje strekkstag knytte en nedre del av den første vindturbinens tårn til en øvre del av den andre vindturbinens tårn.
De to tårnene kan hver omfatte et hengsel ved hvilke hengsler tårnene kan skifte mellom en reist og en liggende stilling. Tårnene kan være innrettet slik at de kan legges/reises symmetrisk i forhold til hverandre og en horisontal akse som går parallelt med en horisontal del av apparatets fundament.
Apparatets fundament kan være et hvilket som helst fundament i henhold til beskrivelsens sjuende, åttende eller niende aspekt, eller en annen type fundament. Apparatets vindturbinen kan være knyttet til hverandre og/eller til en seksjon, typisk en ytre seksjon, av en horisontal del av fundamentet ved en flerhet av strekkstag for å ta opp bøyemoment.
De to vindturbinenes tårn kan stå skrått oppover fra fundamentet i reist stilling, slik at tårnene rager fra hverandre fra tårnenes bunn mot tårnenes topp. Dette vil tillate at tårnene står nær hverandre på fundamentet, mens det er god plass til at vindturbinenes blader kan rotere uten å fare for å kollidere ved tårnenes øvre ende.
Tårnene kan være festet til hverandre og med fundamentet via en solid støttestruktur for å ta opp bøyemoment. Apparatet kan ha både en slik støttestruktur og tidligere nevnte strekkstag.
Et hvilket som helst av apparatene for å utvinne energi fra vind, kan omfatte et kontrollsystem. Kontrollsystemet kan eksempelvis være tilpasset for styring av rotorbrems, av vinkel på rotorblader, av motstand i generator, av rotasjon av fundament, og/eller av rotasjon av nacelle og/eller rotor. Kontrollsystemet kan omfatte én eller flere sensorer, eksempelvis for å hente informasjon om vindhastighet, vindretning, bølgehøyde, havstrømstyrke og havstrømretning, rotorbladenes pitch, rotorens rotasjonshastighet, vindturbinens posisjon og/eller vindturbinens stilling. Informasjonen kan brukes i forbindelse med kontrollsystemets styring, og/eller informasjonen kan samles og sendes til en mottaker for annen bruk som eksempelvis for å samle metrologisk data og/eller data til bruk eksempelvis for videreutvikling av design av apparater for utvinning av energi fra vind.
Et slikt kontrollsystem kan være spesielt fordelaktig for apparater med flere vindturbiner, blant annet av årsaker relatert til stabilitet. Det flytende apparatet, med roterbart fundament, kan rotere som følge av naturkrefter, som inkluderer vind, havstrøm og bølger, i en retning som normalt vil legge overgangsdelen og vindturbinen nedstrøms ankerfestet i forhold til vindens retning.
På et apparat som har et roterbart fundament og to eller flere vindturbiner kan apparatets vindturbiner påvirkes av en vind slik at apparatet dreier i det horisontale planet til det er likevekt mellom kraften vinden påfører vindturbinene i forhold til ankerinnfestningen. Kraften fra vinden på vindturbinene kan også føre til en nedgående kraft. Varierende kraft på vindturbinene fra vinden vil kunne føre til ulike nedadgående krefter påført apparatet og dets fundament fra de to eller flere vindturbinene. Denne ulikheten vil igjen kunne føre til sideveis tilt av apparatet og dets fundament.
Kontrollsystemet kan omfatte sensorer for å innhente informasjon fra flere vindturbiner.
Kontrollsystemet kan videre omfatte et program for å bruke informasjon relatert til eksempelvis krefter som påvirker apparatet, apparatets stilling, apparatets posisjon, rotorbladenes pitch og rotorens rotasjonshastighet for å beregne apparatets stabilitet og om styring må utføres for å bedre stabiliteten. Styringen kan omfatte økt eller redusert bremsing av en rotor, endret motstand i en generator, endret pitch av rotorblader, rotasjon av en nacelle, rotasjon av en rotor, rotasjon av et vindturbintårn, eller rotasjon av fundamentet, eller annet.
Kontrollsystemet kan også brukes til å styre fundamentet for å bedre eller optimalisere apparatets energiproduksjon i forhold til rådende naturkrefter, inkludert krefter fra vind, havstrøm og bølger.
Et slikt kontrollsystem kan bidra til apparatets stabilitet slik at fundamentets dimensjoner kan begrenses. Eksempelvis kan lengden og/eller tyngden av fundamentets vertikale del reduseres for et apparat med et slikt kontrollsystem relativt til et apparat uten et slikt kontrollsystem.
Et hvilket som helst av de flytende apparatene for å utvinne energi fra vind i henhold til beskrivelsens tolvte til syttende aspekt og beskrivelsens tjuetredje aspekt kan omfatte et hvilket som helst trekk ved en del for et flytende apparat for å utvinne energi fra vind nevnt i forbindelse med fremgangsmåtene. En hvilken som helst av vindturbinene i henhold til beskrivelsens tiende eller ellevte aspekt kan omfatte et hvilket som helst av trekkene nevnt i forbindelse med deler for en vindturbin nevnt i forbindelse med fremgangsmåtene. Et hvilket som helst av fundamentene i henhold til beskrivelsens sjuende til niende aspekt kan omfatte et hvilket som helst av trekkene for et fundament nevnt i forbindelse med fremgangsmåtene.
Begrepet «tilte» går igjen i dokumentet. Dette begrepet viser til en endring av stilling for et objekt relativt til en akse eller et plan eller et annet objekt. Eksempelvis er tilt av fundamentet beskrevet. I den forbindelse viser «tilt» typisk til en endret vinkel av en vertikal del av fundamentet relativt til et horisontalt plan, eksempelvis et horisontalt plan gitt av en havoverflate ved stille hav.. En «tiltbar» øvre ende av et vindturbintårn er en øvre ende hvis stilling/vinkel kan endres relativt til en annen del av vindturbintårnet.
Når det beskrives strekkstag mellom en øvre del av en vindturbin og en del av et fundament, kan dette strekkstaget være festet til et tilkoplingsmiddel på en fremside av vindturbinens rotor og vindturbinens blader, det som kan refereres til som oppstrøms bladene i vinden når vinden virker rett på vindturbinens blader. Andre strekkstag, eksempelvis strekkstag som knytter sammen to tårn, kan være festet til tårnene nedstrøms bladene.
Et «strekkstag» kan være en vaier, en kjetting, en fiberstropp, eller en annen type line eller en form for stang som er egnet for å forbinde og ta opp krefter fra eksempelvis et tårn og en horisontal del av et fundament for en vindturbin eller to vindturbintårn.
I det etterfølgende beskrives eksempler på foretrukne utførelsesformer som er anskueliggjort på medfølgende tegninger, hvor:
Fig.1 illustrerer et tverrsnitt av et flytende apparat for utvinning av vindenergi, med fundamentet i henhold til det første aspekt ved oppfinnelsen, og med en vindturbin stående på fundamentet;
Fig.2 viser alternativ utførelsesform av apparatet med to vindturbiner sett forfra;
Fig.3 viser alternativ utførelsesform av apparatet med to vindturbiner sett ovenfra;
Fig.4 viser alternativ utførelsesform av apparatet med én vindturbin sett ovenfra;
Fig.5 viser alternativ utførelsesform av apparatet med en vindturbin sett forfra;
Fig.6 viser et tverrsnitt av en alternativ utførelsesform av apparatet med en naturlig oppdeling av fundament overgangsstykke og tårn;
Fig.7 viser et tverrsnitt av en ytterligere alternativ utførelsesform av fundamentet og vindturbinen, hvor vindturbinen har en delbar nacelle og apparatet omfatter løftemidler for å løfte nacellens deler mot eller fra toppen av tårnet;
Fig 8 viser et tverrsnitt av en utførelsesform av et øvre overgangstykke;
Fig 9 viser en delbar nacelle som er påmontert et øvre overgangstykke som er penetrert av tårnet;
Fig 10 viser en delbar nacelle som er påmontert et øvre overgangstykke, hvor nacellen er festet til en heisbom plassert i øvre del av tårnet;
Fig.11 viser øvre overgangstykke i en nedre posisjon, hvor nacellens fremre og bakre del er løsnet fra øvre overgangstykke og vist heist bort fra tårnet;
Fig.12 viser et snitt av ytterligere alternativ utførelsesform av apparatet, hvor det vises et hev/ senk tårn i øvre posisjon, med fritthengende ballast avhengt i fundamentet;
Fig.13 viser et snitt av ytterligere alternativ utførelsesform av apparatet, hvor det vises et hev/ senk tårn i nedre posisjon, med fritthengende ballast avhengt i fundamentet;
Fig.14 viser et snitt av ytterligere alternativ utførelsesform av apparatet, hvor det vises et hev/ senk tårn i øvre posisjon, hvor nacellen er tiltet oppover for å kompensere for innretningens tilt;
Fig.15 viser et alternativt fundament for et flytende apparat for utvinning av vindenergi sett ovenfra, hvor fundamentet har et flertall av rettende armer, hvorav to er leddet mot overgangsdelen og hvor armene er tilknyttet hvert sitt anker;
Fig.16 viser et alternativt fundament for et flytende apparat for utvinning av vindenergi sett ovenfra, hvor fundamentet har tre armer tilknyttet en overgangsdel, hvorav én av armene er ikke-leddet forbundet til overgangsdel, hvor apparatet er forankret via et ankerfeste på en ytre del av den ikke-leddede armen;
Fig.17 viser et alternativt fundament for et flytende apparat for utvinning av vindenergi sett ovenfra, hvor apparatet har tre vindturbiner og tre armer;
Fig.18 viser et snitt av et ankerfeste tilhørende et fundament for et flytende apparat for utvinning av vindenergi, hvor ankerfestet omfatter vinkelstabilisatorer;
Fig.19 viser en alternativ utførelsesform av et apparat med to vindturbiner sett forfra, hvor apparatet har et heistårn i midten og hvor vindturbintårnene har hver sitt hengsel og hvor en øvre del av vindturbintårnene er tiltet til en nedre posisjon om hengselet;
Fig.20 viser utførelsesformen vist i figur 19 sett forfra, her med hvert av tårnene reist til en øvre posisjon om hengselet;
Fig.21 viser en alternativ utførelsesform av apparatet med to vindturbiner sett forfra, hvor apparatet har et heistårn i midten som i en forlengelse også omfatter et vertikalt ben, hvor øvre del av to vindturbintårn er hengslet mot heistårnet og er tiltet til en nedre posisjon om hengselet;
Fig.22 viser utførelsesformen av apparatet vist i figur 21 sett forfra, her med reist heistårn og reiste vindturbiner;
Fig.23 viser utførelsesformen av apparatet vist i figur 21 og figur 22 sett forfra, med et heistårn i midten som i en forlengelse også omfatter et vertikalt ben senket til operasjonell stilling, hvor begge vindturbintårnene er reist til en øvre posisjon om hengsel;
Fig.24 viser en alternativ utførelsesform av apparatet med to vindturbiner sett forfra, med et heistårn i midten som i en forlengelse også omfatter et vertikalt ben, hvor tårnet står i nedre stilling påmontert horisontale tårnstag som nacellene er festet på;
Fig.25 viser utførelsesformen vist i figur 24 sett forfra, hvor heistårnet står i øvre stilling påmontert horisontale tårnstag som nacellene er festet på;
Fig.26 viser en alternativ utførelsesform av apparatet med to vindturbiner sett forfra, med et heistårn i midten som i en forlengelse også omfatter et vertikalt ben, hvor øvre del av tårnet er tilkoblet en heisemekanisme, som her vist har senket horisontale tårnstag som nacellene er montert på til en nedre stilling; og
Fig.27 viser alternativ utførelsesform av apparatet med fire vindturbiner sett forfra, i en operasjonell stilling.
Merk at figurene er ment å illustrere oppfinnelsen(e) beskrevet i dokumentet, ikke nødvendigvis å nøyaktig gjengi de illustrerte gjenstandenes detaljer. Figurene er ikke tegnet i skala.
Figur 1 viser en utførelsesform av fundamentet 1 i henhold til oppfinnelsens første aspekt, i operasjonell stilling i et hav 900 med en havoverflate 901, hvor fundamentet 1 har et ankerfeste 11, en overgangsdel 12, et vertikalt, rettende ben 13 og en horisontal, rettende arm 14 som forbinder ankerfestet 11 med overgangsdelen 12.
Benet 13 og armen 14 er i utførelsesformen sylinderformede, og begge har et flertall av kammer 16 som selektivt kan fylles med vann 162 eller annen ballast tyngre enn vann, eller med luft 161 eller annet stoff lettere enn vann, for å justere på fundamentets tyngde og/eller oppdriftspunkt. Normalt vil kamrenes 16 innhold være av en slik masse at armen 14 er tilstrekkelig tung til å ligge under havoverflaten, men i enkelte tilfeller kan det være aktuelt å endre innholdet i kamrene 16 slik at armen 14 kan være semisubmersibel.
I utførelsesformen på figur 1 er benet 13 forbundet med armen 14 i en første ende av armen 14, mens overgangsdelen 12 er forbundet med armen 14 i en andre, motsatt ende av armen 14.
På overgangsdelen 12 står det en vindturbin 2. Vindturbinen har et tårn 21, en nacelle 22, en rotor 23 og blader 24. Sammen med fundamentet 1 utgjør vindturbinen 2 et flytende apparat 100 for å utvinne energi fra vind.
Den horisontale, rettende armen 14 er her vist med luft 161 i tre kammer 16 nærmest overgangsdelen 12, og ett kammer nærmest benet 13 for å ta opp en betydelig del av vekten av overgangsdelen 12 og benet 13. Videre har den horisontale, rettende armen 14 vann 162 luft i de resterende øvrige kamrene 16. Antallet kammer 16 og fordelingen av luft 161 og vann 162 i dem er kun vist for å illustrere at det er mulig å ha en selektiv fordeling av vekt og oppdrift i kamrene 16, den er ikke nødvendigvis representativ for hvordan fordelingen vil se ut i en stabil operasjonell utførelsesform.
Det vertikale, rettende benet 13 har i den viste utførelsesformen en laveste seksjon 15 med et materiale av svært høy egenvekt.
Fundamentet 1 er forankret ved hjelp av anker 3 som er knyttet til fundamentets 1 ankerfeste 11 via ankerliner 31. Ankerfestet 11 inkluderer et ankertårn 70 som rager opp fra armen 14 og over havoverflaten 901. Dette ankertårnet 70 vil kunne motvirke krefter påført fundamentet 1 fra en ankerline 31 ved at ankertårnet 70, ved å trekkes nedover, vil fortrenge vann og dermed sørge for økt oppdrift.
Ved at fundamentet 1 er forankret i ankerfestet 11 med en horisontal avstand til og stivt forbundet med overgangsdelen 12, kan overgangsdelen 12 rotere rundt ankerfestet 11. Fundamentet 1 er bygget og ankret slik at den vil være naturlig roterende som følge av krefter fra vind, strøm og/eller bølger. Utførelsesformen av fundamentet 1 inkluderer en motorisert propell 17, som kan brukes til å styrt rotasjon av fundamentet 1. Propellen 17 kan eksempelvis brukes for å rotere fundamentet tilbake til en utgangsposisjon om fundamentet eksempelvis har rotert mer enn 1 omdreining fra utgangsposisjonen. Dette kan være fordelaktig eksempelvis for å unngå tvist av eventuelle kabler og/eller liner og/eller lignende koplet til apparatet 100. I de fleste tilfeller vil fundamentet 1 naturlig rotere seg slik at hovedvindretningen vil være lik retningen fra ankerfestet 11 til overgangsdelen 12, slik at overgangsdelen 12 blir stående i det vesentligste nedstrøms for ankerfestet 11 i en vind som virker på fundamentet. Derfor monteres vindturbinene 2 slik som vist på figur 1, med vindturbinens front med rotor 23 og blader 24 vendt mot ankerfestet 11, slik at bladene 24 får stå i det vesentligste i en optimal stilling, 90 grader på vindretningen.
For å redusere et bøyemoment mellom den rettende armen 14 og tårnet 21 inkluderer apparatet 100 videre et første strekkstag 43 som strekker seg fra armens første ende, ved ankertårnet 70, til et frontparti av nacellen 22 ved rotoren 23. For å redusere et bøyemoment mellom den rettende armen 14 og det rettende benet 13 inkluderer apparatet 100 videre et andre strekkstag 44 som strekker seg fra en nedre del av det rettende benet 13 til den rettende armen 14 nær overgangsdelen 12.
Overgangsdelen 12 til fundamentet 1 har i utførelsesformen en vertikal overgangsdelseksjon 121 og en horisontal overgangsdelseksjon 122. Vindturbinen 2 står på den vertikale seksjonen 121 og den horisontale, rettende armen 14 er stivt festet til den horisontale seksjonen 122. Ved tøffe forhold, eksempelvis ved høye bølger og sterk vind, vil fundamentet 1 kunne påføres sterke bøyemomenter og/eller skjærkrefter mellom den vertikale delen 121 og den horisontale delen 122. Derfor er fundamentet 1 også utstyrt med et konstruksjonselement 123 for å ta opp slike krefter.
I utførelsesformen har overgangsdelen 12 videre en åpen nedre ende 125. Den åpne løsningen tillater vann å bevege seg i den nedre enden 125, hvilket reduserer oppdriften direkte under vindturbinen 2, og vil være stabiliserende, særlig vertikalt, da bølger på grunn av utformingen vil ha mindre effekt på vindturbinens 2 vertikale posisjon da bølgene fritt kan strømme inn i overgangsdel 12 og tårn 21.
Figur 2 viser en utførelse av et flytende apparat 100 for å utvinne energi fra vind sett forfra i operasjonell posisjon, med fundamentet 1 med to vindturbiner 2. Hver vindturbin 2 har et tårn 21 som er leddet i en øvre tårndel 211 og en nedre tårndel 212. De to øvre tårndelene 21 er forbundet med vaier 73 og de to nedre tårndelene med et stag 74. Fundamentet har et vertikalt, rettende ben 13 og en horisontal, rettende arm 14 som begge er knyttet til en overgangsdel 12.
Figur 3 viser en utførelsesform av et flytende apparat 100 for å utvinne energi fra vind 1 sett ovenfra i operasjonell posisjon, hvor apparatet 100 har to vindturbiner 2 reist fra et fundament 1. De to vindturbinene 2 har hvert sitt tårn 21. Tårnene 21 er forbundet via en vaier 73. Fundamentet 1 har en rettende, horisontal arm 14, og et ankerpunkt 11 tilknyttet en første ende av armen 14 og en overgangsdel 12 for å bære vindturbinene 2 tilknyttet en andre, motsatt ende av armen 14. Apparatet 100 har videre ett strekkstag 43 strukket fra hver vindturbins 2 rotor 23 til ankerpunktet 11.
Figur 4 viser en utførelsesform av det flytende apparatet 100 sett ovenfra i operasjonell posisjon, hvor apparatet omfatter en vindturbin 2 og et fundament 1, hvor vindturbinen 2 er reist på en overgangsdel 12 tilhørende fundamentet 1. Også dette apparatet 100 har et strekkstag 43 strukket mellom et ankerfeste 11 tilhørende fundamentet 1 og vindturbinens 2 rotor 23 for å ta opp bøyekrefter.
Figur 5 viser en utførelse av apparatet 100 forfra i operasjonell posisjon, hvor apparatet har en vindturbin 2 reist på et fundament 1 en vindturbin 2. Apparatet omfatter videre et ballastelement 45 som er bevegelig opphengt i fundamentet 1, for å stabilisere fundamentet 1. Ballastelementet 45 har et senterhull som er penetrert av et vertikalt, rettende ben 13 tilhørende fundamentet 1. Ved tilt av fundamentet 1 vil ballastelementet 45 komme i kontakt med det rettende benet 13 og påføre det rettende benet 13 en kraft som vil virke rettende på fundamentet 1.
Figur 6 illustrerer et nedre overgangsstykke 75 som huser en generator 25 for å forbinde et tårn 21 med en overgangsdel 12. På figuren er det illustrert at det nedre overgangsstykket 75 er en separat del i forhold til tårnet 21 og overgangsdelen 12. Generatoren 25 kan vendes, slik at den står på høykant i det nedre overgangsstykket 76 for å hentes ut av det nedre overgangsstykket 75, eksempelvis for reparasjon eller for å bytte generator 25. Nedre overganstykke 75 kan festes til overgangsdelen 12 og til tårnet 21, eksempelvis ved at det sveises eller boltes fast.
Figur 6 viser videre en utførelsesform hvor vindturbinens nacelle 22 er permanent rotasjonsfast festet til tårnet 21, ved at den, i denne utførelsesformen, er boltet fast. I andre utførelsesformer kan nacellen 22 eksempelvis være sveiset fast. Nacellen 22 kan i alternative utførelsesformer være bevegelig festet til tårnet 21 men med begrenset bevegelighet. En rotasjonsfast, forbindelse øker potensielt den strukturelle styrken til forbindelsen mellom tårnet 21 og nacellen 22 sett i forhold til typiske ikke-rotasjonsfaste forbindelser.
Vindturbinen 2 har et vinkelgir 230, samt en drivlinje 26 som går fra rotoren 23 til generatoren 25 for å overføre rotasjonskrefter til generatoren 25 for utvinning av elektrisk energi. Nacellen 22 er videre vist penetrert av tårnet 21, med vinkelgir 230 plassert i et hulrom i tårnet 21 med en aksel inn til rotoren 23.
Den rotasjonsfaste forbindelsen mellom tårnet 21 og nacellen 22 tillater at generatoren 25 plasseres i nedre overgangsstykke 75 i en avstand fra nacellen 22. I denne utførelsesformen er generatoren 25 fordelaktig plassert helt nede ved fundamentets 1 overgangsdel 12. En slik plassering gjør at generatoren 25 er lettere tilgjengelig for vedlikehold og/eller reparasjon. En annen svært betydelig fordel ved at generatoren 25 flyttes ned i nedre overgangsstykke 75, under tårn 21 er at en kan utnytte overgansdelens 21 diameter. Videre, ved at vekten av generatoren 25 flyttes nærmere havoverflaten vil de potensielle tiltekreftene som må tas hensyn til med tanke på fundamentets stabilitet reduseres betydelig. Dermed kan fundamentet 1 ha tilstrekkelig stabilitet med kortere og/eller lettere horisontal, rettende armen 14 og/eller vertikalt, rettende ben 13, sett i forhold til et fundament for et apparat 100 med generatoren 25 plassert i vindturbinens 2 nacelle.
Fundamentet 1 vist på figur 6 har videre en ballasttank 141 plassert på en motsatt side av overgangsdelen 12 i forhold til fundamentets 1 ankerfeste 11, som selektivt kan fylles eller tømmes for ballast, hvor ballasten eksempelvis kan være sjøvann. Denne ballasttanken 141 kan typisk være fylt med vann under normale forhold, men tømmes for vann for å sørge for oppdrift på baksiden av vindturbinen 2 ved sterk vind for å motvirke tilt.
Figur 7 viser videre en alternativ utførelsesform av apparatet 100, og av fundamentet 1 og vindturbinen 2, der nacellen 22 er senket til en nedre stilling. I denne utførelsesformen har vindturbinen en delbar nacelle 22 som er penetrert av tårn 21. Nacellen 22 har en fremre del 221 og en bakre del 222 som er påmontert en øvre nacellebærer 92. Apparatet 100 omfatter løftemidler 27 som inkluderer en vinsj med trinser og vaiere, som kan brukes til å utføre løft av nacellens 22 deler 221, 222.
Figur 7 viser videre at vinkelgir 230 er i bakre nacelledel 222 og frikoblet fra drivaksel 261. Fremre nacelledel 221 og bakre nacelledel 222 kan da løses fra øvre nacellebærer 92.
Figur 8a viser et øvre overgangsstykke 90. Overgangsstykket omfatter et tårnrør 91 som kan plasseres omkring en del av et tårn 21 for å bære en nacelle 22 på tårnet 21.Tårnrøret 91 er her vist med en utadgående kon for å forenkle plassering av tårnrøret 91 rundt tårnet 21. Tårnrøret 91 kan festes til tårnet 21 for å bære en last av nacellen 22. Tårnrøret omfatter en øvre nacellebærer 92 og en nedre nacellebærer 93, samt en tiltemekanisme 80 som her inkluderer en hydraulisk sylinder 81 og et hengsel 82 for å tillate tilting av den øvre nacellebæreren 92 relativt til den nedre nacellebæreren 93, samt et øvre rotasjonsmiddel 96 og et øvre lager 94 for å rotere øvre nacellebærer 92 relativt til nedre nacellebærer 93, og et nedre rotasjonsmiddel 97 og et nedre lager 95 for å rotere nedre nacellebærer 93 på tårnrøret 91 og relativt til tårnet 21. Ved å ha både det øvre rotasjonsmiddelet 96 og det nedre rotasjonsmiddelet 97 har tårnrøret en redundant rotasjonsmekanisme.
Figur 8b viser en annen utførelsesform av et øvre overgangsstykke 90, hvor det øvre overgangsstykket omfatter et tårnrør 91 som kan plasseres omkring en del av et tårn 21. Tårnrøret 91 kan festes til et tårn for en vindturbin, og kan bære lasten av en nacelle 22. Tårnrøret 91 omfatter en øvre nacellebærer 92, samt et øvre lager 94 for å rotere øvre nacellebæreren 92 om tårnrøret 91 ved hjelp av et øvre rotasjonsmiddel 96.
Figur 9 viser en utførelsesform av en delbar nacelle 22 i sin øvre stilling påmontert et øvre overgangsstykke 90, som er penetrert av et tårn 21. Nacellens 22 bakre del 222 og fremre del 221 er fast montert på en øvre nacellebærer 92 tilhørende overgangsstykket 90, og tårnrøret 91 er fast montert til tårn 21. Tårnet 21 omfatter et løftemiddel 27, montert på en øvre ende av tårnet 21. Figur 9 viser videre en rotor 23 festet til nacellens 22 fremre del 221, og en stiv innfestningsstruktur 231 mekanisk festet til en stasjonær del av rotoren 23.
Innfestningsstrukturen 231 forbinder et strekkstag til rotorens stasjonære del og derigjennom til nacellen 22 og den øvre delen av tårnet 21. Strekkstag 43 er videre festet til innretning 251 som er designet for å ta vindkrefter som virker mot nacellen 22.
Figur 10 illustrerer en nacelle 22 i en midtre stilling påmontert et øvre overgangsstykke 90 som er penetrert av et tårn 21. Overgangsstykket 90 omfatter et tårnrør 91 og en øvre nacellebærer 92. Nacellen 22 er fast montert på nacellebæreren 92. Tårnrøret 91 er løsnet fra tårnet 21 og kan således føres opp og ned. Tårnet 21 omfatter et løftemiddel 27 som omfatter trinser og en heiseline. Heislinen 27 er festet til nacellen 22 og bærer vekten av nacellen 22. Denne alternative utførelsen viser det som gjerne kalles en «direct drivekonfigurasjon» der generatoren 25 utgjør hovedvekten. Figur 10 viser videre en innfestingsstruktur 231 som er mekanisk festet til tårnet 21, og et strekkstag 43 festet til innfestningsstrukturen 231. Strekkstaget 43 er her vist hvilende mot en stasjonær del av en rotor 23 tilhørende nacellen 22. Innfestningsstrukturen 231 er festet til strekkstag 43 som er designet for å ta vindkrefter som virker mot nacellen 22.
Figur 11 viser et tårnrør 91 med en nacelle 22 i en nedre stilling, hvor tårnrøret 91 er penetrert av et tårn 21. Tårnrøret 91 hviler mot en nedre del av tårnet 21. Nacellen 22 har en fremre del 221 og en bakre del 222 som på figuren er løsnet fra øvre nacellebærer 92 og som henger i hver sin heiseline 26. Figur 11 viser videre en rotor 23 med en roterende del 232 og en svivel 233 festet til roterbart festet til rotorens 23 roterende del 232 slik at svivelen 233 kan rotere relativt til rotorens 23 roterende del 232. Svivelen 233 fungerer som en innfestningsstruktur 231 for å knytte et strekkstag 43 til tårnet 21 via nacellen 22 via rotoren 23.
Figur 12 viser videre en alternativ utførelsesform av fundamentet 1 og vindturbinen 2. I denne utførelsesformen har overgangsdelen 12 en åpning for å tillate vertikal bevegelse av vindturbinen 2, som tillater at tårnet 21 senkes ned i en vannmasse 900. Fundamentet 1 har et ballastelement 45 som er bevegelig opphengt i vaier fra fundamentets 1 overgangsdel 12. Ballastelementet 45 er ikke stivt festet til fundamentet 1, men er penetrert av et rettende ben 13 tilhørende fundamentet 1. Ballastelementet 45 vil derfor virke rettende på fundamentet 1 ved at det vil øve en kraft på fundaments 1 rettende ben 13, som i denne utførelsesformen er en forlengelse av tårnet 21, ved tilt av fundamentet 1.
En nedre del av tårnet 21 kan da, når nedsenket, fungere som et andre, rettende, vertikalt ben 13. Tårnet 21 har også et trykktett kammer 126 som selektivt kan fylles med eksempelvis luft eller vann.
Fundamentet har også et løftemiddel 27 ved en vinsj for å flytte vindturbinen 2 vertikalt, og en låsering 41 for å låse tårnet 21 i en vertikal posisjon.
Vindturbinen 2 har i denne utførelsesformen en nacelle 22 som kan deles i en fremre del 221 og en bakre del 222, med en generator 25 i nacellens 22 bakre del 222. Vindturbinen 2 har videre en drivlinje 26 som strekker seg fra rotoren 23, gjennom nacellens 22 fremre del 221 og tårnet 21 og til generatoren 25. Nacellens fremre del 221 og nacellens bakre del 222 har hver sin kopling 223 for å kople nacelledelen 221, 222 til tårnet 21.
Drivlinjen har tre deler: en fremre drivlinjedel 261 i den fremre nacelledelen 221, en midtre drivlinjedel 262 i tårnet 21, og en bakre drivlinjedel 263 i den bakre nacelledelen 222. Disse tre drivlinjedelene 261, 262, 263 koples sammen når den fremre nacelledelen 221 og den bakre nacelledelen 222 koples til tårnet 21.
Om nacellen 22 skal senkes til et lavere nivå må midtre drivlinjedel 262 kobles fra fremre drivlinjedel 261 og bakre drivlinjedel 263. Da kan nacellen 22 senkse til overgangsdelen 12.
Vindturbinen 2 kan senkes eksempelvis for demontering eller montering av utstyr, eller for vedlikehold av utstyr, som nacelle 22, rotor 23 eller annet, eller den kan senkes for å bedre stabiliteten, ved å flytte tårnet 21 lenger ned. Ettersom nedre del av tårnet 21 fungerer som fundamentets 1 rettende ben 13, vil senking av tårnet føre til en forlengelse, ned i vannmassen, av det rettende benet 13.
Figur 13 viser samme utførelsesform av vindturbin 2 og fundament 1 som figur 12, men med vindturbinen 2 senket betydelig slik at det befinner seg i en lavere stilling. Tårnet 21 på figur 13, som er i en lavere stilling enn den vist i figur 12, med en større del av tårnet 21 nedsenket i vann, holder vann i en større andel av kammeret 126 enn tårnet 21 vist i figur 12. Vindturbinen 2 kan senkes eksempelvis for demontering eller montering av utstyr, eller for vedlikehold av utstyr, som nacelle 22, rotor 23 eller annet, eller den kan senkes for å bedre stabiliteten.
Figur 14 viser en alternativ utførelsesform av apparatet 100, med et fundament 1 en vindturbin 2. Vindturbinen har en penetrerbar nacelle 22, som er penetrert av vindturbinens tårn 21. Nacellen 22 er videre tiltbart montert på tårnet 21, slik at nacellen 22 og dermed også blader påmontert nacellen 22 kan holdes mer stabilt vertikalt ved tilt av fundamentet 1 og slik at nacellen 22 eksempelvis kan tiltes for å skape større avstand mellom bladene 24 og tårnet 21 ved sterk vind.
Videre har fundamentet 1 i denne utførelseformen et ankerfeste 11, et første strekkstag 43 som strekker seg fra fundamentets 1 ankerfeste 11 til et frontparti av nacellen 22 og et andre strekkstag 44 som strekker seg fra fundamentets 1 ankerfeste 11 til et ballastelement 45 som henger i vaier fra fundamentets 1 overgangsdel 12. Ballastelementet 45 er ikke stivt festet til fundamentet 1, men vil virke rettende på fundamentet ved at det vil øve en kraft på fundaments 1 rettende ben 13, som i denne utførelsesformen er en forlengelse av tårnet 21, ved tilt av fundamentet 1.
Figur 15 viser en alternativ utførelsesform av apparatet 100, inkludert en alternativ utførelsesform av et fundament 1, hvor fundamentet 1 ikke har et rettende ben, men i stedet har en første i det vesentligste horisontal rettende arm 51, en andre i det vesentligste horisontal rettende arm 52 og en tredje i det vesentligste horisontal rettende arm 53. Den andre armen 52 og den tredje armen 53 er hver koplet til en overgangsdel 12 via hvert sitt hengsel 54. Hengselet 54 tillater noe bevegelse av de nevnte armene 52, 53 relativt til den første armen 51 og relativt til fundamentets 1 overgangsdelen 12 i det horisontale planet. Overgangsdelen 12 bærer en vindturbin 2.
Merk at når det beskrives «bevegelse i det horisontale planet» så gjelder det når fundamentet ligger flatt, i normalstilling, på stille vann. Ved tilt av fundamentet 1 vil planet tiltes tilsvarende.
Hver av de i det vesentligste horisontale, rettende armene 51, 52, 53 er påmontert et ankertårn 70 i forbindelse med ankerfeste 11, og er forankret via ankerfestet 11 og en ankerline 31 knyttet til et anker 3. Armene 51, 52, 53 er videre forbundet til hverandre via trosser 55. Trossene 55 begrenser bevegelse av armene 51, 52, 53 relativt til hverandre. I kombinasjon med hengslene gjør trossene at armene kan bevege seg noe, men at bevegelsen er begrenset. Det kan tenkes alternative utførelsesformer uten trosser, med eller uten andre bevegelsesbegrensende midler, som eksempelvis fjærbaserte bevegelsesbegrensende midler.
Figur 16 viser et alternativt fundament 1 med en første horisontal rettende arm 51, en andre horisontal rettende arm 52 og tredje horisontal rettende arm 53. Den andre armen 52 og den tredje armen 53 er hver koplet til en overgangsdel 12 med hvert sitt hengsel 54. Hengselet 54 tillater noe bevegelse av de nevnte armene 52, 53 relativt til overgangsdelen 12 i det horisontale planet. Rettende arm 51 er stivt festet til overgangsdelen 12 som bærer en vindturbin 2.
Den første armen 51 har et ankerfeste 11 og er forankret via ankerfestet 11 og en ankerline 31 knyttet til et anker 3 slik at fundamentet 1 kan rotere om ankerfeste 11 på rettede arm 51. Armene 51, 52, 53 har hver en første ende og en andre ende. Armene er, ved sine andre ender, forbundet til hverandre via trosser 55, og er forbundet til fundamentet 1 ved sine første ender. Trossene 55 begrenser bevegelse av armene 51, 52, 53 relativt til hverandre.
Figur 17 viser en alternativ utførelsesform av apparatet 100, som inkluderer et alternativt fundament 1 og tre vindturbiner 2. Fundamentet 1 har ikke et rettende ben, men har en første i det vesentligste horisontal rettende arm 51, en andre i det vesentligste horisontal rettende arm 52 og en tredje i det vesentligste horisontal rettende arm 53. Den andre og den tredje armen 52, 53 er hver koplet til den første rettende arm 51 via hvert sitt hengsel 54. Hengselet 54 tillater noe bevegelse av den andre armen 52 og den tredje armen 53 relativt til den første rettende arm 51 i det horisontale planet. Hver av de horisontalt rettende armene 51,52,53 er koblet mot en overgangsdel 12.
Den første rettende armen 51 har en første ende og en motsatt andre ende, hvor den første enden har et ankerfeste 11 og den andre enden er koplet til fundamentets 1 overgangsdel 12. Fundamentet 1 er forankret via ankerfestet 11, knyttet til en ankerline 31 knyttet til anker 3. På den måten kan fundamentet 1 rotere om ankerfestet 11.
Den andre armen 52 og den tredje armen 53 er koplet til den første armen 51 og til overgangsdelen 12 ved bruk av trosser. Trossene 55 begrenser bevegelse av armene 51, 52, 53 relativt til hverandre.
Én av vindturbinene 2 er reist på fundamentets 1 overgangsdel, én er reist på en ytre del av den andre armen 52, og én er reist på en ytre del av den tredje armen 53. Hver av den andre armen 52 og den tredje armen 53 har en overgangsdel 12 for å bære sine respektive vindturbiner 2.
Figur 18 viser en utførelsesform av et ankerfeste 11 tilhørende et fundament 1 for et flytende apparat 100 for å utvinne energi fra vind. Ankerfestet 11 inkluderer en vinkelstabilisator 32 som har til hensikt å stabilisere en angrepsvinkel B fra ankelinen 31 mot det flytende apparatet 100, en ankerring 34 og en ankerfestesøyle 35. Vinkelstabilisator 32 består av et øvre ankerpunkt 36, et nedre ankerpunkt 37, en stiv, rettende stabilisatorarm 38 og et lodd 33. Øvre ankerpunkt 36 er koblet mot ankerringen 34. Ankerringen 34 er roterbart festet til ankerfestesøylen 35 som igjen er festet til en rettende arm 14 tilhørende fundamentet 1. Det kan være fordelaktig med et flertall anker 3 med tilhørende ankerliner 31 påkoblet vinkelstabilisator 32, for å stabilisere retning på kraft fra anker line 31 på ankerfestet 11 og for å holde fundamentets 1 posisjon stabil. På figur 18 er det vist to anker 3, men det kan være fordelaktig med flere enn to, eksempelvis tre eller fire eller fem anker 3. Angrepsvinkel B kan designes fra 0 til 180 grader, og vil typisk være prosjektspesifikk basert på blant annet dybdeforhold. Typisk vinkel B under normale forhold vil være innenfor intervallet 20 til 45 grader
Vinkelstabilisatorene 32 omfatter en stiv struktur 39. I den viste utførelsesformen er den stive strukturen 39 formet som en rettvinklet trekant. Et første hjørne av den stive strukturen 39 er koplet til ankerringen 34, et andre hjørne av den stive strukturen 39 er koplet til et lodd 33, og et tredje hjørne av den stive struktur 39 er koplet til en ankerline 31. Loddene 33 er igjen koplet til hverandre. Loddene 33 er koplet til hverandre og til vinkestabilisatorens stive struktur 39 via stive, stabiliserende stag 38. Alternativt kan loddene 33 være koplet til hverandre og/eller til den stive strukturen 39 via eksempelvis vaier eller kjetting.
Figur 19 viser en utførelsesform av et flytende apparat 100 for å utvinne energi fra vind hvor to vindturbiner 2 er plassert på ett fundament 1. Vindturbinene 2 har hver et tårn 21 med en øvre del 211 og en nedre del 212 som er hengslet sammen ved et hengsel 72. Nedre del av nedre tårn 21 er festet til overgangsdel 12. Tårnene er festet til hverandre, ved toppen av deres nedre del 212, ved en avstiver 78. Apparatet 100 har videre et heisetårn 79 som er midlertidig festet mot overgangsdel 12 og mot de to nedre tårnene 21. Heisetårn 79 står i utførelsesformen fordelaktig i senter mellom de to tårnene og vinkelrett på hengsler 72. Heisetårnet 79 har en heiseanordning 77, som kan trekke i to heisliner 76. Heislinene strekker seg fra heisanordningen 77, over hver sin øvre trinse og videre til hvert sitt tårn 21, ved deres øvre del 211, hvor de er festet. I delingen mellom øvre del 211 og nedre del 212 av tårnene 21 er det en flens på hver side (ikke vist). Når heisanordning 77 trekker i de to heislinene 76 vil de to øvre tårndelene 211 bli tiltet parallelt om hver sin hengsel 72 mot en øvre operasjonell posisjon. Hengslene 72 vil posisjonere de to flensene i en posisjon der de er optimalt innrettet for å bli skrudd eller sveist sammen når tårnene 21 har nådd sin operasjonelle, reiste posisjon. Heisanordningen 77 kan trekke individuelt i de to heislinene 76 for å ivareta stabilitet.
Figur 20 viser det samme som figur 19 men nå med de to tårnene 21 reist til en øvre stilling hvor den øvre tårndelen 211 og den nedre tårndelen 212 kan monteres sammen, og en kan feste de to tårnene sammen med vaier 73. Heisetårn 79 vil typisk bli fjernet, når tårnene 21 er reist til operasjonell stilling.
Figur 21, 22 og 23 viser en utførelsesform av et flytende apparat 100 for å utvinne energi fra vind hvor to vindturbiner 2 er plassert på et fundament 1 som omfatter blant annet et ballastelement 45 som kan heves og senkes. Ballastelementet 45 er vist i en øvre stilling, avhengt i overgangsdel 12 på figurene 21 og 22. Det samme apparatet 100 vises også på figur 23. Apparatet 100 har to vindturbintårn 21, og et sentralt, bærende tårn 215. Det sentrale tårnet 215 kan heves og senkes vertikalt. En nedre del av det sentrale tårnet 215 fungerer som et vertikalt, rettende ben 13 for fundamentet 1. Fundamentet 1 inkluderer en overgangsdel 12 for å bære vindturbinene. Overgangsdelen 12 har en åpning som det sentrale tårnet 215 penetrerer. Det sentrale tårnet 215 penetrerer også ballastelementet 45, som i likhet med overgangsdelen har en åpning for slik penetrering. På figur 23 er det sentrale tårnet 215 senket til en lav operasjonell posisjon i likhet med ballast 45.
Apparatets 100 to vindturbintårn 21 er hengslet tilknyttet det sentrale tårnet 215, og kan ved hengslene 72 legges ned eller reises ved hjelp av løftemidler som inkluderer løftevaiere 28 tilknyttet en øvre del av det sentrale tårnet 215 og en øvre del av hvert av de to vindturbintårnene 21.
Figur 23 viser apparatet 100 i en operasjonell stilling, hvor det sentrale tårnet 212 i likhet med ballastelementet 45 er senket til en lav posisjon. Heving og senkning av det sentrale tårnet 215 gjøres ved å flytte vann ut av eller inn i ett eller flere kammer i det sentrale tårnet 215, primært i en nedre del av det sentrale tårnet 215, ved bruk av egnede midler for formålet. Dette kan eksempelvis være midler som inkluderer en pumpe (ikke vist). I reist posisjon kan vindturbintårnene 21 knyttes til hverandre ved bruk av en eller et flertall av løftevaiere 28 eller eksempelvis ved bruk av stag.
Figurene 24 og 25 viser to alternative utførelsesformer av et flytende apparat 100 for å utvinne energi fra vind hvor to vindturbiner 2 er plassert på ett fundament 1. De to vindturbinene er forbundet med hverandre og med et felles, sentralt tårn 215, via hvert sitt horisontale tårnstag 213 og en tilknytningsenhet 214. Figur 25 viser apparatet 100 i operasjonell stilling, mens figur 24 viser apparatet 100 med nedsenkede vindturbiner 2. Heving og senkning av det sentrale tårnet 215 kan typisk gjøres ved å henholdsvis å evakuere vann fra og fylle vann i ben 13, for på den måten endre oppdriften i det sentrale tårnet 215. De to tårnstagene 213 er i en ytre del koplet til en øvre del av det sentrale tårnet 215, og, på figur 25, til en overgangsdel 12 tilhørende fundamentet 1.
Figur 26 viser en alternativ utførelsesformer av et flytende apparat 100 for å utvinne energi fra vind hvor to vindturbiner 2 er plassert på ett fundament 1. De to vindturbinene er forbundet med hverandre og med et felles, sentralt tårn 215, via hvert sitt horisontale tårnstag 213 og en tilknytningsenhet 214. Apparatet har en heiseinnretning/et løftemiddel 77 som er koblet mot to vaire 76 som, via to trinser i toppen av sentralt tårn 214, er festet til hver sin vindturbin 2 ved vindturbinenes nacelle (ikke vist). Heiseinnretningen 77 vil kunne heve og senke horisontale tårnstag 213 fra en nedre service stilling til en øvre operasjonell stilling.
Figur 27 viser ytterligere utførelsesformer av flytende apparat 100 for utvinning av energi fra vind i en av flere mulig konfigurasjoner hvor flere enn to vindturbiner 2 er plassert på ett fundament 1.
Det bør bemerkes at alle de ovennevnte utførelsesformene illustrerer oppfinnelsen, men begrenser den ikke, og fagpersoner på området vil kunne utforme mange alternative utførelsesformer uten å avvike fra omfanget av de følgende kravene. I kravene skal referansenumre i parentes ikke sees som begrensende.
Bruken av verbet "å omfatte" og dets ulike former ekskluderer ikke tilstedeværelsen av elementer eller trinn som ikke er nevnt i kravene. De ubestemte artiklene "en", "ei" eller "et" foran et element ekskluderer ikke tilstedeværelsen av flere slike elementer.
Det faktumet at enkelte trekk er anført i innbyrdes forskjellige avhengige krav, indikerer ikke at en kombinasjon av disse trekkene ikke med fordel kan brukes.

Claims (80)

Patentkrav
1. Et flytende fundament for en offshore vindturbin, hvor fundamentet omfatter en overgangsdel for å bære vindturbinen, og en stabiliserende del for å stabilisere overgangsdelen med eller uten vindturbinen,
hvor den stabiliserende delen omfatter en lik eller tilnærmet horisontal del og en lik eller tilnærmet vertikal del som begge er rettende tilknyttet overgangsdelen, hvor den vertikale delen omfatter et rettende ben for å rage nedover i en vannmasse når fundamentet er i operasjonell stilling,
hvor den horisontale delen omfatter et ankerfeste og en rettende arm, hvor fundamentet er utformet med ankerfestet festet til den rettende armen i en avstand fra overgangsdelen, slik at overgangsdelen i operasjonell stilling, når fundamentet er forankret, kan rotere rundt ankerfestet under påvirkning fra naturkrefter som krefter fra vind, bølger og/eller strøm.
2. Det flytende fundamentet i henhold til krav 1, hvor den vertikale delen og/eller den horisontale delen er stivt og fast festet til overgangsdelen, direkte eller via annen stiv struktur.
3. Det flytende fundamentet i henhold til krav 1, hvor den horisontale delen er festet til overgangsdelen via en hengsel.
4. Det flytende fundamentet i henhold til krav 1, krav 2 eller krav 3, hvor ankerfestet og overgangsdelen er festet til hver sin ende av armen.
5. Fundamentet i henhold til et hvilket som helst av kravene 1 til 4 hvor ankerfestet omfatter deler av eller hele den vertikalt stabiliserende delen.
6. Fundamentet i henhold til et hvilket som helst av kravene 1 til 5, hvor ankerfestet omfatter benet og hvor derfor benet befinner seg i en horisontal avstand fra overgangsdelen.
7. Fundamentet i henhold til et hvilket som helst av kravene 1 til 6, hvor fundamentet har en åpning i overgangsdelen for å tillate at vann fra en vannmasse fundamentet er ment å flyte på kan trenge gjennom åpningen og/eller for å tillate heving og senkning av et vindturbintårn gjennom åpningen.
8. Fundamentet i henhold til et hvilket som helst av kravene 1 til 7, hvor fundamentets arm og/eller ben kan omfatte ett eller flere kammer som selektivt kan fylles med eller tømmes for ballast, slik at fundaments oppdrifts- og tyngdepunkt kan justeres.
9. Fundamentet i henhold til et hvilket som helst av kravene 1 til 8, hvor ankerfestet omfatter et ankertårn, hvor ankertårnet er fast festet til den rettende armen slik at en øvre del av ankertårnet i operasjonell stilling normalt er over en overflate av en vannmasse og en nedre del av ankertårnet i operasjonell stilling normalt er under overflaten av vannmassen.
10. Fundamentet i henhold til krav 9, hvor ankertårnet har et hulrom for å romme styringssystemer og transformatorer for kraftproduksjon for en vindturbin.
11. Fundamentet i henhold til krav 10, hvor ankertårnets hulrom rommer et eller flere styringssystemer og/eller en eller flere transformatorer for kraftproduksjon for en vindturbin og/eller en vindparks kraftproduksjon.
12. Fundamentet i henhold til et hvilket som helst av kravene 9 til 11, hvor ankertårnet omfatter en landingsplass for en flygende innretning, som eksempelvis en drone eller et helikopter.
13. Fundamentet i henhold til et hvilket som helst av kravene 1 til 12, hvor fundamentet omfatter et ror for å manipulere en strøms påvirkning på en rotasjon av fundamentet.
14. Fundamentet i henhold til et hvilket som helst av kravene 1 til 13, hvor fundamentet omfatter én eller flere vannbremser for å bremse vertikal bevegelse av fundamentet.
15. Et ballastelement for å tilføre ballast til et fundament for en vindturbin og rettende kraft på fundamentet ved tilt av fundamentet, hvor ballastelementet er utformet med et hull for å motta et rettende ben tilhørende fundamentet og hvor ballastelementet omfatter tilkoplingsmidler for å bli bevegelig opphengt i en underside av fundamentet.
16. En vinkelstabilisator for et fundament for et flytende apparat for å utvinne energi fra vind, for å stabilisere kraftretningen for en kraft fra en ankerline som virker på fundamentet, hvor vinkelstabilisatoren omfatter en stiv vinkelstabilisatorstruktur og et lodd knyttet til den stive vinkelstabilisatorstrukturen, hvor vinkelstabilisatoren er innrettet for å koples bevegelig til fundamentet og hvor vinkelstabilisatoren er innrettet for å koples til ankerlinen.
17. Fundamentet i henhold til et hvilket som helst av kravene 1 til 14, hvor fundamentet omfatter ballastelementet i henhold til krav 15, hvor ballastelementet er bevegelig tilknyttet en tilhørende fundamentet stiv struktur, med benet penetrerende ballastelementets hull på en måte som gjør at ballastelementet vil komme i kontakt med og virke rettende på benet og dermed også virke rettende på fundamentet ved tilt av fundamentet over en bestemt grad.
18. Det flytende fundamentet i henhold til et hvilket som helst av kravene 1 til 14, 17 eller 18, hvor fundamentet videre omfatter en andre rettende arm, hvor i det minste én av de to rettende armene omfatter et hengsel og via hengselet er leddet tilknyttet overgangsdelen for å tillate bevegelse av den den i det minste én av de to rettende armene i det horisontale planet.
19. Det flytende fundamentet i henhold til krav 18, hvor fundamentet videre omfatter i det minste én ytterligere rettende arm.
20. Det flytende fundamentet i henhold til krav 19, hvor i det minste én av den i det minste én ytterligere rettende armene omfatter et hengsel og via hengselet er leddet tilknyttet overgangsdelen for å tillate bevegelse av den i det minste én av den i det minste én ytterligere rettende armene i det horisontale planet.
21. Det flytende fundamentet i henhold til et hvilket som helst av kravene 1 til 14, eller 17 til 20, hvor fundamentet omfatter vinkelstabilisatoren i henhold til krav 16, hvor vinkelstabilisatoren er bevegelig opphengt i eller ved ankerfestet.
22. Det flytende fundamentet i henhold til et hvilket som helst av kravene 1 til 14 eller 17 til 21, hvor benet er tilknyttet den rettende armen i en horisontal avstand til overgangsdelen.
23. Det flytende fundamentet i henhold til krav 22, hvor benet er tilknyttet en ytre ende av den rettende armen, ved eller i tilknytning til ankerfestet.
24. Et flytende apparat for å utvinne energi fra vind, hvor apparatet omfatter et fundament i henhold til et hvilket som helst av kravene 1 til 14 eller 17 til 23 og en vindturbin.
25. Det flytende apparatet i henhold til krav 24, hvor apparatet videre omfatter et strekkstag strukket mellom en øvre del av vindturbinen og en ytre del av fundamentets horisontale del for å ta opp et bøyemoment som virker på apparatets struktur.
26. Det flytende apparatet i henhold til et krav 24 eller 25, hvor apparatet videre omfatter et strekkstag strukket mellom en nedre del av fundamentets vertikale del og en ytre del av fundamentets horisontale del for å ta opp et bøyemoment som virker på apparatets struktur.
27. En fremgangsmåte for å stabilisere et fundament for en vindturbin, hvor fremgangsmåten omfatter stegene:
- å tilveiebringe et fundament i henhold til et hvilket som helst av kravene 1 til 14 eller 17 til 23;
- å forankre fundamentet via ankerfestet på en slik måte at overgangsdelen kan rotere om ankerfestet som definerende for et senter for rotasjonen for å orientere seg i en fordelaktig stilling; og
- å la fundamentet orientere seg, som et resultat av påvirkning av naturkrefter, til fundamentets overgangsdel står vindmessig nedstrøms ankerfestet, slik at den rettende armen stabiliserer overgangsdelen mot naturkrefter i vindens retning.
28. Et tårn for en vindturbin for et flytende fundament, hvor tårnet har et indre hulrom og en åpning mot hav for å motta vann fra en vannmasse i det indre hulrommet.
29. En rotor for en vindturbin, hvor rotoren omfatter et tilkoplingsmiddel for å kople rotoren og derigjennom en øvre del av vindturbinen til ett eller flere strekkstag eller en eller flere vaiere eller lignende.
30. Rotoren i henhold til krav 29, hvor rotoren omfatter en svivel roterbart festet til en ytre overflate av rotoren, hvor svivelen omfatter tilkoplingsmiddelet.
31. Rotoren i henhold til krav 30, hvor rotoren har et sentralt hull gjennom rotoren og et tilkoplingsmiddel for penetrering av rotoren gjennom hullet, hvor tilkoplingsmiddelet er egnet for innfesting til en nacelle for å kople et strekkstag eller en vaier eller lignende via tilkoplingsmiddelet til nacellen og derigjennom til den øvre delen av vindturbinen.
32. En nacelle for en vindturbin, hvor nacellen omfatter rotoren i henhold til et hvilket som helst av kravene 29 til 31.
33. En nacelle for en vindturbin, hvor nacellen omfatter en fremre del og en bakre del, hvor den fremre og den bakre delen frigjørbart kan låses til hverandre for å danne en fullstendig nacelle, hvor den fremre delen av nacellen omfatter et koblingsmiddel for å koble nacellen til en rotor.
34. Nacellen i henhold til krav 33, hvor nacellen omfatter rotoren i henhold til et hvilket som helst av kravene 29 til 31.
35. En nacelle for en vindturbin, hvor nacellen har en gjennomgående åpning vertikalt gjennom nacellen, slik at nacellen kan monteres på et vindturbintårn ved å motta tårnet gjennom åpningen.
36. Nacellen i henhold til krav 32, 33 eller 34, hvor nacellen har en gjennomgående åpning vertikalt gjennom nacellen, slik at nacellen kan monteres på et vindturbintårn ved å motta tårnet gjennom åpningen.
37. Et øvre overgangstykke for en vindturbin, hvor overgangsstykket omfatter en øvre og en nedre nacellebærer for å bære en nacelle, et hengsel og en tiltemekanisme, hvor den øvre og den nedre nacellebæreren er tiltbart festet til hverandre ved hengselet og hvor tiltemekanismen er koplet til den øvre og den nedre nacellebæreren for å tilte de to nacellebærerne relativt til hverandre.
38. Det øvre overgangsstykket i henhold til krav 37, hvor det øvre overgangsstykket omfatter et lager og et rotasjonsmiddel for å tillate rotasjon av en nacelle båret av nacellebæreren relativt til et vindturbintårn.
39. Det øvre overgangsstykket i henhold til krav 37 eller 38, hvor det øvre overgangsstykket har en vertikalt, gjennomgående åpning, slik at det øvre overgangsstykket kan monteres på vindturbintårnet ved å motta tårnet gjennom åpningen.
40. Et tårn for en vindturbin, hvor tårnet har en øvre del og en nedre del, hvor tårnets øvre del og tårnets nedre del er knyttet til hverandre via en hengsel, for at en vinkel mellom den øvre delen og den nedre delen kan endres, for at den øvre delen av tårnet kan legges ned eller reises.
41. Tårnet i henhold til krav 40, hvor tårnet videre omfatter et låsemiddel for å låse tårnet i reist, operasjonell stilling.
42. Tårnet i henhold til et hvilket som helst av kravene 40 eller 41, hvor tårnet har et indre hulrom og en åpning mot hav for å motta vann fra en vannmasse i det indre hulrommet.
43. Et flytende fundament for en vindturbin, hvor fundamentet omfatter:
- en overgangsdel og et rettende ben, hvor det rettende benet rager nedover i en vannmasse når fundamentet er i operasjonell stilling;
- en stiv struktur, som omfatter og knytter sammen i det minste en del av overgangsdelen og i det minste en del av det rettende benet; og
- ballastelementet i henhold til krav 15,
hvor ballastelementet er bevegelig opphengt i den stive strukturen, slik at det rettende benet penetrerer ballastelementet og slik at ballastelementet vil komme i kontakt med og virke rettende på det rettende benet og dermed også virke rettende på fundamentet ved tilt av fundamentet over en bestemt grad.
44. Et flytende fundament for en offshore vindturbin, hvor fundamentet omfatter:
- en overgangsdel for å bære vindturbinen;
- en i det vesentligste horisontal, stabiliserende del, som omfatter en første og en andre rettende arm,
hvor den første armen og den andre armen er festet til og rager ut fra overgangsdelen, og hvor den første armen omfatter en hengsel og via hengselen er leddet tilknyttet overgangsdelen for å tillate bevegelse av den første armen i det horisontale planet.
45. En vindturbin for et apparat for å utvinne energi fra vind, hvor vindturbinen har en øvre del og en nedre del, hvor den øvre delen er tiltbart festet til den nedre delen ved et hengsel og hvor vindturbinen omfatter en tiltemekanisme for å kunne tilte den øvre delen relativt til den nedre delen, for å kunne holde den øvre delen stabil ved tilt av vindturbinen.
46. Vindturbinen i henhold til krav 45, hvor tiltemekanismen omfatter en hydraulisk sylinder koplet til den øvre og den nedre delen for å tilte den øvre delen relativt til den nedre delen.
47. Vindturbinen i henhold til krav 45 eller 46, hvor tiltemekanismen videre omfatter en kontrollenhet knyttet til den hydrauliske sylinderen for å automatisk styre sylinderen for å holde den øvre delen korrekt vinklet i forhold til å optimalisere vindturbinens energiutvinning.
48. En vindturbin for å utvinne energi fra vind, hvor vindturbinen omfatter:
- det øvre overgangsstykket i henhold til et hvilket som helst av kravene 37 til 39; og eller
- rotoren i henhold til et hvilket som helst av kravene 29 til 31; og/eller
- nacellen i henhold til et hvilket som helst av kravene 32 til 36; og/eller
- tårnet i henhold til et hvilket som helst av kravene 28 eller 40 til 42; og/eller - en løftebom montert på en øvre del av vindturbinen for å løfte utstyr eller deler til vindturbinen mot eller fra vindturbinens øvre del.
49. Vindturbinen i henhold til et hvilket som helst av kravene 45 til 47, hvor vindturbinen omfatter:
- det øvre overgangsstykket i henhold til et hvilket som helst av kravene 12 til 14; og eller
- rotoren i henhold til et hvilket som helst av kravene 3 til 5; og/eller
- nacellen i henhold til et hvilket som helst av kravene 6 til 10; og/eller
- tårnet i henhold til et hvilket som helst av kravene 2 eller 15 til 17; og/eller - en løftebom montert på en øvre del av vindturbinen for å løfte utstyr eller deler til vindturbinen mot eller fra vindturbinens øvre del.
50. Et flytende apparat for å utvinne energi fra vind, hvor apparatet omfatter et fundament i henhold til et hvilket som helst av kravene 1 til 14 eller 17 til 23 og/eller en vindturbin i henhold til et hvilket som helst av kravene 45 til 49.
51. Et flytende apparat for å utvinne energi fra vind, hvor apparatet omfatter:
- en vindturbin og et fundament for å bære vindturbinen, hvor vindturbinen omfatter et tårn og fundamentet omfatter en i det vesentligste vertikal, stabiliserende del og en i det vesentligste horisontal, stabiliserende del; og
- et øvre og et nedre strekkstag og et tilkoplingsmiddel, hvor
- tilkoplingsmiddelet er fast festet til en øvre del av tårnet;
- det øvre strekkstaget strekker seg fra et ytre parti av den horisontale, stabiliserende delen til tilkoplingsmiddelet; og
- det nedre strekkstaget strekker seg fra det ytre partiet av den horisontale, stabiliserende delen til en nedre del av den vertikale, stabiliserende delen, slik at strekkstagene kan ta opp bøyemoment for å redusere potensielt destruktive krefter som virker på deler av strukturen til det flytende apparatet.
52. Det flytende apparatet i henhold til krav 51, hvor apparatets fundament er et fundament i henhold til et hvilket som helst av kravene 1 til 14 eller 17 til 23.
53. Det flytende apparatet i henhold til et hvilket som helst av kravene 50 til 52, hvor apparatets vindturbin er en vindturbin i henhold til et hvilket som helst av kravene 45 til 49.
54. Det flytende apparatet i henhold til et hvilket som helst av kravene 24 til 26 eller 50 til 53, hvor apparatet er forankret til en havbunn via et anker på havbunnen og en ankerline som forbinder ankeret med fundamentets ankerfeste.
55. Det flytende apparatet i henhold til et hvilket som helst av kravene 24 til 26 eller 50 til 54, hvor vindturbinens tårn har ett eller flere indre kammer som selektivt kan fylles med eller tømmes for ballast, for å justere tårnets masse.
56. Det flytende apparatet i henhold til et hvilket som helst av kravene 24 til 26 eller 50 til 55, hvor apparatet omfatter et løftemiddel for å løfte utstyr eller deler av vindturbinen til eller mot toppen av vindturbinens tårn.
57. Det flytende apparatet i henhold til et hvilket som helst av kravene 24 til 26 eller 50 til 56, hvor vindturbinens tårn er rotasjonsfast festet til fundamentet og hvor vindturbinens nacelle er rotasjonsfast festet til tårnet.
58. Det flytende apparatet i henhold til et hvilket som helst av kravene 24 til 26 eller 50 til 57, hvor vindturbinen omfatter en generator, en drivlinje, en rotor og et nedre overgangsstykke, hvor det nedre overgangsstykket fungerer som et bindeledd mellom vindturbinens tårn og fundamentets overgangsdel og omfatter vindturbinens generator, hvor vindturbinens drivlinje knytter vindturbinens rotor til generatoren.
59. Det flytende apparatet i henhold til et hvilket som helst av kravene 24 til 26 eller 50 til 58, vindturbinen omfatter en generator, en drivlinje og en rotor, hvor vindturbinens generator er integrert i apparatets overgangsdel, og hvor vindturbinens drivlinje knytter vindturbinens rotor til generatoren.
60. Et flytende apparat i henhold til et hvilket som helst av kravene 24 til 26 eller 50 til 59, hvor apparatet omfatter et heisetårn som omfatter løftemidler for å reise et vindturbintårn.
61. Det flytende apparatet i henhold til krav 60, hvor apparatet videre omfatter i det minste to tårn som hver omfatter et hengsel, hvor hvert tårns hengsel tilrettelegger for at tårnet legges ned eller reises om hengselet.
62. Det flytende apparatet i henhold til krav 61, hvor løftemidlene er tilkoplbare til tårnene slik at løftemidlene kan reise eller senke tårnene om tårnenes hengsel, og hvor tårnene er arrangert slik på apparatets overgangsdel at de kan reises eller senkes symmetrisk for å ivareta en vektbalanse for å ivareta stabilitet.
63. En fremgangsmåte for å stabilisere et flytende fundament for en vindturbin, hvor vindturbinen omfatter en stiv struktur og et rettende ben, hvor det rettende benet rager nedover i en vannmasse når fundamentet er i operasjonell stilling, hvor fremgangsmåten omfatter stegene:
- å tilveiebringe et ballastelement i henhold til krav 15; og
- å henge ballastelementet fra en underside av den stive strukturen tilhørende fundamentet, med fundamentets ben gjennom ballastelements hull, på et vis som tillater bevegelse av ballastelementet relativt til den stive strukturen og som gjør at ballastelementet vil komme i kontakt med og øve en stabiliserende kraft på benet og derigjennom den stive strukturen ved tilt av fundamentet over en viss grad.
64. Fremgangsmåten i henhold til krav 27, hvor fremgangsmåten videre omfatter stegene:
- å tilveiebringe et ballastelement i henhold til krav 15; og
- å henge ballastelementet fra en underside av en stiv struktur tilhørende fundamentet, med fundamentets ben gjennom ballastelements hull, på et vis som tillater bevegelse av ballastelementet relativt til den stive strukturen og som gjør at ballastelementet vil komme i kontakt med og øve en stabiliserende kraft på strukturen ved tilt av fundamentet over en viss grad.
65. Fremgangsmåten i henhold til krav 27, 63 eller 64, hvor fundamentet omfatter et rotasjonsmiddel og fremgangsmåten videre omfatter steget:
- å styre rotasjon av fundamentet ved bruk av rotasjonsmiddelet for å plassere fundamentets overgangsdel i en fordelaktig posisjon i forhold til fundamentets ankerfeste.
66. Fremgangsmåten i henhold til krav 27, 63, 64 eller 65, hvor fundamentet omfatter et rotasjonsmiddel og fremgangsmåten videre omfatter steget:
- å styre rotasjon av fundamentet for å kjøre overgangsdelen tilbake til en utgangsposisjon for å unngå tvist av en kabel eller lignende ved bruk av rotasjonsmiddelet.
67. En fremgangsmåte for å redusere bøyekrefter på en forbindelse mellom en vertikal del og en horisontal del av et flytende fundament for en vindturbin, hvor fremgangsmåten omfatter steget:
- å strekke et strekkstag mellom et ytre parti av den horisontal delen av fundamentet og et tilkoplingsmiddel som står i kontakt med et øvre parti av et tårn for en vindturbin som står på det flytende fundamentet og/eller å strekke et strekkstag mellom et ytre parti av den horisontale delen av fundamentet og et nedre parti av en vertikal del av fundamentet.
68. En fremgangsmåte for å installere en nacelle på et tårn for en vindturbin, hvor fremgangsmåten omfatter stegene:
- å tilveiebringe en nacelle som omfatter en fremre del og en bakre del, hvor den fremre og den bakre delen frigjørbart kan låses til hverandre for å danne en fullstendig nacelle;
- å løfte nacellens fremre del og nacellens bakre del til en installasjonsposisjon for nacellen på tårnet;
- å frigjørbart låse nacellens fremre del til nacellens bakre del etter løfting til installeringsposisjon, for å kombinere de to delene for å installere nacellen til vindturbintårnet.
69. En fremgangsmåte for å avinstallere en nacelle fra et tårn for en vindturbin, hvor nacellen omfatter en fremre del og en bakre del, hvor den fremre og den bakre delen frigjørbart kan låses til hverandre for å danne en fullstendig nacelle, hvor fremgangsmåten omfatter stegene:
- å frigjøre en frigjøbar låsing mellom en fremre og en bakre del av nacellen, og å frigjøre nacellens deler fra tårnet;
- å løfte nacellens fremre og bakre del ned vekk fra tårnet.
70. Fremgangsmåten i henhold til krav 68 eller 69, hvor vindturbinen er en del av et apparat som videre omfatter et fundament for vindturbinen og et løftemiddel, hvor løftingen utføres ved bruk av apparatets løftemiddel.
71. Fremgangsmåten i henhold til et hvilket som helst av kravene 68 til 70, hvor apparatet videre omfatter et guidemiddel for å guide nacelledelene ved løfting av nacelledelene, hvor fremgangsmåten omfatter ett eller flere av stegene:
- å kople nacellens fremre del til tårnrøret;
- å kople nacellens bakre del til tårnrøret;
- å heise tårnrøret til en installeringsposisjon for nacellen;
- å frakople nacellens fremre del fra tårnrøret og installere nacellens fremre del til tårnet; og
- å frakople nacellens bakre del fra tårnrøret og installere nacellens bakre del til tårnet.
72. En fremgangsmåte for å reise et tårn tilhørende et apparat for å utvinne energi fra vind, hvor apparatet omfatter et fundament med et heisetårn og i det minste to vindturbintårn tilknyttet fundamentet, hvor heisetårnet omfatter et løftemiddel knyttet til de to vindturbintårnene, hvor fremgangsmåten omfatter steget:
- å bruke løftemiddelet til å reise vindturbintårnene.
73. Fremgangsmåten i henhold til krav 72, hvor steget «å bruke løftemiddelet til å reise vindturbintårnene» inkluderer å løfte tårnene mot eller fra en reist stilling symmetrisk slik at en vektbelastning på fundamentet fra tårnene er lik på to sider av en horisontal akse for å ivareta fundamentets stabilitet mens løftet foretas.
74. Det flytende apparatet i henhold til et hvilket som helst av kravene 24 til 26 eller 50 til 62, hvor apparatets fundament er et fundament for å bære et flertall av vindturbiner og hvor apparatet omfatter et flertall av vindturbiner.
75. Det flytende apparatet i henhold til krav 74, hvor det flytende apparatet har to vindturbiner, hvor de to vindturbinene står på fundamentets overgangsdel, hvor de to vindturbinene har hvert sitt tårn og tårnene er forbundet ved én eller flere strukturer, som eksempelvis ett eller flere strekkstag, og hvor de to tårnene i reist stilling står med en like stor men motsatt vinkel i forhold til en vertikal akse fra fundamentets overgangsdel slik at de skrår fra hverandre fra tårnenes posisjon på fundamentets overgangsdel til deres øvre ende.
76. Det flytende apparatet i henhold til krav 75, hvor de to vindturbinene ved vindturbinenes rotor er forbundet via strekkstag til en seksjon, eksempelvis en ytre seksjon, av fundamentets horisontale del, og/eller hvor de to vindturbinene ved en øvre ende er forbundet til hverandre via strekkstag.
77. Det flytende apparatet i henhold til et hvilket som helst av kravene 24 til 26, 50 til 62 eller 74 til 76, hvor apparatet omfatter et kontrollsystem for å styre én eller flere deler av apparatet for å bedre apparatets stabilitet eller for å bedre apparatets evne til å utvinne energi fra vinden.
78. Det flytende apparatet i henhold til krav 77, hvor kontrollsystemet omfatter én eller flere sensorer for å hente informasjon som kan brukes til å styre de én eller flere delene av apparatet og et program for å bruke informasjonen til å bestemme en fordelaktig justering av i det minste én av de én eller flere delene av apparatet som kan styres for å bedre apparatets stabilitet eller for å bedre apparatets evne til å utvinne energi fra vinden.
79. Apparatet i henhold til krav 78, hvor apparatet omfatter to vindturbiner og hvor kontrollsystemet omfatter én eller flere sensorer for å hente informasjon relatert til hvordan krefter fra vindturbinene påvirker apparatets stabilitet og hvor kontrollsystemet er knyttet til én eller flere deler ved apparatet som kan justeres for å påvirke apparatets stabilitet.
80. En fremgangsmåte for å stabilisere et apparat for å utvinne energi fra vind, hvor apparatet er et apparat i henhold til krav 79, hvor fremgangsmåten omfatter stegene: 1. å bruke de én eller flere sensorene til å innhente informasjon om hvordan krefter fra vindturbinene påvirker apparatets stabilitet;
2. å bruke kontrollsystemets program til å bestemme en fordelaktig justering av i det minste én av de én eller flere delene av apparatet som kan justeres for å påvirke apparatets stabilitet; og
3. å la kontrollsystemet automatisk justere én eller flere av de én eller flere delene av apparatet som kan justeres for å påvirke apparatets stabilitet basert på det som ble bestemt av programmet i punkt 2.
NO20200232A 2020-02-26 2020-02-26 Fundament for en offshore vindturbin NO20200232A1 (no)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
NO20200232A NO20200232A1 (no) 2020-02-26 2020-02-26 Fundament for en offshore vindturbin
PCT/NO2021/050051 WO2021173002A1 (en) 2020-02-26 2021-02-26 Rotateable foundation for an offshore wind turbine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
NO20200232A NO20200232A1 (no) 2020-02-26 2020-02-26 Fundament for en offshore vindturbin

Publications (1)

Publication Number Publication Date
NO20200232A1 true NO20200232A1 (no) 2021-08-27

Family

ID=77490232

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
NO20200232A NO20200232A1 (no) 2020-02-26 2020-02-26 Fundament for en offshore vindturbin

Country Status (2)

Country Link
NO (1) NO20200232A1 (no)
WO (1) WO2021173002A1 (no)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP4311936A1 (en) * 2022-07-29 2024-01-31 Siemens Gamesa Renewable Energy A/S Damping arrangement

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NO347215B1 (en) * 2021-10-08 2023-07-10 Niels Christian Olsen Floating foundation for wind turbine generators and a method for instalment

Citations (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3107252A1 (de) * 1981-02-26 1982-09-09 Erno Raumfahrttechnik Gmbh, 2800 Bremen "schwimmende windkraftanlage"
US20040076518A1 (en) * 2002-10-17 2004-04-22 Drake Devon Glen Tilt stabilized / ballast controlled wind turbine
EP1683965A2 (en) * 2005-01-19 2006-07-26 Fuji Jukogyo Kabushiki Kaisha Horizontal axis wind turbine
US20090087311A1 (en) * 2007-09-29 2009-04-02 Gavin Raymond Wyborn Vertically Adjustable Horizontal Axis Type Wind Turbine And Method Of Construction Thereof
WO2009048830A1 (en) * 2007-10-08 2009-04-16 Larry Alan Viterna Floating wind turbine system
KR20100057550A (ko) * 2010-04-22 2010-05-31 대우조선해양 주식회사 부유식 풍력발전기 및 그 설치 방법
WO2013083358A1 (en) * 2011-12-06 2013-06-13 Winddiver A floating wind turbine plant
US20130164134A1 (en) * 2011-12-23 2013-06-27 Leonid Goldstein Limited Yaw Wind Turbine
FR2984968A1 (fr) * 2011-12-23 2013-06-28 IFP Energies Nouvelles Dispositif de controle de la position du plan des pales d'eoliennes
CN104806457A (zh) * 2015-04-02 2015-07-29 丁健威 一种下潜式海上风力发电装置
EP2927489A1 (en) * 2012-11-30 2015-10-07 MHI Vestas Offshore Wind A/S Floating-body type wind power generation device and method for transporting components of same
CN207598435U (zh) * 2017-12-18 2018-07-10 新疆金风科技股份有限公司 用于风力发电机组的铰链结构及风力发电机组
US20180320665A1 (en) * 2017-05-04 2018-11-08 Senvion Gmbh Enclosure for a nacelle of a wind turbine
US20180347224A1 (en) * 2017-05-10 2018-12-06 Gerald L. Barber Transitioning Wind Turbine
EP3604800A1 (en) * 2017-03-22 2020-02-05 University Public Corporation Osaka Floating vertical axis wind turbine system
WO2020180194A1 (en) * 2019-03-05 2020-09-10 Blue-Wind As Floating windmill installation comprising a tower and means for raising and lowering the tower

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ES2637142T3 (es) * 2013-04-30 2017-10-11 Acs Servicios, Comunicaciones Y Energia S.L. Estructura sumergible de soporte activo para torres de generadores y subestaciones o elementos similares, en instalaciones marítimas
JP2017516945A (ja) * 2014-05-27 2017-06-22 エステイコ・ソシエダッド・アノニマ・プロフェシオナルEsteyco S.A.P. 風力タービン用浮体式下部構造およびそれの設置方法

Patent Citations (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3107252A1 (de) * 1981-02-26 1982-09-09 Erno Raumfahrttechnik Gmbh, 2800 Bremen "schwimmende windkraftanlage"
US20040076518A1 (en) * 2002-10-17 2004-04-22 Drake Devon Glen Tilt stabilized / ballast controlled wind turbine
EP1683965A2 (en) * 2005-01-19 2006-07-26 Fuji Jukogyo Kabushiki Kaisha Horizontal axis wind turbine
US20090087311A1 (en) * 2007-09-29 2009-04-02 Gavin Raymond Wyborn Vertically Adjustable Horizontal Axis Type Wind Turbine And Method Of Construction Thereof
WO2009048830A1 (en) * 2007-10-08 2009-04-16 Larry Alan Viterna Floating wind turbine system
KR20100057550A (ko) * 2010-04-22 2010-05-31 대우조선해양 주식회사 부유식 풍력발전기 및 그 설치 방법
WO2013083358A1 (en) * 2011-12-06 2013-06-13 Winddiver A floating wind turbine plant
FR2984968A1 (fr) * 2011-12-23 2013-06-28 IFP Energies Nouvelles Dispositif de controle de la position du plan des pales d'eoliennes
US20130164134A1 (en) * 2011-12-23 2013-06-27 Leonid Goldstein Limited Yaw Wind Turbine
EP2927489A1 (en) * 2012-11-30 2015-10-07 MHI Vestas Offshore Wind A/S Floating-body type wind power generation device and method for transporting components of same
CN104806457A (zh) * 2015-04-02 2015-07-29 丁健威 一种下潜式海上风力发电装置
EP3604800A1 (en) * 2017-03-22 2020-02-05 University Public Corporation Osaka Floating vertical axis wind turbine system
US20180320665A1 (en) * 2017-05-04 2018-11-08 Senvion Gmbh Enclosure for a nacelle of a wind turbine
US20180347224A1 (en) * 2017-05-10 2018-12-06 Gerald L. Barber Transitioning Wind Turbine
CN207598435U (zh) * 2017-12-18 2018-07-10 新疆金风科技股份有限公司 用于风力发电机组的铰链结构及风力发电机组
WO2020180194A1 (en) * 2019-03-05 2020-09-10 Blue-Wind As Floating windmill installation comprising a tower and means for raising and lowering the tower

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP4311936A1 (en) * 2022-07-29 2024-01-31 Siemens Gamesa Renewable Energy A/S Damping arrangement

Also Published As

Publication number Publication date
WO2021173002A1 (en) 2021-09-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106164482B (zh) 包括浮动基座的浮动式顺风涡轮机和用于安装这样的风力涡轮机的方法
EP3430259B1 (en) A floating wind turbine and a method for the installation of such floating wind turbine
JP6113735B2 (ja) 浮体式風力タービン
CN105980704B (zh) 漂浮式风力发电站
JP2020524240A (ja) 洋上風車の浮体構造
EP2783975B1 (en) Floating offshore structures
NO330281B1 (no) Anordning og fremgangsmate ved flytende vindturbin
US10151294B2 (en) Buoyant housing device enabling large-scale power extraction from fluid current
NO20200232A1 (no) Fundament for en offshore vindturbin
NO325903B1 (no) Nedvinds vindkraftverk og en fremgangsmate for drift av et nedvinds vindkraftverk
NO20092435L (no) Vindmolle, samt fremgangsmate for installasjon, intervensjon eller avvikling
NO20200725A1 (no)
NO345559B1 (no) System for offshore kraftgenerering
NO20221397A1 (no) Flytende vindmøllekonstruksjon
NO20200856A1 (no)
US20240034436A1 (en) Wind power plant
WO2022098286A1 (en) Semi-submersible wind power platform and method of docking such platform
NO346706B1 (no) Flytende vindmøllekonstruksjon
NO336632B1 (no) Innretning og fremgangsmåte for transport og oppstilling av flytende vindmøller
WO2023140736A1 (en) Windmill construction and method for installation of same
WO2023059203A1 (en) Floating foundation for wind turbine generators
SE1200211A1 (sv) Flytande vindkraftverk
NO330856B1 (no) Flytende vindkraftverk
NO20121039A1 (no) Håndtering av laster i offshoremiljøer

Legal Events

Date Code Title Description
CREP Change of representative

Representative=s name: ACAPO AS, POSTBOKS 1880 NORDNES, 5817 BERGEN