WO2010106208A2 - Plataforma flotante para la extracción de energía eólica - Google Patents

Plataforma flotante para la extracción de energía eólica Download PDF

Info

Publication number
WO2010106208A2
WO2010106208A2 PCT/ES2010/070112 ES2010070112W WO2010106208A2 WO 2010106208 A2 WO2010106208 A2 WO 2010106208A2 ES 2010070112 W ES2010070112 W ES 2010070112W WO 2010106208 A2 WO2010106208 A2 WO 2010106208A2
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
floating platform
float
tank
ballast tank
ballast
Prior art date
Application number
PCT/ES2010/070112
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
WO2010106208A3 (es
Inventor
Marcos J. Pantaleon Prieto
Oscar Ramon Ramos Guiterrez
Miguel Angel Gutierrez Martinez
Original Assignee
Apia Xxi, S.A.
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 Apia Xxi, S.A. filed Critical Apia Xxi, S.A.
Priority to JP2012500280A priority Critical patent/JP2012520966A/ja
Priority to US13/257,179 priority patent/US20120073487A1/en
Priority to CA2755864A priority patent/CA2755864A1/en
Priority to EP10722377A priority patent/EP2410176A2/en
Priority to AU2010224746A priority patent/AU2010224746A1/en
Priority to CN2010800166878A priority patent/CN102395786A/zh
Publication of WO2010106208A2 publication Critical patent/WO2010106208A2/es
Publication of WO2010106208A3 publication Critical patent/WO2010106208A3/es

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D13/00—Assembly, mounting or commissioning of wind motors; Arrangements specially adapted for transporting wind motor components
    • F03D13/20—Arrangements for mounting or supporting wind motors; Masts or towers for wind motors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B35/00—Vessels or similar floating structures specially adapted for specific purposes and not otherwise provided for
    • B63B35/44—Floating buildings, stores, drilling platforms, or workshops, e.g. carrying water-oil separating devices
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D13/00—Assembly, mounting or commissioning of wind motors; Arrangements specially adapted for transporting wind motor components
    • F03D13/20—Arrangements for mounting or supporting wind motors; Masts or towers for wind motors
    • F03D13/25—Arrangements for mounting or supporting wind motors; Masts or towers for wind motors specially adapted for offshore installation
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B35/00—Vessels or similar floating structures specially adapted for specific purposes and not otherwise provided for
    • B63B35/44—Floating buildings, stores, drilling platforms, or workshops, e.g. carrying water-oil separating devices
    • B63B2035/4433—Floating structures carrying electric power plants
    • B63B2035/446—Floating structures carrying electric power plants for converting wind energy into electric energy
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2240/00—Components
    • F05B2240/90—Mounting on supporting structures or systems
    • F05B2240/97—Mounting on supporting structures or systems on a submerged structure
    • Y—GENERAL 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
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70—Wind energy
    • Y02E10/72—Wind turbines with rotation axis in wind direction
    • Y—GENERAL 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
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70—Wind energy
    • Y02E10/727—Offshore wind turbines
    • Y—GENERAL 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
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70—Wind energy
    • Y02E10/728—Onshore wind turbines

Definitions

  • the main object of the present invention is related to a floating platform for generating electricity from wind.
  • This platform finds its application in the field of renewable energy, specifically in the area of wind power called offshore, that is, at sea and at a great distance from the coast.
  • Offshore wind farms have higher installation, operation and maintenance costs than land facilities.
  • the foundations of the towers of marine wind turbines represent an important part of the initial investment, increasing with depth, so that at present, from 50 m deep, the use of floating platforms is economically favorable.
  • the floating platform object of this invention consists of a structure capable of supporting the weight of rotor, turbine and wind turbine tower by means of a quasi float regardless of sea depth. Although there is no similar operational structure at present, there is a background in this field of application.
  • patents WO2006132539 and US20070228739 describe both structures whose heel angles are very high, because they do not contemplate The generation of a suitable adrizante pair. This prevents the correct use of wind energy by the wind turbine, providing very low yields that can make both systems economically unfeasible.
  • part of the structure is made of concrete and, given the necessary volumes in a real construction, construction and transport can be hindered, given its weight and considering that its cost difference with certain types of steel is very low .
  • the wind energy is used not for its extraction to the grid, but to feed an internal process of generating another type of energy.
  • WO03004869 defines, for its part, a single tank below sea level, which at the same time serves as a float and ballast.
  • a structure of this type if it is desired to limit the angle of heel, must have a volume that makes its implementation technically and economically unfeasible.
  • the limitation of said angle of heel and, therefore, its stability must be achieved by means of a restorative torque due to the weight / buoyancy force pair and the separation of said forces.
  • a stability system formed by differentiated structures for the buoyancy of the system such as a float tank and a ballast tank, it is not possible to achieve large yields, based on lower sizes and costs for an equivalent generated power. Both structures must be separated by means of the lower structure, thus increasing the distance between the restorative forces and requiring lower forces for the same restorative pair.
  • US20060165493 describes a system based on three float supports, so that the cost of the system is multiplied proportionally.
  • the floating platform object of the invention is formed by a semi-submerged structure that is fixed to the bottom by means of a set of moorings.
  • the complete system generates an adrizante pair thanks to an adequate distribution of weights and volumes that ensures the operation of the wind turbine with heel angles lower than
  • the complete structure and its purpose is already a novelty, since there is no similar operational structure at present.
  • This invention solves the problems that appear in seas with depths greater than 50 m, in which the installation of wind farms is economically unfeasible.
  • the stability of the system is achieved thanks to the restorative torque due to the pair of weight-buoyancy forces, and the separation of said forces.
  • the present invention proposes, as the main difference, the constitution of a stability system formed by differentiated structures for the buoyancy of the system - float tank - and the ballast of it - ballast tank -, placed on the upper part in the case of the float and in the lower part of the stability system for the ballast tank.
  • the system object of this invention is composed of a superior structure that joins the wind turbine tower with a float tank.
  • the upper structure is made of steel and joins the wind turbine tower and the float by means of bolted flanges.
  • the union between the float tank and the ballast tank is carried out by means of a central structure, this element is formed by a conical shaped steel sheet, with a larger diameter in the union with the float than in the union with the ballast.
  • This piece ensures the transmission of the forces due to the adrizante pair that stabilizes the system in addition to providing a considerable amount of the flotation. Inside, it has a system that allows it to be flooded and partially emptied for the precise adjustment of the waterline. This system of adjustment of the waterline is an important innovation for the feasibility of assembling the entire structure.
  • the ballast tank is a container in charge of storing ballast (which can be sand) in a way that allows the center of gravity of the entire structure to be lowered.
  • This container is metallic and has several compartments to fill it in a controlled way.
  • This ballast filling and extraction system allows mounting and installation of the entire system and is a novelty in structures of these characteristics.
  • the fixation to the seabed is done by three moorings that have an initial preload in order to reduce the displacements of the entire system when it acts on the force of the waves or the wind.
  • the fixing of the moorings to the seabed is carried out by means of ballasts or anchors depending on the type of bottom and the depth of the installation area. Given the importance of the mooring system as an integral part of the balance of weights and volumes of the entire system, and given its importance in the overall stability, this system is a novelty reason for its specific characteristics.
  • the advantages of the described system are that the support restoration time is maximized for a given float size. It is intended to have the maximum possible separation between the elements that cause flotation and the elements that stabilize, thus increasing the restorative torque of the system.
  • the range of use of the system is very wide, from depths of 50 meters to depths of several thousand meters. With the described invention it is possible to increase the range of use to areas with openings of less than 100 meters, so that supports capable of operating at depths of up to 50 meters can be obtained, obtaining light and modular supports that facilitate logistics and reduce their cost.
  • the structure presents greater transparency to waves and currents in areas where the volume is not strictly necessary, for example, in a lower structure (area between the float and the ballast). This helps to reduce the movements of the floating platform and, therefore, to improve its behavior with respect to other solutions.
  • the large diameter of the float tank with respect to the other parts of the structure is used as a point of attachment in the moorings, which provides a large restorative torque against the rotation of the floating platform on its own axis.
  • FIG. 1 shows a representation according to a frontal perspective of the floating structure capable of supporting a wind turbine motive of the invention.
  • the floating platform for wind energy extraction proposed here is composed of an upper structure (4) that joins the wind turbine tower (3) with the float tank (5).
  • the upper structure (4) is made of steel and joins the wind turbine tower (3) and the float (5) by means of bolted flanges. Its mission is to ensure that at all times the wind turbine tower (3) is out of the water and the float (5) submerged.
  • the currents provide drag forces on the structure that depend on the magnitude of the current and the cross-sectional area exposed to it.
  • the structure is subjected to the action of the waves that again exerts drag forces and provides oscillatory movements to the system. These forces are greater in surface and decrease as the depth increases until they become practically null in the seabed.
  • an upper section (4) is proposed that acts as an air-water interface and has a cross-sectional area equal to or less than that of a cylinder with the diameter of base of the tower. In this way the forces that currents and waves can cause on the structure and therefore the movements thereof are minimized.
  • the float tank (5) is formed by a cylinder (5a) connected to two truncated cone ferrules (5b, 5c) that allow the rigid connection between this element and the upper structure (4) and the lower structure (7).
  • the highest floating percentage of the system is concentrated in the float tank (5).
  • the float (5) is formed by a steel hull reinforced internally by frames in both directions.
  • the connection to the upper (4) and lower (7) structures is done by bolted flanges.
  • the float tank (5) is responsible for providing the buoyancy of the system.
  • the float (5) is responsible for providing the buoyancy of the system.
  • Said float (5) is formed by a tight and air-filled structure, joined above to the upper structure (4) and below to the lower structure (7). In addition, it has a reinforcement system that allows the mechanical stresses of the upper structure to be transmitted to the lower structure, the assembly behaving like a solid-rigid.
  • the separation between the float tank (5) and the ballast tank (8), that is, the length of the lower structure (7) is fundamental to increase the restorative torque of the floating platform and its performance, understanding performance as the weight of the structure in relation to the restorative torque it provides. In other words, it can be said that, fixed a restorative torque, the volume of float required by the raised platform is smaller the longer the length of the lower structure, presenting a much higher performance than that obtained with other solutions.
  • the float tank (5) and the ballast tank (8) are joined by a lower structure (7), this element is formed by a conical shaped steel sheet, with a larger diameter in the union with the float (5) than in The union with the ballast (8). This piece ensures the transmission of the forces due to the adrizante pair that stabilizes the system in addition to providing a considerable amount of the flotation.
  • the ballast tank (8) is a container in charge of storing ballast, composed of a liquid (water) mixed with a solid material (which can be sand), so that the center of gravity of the entire structure can be lowered.
  • This container is metallic and has several compartments to fill it in a controlled way.
  • the fixation to the seabed is carried out by means of three mooring lines (6) that have an initial preload in order to reduce the displacements of the entire system when it acts on the force of the waves or the wind.
  • the fastening of the moorings to the seabed is carried out by means of ballasts or anchors (9) depending on the type of bottom and the depth of the installation area.

Abstract

Plataforma flotante para la extracción de energía eólica, que comprende una estructura (S) que constituye el soporte del conjunto (P) formado por una torre de aerogenerador (3), una góndola (2) y sus correspondientes palas (1 ) en donde la estructura de soporte (S) está formada por una estructura superior (4) que une el conjunto (P) con el tanque flotador (5), que a su vez está unido mediante una estructura inferior (7) al tanque lastre (8), y en donde dicho tanque lastre (8) está configurado para controlar el centro de gravedad del conjunto y ajustar la línea de flotación mediante distribución de masas.

Description

PLATAFORMA FLOTANTE PARA LA EXTRACCIÓN DE ENERGÍA EÓLICA
El objeto principal de Ia presente invención está referida a una plataforma flotante para generación de energía eléctrica a partir del viento. Esta plataforma encuentra su aplicación en el campo de las energías renovables, concretamente en el área de energía eólica denominada offshore, es decir, en el mar y a gran distancia de Ia costa.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN
Los aprovechamientos eólicos marinos tienen mayores costos de instalación, operación y mantenimiento que las instalaciones en tierra. Las cimentaciones de las torres de los aerogeneradores marinos suponen una parte importante de Ia inversión inicial, aumentando con Ia profundidad, de manera que en Ia actualidad, a partir de los 50 m de profundidad, es económicamente favorable Ia utilización de plataformas flotantes.
Los sitios adecuados para Ia instalación de torres eólicas terrestres son cada vez menos. Por eso, Ia tendencia internacional se dirige hacia Ia instalación de parques eólicos marinos en las aguas nacionales de cada país. Sin embargo, se da Ia circunstancia de que en muchos lugares una profundidad del agua de 50 metros se alcanza a muy pocos kilómetros de Ia orilla. Por Io tanto, para Ia instalación de una cantidad importante de aerogeneradores marinos hay que encontrar soluciones técnicas que permitan Ia instalación de parques eólicos en mares con aguas más profundas que los 50 metros. La idea más prometedora desde el punto de vista de Ia eficiencia es el desarrollo de una estructura flotante que soporte una torre eólica. El recurso eólico marino es más abundante y continuo que en tierra, por Io que se presenta como una gran fuente de energía renovable que aún no se ha podido aprovechar a gran escala en este tipo de emplazamientos.
La plataforma flotante objeto de esta invención consiste en una estructura capaz de soportar el peso de rotor, turbina y torre de aerogeneradores mediante un flotador cuasi independientemente de Ia profundidad del mar. Aunque no existe una estructura similar operativa en Ia actualidad, sí hay antecedentes en este campo de aplicación.
Así pues, las patentes WO2006132539 y US20070228739 describen ambas estructuras cuyos ángulos de escora son muy elevados, debido a que no contemplan Ia generación de un par adrizante adecuado. Esto impide el correcto aprovechamiento de Ia energía eólica por parte del aerogenerador, proporcionando rendimientos muy bajos que pueden hacer económicamente inviable ambos sistemas. Además, en Ia patente WO2006132539 parte de Ia estructura es de hormigón y, dados los volúmenes necesarios en una construcción real, puede dificultarse Ia construcción y el transporte, dado su peso y considerando que su diferencia de coste con determinados tipos de acero es muy baja. Por otra parte, en Ia patente US20070228739 se utiliza Ia energía eólica no para su extracción a Ia red, sino para alimentar un proceso interno de generación de otro tipo de energía.
La patente WO03004869 define, por su parte, un único tanque bajo el nivel del mar, que al mismo tiempo sirve de flotador y de lastre. Una estructura de este tipo, si se desea limitar el ángulo de escora, debe tener un volumen tal que hace técnica y económicamente inviable su realización. La limitación de dicho ángulo de escora y, por tanto su estabilidad, se ha de conseguir mediante un par restaurador debido al par de fuerzas peso/flotabilidad y a Ia separación de dichas fuerzas. Sin Ia presencia de un sistema de estabilidad formado por estructuras diferenciadas para Ia flotabilidad del sistema, como pueden ser un tanque flotador y un tanque de lastre, no es posible conseguir grandes rendimientos, basados en unos menores tamaños y costes para una potencia generada equivalente. Ambas estructuras han de estar separadas por medio de Ia estructura inferior, incrementando así Ia distancia entre las fuerzas restauradoras y requiriendo de menores fuerzas para el mismo par restaurador.
Finalmente, Ia patente US20060165493 describe un sistema basado en tres soportes flotadores, con Io que el coste del sistema se multiplica proporcionalmente.
DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN
La plataforma flotante objeto de Ia invención está formada por una estructura semi- sumergida que se fija al fondo mediante un conjunto de amarres. El sistema completo genera un par adrizante gracias a una adecuada distribución de pesos y volúmenes que asegura el funcionamiento del aerogenerador con ángulos de escora inferiores a
10Q. La estructura completa y su finalidad es ya una novedad, dado que no existe una estructura similar operativa en Ia actualidad. Esta invención resuelve los problemas que aparecen en mares con profundidades superiores a los 50 m, en los que resulta económicamente inviable Ia instalación de parques eólicos. La estabilidad del sistema se consigue gracias al par restaurador debido al par de fuerzas peso-flotabilidad, y a Ia separación de dichas fuerzas. La presente invención propone, como principal diferencia Ia constitución de un sistema de estabilidad formado por estructuras diferenciadas para Ia flotabilidad del sistema - tanque flotador - y el lastrado del mismo - tanque lastre -, colocadas en Ia parte de arriba en el caso del flotador y en Ia parte de abajo del sistema de estabilidad para el tanque lastre. Ambas estructuras están separadas por medio de Ia estructura inferior, incrementando así Ia distancia entre las fuerzas restauradoras y requiriendo de menores fuerzas para el mismo par restaurador. Esta configuración implica mayores rendimientos que los enunciados en los documentos que reflejan el estado de Ia técnica, requiriendo de menores tamaños y, por tanto, menores costes para una potencia generada equivalente.
El sistema objeto de esta invención está compuesto por una estructura superior que une Ia torre del aerogenerador con un tanque flotador. La estructura superior es de acero y se une a Ia torre del aerogenerador y al flotador mediante bridas atornilladas.
Su misión es asegurar que en todo momento Ia torre se encuentra fuera del agua y el flotador sumergido. Este diseño permite independizar Ia estructura flotante de Ia torre requerida para cada aerogenerador. Además, el cálculo de pesos y volúmenes hace que el flotador esté sumergido, condición imprescindible para asegurar inclinaciones inferiores a 10Q y asegurar el correcto funcionamiento del aerogenerador.
La unión entre el tanque flotador y el tanque lastre se realiza mediante una estructura central, este elemento está formado por chapa de acero con forma troncocónica, con un diámetro mayor en Ia unión con el flotador que en Ia unión con el lastre. Esta pieza asegura Ia transmisión de los esfuerzos debidos al par adrizante que estabiliza el sistema además de proporcionar una cantidad considerable de Ia flotación. Interiormente, cuenta con un sistema que permite inundarlo y vaciarlo parcialmente para el ajuste preciso de Ia línea de flotación. Este sistema de ajuste de Ia línea de flotación supone una innovación importante para Ia viabilidad de montaje de toda Ia estructura.
El tanque lastre es un contenedor encargado de almacenar lastre (que puede ser arena) de forma que permita bajar el centro de gravedad de toda Ia estructura. Este contenedor es metálico y cuenta con varios compartimentos para poder rellenarlo de forma controlada. Este sistema de relleno y extracción de lastre permite el montaje e instalación de todo el sistema y supone una novedad en estructuras de estas características.
La fijación al fondo marino se realiza mediante tres amarres que tiene una precarga inicial con el fin de disminuir los desplazamientos de todo el sistema cuando actúa sobre Ia fuerza del oleaje o del viento. La fijación de los amarres al fondo marino se realiza mediante lastres o anclas en función del tipo de fondo y de Ia profundidad de Ia zona de instalación. Dada Ia importancia del sistema de amarre como parte integrante del equilibrio de pesos y volúmenes de todo el sistema, y dada su importancia en Ia estabilidad global, este sistema constituye motivo de novedad por sus características específicas.
Las ventajas que presenta el sistema descrito radican en que se maximiza el momento restaurador del soporte para un tamaño de flotador dado. Se pretende tener Ia máxima separación posible entre los elementos que provocan Ia flotación y los elementos que estabilizan, aumentando así el par restaurador del sistema.
El rango de uso del sistema es muy amplio, desde profundidades de 50 metros hasta profundidades de varios miles de metros. Con Ia invención descrita se consigue aumentar el rango de uso a zonas con calados inferiores a los 100 metros, por Io que se pueden obtener soportes capaces de operar en profundidades de hasta 50 metros, obteniéndose soportes ligeros y modulares que facilitan Ia logística y disminuyen su costo.
La variación de empujes sobre Ia plataforma flotante debidos a variaciones del nivel del mar (como oleajes, mareas y otros) disminuye drásticamente, ya que el mayor volumen de flotación se encuentra concentrado en el flotador y éste está alejado de Ia línea de flotación.
La estructura presenta una mayor transparencia al oleaje y a las corrientes en las zonas donde el volumen no es estrictamente necesario como, por ejemplo, en estructura inferior (zona entre el flotador y el lastre). Esto contribuye a reducir los movimientos de Ia plataforma flotante y, por Io tanto, a mejorar su comportamiento respecto a otras soluciones. El gran diámetro del tanque flotador respecto a las otras partes de Ia estructura se utiliza como punto de unión en los amarres, Io que proporciona un gran par restaurador frente al giro de Ia plataforma flotante sobre su propio eje.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS
A continuación se pasa a describir de manera muy breve una serie de dibujos que ayudan a comprender mejor Ia invención y que se relacionan expresamente con una realización de dicha invención que se presenta como un ejemplo no limitativo de ésta.
FIG. 1 muestra una representación según una perspectiva frontal de Ia estructura flotante capaz de soportar un aerogenerador motivo de Ia invención.
REALIZACIÓN PREFERENTE DE LA INVENCIÓN
Como se puede ver en Ia figura 1 , Ia plataforma flotante para Ia extracción de energía eólica que aquí se propone está compuesta por una estructura superior (4) que une Ia torre del aerogenerador (3) con el tanque flotador (5). La estructura superior (4) es de acero y se une a Ia torre del aerogenerador (3) y al flotador (5) mediante bridas atornilladas. Su misión es asegurar que en todo momento Ia torre del aerogenerador (3) se encuentra fuera del agua y el flotador (5) sumergido.
Las corrientes proporcionan fuerzas de arrastre sobre Ia estructura que dependen de Ia magnitud de Ia corriente y del área transversal expuesta a Ia misma. Por otra parte Ia estructura se ve sometida a Ia acción del oleaje que de nuevo ejerce fuerzas de arrastre y proporciona movimientos oscilatorios al sistema. Estas fuerzas son mayores en superficie y disminuyen a medida que aumenta Ia profundidad hasta hacerse prácticamente nulas en el fondo marino. Con el fin de reducir las acciones de las corrientes y el oleaje de Ia estructura se propone un tramo superior (4) que haga de interface aire-agua y que cuente con una superficie transversal igual o menor a Ia que presenta un cilindro del diámetro de base de Ia torre. De esta forma se minimizan las fuerzas que las corrientes y el oleaje pueden provocar sobre Ia estructura y por tanto los movimientos de Ia misma. Como alternativas para Ia estructura superior (4) se barajan soluciones en forma cilindrica o troncocónica de poco diámetro o soluciones basadas en tubos de celosía que presentan una superficie transversal aún más reducida. Esta estructura superior se levanta unos 15m por encima de Ia superficie del agua y alcanza hasta unos 2Om bajo el agua cubriendo así Ia zona en Ia que Ia fuerza de Ia corriente y oleaje son mayores. Por otra parte el movimiento de alteada, movimiento de subida y bajada de Ia plataforma flotante, está relacionado con Ia sección o área de esta estructura superior en Ia línea de flotación. Una reducida área en esta zona provoca poco cambio en Ia flotabilidad del sistema al paso de Ia ola, con Io que se reduce así el movimiento de alteada de Ia plataforma.
El tanque flotador (5) está formado por un cilindro (5a) unido a dos virolas troncocónicas (5b, 5c) que permiten Ia unión rígida entre este elemento y Ia estructura superior (4) y Ia estructura inferior (7). En el tanque flotador (5) se concentra el mayor porcentaje de flotación del sistema. El flotador (5) está formado por un casco de acero reforzado interiormente por cuadernas en ambas direcciones. La unión a las estructuras superior (4) e inferior (7) se realiza mediante bridas atornilladas.
El tanque flotador (5) es el encargado de proporcionar Ia flotabilidad del sistema. El flotador (5) es el encargado de proporcionar Ia flotabilidad del sistema. Dicho flotador (5) está formado por una estructura estanca y llena de aire, unida por arriba a Ia estructura superior (4) y por abajo a Ia estructura inferior (7). Además, dispone de un sistema de refuerzos que permite transmitir las solicitaciones mecánicas de Ia estructura superior a Ia estructura inferior, comportándose el conjunto como un sólido- rígido. La separación entre el tanque flotador (5) y el tanque lastre (8), es decir, Ia longitud de Ia estructura inferior (7) es fundamental para incrementar el par restaurador de Ia plataforma flotante y su rendimiento, entendiendo rendimiento como peso de Ia estructura en relación con el par restaurador que proporciona. En otras palabras, se puede decir que, fijado un par restaurador, el volumen de flotador requerido por Ia plataforma planteada es menor cuanto mayor sea Ia longitud de Ia estructura inferior, presentando un rendimiento muy superior al obtenido con otras soluciones.
El tanque flotador (5) y el tanque lastre (8) se unen mediante una estructura inferior (7), este elemento está formado por chapa de acero con forma troncocónica, con un diámetro mayor en Ia unión con el flotador (5) que en Ia unión con el lastre (8). Esta pieza asegura Ia transmisión de los esfuerzos debidos al par adrizante que estabiliza el sistema además de proporcionar una cantidad considerable de Ia flotación.
Interiormente cuenta con un sistema que permite inundarlo y vaciarlo parcialmente para el ajuste preciso de Ia línea de flotación. El tanque lastre (8) es un contenedor encargado de almacenar lastre, compuesto de un líquido (agua) mezclado con un material sólido (que puede ser arena), de forma que permita bajar el centro de gravedad de toda Ia estructura. Este contenedor es metálico y cuenta con varios compartimentos para poder rellenarlo de forma controlada.
A fin de reducir Ia acción de las corrientes y el oleaje de Ia estructura inferior se proponen soluciones cilindricas, troncónicaso soluciones basadas en tubos de celosía o soluciones mixtas, es decir, un tramo superior (4) basado en celosías y un tramo inferior (7) basado en cilindros o troncoconos. La intención será reducir en Io posible Ia superficie expuesta a Ia acción de las corrientes y el oleaje. De esta forma se minimizan las fuerzas que las corrientes y el oleaje pueden provocar sobre Ia estructura, se reducen los movimientos de Ia misma y se mejora, por tanto, el comportamiento de Ia plataforma. Esta estructura inferior (7), como se ha indicado, se encarga de separar el tanque flotador de Ia zona de lastre con Io que se consigue aumentar Ia distancia entre las fuerzas restauradoras y, por Io tanto, mayores pares restauradores para una flotabilidad dada. Esto supone estructuras de menor tamaño y peso, si se fija el par restaurador. El rendimiento del sistema medido como par restaurador contra peso de estructura se ve fuertemente incrementado. El uso del este elemento supone una diferencia sustancial respecto a las soluciones planteadas por las patentes anteriores, ya que el mejor comportamiento de Ia plataforma unido al mayor rendimiento que se consigue, se traduce en estructuras de menor tamaño y, por Io tanto, en menores costes para tamaños de aerogenerador iguales.
La fijación al fondo marino se realiza mediante tres líneas de amarre (6) que tiene una precarga inicial con el fin de disminuir los desplazamientos de todo el sistema cuando actúa sobre Ia fuerza del oleaje o del viento. La fijación de los amarres al fondo marino se realiza mediante lastres o anclas (9) en función del tipo de fondo y de Ia profundidad de Ia zona de instalación.

Claims

REIVINDICACIONES
1.- Plataforma flotante para Ia extracción de energía eólica, que comprende una estructura (S) que constituye el soporte del conjunto (P) formado por una torre de aerogenerador (3), una góndola (2) y sus correspondientes palas (1 ) caracterizado porque Ia estructura de soporte (S) está formada por una estructura superior (4) que une el conjunto (P) con el tanque flotador (5), que a su vez está unido mediante una estructura inferior (7) al tanque lastre (8), y en donde dicho tanque lastre (8) y dicha estructura inferior (7) están configuradas para controlar el centro de gravedad del conjunto y ajustar Ia línea de flotación mediante distribución de masas.
2.- Plataforma flotante de acuerdo con Ia reivindicación 1 , en donde el tanque flotador (5) está formado por un cilindro (5a) unido a una virola troncocónica (5b) que Io une a Ia estructura superior (4) y a otra virola troncocónica (5c) que Io une a Ia estructura inferior (7).
3.- Plataforma flotante de acuerdo con Ia reivindicación 1 y 2, en donde Ia estructura inferior (7) está formada por chapa de acero con forma troncocónica, con un diámetro mayor en Ia unión con el tanque flotador (5) que en Ia unión con el tanque lastre (8).
4.- Plataforma flotante de acuerdo con Ia reivindicación 1 , 2 y 3 en donde el tanque lastre (8) es hueco y puede ser llenado y vaciado de forma controlada en una pluralidad de compartimentos estancos.
PCT/ES2010/070112 2009-03-17 2010-03-02 Plataforma flotante para la extracción de energía eólica WO2010106208A2 (es)

Priority Applications (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012500280A JP2012520966A (ja) 2009-03-17 2010-03-02 風力エネルギー抽出のためのフローティングプラットフォーム
US13/257,179 US20120073487A1 (en) 2009-03-17 2010-03-02 Floating platform for extracting wind energy
CA2755864A CA2755864A1 (en) 2009-03-17 2010-03-02 Floating platform for wind energy extraction
EP10722377A EP2410176A2 (en) 2009-03-17 2010-03-02 Floating platform for extracting wind energy
AU2010224746A AU2010224746A1 (en) 2009-03-17 2010-03-02 Floating platform for extracting wind energy
CN2010800166878A CN102395786A (zh) 2009-03-17 2010-03-02 用于获取风能的浮动平台

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
ESP200900735 2009-03-17
ES200900735A ES2324276B8 (es) 2009-03-17 2009-03-17 Plataforma flotante para la extraccion de energia eolica

Publications (2)

Publication Number Publication Date
WO2010106208A2 true WO2010106208A2 (es) 2010-09-23
WO2010106208A3 WO2010106208A3 (es) 2010-12-16

Family

ID=40886043

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/ES2010/070112 WO2010106208A2 (es) 2009-03-17 2010-03-02 Plataforma flotante para la extracción de energía eólica

Country Status (8)

Country Link
US (1) US20120073487A1 (es)
EP (1) EP2410176A2 (es)
JP (1) JP2012520966A (es)
CN (1) CN102395786A (es)
AU (1) AU2010224746A1 (es)
CA (1) CA2755864A1 (es)
ES (1) ES2324276B8 (es)
WO (1) WO2010106208A2 (es)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013093160A1 (es) 2011-12-23 2013-06-27 Universitat Politècnica De Catalunya Estructura flotante de hormigón prefabricado para soporte de aerogenerador
EP2684792A1 (en) * 2011-03-07 2014-01-15 Japan Marine United Corporation Spar type floating structure
US9238896B2 (en) 2012-12-19 2016-01-19 Universitat Politècnica De Catalunya Floating structure for supporting a wind turbine
US10337501B2 (en) 2014-11-26 2019-07-02 Saitec Offshore Technologies S.L.U. Floating platform for harnessing wind energy

Families Citing this family (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DK2271547T3 (da) 2008-04-23 2014-04-07 Principle Power Inc Søjlestabiliseret offshore-platform med vandindfangningsplader og asymmetrisk fortøjningssystem til støtte for offshore-vindmøller
ES2388102B8 (es) 2010-02-03 2013-11-08 Investigación Y Desarrollo De Energías Renovables Marinas, S.L. Mástil meteorológico marino para medida de recurso eólico.
WO2011097779A1 (zh) * 2010-07-12 2011-08-18 江苏道达海上风电工程科技有限公司 海上风机整机
US8662793B2 (en) * 2011-05-20 2014-03-04 Carlos Wong Floating wind farm with energy storage facility
WO2013001121A1 (es) 2011-06-29 2013-01-03 Jose Antonio Amoraga Rodriguez Conjunto de suportación flotante para generadores de energía eólicos
CN102390494B (zh) * 2011-08-19 2014-09-17 江门强光海洋工程股份有限公司 悬浮式可升降海上风电场支撑系统
PT2992208T (pt) * 2013-05-20 2018-07-03 Principle Power Inc Sistema e método para o controlo de plataformas flutuantes de turbinas eólicas ao longo da costa
WO2014187977A1 (en) * 2013-05-23 2014-11-27 Offshore Engineering Services Llc Deep-draft floating foundation for wind turbine with clustered hull and compartmented ballast section and self-erecting pivoting installation process thereof
ES2555500B1 (es) * 2014-05-27 2016-12-13 Sea Wind Towers Sl Obra flotante y procedimiento de instalación de la misma
EP3153399A4 (en) * 2014-05-27 2018-05-30 Esteyco S.A.P. Floating substructure for a wind generator and method of installing same
PT3212496T (pt) * 2014-10-27 2019-11-06 Principle Power Inc Sistema de conexão para cabos-matriz de dispositivos de energia offshore desconectáveis
CN104627331B (zh) * 2015-01-27 2016-11-30 天津大学 一种风力发电浮式基础
PT3310647T (pt) 2015-06-19 2021-04-20 Principle Power Inc Estrutura da plataforma da turbina eólica flutuante com transferência otimizada das cargas das ondas e do vento
US11208987B2 (en) 2016-03-15 2021-12-28 Stiesdal Offshore Technologies A/S Floating wind turbine and a method for the installation of such floating wind turbine
DE102017124412A1 (de) * 2017-10-19 2019-04-25 Innogy Se Soft-Soft Gründung für Offshore-Bauwerke
CN109455274B (zh) * 2019-01-02 2024-02-27 上海海事大学 一种水上平台稳定装置
EP3902995A4 (en) * 2019-02-15 2022-09-14 Northeastern University WIDE BASE SHORT DRAFT FLOATING WIND TURBINE WITHOUT NACELLE
US11939032B2 (en) 2019-02-21 2024-03-26 Vl Offshore, Llc Floating-type foundation for supporting a wind power generation system and including a stabilized power cable, system of floating-type foundations, and a method of stabilizing the power cable
US11014637B2 (en) 2019-02-21 2021-05-25 Vl Offshore, Llc Motion-attenuated semi-submersible floating-type foundation for supporting a wind power generation system
US11512679B2 (en) * 2019-05-13 2022-11-29 William C. Alexander Ocean wind systems, subsystems, and methods with stabilization by assemblies of deep-water-masses with articulating floats
US11225945B2 (en) 2019-05-30 2022-01-18 Principle Power, Inc. Floating wind turbine platform controlled to optimize power production and reduce loading
WO2021121501A1 (en) * 2019-12-20 2021-06-24 Vestas Wind Systems A/S A method and a device for dampening movement in a multiple rotor wind turbine located at sea
CN112761893A (zh) * 2021-01-22 2021-05-07 上海理工大学 一种分形结构的新型双体漂浮式风力机平台

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2003004869A1 (en) 2001-07-06 2003-01-16 Vestas Wind Systems A/S Offshore wind turbine with floating foundation
US20060165493A1 (en) 2003-01-06 2006-07-27 Erik Nim Wind turbine with floating foundation
WO2006132539A1 (en) 2005-06-06 2006-12-14 Norsk Hydro Asa Floating wind turbine installation
US20070228739A1 (en) 2006-03-31 2007-10-04 John Troy Kraczek Offshore Energy Capture and Storage Device

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1674169A (en) * 1923-07-28 1928-06-19 Inst Voor Aeroen Hydro Dynamie Arrangement for exchanging energy between a current and a body therein
US6467233B1 (en) * 2000-11-09 2002-10-22 Beaird Industries, Inc Wind tower
WO2003076800A2 (en) * 2002-03-08 2003-09-18 Ocean Wind Energy Systems Offshore wind turbine
DE10306225A1 (de) * 2003-02-13 2004-09-02 Kelemen, Peter, Dipl.-Ing. In einem Gewässer fixierte Anlage
DE10337278A1 (de) * 2003-08-11 2005-03-10 Roland Mahler Offshorewindkraftanlage
US7293960B2 (en) * 2003-10-23 2007-11-13 Shigeyuki Yamamoto Power generation assemblies, and apparatus for use therewith
US7100438B2 (en) * 2004-07-06 2006-09-05 General Electric Company Method and apparatus for determining a site for an offshore wind turbine
EP1805416A1 (en) * 2004-10-14 2007-07-11 Tommy L. Lee Wind powered generator platform
CN200964923Y (zh) * 2006-10-23 2007-10-24 张殿辉 水力和风力利用装置

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2003004869A1 (en) 2001-07-06 2003-01-16 Vestas Wind Systems A/S Offshore wind turbine with floating foundation
US20060165493A1 (en) 2003-01-06 2006-07-27 Erik Nim Wind turbine with floating foundation
WO2006132539A1 (en) 2005-06-06 2006-12-14 Norsk Hydro Asa Floating wind turbine installation
US20070228739A1 (en) 2006-03-31 2007-10-04 John Troy Kraczek Offshore Energy Capture and Storage Device

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2684792A1 (en) * 2011-03-07 2014-01-15 Japan Marine United Corporation Spar type floating structure
EP2684792A4 (en) * 2011-03-07 2015-07-29 Japan Marine United Corp FLOATING STRUCTURE OF THE MAST TYPE
WO2013093160A1 (es) 2011-12-23 2013-06-27 Universitat Politècnica De Catalunya Estructura flotante de hormigón prefabricado para soporte de aerogenerador
US9238896B2 (en) 2012-12-19 2016-01-19 Universitat Politècnica De Catalunya Floating structure for supporting a wind turbine
US10337501B2 (en) 2014-11-26 2019-07-02 Saitec Offshore Technologies S.L.U. Floating platform for harnessing wind energy

Also Published As

Publication number Publication date
ES2324276B8 (es) 2013-11-08
EP2410176A2 (en) 2012-01-25
ES2324276A1 (es) 2009-08-03
CA2755864A1 (en) 2010-09-23
JP2012520966A (ja) 2012-09-10
ES2324276B2 (es) 2010-05-14
CN102395786A (zh) 2012-03-28
AU2010224746A1 (en) 2011-10-13
US20120073487A1 (en) 2012-03-29
WO2010106208A3 (es) 2010-12-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
ES2324276B2 (es) Plataforma flotante para la extraccion de energia eolica.
ES2637142T3 (es) Estructura sumergible de soporte activo para torres de generadores y subestaciones o elementos similares, en instalaciones marítimas
ES2360621T3 (es) Procedimiento y aparato de cimentación de planta eólica.
WO2019102434A1 (en) Self-aligning to wind facing floating platform supporting multi-wind turbines and solar for wind and solar power generation and the construction method thereon
ES2718934T3 (es) Base de turbina eólica flotante con patas de tensión de tipo abocinado, turbina eólica marina y método de construcción
ES2555500B1 (es) Obra flotante y procedimiento de instalación de la misma
ES2378549T3 (es) Construcción de una fundación flotante sumergida
ES2456345T3 (es) Plataforma de alta mar estabilizada por columnas con planchas de atrapamiento de agua y sistema de amarre asimétrico para soporte de turbinas eólicas de alta mar
JP7417000B2 (ja) テンションレグ装置を備えた浮体式風力発電プラットフォーム
ES2744498T3 (es) Convertidor de energía undimotriz (WEC) mejorado con placas de arfada
US20170218919A1 (en) Wind tracing, rotational, semi-submerged raft for wind power generation and a construction method thereof
ES2545553B1 (es) Plataforma flotante de aprovechamiento de energía eólica
NO338192B1 (no) Anordning ved bølgekraftverk
US20140234105A1 (en) Floating wind turbine
EP2461031A2 (en) Technology for combined offshore floating wind power generation
NO327567B1 (no) Flytende anlegg for produksjon av energi fra stromninger i vann
CN104816797B (zh) 一种海上风力发电机组及其安装方法
US8558403B2 (en) Single moored offshore horizontal turbine train
US20170342957A1 (en) Support structure for tidal energy converter system
ES2617991A1 (es) Estructura marítima para la cimentación por gravedad de edificaciones, instalaciones y aerogeneradores en el medio marino
US8575775B1 (en) Electrical power generation system for harvesting underwater currents
WO2017118998A1 (en) Floating solar platform
ES2754576T3 (es) Soporte flotante de sección horizontal variable con la profundidad
TWI714708B (zh) 離岸風力發電設備及其施工方法
KR101287519B1 (ko) 부유식 해상 풍력 발전 구조물

Legal Events

Date Code Title Description
WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 201080016687.8

Country of ref document: CN

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2755864

Country of ref document: CA

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2010224746

Country of ref document: AU

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2012500280

Country of ref document: JP

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 10722377

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A2

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2010722377

Country of ref document: EP

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2010224746

Country of ref document: AU

Date of ref document: 20100302

Kind code of ref document: A

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 13257179

Country of ref document: US