WO2024069076A1 - Plateforme flottante off-shore pour fabrication, assemblage, maintenance et/ou démontage d'éoliennes flottantes - Google Patents

Plateforme flottante off-shore pour fabrication, assemblage, maintenance et/ou démontage d'éoliennes flottantes Download PDF

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WO2024069076A1
WO2024069076A1 PCT/FR2023/051411 FR2023051411W WO2024069076A1 WO 2024069076 A1 WO2024069076 A1 WO 2024069076A1 FR 2023051411 W FR2023051411 W FR 2023051411W WO 2024069076 A1 WO2024069076 A1 WO 2024069076A1
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WO
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platform
floating
zone
dismantling
assembly
Prior art date
Application number
PCT/FR2023/051411
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Inventor
Elchanan SAFIER
Original Assignee
Safier Ingenierie
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Publication date
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    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B77/00—Transporting or installing offshore structures on site using buoyancy forces, e.g. using semi-submersible barges, ballasting the structure or transporting of oil-and-gas platforms
    • B63B77/10—Transporting or installing offshore structures on site using buoyancy forces, e.g. using semi-submersible barges, ballasting the structure or transporting of oil-and-gas platforms specially adapted for electric power plants, e.g. wind turbines or tidal turbine generators
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B27/00—Arrangement of ship-based loading or unloading equipment for cargo or passengers
    • B63B27/10—Arrangement of ship-based loading or unloading equipment for cargo or passengers of cranes
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    • 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
    • B63B35/34—Pontoons
    • B63B35/38—Rigidly-interconnected pontoons
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B5/00—Hulls characterised by their construction of non-metallic material
    • B63B5/14—Hulls characterised by their construction of non-metallic material made predominantly of concrete, e.g. reinforced
    • B63B5/18—Hulls characterised by their construction of non-metallic material made predominantly of concrete, e.g. reinforced built-up from elements

Definitions

  • the present invention relates to the field of floating wind turbines, and more particularly the manufacturing, assembly, maintenance and/or dismantling in series of a floating foundation and its wind turbine(s), all being carried out on the water, floating.
  • Wind turbines are devices that allow electricity to be obtained from kinetic energy from the wind.
  • the floating foundation plays the role of foundation of the wind turbine, providing a stable base to maintain the wind turbine in deep waters, in places where foundations fixed in the ground are not economically and/or technically feasible.
  • Wind turbines generally consist of one or more masts at the top of which are placed a turbine and one or more blades, these blades being driven by the wind in order to provide the turbine with kinetic energy.
  • wind turbines can be floating or off-shore wind turbines, that is to say they are installed at sea where the winds are generally stronger and more regular than on earth.
  • Such floating wind turbines are usually built on land, for example in land-based port factories, then transported to areas of interest and implanted in the seabed. Floating wind turbines can subsequently be returned to land for maintenance operations or when they need to be dismantled.
  • the construction of floating wind turbines poses significant logistical problems, including significant land use, specific development needs, specific handling equipment, and obtaining construction and environmental permits to allow storage and movement. on the ground of structures weighing thousands of tons, as well as to allow the launching of the floating wind turbine or the assembly at height of the wind turbine on its floating foundation.
  • the present invention aims to overcome this drawback by proposing an anchored floating platform equipped with a manufacturing and assembly line for floating wind turbines at sea, which thus aims to allow the manufacturing of floating wind turbines directly on the water.
  • Such a platform allows a reduction in logistical needs, and therefore costs, and a saving of time since it is not necessary to repatriate the floating wind turbines to land, particularly during maintenance operations, land and port infrastructures n 'being not necessary.
  • the platform also offers a reduction in the carbon footprint resulting from the movements of floating wind turbines.
  • the main object of the present invention is therefore a floating off-shore platform configured for the manufacture and/or assembly and/or maintenance and/or dismantling at sea of floating wind turbines comprising a floating foundation, at least one mast, at least one nacelle and at least one blade, the platform comprising at least a first zone dedicated to the manufacture of the floating foundation configured to receive the mast and at least a second zone dedicated to assembly and/or maintenance and/ or for dismantling the floating foundation and the mast, and a third zone equipped with an at least partially submersible lifting platform, the platform being composed of a plurality of floating boxes.
  • the platform according to the invention is an off-shore platform, that is to say intended to be installed at sea; in other words, the manufacturing, assembly, maintenance or dismantling of the floating wind turbines for which it is used can be carried out at sea.
  • the platform is for this purpose mobile, so that it can be moved from one point of interest to another. It consists of several floating boxes, which are modular boxes associated with each other, allowing modularity in the shape of the platform, in order to adapt to the needs of manufacturing, assembly, maintenance and dismantling operations. .
  • the shape of the platform is not subject to restriction due to its modularity thanks to the combination of these boxes.
  • Floating wind turbines consist on the one hand of a mast, sometimes several masts, at one end of which are placed a nacelle comprising a turbine, sometimes several turbines, and one or more blades, and on the other hand of a floating foundation who is intended to ensure the stability in water of the mast and the elements it carries.
  • the platform includes at least a first zone for manufacturing this floating foundation. The manufacturing is more particularly an assembly of different parts making up the floating foundation.
  • the first zone includes means for assembling structural elements of the floating foundation.
  • the first zone includes columns, floats, interconnecting braces for these floats, walkways of the floating structure, means of securing the columns and walkways, as well as secondary and tertiary structures of the floating structure.
  • the first zone also includes means of assembling the mast, the nacelle and the blades to each other, as well as all the other components of the floating wind turbine such as ballast systems for the floating structure. Manufacturing is carried out in series, that is to say the platform makes it possible to produce a plurality of floating foundations.
  • the platform further comprises at least a second zone within which the floating foundation is assembled to the mast or within which these two elements are dismantled.
  • the second zone also includes means of assembling the mast, the nacelle and the blades to the floating structure.
  • the second zone includes tools necessary for assembling the mast, the nacelle and the blades to the floating structure as well as elements for securing the mast to the floating structure.
  • This second zone can also allow the assembly or conversely the dismantling of the mast, the turbine and the blades, as well as generally all the commissioning operations prior to the installation of the floating wind turbine. Thanks to these two types of zones, it is therefore possible to produce floating wind turbines directly at sea, ready to be installed and used. This reduces the constraints associated with moving these floating wind turbines when they are built on land and then transported to sea.
  • the platform is anchored.
  • Such anchoring can be temporary or permanent.
  • Such a platform thus comprises anchoring means intended to immobilize the platform at sea or means for mooring said platform.
  • the mooring and/or anchoring system is configured to maintain a temporary or permanent geostationary position while the platform is floating.
  • Such a mooring and/or anchoring system to the seabed includes mooring lines, anchors and connectors, and it makes it possible to temporarily or permanently connect the platform to the seabed in order to prevent it from being does not drift.
  • the mooring and/or anchoring system also allows the platform to be moved on the water.
  • the platform is configured to allow the manufacturing and/or assembly and/or maintenance and/or dismantling of floating wind turbines of different dimensions.
  • the platform comprises a middle portion extending mainly longitudinally and comprising the first zone, and a peripheral portion comprising the second zone.
  • the platform comprises three first zones dedicated to the manufacture of the floating foundation arranged in the middle portion.
  • the first three zones are aligned one after the other in a longitudinal direction. Each is dedicated to a particular operation in the manufacturing of floating foundations, their joining thus forming a continuous production chain within the middle portion.
  • the platform comprises a lifting gantry configured to move along the middle portion, this lifting gantry cooperating with a ground guidance system.
  • This lifting gantry is more notably a crane. It is mobile so as to move along the middle portion in the longitudinal direction, that is to say from one zone to another.
  • the lifting gantry cooperates for this purpose with a ground guidance system, for example a rail system, and it allows the movement of elements to be assembled or assembled elements.
  • the platform comprises a third zone equipped with an at least partially submersible lifting platform.
  • the lifting platform is an elevator. It allows floating foundations to be launched into the water and removed from the water. More particularly, the third zone allows the launching into the water once the manufacturing of the floating foundations has been completed, and it allows the water to escape from the floating foundations or even from the floating wind turbines, for example for carrying out maintenance or repair operations. disassembly.
  • Such a lifting platform is at least partially submersible in that it has housings that can be filled with water in order to serve as ballast.
  • the third zone comprising the lifting platform is configured, like the first zone, for the manufacture of the floating foundation and/or it is configured, like the second zone, for assembly and/or maintenance and/or dismantling of the floating foundation and the mast.
  • the third zone is arranged at a longitudinal end of the middle portion.
  • the middle portion which extends mainly longitudinally, has a first longitudinal end and a second longitudinal end.
  • the third zone is arranged at one of these longitudinal ends, for example the first longitudinal end.
  • Such an arrangement has the effect of limiting the movements of the floating foundations once they are placed in the water. Indeed, due to the arrangement at one longitudinal end, the floating foundations can be transported as easily on one side as on the other of the middle portion, that is to say anywhere in the peripheral portion.
  • the platform comprises at least a fourth zone dedicated to maintenance operations of the floating wind turbine.
  • This fourth zone is located in the peripheral portion. It allows the maintenance and repair of floating foundations or other constituent elements of floating wind turbines without the need to repatriate the wind turbines to dry land.
  • the fourth area includes replacement parts for the floating wind turbine as well as repair equipment.
  • constituent elements of floating wind turbines may be those of floating foundations.
  • the platform comprises at least a fifth zone dedicated to the supply, storage and/or loading of elements of the platform.
  • the fifth zone corresponds to a ship mooring and/or berthing zone, these ships participating in the material supply of the platform by loading or unloading their cargo.
  • the fifth zone includes parking spaces and means of mooring for barges or ships.
  • the fifth zone is arranged at a longitudinal end of the middle portion opposite the longitudinal end which comprises the third zone.
  • the fifth zone is for example arranged at the second longitudinal end.
  • the layout of the fifth allows easy loading and/or unloading from one side or the other of the platform.
  • the first zone, the third zone and the fifth zone are arranged in the middle portion, the first zone being between the third zone and the fifth zone in a longitudinal direction.
  • the first zone is therefore at the center of the middle portion, relative to its longitudinal ends which are respectively occupied by the third zone and the fifth zone.
  • the second zone and the fourth zone are arranged in the peripheral portion.
  • the floating boxes are at least partially composed of concrete and include steel reinforcements.
  • the boxes include transverse walls, longitudinal walls and a concrete bottom, but are hollow so they can float.
  • the boxes also have reinforcements in steel, or in an alloy of steel and one or more other materials.
  • the floating boxes are cross-shaped, seen from above. They are then formed of a first portion and a second portion arranged perpendicular to each other, the first portion of each of the floating boxes being aligned along the longitudinal direction.
  • the second portion is equal to or smaller in size than the first portion.
  • the first portion of a caisson can measure 80 meters +/-20% long, while the second portion of said caisson can measure 45 meters +/-20%.
  • the floating boxes have a cross shape, when they are assembled together there remain, between the floating boxes, due to their shape, empty spaces.
  • the floating boxes are covered by a floor so as to cover the empty spaces and the boxes floating.
  • the floating boxes are interconnected by a rigid connection system so as to form a monolithic floating platform.
  • the invention further relates to a method of manufacturing floating wind turbines on a platform as mentioned above, the manufacturing process taking place at sea and comprising a step of manufacturing at least one floating foundation within the first zone and a step of assembling the floating foundation and the mast of the floating wind turbine within the second zone.
  • the manufacturing step involves the first zone(s) of the middle portion, while the assembly step takes place within the peripheral portion and more particularly the second zone.
  • the manufacturing stage necessarily occurs prior to the assembly stage, since it is necessary to produce the floating foundations in order to associate them with the masts.
  • the manufacturing process comprises a step of supplying structural elements of the floating wind turbine via the fifth zone prior to the manufacturing step, and a step of launching the floating foundation via the lifting platform of the third zone, this launching step occurring between the manufacturing step and the assembly step.
  • the supply stage includes unloading barges and/or ships bringing structural elements of the floating wind turbines to the platform, and possibly storing them on the platform.
  • the floating foundation resulting from the assembly of these structural elements within the first zone is then launched into the water by the lifting platform of the third zone, then is transported to the second zone to be assembled there.
  • the mast is thus positioned when the floating foundation receiving it is in the water.
  • the invention further relates to a method of dismantling floating wind turbines at sea on a platform as mentioned above, the dismantling method taking place at sea and comprising a step of dismantling at least the mast of the floating wind turbine within the sixth zone, a water outlet step within the third zone, a step for dismantling the floating foundation within the first zone and a loading step within the fifth zone.
  • the dismantling step allows the mast to be detached from the floating foundation. It can also cover the dismantling of the mast in relation to the blades or a nacelle of the floating wind turbine.
  • the water exit stage occurs via the lifting platform of the third zone.
  • the loading stage finally corresponds to a loading and storage stage on barges or ships the structural elements of the floating wind turbines having previously been dismantled, such a loading step taking place in the fifth zone.
  • the dismantling stage includes loading barges and/or ships recovering structural elements of the floating wind turbines from the platform, and possibly storing them on the platform.
  • FIG. 1 illustrates, schematically, a plan of the platform according to the invention, seen from above;
  • FIG. 2 is a representation of the platform of Figure 1 in a perspective view
  • FIG. 3 is another perspective view of the platform of Figure 1;
  • FIG. 4 is a variant representation of Figure 1;
  • FIG. 5 illustrates, schematically, a process for manufacturing floating wind turbines at sea on the platform of Figure 1.
  • the characteristics, variants and different embodiments of the invention can be associated with each other, in various combinations, to the extent that they are not incompatible or exclusive with respect to each other.
  • variants of the invention comprising only a selection of characteristics described subsequently in isolation from the other characteristics described, if this selection of characteristics is sufficient to confer a technical advantage and/or to differentiate the invention. compared to the prior art.
  • FIGs 1, 2, 3 and 4 illustrate, schematically, a floating off-shore platform 1 according to the invention.
  • Figures 1 and 4 are plans of this platform 1, while the Figures 2 and 3 are perspective views.
  • Platform 1 extends mainly in a longitudinal direction. It is configured to manufacture and/or assemble and/or dismantle floating wind turbines 2 at sea, in particular floating wind turbines 2 made of concrete or steel. These floating wind turbines 2 are visible in Figures 2 and 3 and will now be described in more detail.
  • a floating wind turbine 2 is made up of two main parts, including a first part which corresponds to a floating foundation 4 also called a floating structure which comprises one or more floats on the one hand, and a second part which comprises one or more masts 6, one or more nacelles 8 and one or more blades 10, on the other hand.
  • the nacelle 8 and the blades 10 are arranged at a free end of the mast 6.
  • Another end of this mast 6 is placed or installed on the floating foundation 4, which is the part of the floating wind turbine 2 which maintains at least the nacelle 8 and the blades 10 out of the water and prevents the floating wind turbine 2 from capsizing.
  • This floating foundation 4 here consists of three columns 12 connected together by walkways 14, the columns 12 and the walkways 14 being arranged so as to form a substantially equilateral triangle.
  • the mast 6 is placed on one of the three columns 12.
  • the platform 1 is configured for the manufacture and/or assembly and/or maintenance and/or dismantling of floating wind turbines 2. It allows more precisely the manufacture, assembly or dismantling of floating wind turbines 1 of variable dimensions.
  • platform 1 is made up of a plurality of floating boxes 16 allowing it to stay afloat.
  • floating boxes 16 are associated with each other according to a desired shape of the platform 1.
  • Such an association of the floating boxes 16 is illustrated in particular in Figures 1 and 4. More particularly, the association of the floating boxes 16 involves a system of rigid connection, so that their interconnection forms a monolithic platform 1, that is to say in a single block.
  • Each floating box is itself monolithic, that is to say made of a single piece material, for example concrete.
  • the floating boxes 16 are at least partially made of concrete; they present in fact a substantially rectangular or cross shape, with transverse walls, longitudinal walls and a bottom made of concrete.
  • the floating boxes 16 also include reinforcements in steel or other materials allowing their consolidation.
  • These floating boxes 16 are hollow, so that they can float, and are configured to be able to be filled with water.
  • Cross-shaped floating boxes 16 are illustrated in Figure 4, which is a variant embodiment of the rectangular floating boxes 16 of Figure 1.
  • These cross-shaped floating boxes 16 comprise a first portion and a second portion arranged perpendicularly to each other. to the other.
  • the first portion which extends mainly in the longitudinal direction, has a larger dimension, measured from one of its ends to the other in the longitudinal direction, of between 70 and 90 meters, while the second portion has a larger dimension, measured from one of its ends to the other in a direction perpendicular to the longitudinal direction, between 40 and 50 meters.
  • the first portion measures 80 meters and the second portion measures 45 meters.
  • the platform 1 is equipped, in particular with a view to installing the floating boxes 16, with a crane such as for example a tower crane 17.
  • a lifting height of one such a tower crane 17 is of the order of 200 meters.
  • the platform 1 has a length measured along the longitudinal direction of between 300 and 350 meters, and a width measured perpendicular to the longitudinal direction of between 150 and 200 meters. In a particular example, platform 1 has a length of 320 meters and a width of 160 meters. Platform 1 has a mass of around 250,000 tonnes.
  • platform 1 has a length of around 1000 meters and a width of around 500 meters.
  • platform 1 is anchored. It thus includes a mooring and/or anchoring system to the seabed, not shown here.
  • This mooring system and/or anchoring includes for example an anchor, a mooring line and connectors, and it allows anchoring to the seabed regardless of the depth of the water in which the platform 1 is located.
  • mooring and/or anchoring is configured to maintain a geostationary floating position of the platform 1; in other words, it makes it possible to prevent unintended movement of this platform 1.
  • the platform 1 is mobile. It is thus understood that the platform 1 can be moved or transported to sites of interest where floating wind turbines 2 must be installed.
  • the platform 1 is moored to a quay.
  • the platform 1 has a middle portion 18 and a peripheral portion 20 arranged on either side of the middle portion 18; in other words, the middle portion 18, which extends mainly longitudinally, is flanked transversely by the peripheral portion 20 so as to be at least partially framed by it.
  • the middle portion 18 extends from one end to the other of the platform 1 in the longitudinal direction, while the peripheral portion has smaller longitudinal dimensions.
  • the middle 18 and peripheral 20 portions each include different zones of the platform 1, which correspond to positions or stations within which different operations dedicated to the manufacturing, assembly or even dismantling of the floating wind turbines 2 are undertaken.
  • the platform 1 comprises for these zones at least a first zone 22 dedicated to the manufacture of the floating foundation 4, a second zone 24 dedicated to the assembly of the floating foundation 4 and the mast 6, a third zone 26 dedicated to a launching and water outlet of the floating foundation 4, a fourth zone 28 dedicated to maintenance operations of the floating wind turbine 2, and a fifth zone 30 dedicated to the supply of the platform 1
  • the platform 1 here comprises three first successive zones 22.
  • Each of these first zones 22 allows the carrying out, in flotation, a specific operation for the manufacture of the floating foundation 4; thus, and as illustrated in Figures 2 and 3, they respectively allow an assembly of a column 12 and a gateway 14 forming a first sub-assembly, the assembly of this sub-assembly to a second column 12 to form a second sub-assembly, and finally assembling this second sub-assembly to a third column 12 as well as to a second and a third footbridge 14 to form a completed floating foundation 4.
  • the first three zones 22 are arranged in the middle portion 18. They form a continuous production line within this middle portion 18, which allows mass production of floating foundations 4.
  • the materials necessary for the manufacture of the floating foundations 4 are transported to the platform 1 by barges or by ships 32. These barges or ships 32 supply the platform 1 via the fifth zone 30, where they can dock in order to unload their cargoes. As will be explained subsequently, this fifth zone also participates in the evacuation of the floating wind turbines 2 when they have been dismantled, their constituent elements then being loaded onto the barges or ships 32 to be repatriated to dry land.
  • the fifth zone 30 is strategically arranged at a longitudinal end of the middle portion 18, which is here a first longitudinal end 34.
  • the platform 1 is equipped with a lifting gantry 36 including for example a crane.
  • the lifting gantry 36 is particularly visible in Figures 2 and 3, in which it is shown in different positions within the platform 1.
  • the lifting gantry 36 moves in the longitudinal direction. To this end, it cooperates with a guiding system 38.
  • This guiding system 38 is arranged on a floor of the platform 1 so as to cross it from one side to the other; it thus extends from one longitudinal end to the other of the middle portion 18.
  • the guide system 38 more specifically comprises a set of rails on which the lifting gantry 36 can slide to move.
  • the lifting gantry 36 participates in the movement of the floating foundations 4 partially produced within the first zones 22, as well as in the movement of these completed floating foundations 4 to a third zone 26.
  • the guiding system 38 thus runs from the fifth zone 30 to the third zone 26.
  • the third zone 26 is arranged at a second longitudinal end 40 of the middle portion 18, that is to say at its longitudinal end opposite the first longitudinal end 34 which comprises the fifth zone 30. It is thus understood that the one or more first zones 22 are arranged longitudinally between this fifth zone 30 and the third zone 26.
  • the third zone 26 is a portion of the platform 1 which is separated from a main body of this platform 1, this main body comprising the first zone 22 and the second zone 24. In other words, the third zone 26 is detached from the rest of the platform 1.
  • the third zone 26 is configured for launching the floating foundations 4 or for their exit from the water. More particularly, the third zone 26 allows the floating foundations 4 to be launched into the water when these have been manufactured within the first zone 22, and it allows their exit or withdrawal from the water for example when they require to be dismantled.
  • the third zone 26 therefore comprises a lifting platform which is at least partially submersible, its filling and emptying with water respectively allowing its lowering and its raising within the platform 1. It is understood that the filling of the platform elevator and its lowering allow the floating foundations 4 to be launched into the water, while its emptying and its rise allow the water to be removed from these floating foundations 4.
  • the tower crane 17 mentioned previously is for example positioned on the platform elevator to facilitate the launching of floating wind turbines 2 or certain of their constituent elements, in particular their floating foundations 4.
  • the floating foundations 4 are, to form complete floating wind turbines 2, transported to a second zone 24 dedicated to the assembly of these floating foundations 4 with at least one mast 6.
  • the second zone 24 allows more generally the assembly of a floating foundation with a mast 6, a nacelle 8 and at least one blade 10, as well as conversely a dismantling, that is to say in particular the floating dismantling of the floating wind turbine 2, the dismantling of its various equipment and any related operation.
  • the platform 1 comprises at least a second zone 24, and advantageously a plurality of second zones 24.
  • the platform 1 here comprises four second zones 24.
  • the floating boxes 16 participating in the constitution of the second zones 24 are connected so as to form a U, the floating foundation 4 on which the mast 6 must be placed being placed in the water between the legs of the U.
  • the second zones 24 are thus zones of flotation for floating wind turbines 2.
  • the second zones 24 are arranged in the peripheral portion 20, with two second zones 24 arranged transversely on one side of the middle portion 18 and two other second zones 24 arranged transversely on another side of this middle portion, this in a symmetrical manner .
  • the second zones 24 are also arranged within the platform 1 so that they are closer to the second longitudinal end 40 of the middle portion than to its first longitudinal end 34.
  • Floating wind turbines 2 are shown at different stages of their assembly between their floating foundations 4 and their other structural elements in Figures 2 and 3, the floating wind turbines 2 in the vicinity of the second longitudinal end 40 being at a less advanced stage.
  • the platform 1 comprises at least a fourth zone 28 dedicated to maintenance operations of the floating wind turbines 2 or their constituent elements, such maintenance or repair operations being carried out while floating.
  • the platform 1 here presents two fourth zones 28, with one on each side of the middle portion 18. It is thus understood that like the second zone 22, the fourth zones 28 are arranged in the peripheral portion 20. Each of these fourth zones 28 is more precisely arranged longitudinally between the first longitudinal end 34 of the middle portion 18 and a second zone 22.
  • the platform 1 includes, in certain embodiments, workshops and factories for the manufacture or repair of various elements of the floating wind turbines 2, as well as living quarters for housing operators participating in the manufacturing , assembly, maintenance and dismantling of floating wind turbines 2.
  • platform 1 may include a helicopter deck 41 to facilitate the movement of operators and materials.
  • This helicopter deck 41 includes storage areas for equipment and aerial devices necessary for the use of such a helicopter deck 41.
  • the platform 1 allows the implementation of a manufacturing process 42 of floating wind turbines 2, which will now be described in relation to Figure 5.
  • a manufacturing process 42 takes place at sea, it that is to say when platform 1 is floating.
  • the manufacturing process 42 begins with a step 44 of supplying the platform 1 with structural elements of the floating wind turbine 2, and in particular columns 12 and walkways 14 intended for the making of the floating foundations as well as masts 6, nacelles 8, turbines and blades 10.
  • This supply step 44 results in transportation, by barges or ships 32, of these elements to the fifth zone 30 of the platform 1.
  • the structural elements are then unloaded within this fifth zone 30 and transported to the first zone 22 for a manufacturing step 46 of at least one floating foundation 4. Such routing is facilitated by the presence of the lifting gantry 36 and the guiding system 38 on the ground.
  • the manufacturing step 46 consists of assembling the columns 12 and the walkways 14 forming the floating foundations 4; it thus successively involves each of the first three zones 22. Once the floating foundations 4 have been manufactured, they are taken by the lifting gantry 36 to the third zone 26 for a launching step 48. This step of launching 48 of the floating foundations 4 results in a lowering of the lifting platform of the third zone 26, which is for this purpose at the less partially filled with water.
  • a dismantling process 52 is implemented within platform 1. This dismantling process 52 is illustrated schematically in Figure 5.
  • the dismantling process 52 occurs while floating, that is to say at sea. It includes a first dismantling step 53 which consists of separating the mast 6 from the floating foundation 4, or even disassembling this mast 6 from the nacelle 8 and blades 10. This first dismantling step 53 takes place within the second zone 24.
  • the dismantling process 52 continues with a step of removing water 54 from the floating foundation 4.
  • the floating foundation 4 is more particularly achieved by raising the lifting platform of the third zone 26. Once out of the water, the floating foundation 4 is transported from the third zone 26 to the first zone 22 by the lifting gantry 36 It is disassembled there during a second disassembly step 56 which takes place within the first zone 22.
  • the disassembled elements which result from this second disassembly step 56 can then be transported, via the lifting gantry. 36, up to the fifth zone 30.
  • a loading step 58 takes place, during which the disassembled elements are loaded onto the barges or ships 32 in order to be evacuated from the platform 1.
  • platform 1 When platform 1 is no longer used for the manufacture, assembly, maintenance or dismantling of floating wind turbines 2, it can be converted into floating housing area.
  • the present invention thus provides a floating off-shore platform on which floating wind turbines can be manufactured, assembled and/or dismantled, such operations then taking place at sea rather than on dry land.
  • the present invention cannot, however, be limited to the means and configurations described and illustrated here and it also extends to any equivalent means and configuration as well as to any technically effective combination of such means.

Abstract

La présente invention concerne une plateforme (1) off-shore flottante configurée pour la fabrication et/ou l'assemblage et/ou la maintenance et/ou le démontage en mer d'éoliennes flottantes (2) comprenant une fondation flottante (4), un mât (6), une nacelle (8) et au moins une pâle (10), la plateforme (1) comprenant au moins une première zone (22) dédiée à la fabrication de la fondation flottante (4) configurée pour recevoir le mât (6) et au moins une deuxième zone (24) dédiée à l'assemblage et/ou au démontage de la fondation flottante (4) et du mât (6), et une troisième zone (26) équipée d'une plateforme élévatrice au moins partiellement submersible, la plateforme (1) étant composée d'une pluralité de caissons flottants (16) monolithiques.

Description

DESCRIPTION
Titre : Plateforme flottante off-shore pour fabrication, assemblage, maintenance et/ou démontage d’éoliennes flottantes
La présente invention concerne le domaine des éoliennes flottantes, et plus particulièrement la fabrication, l’assemblage, la maintenance et/ou le démontage en série d’une fondation flottante et de son ou ses éoliennes, le tout étant réalisé sur l’eau, en flottaison.
Les éoliennes sont des dispositifs qui permettent l’obtention d’électricité à partir d’une énergie cinétique issue du vent. La fondation flottante joue le rôle de fondation de l’éolienne, apportant une base stable pour maintenir l’éolienne en eaux profondes, dans des endroits où des fondations fixées dans le sol ne sont pas économiquement et/ou techniquement réalisables. Les éoliennes se composent généralement d’un ou plusieurs mâts au sommet duquel ou desquels sont disposées une turbine et une ou plusieurs pâles, ces pâles étant entraînées par le vent afin de fournir à la turbine l’énergie cinétique.
Afin d’utiliser au mieux l’énergie du vent, les éoliennes peuvent être des éoliennes flottantes ou off-shore, c'est-à-dire qu’elles sont implantées en mer où les vents sont généralement plus forts et plus réguliers que sur terre.
De telles éoliennes flottantes sont généralement construites sur terre, par exemple dans des usines portuaires terrestres, puis elles sont transportées jusqu’à des zones d’intérêt et sont implantées dans les fonds marins. Les éoliennes flottantes peuvent par la suite être reconduites sur terre pour des opérations de maintenance ou encore lorsqu’elles nécessitent d’être démantelées.
La construction des éoliennes flottantes pose cependant des problèmes de logistique importants, avec notamment une occupation au sol conséquente, des besoins en aménagements spécifiques, des équipements de manutention spécifiques, ou encore des obtentions de permis de construction et environnementaux pour permettre le stockage et le déplacement au sol de structures de milliers de tonnes, ainsi que pour permettre la mise à l’eau de l’éolienne flottante ou encore l’assemblage en hauteur de l’éolienne sur sa fondation flottante. La présente invention vise à pallier cet inconvénient en proposant une plateforme flottante ancrée équipée d’une ligne de fabrication et d’assemblage d’éoliennes flottantes en mer, qui vise ainsi à permettre la fabrication des éoliennes flottantes directement sur l’eau. Une telle plateforme permet une réduction des besoins logistiques, et donc des coûts, et un gain de temps puisqu’il n’est pas nécessaire de rapatrier les éoliennes flottantes sur terre, notamment lors des opérations de maintenance, les infrastructures à terre et portuaires n’étant pas nécessaires. La plateforme offre par ailleurs une réduction de l’empreinte carbone résultant des déplacements des éoliennes flottantes.
La présente invention a ainsi pour principal objet une plateforme off-shore flottante configurée pour la fabrication et/ou l’assemblage et/ou la maintenance et/ou le démontage en mer d’éoliennes flottantes comprenant une fondation flottante, au moins un mât, au moins une nacelle et au moins une pâle, la plateforme comprenant au moins une première zone dédiée à la fabrication de la fondation flottante configurée pour recevoir le mât et au moins une deuxième zone dédiée à l’assemblage et/ou à la maintenance et/ou au démontage de la fondation flottante et du mât, et une troisième zone équipée d’une plateforme élévatrice au moins partiellement submersible, la plateforme étant composée d’une pluralité de caissons flottants.
La plateforme selon l’invention est une plateforme off-shore, c'est-à-dire destinée à être installée en mer ; en d’autres termes, la fabrication, l’assemblage, la maintenance ou le démontage des éoliennes flottantes pour lesquels elle est utilisée peuvent être réalisés en mer. La plateforme est à cet effet mobile, de sorte qu’elle peut être déplacée d’un point d’intérêt à un autre. Elle se compose de plusieurs caissons flottants, qui sont des caissons modulaires associés les uns aux autres, permettant une modularité dans la forme de la plateforme, afin de s’adapter aux besoins des opérations de fabrication, d’assemblage, de maintenance, de démontage. La forme de la plateforme n’est pas sujette à restriction de par sa modularité grâce à l’association de ces caissons.
Les éoliennes flottantes se composent d’une part d’un mât, parfois plusieurs mâts, à une extrémité duquel sont disposées une nacelle comprenant une turbine, parfois plusieurs turbines, et une ou plusieurs pâles, et d’autre part d’une fondation flottante qui est destinée à assurer la stabilité dans l’eau du mât et des éléments qu’il porte. La plateforme comprend au moins une première zone de fabrication de cette fondation flottante. La fabrication est plus particulièrement un assemblage de différentes pièces composant la fondation flottante.
La première zone comporte des moyens d’assemblage d’éléments structurels de la fondation flottante. La première zone comprend des colonnes, des flotteurs, des bracons d’interconnexion de ces flotteurs, des passerelles de la structure flottante, des moyens de solidarisation des colonnes et des passerelles, ainsi que des structures secondaires et tertiaires de la structure flottante. La première zone comprend également des moyens d’assemblage du mât, de la nacelle et des pâles les uns aux autres, ainsi que tous les autres composants de l’éolienne flottante comme des systèmes de ballastage de la structure flottante. La fabrication est réalisée en série, c’est-à-dire que la plateforme permet de produire une pluralité de fondations flottantes.
La plateforme comprend en outre au moins une deuxième zone au sein de laquelle la fondation flottante est assemblée au mât ou au sein de laquelle ces deux éléments sont démontés. La deuxième zone comporte aussi des moyens d’assemblage du mât, de la nacelle et des pâles à la structure flottante. La deuxième zone comprend des outils nécessaires à l’assemblage du mât, de la nacelle et des pâles à la structure flottante ainsi que des éléments de solidarisation du mât à la structure flottante. Cette deuxième zone peut par ailleurs permettre l’assemblage ou inversement le démontage du mât, de la turbine et des pâles, ainsi que de façon générale l’ensemble des opérations de mise en service préalables à l’implantation de l’éolienne flottante. Grâce à ces deux types de zones, il est donc possible de produire directement en mer des éoliennes flottantes prêtes à être implantées et utilisées. Cela réduit les contraintes liées au déplacement de ces éoliennes flottantes lorsqu’elles sont construites sur terre puis acheminées en mer.
Selon une caractéristique, la plateforme est ancrée. Un tel ancrage peut être temporaire ou permanent. Une telle plateforme comprend ainsi des moyens d’ancrage destinés à immobiliser la plateforme en mer ou des moyens d’amarrage de ladite plateforme. Le système d’amarrage et/ou d’ancrage est configuré pour maintenir une position géostationnaire temporaire ou permanente en flottaison de la plateforme.
Un tel système d’amarrage et/ou d’ancrage aux fonds marins comprend des lignes d’amarrage, des ancres et des connecteurs, et il permet de relier temporairement ou de façon permanente la plateforme aux fonds marins afin d’empêcher qu’elle ne dérive. Le système d’amarrage et/ou d’ancrage permet par ailleurs à la plateforme d’être déplacée sur l’eau.
Selon une caractéristique, la plateforme est configurée pour permettre la fabrication et/ou l’assemblage et/ou la maintenance et/ou le démontage d’éoliennes flottantes de différentes dimensions.
Selon une caractéristique de l’invention, la plateforme comprend une portion médiane s’étendant principalement longitudinalement et comprenant la première zone, et une portion périphérique comprenant la deuxième zone.
On comprend ainsi que la fabrication des fondations flottantes intervient au centre de la plateforme, tandis que l’assemblage de l’éolienne sur sa fondation a lieu en sa périphérie, c'est-à-dire de part et d’autre de la portion médiane et directement dans l’eau. La première zone est donc au coeur de la plateforme.
Selon une autre caractéristique de l’invention, la plateforme comprend trois premières zones dédiées à la fabrication de la fondation flottante disposées dans la portion médiane.
Les trois premières zones sont alignées les unes à la suite des autres selon une direction longitudinale. Chacune est dédiée à une opération particulière de la fabrication des fondations flottantes, leur réunion formant ainsi une chaîne de production continue au sein de la portion médiane.
Selon une caractéristique de l’invention, la plateforme comprend un portique de levage configuré pour se déplacer le long de la portion médiane, ce portique de levage coopérant avec un système de guidage au sol. Ce portique de levage est plus notamment une grue. Il est mobile de sorte à se déplacer le long de la portion médiane selon la direction longitudinale, c'est-à-dire d’une zone à une autre. Le portique de levage coopère à cet effet avec un système de guidage au sol, par exemple un système de rails, et il permet le déplacement d’éléments à assembler ou d’éléments assemblés.
Selon une caractéristique, la plateforme comprend une troisième zone équipée d’une plateforme élévatrice au moins partiellement submersible.
La plateforme élévatrice est un ascenseur. Elle permet la mise à l’eau des fondations flottantes et leur sortie de l’eau. Plus particulièrement, la troisième zone permet la mise à l’eau une fois la fabrication des fondations flottantes achevée, et elle permet la sortie de l’eau des fondations flottantes voire des éoliennes flottantes par exemple pour la réalisation d’opérations de maintenance ou de démontage. Une telle plateforme élévatrice est au moins partiellement submersible en ce qu’elle dispose de logements pouvant se remplir d’eau afin de servir de lest.
Selon une caractéristique, la troisième zone comprenant la plateforme élévatrice est configurée, à l’instar de la première zone, pour la fabrication de la fondation flottante et/ou elle est configurée, à l’instar de la deuxième zone, pour l’assemblage et/ou la maintenance et/ou le démontage de la fondation flottante et du mât.
Selon une autre caractéristique de l’invention, la troisième zone est disposée à une extrémité longitudinale de la portion médiane.
La portion médiane, qui s’étend principalement longitudinalement, présente une première extrémité longitudinale et une deuxième extrémité longitudinale. La troisième zone est disposée à l’une de ces extrémités longitudinales, par exemple la première extrémité longitudinale. Une telle disposition a pour effet de limiter les déplacements des fondations flottantes une fois qu’elles sont mises à l’eau. En effet, du fait de la disposition à une extrémité longitudinale, les fondations flottantes peuvent être acheminées aussi facilement d’un côté que de l’autre de la portion médiane, c'est-à-dire en tout endroit de la portion périphérique. Selon une caractéristique, la plateforme comprend au moins une quatrième zone dédiée à des opérations de maintenance de l’éolienne flottante.
Cette quatrième zone est disposée dans la portion périphérique. Elle permet la maintenance et la réparation des fondations flottantes ou d’autres éléments constitutifs des éoliennes flottantes sans qu’il soit nécessaire de rapatrier les éoliennes sur la terre ferme. La quatrième zone comprend des pièces de remplacement de l’éolienne flottante ainsi que du matériel de réparation.
Additionnellement ou alternativement, les éléments constitutifs des éoliennes flottantes peuvent être ceux des fondations flottantes.
Selon une caractéristique de l’invention, la plateforme comprend au moins une cinquième zone dédiée à l’approvisionnement, au stockage et/ou au chargement d’éléments de la plateforme.
La cinquième zone correspond à une zone d’amarrage et/ou d’accostage de navires, ces navires participant à un approvisionnement matériel de la plateforme en y chargeant ou déchargeant leurs cargaisons. La cinquième zone comprend des emplacements de stationnement et des moyens d’amarrage pour des barges ou des navires.
Selon une autre caractéristique, la cinquième zone est disposée à une extrémité longitudinale de la portion médiane opposée à l’extrémité longitudinale qui comprend la troisième zone.
Ainsi, la cinquième zone est par exemple disposée à la deuxième extrémité longitudinale. A l’instar de la position de la troisième zone, la disposition de la cinquième permet un chargement et/ou déchargement facilité d’un côté comme de l’autre de la plateforme.
Selon une caractéristique, la première zone, la troisième zone et la cinquième zone sont disposées dans la portion médiane, la première zone étant entre la troisième zone et la cinquième zone selon une direction longitudinale.
La première zone est donc au centre de la portion médiane, relativement à ses extrémités longitudinales qui sont respectivement occupées par la troisième zone et la cinquième zone. Selon une caractéristique, la deuxième zone et la quatrième zone sont disposées dans la portion périphérique.
Selon une caractéristique de l’invention, les caissons flottants sont au moins partiellement composés de béton et comprennent des renforcements en acier.
Les caissons comprennent des murs transversaux, des murs longitudinaux et un fond en béton, mais sont creux pour pouvoir flotter. Les caissons présentent par ailleurs des renforcements en acier, ou bien en un alliage d’acier et d’un ou plusieurs autres matériaux.
Dans certains modes de réalisation, les caissons flottants sont en forme de croix, vue de dessus. Ils sont alors formés d’une première portion et d’une deuxième portion disposées perpendiculairement l’une à l’autre, la première portion de chacun des caissons flottants étant alignée le long de la direction longitudinale. La deuxième portion est de taille égale ou inférieure à la première portion. La première portion d’un caisson peut mesurer 80 mètres +/-20% de long, tandis que la deuxième portion dudit caisson peut mesurer 45 mètres +/-20%.
Dans les modes de réalisation où les caissons flottants présentent une forme en croix, lors de leur assemblage les uns aux autres il subsiste, entre les caissons flottants, du fait de leur forme, des espaces vides. Afin de pouvoir utiliser la plateforme flottante pour les opérations de fabrication et/ou d’assemblage et/ou de maintenance et/ou de démontage des éoliennes flottantes, les caissons flottants sont recouverts par un plancher de sorte à recouvrir les espaces vides et les caissons flottants.
Selon une caractéristique, les caissons flottants sont interconnectés par un système de connexion rigide de sorte à former une plateforme flottante monolithique.
L’invention concerne en outre un procédé de fabrication d’éoliennes flottantes sur une plateforme tel qu’évoquée précédemment, le procédé de fabrication ayant lieu en mer et comprenant une étape de fabrication d’au moins une fondation flottante au sein de la première zone et une étape d’assemblage de la fondation flottante et du mât de l’éolienne flottante au sein de la deuxième zone. L’étape de fabrication fait intervenir la ou les premières zones de la portion médiane, tandis que l’étape d’assemblage intervient au sein de la portion périphérique et plus particulièrement de la deuxième zone. On comprend que l’étape de fabrication survient nécessairement préalablement à l’étape d’assemblage, puisqu’il est nécessaire de produire les fondations flottantes afin de les associer aux mâts.
Selon une autre caractéristique, le procédé de fabrication comprend une étape d’approvisionnement en éléments structurels de l’éolienne flottante par l’intermédiaire de la cinquième zone préalablement à l’étape de fabrication, et une étape de mise à l’eau de la fondation flottante par l’intermédiaire de la plateforme élévatrice de la troisième zone, cette étape de mise à l’eau intervenant entre l’étape de fabrication et l’étape d’assemblage.
L’étape d’approvisionnement comprend un déchargement de barges et/ou de navires apportant sur la plateforme des éléments structurels des éoliennes flottantes, et éventuellement leur stockage sur la plateforme. La fondation flottante issue de l’assemblage de ces éléments structurels au sein de la première zone est ensuite mise à l’eau par la plateforme élévatrice de la troisième zone, puis est acheminée jusqu’à la deuxième zone pour y être assemblée. Le mât est ainsi positionné lorsque la fondation flottante le recevant est dans l’eau.
L’invention concerne par ailleurs un procédé de démontage en mer d’éoliennes flottantes sur une plateforme telle qu’évoquée précédemment, le procédé de démontage ayant lieu en mer et comprenant une étape de démontage d’au moins le mât de l’éolienne flottante au sein de la sixième zone, une étape de sortie de l’eau au sein de la troisième zone, une étape de démontage de la fondation flottante au sein de la première zone et une étape de chargement au sein de la cinquième zone.
On comprend que l’étape de démontage permet de détacher le mât de la fondation flottante. Elle peut par ailleurs couvrir le démontage du mât par rapport aux pâles ou à une nacelle de l’éolienne flottante. L’étape de sortie de l’eau intervient par l’intermédiaire de la plateforme élévatrice de la troisième zone. L’étape de chargement correspond enfin à une étape de chargement et de stockage sur des barges ou des navires les éléments structurels des éoliennes flottantes ayant préalablement été démontés, une telle étape de chargement intervenant dans la cinquième zone.
L’étape de démontage comprend un chargement de barges et/ou de navires récupérant sur la plateforme des éléments structurels des éoliennes flottantes, et éventuellement leur stockage sur la plateforme.
D’autres caractéristiques, détails et avantages de l’invention ressortiront plus clairement à la lecture de la description qui suit d’une part, et d’exemples de réalisation donnés à titre indicatif et non limitatif en référence aux dessins annexés d’autre part, sur lesquels :
[Fig. 1] illustre, schématiquement, un plan de la plateforme selon l’invention, vue de dessus ;
[Fig. 2] est une représentation de la plateforme de la figure 1 selon une vue en perspective ;
[Fig. 3] est une autre vue en perspective de la plateforme de la figure 1 ;
[Fig. 4] est une variante de représentation de la figure 1 ;
[Fig. 5] illustre, schématiquement, un procédé de fabrication en mer d’éoliennes flottantes sur la plateforme de la figure 1.
Les caractéristiques, variantes et les différentes formes de réalisation de l’invention peuvent être associées les unes avec les autres, selon diverses combinaisons, dans la mesure où elles ne sont pas incompatibles ou exclusives les unes par rapport aux autres. On pourra notamment imaginer des variantes de l’invention ne comprenant qu’une sélection de caractéristiques décrites par la suite de manière isolée des autres caractéristiques décrites, si cette sélection de caractéristiques est suffisante pour conférer un avantage technique et/ou pour différencier l’invention par rapport à l’état de la technique antérieur.
Sur les figures, les éléments communs à plusieurs figures conservent la même référence.
Les figures 1, 2,3 et 4 illustrent, schématiquement, une plateforme off-shore flottante 1 selon l’invention. Les figures 1 et 4 sont des plans de cette plateforme 1, tandis que les figures 2 et 3 sont des vues en perspective. La plateforme 1 s’étend principalement selon une direction longitudinale. Elle est configurée pour fabriquer et/ou assembler et/ou démonter en mer des éoliennes flottantes 2 notamment des éoliennes flottantes 2 en béton ou en acier. Ces éoliennes flottantes 2 sont visibles sur les figures 2 et 3 et vont maintenant être décrites plus en détail.
Une éolienne flottante 2 se compose de deux parties principales, parmi lesquelles une première partie qui correspond à une fondation flottante 4 aussi appelée structure flottante qui comprend un ou plusieurs flotteurs d’une part, et une deuxième partie qui comprend un ou plusieurs mâts 6, une ou plusieurs nacelles 8 et une ou plusieurs pâles 10, d’autre part. La nacelle 8 et les pâles 10 sont disposés à une extrémité libre du mât 6. Une autre extrémité de ce mât 6 est posée ou implantée sur la fondation flottante 4, qui est la partie de l’éolienne flottante 2 qui maintient au moins la nacelle 8 et les pâles 10 hors de l’eau et empêche l’éolienne flottante 2 de chavirer.
Cette fondation flottante 4 se compose ici de trois colonnes 12 reliées entre elles par des passerelles 14, les colonnes 12 et les passerelles 14 étant disposées de sorte à former un triangle sensiblement équilatéral. Le mât 6 est disposé sur l’une des trois colonnes 12.
Comme cela a été évoqué ci- avant, la plateforme 1 est configurée pour la fabrication et/ou l’assemblage et/ou la maintenance et/ou le démontage des éoliennes flottantes 2. Elle permet plus précisément la fabrication, l’assemblage ou le démontage d’éoliennes flottantes 1 de dimensions variables. Ces fabrication, assemblage, maintenance et démontage ayant lieu en mer, la plateforme 1 est composée d’une pluralité de caissons flottants 16 lui permettant de se maintenir à flot. Ces caissons flottants 16 sont associés les uns aux autres selon une forme souhaitée de la plateforme 1. Une telle association des caissons flottants 16 est notamment illustrée aux figures 1 et 4. Plus particulièrement, l’association des caissons flottants 16 fait intervenir un système de connexion rigide, de sorte que leur interconnexion forme une plateforme 1 monolithique, c'est-à-dire d’un seul bloc. Chaque caisson flottant est lui-même monolithique, c’est-à-dire réalisé en un matériau d’un seul tenant, par exemple du béton.
Les caissons flottants 16 sont au moins partiellement composés de béton ; ils présentent en effet une forme sensiblement rectangulaire ou en croix, avec des murs transversaux, des murs longitudinaux et un fond faits en béton. Les caissons flottants 16 comportent en outre des renforcements en acier ou en autres matériaux permettant leur consolidation. Ces caissons flottants 16 sont creux, de sorte à pouvoir flotter, et sont configurés pour pouvoir être remplis d’eau.
Des caissons flottants 16 en forme de croix sont illustrés à la figure 4, qui est une variante de réalisation des caissons flottants 16 rectangulaires de la figure 1. Ces caissons flottants 16 en croix comportent une première portion et une deuxième portion disposées perpendiculairement l’une à l’autre. La première portion, qui s’étend principalement selon la direction longitudinale, présente une plus grande dimension, mesurée de l’une de ses extrémités à l’autre selon la direction longitudinale, comprise entre 70 et 90 mètres, tandis que la deuxième portion présente une plus grande dimension, mesurée de l’une de ses extrémités à l’autre selon une direction perpendiculaire à la direction longitudinale, comprise entre 40 et 50 mètres. Dans un exemple particulier, la première portion mesure 80 mètres et la deuxième portion mesure 45 mètres.
Dans certains modes de réalisation, la plateforme 1 est équipée, notamment en vue de l’installation des caissons flottants 16, d’une grue comme par exemple une grue à tour 17. A titre d’exemple, une hauteur de levage d’une telle grue à tour 17 est de l’ordre de 200 mètres.
Dans certains modes de réalisation, la plateforme 1 présente une longueur mesurée le long de la direction longitudinale comprise entre 300 et 350 mètres, et une largeur mesurée perpendiculairement à la direction longitudinale comprise entre 150 et 200 mètres. Dans un exemple particulier, la plateforme 1 a une longueur de 320 mètres et une largeur de 160 mètres. La plateforme 1 a une masse de l’ordre de 250 000 tonnes.
Dans d’autres modes de réalisation, la plateforme 1 a une longueur de l’ordre de 1000 mètres et une largeur de l’ordre de 500 mètres.
Pour ne pas dériver, la plateforme 1 est ancrée. Elle comprend ainsi un système d’amarrage et/ou d’ancrage aux fonds marins, non représenté ici. Ce système d’amarrage et/ou d’ancrage inclut par exemple une ancre, une ligne d’amarrage et des connecteurs, et il permet un ancrage aux fonds marins quelle que soit la profondeur de l’eau dans laquelle se trouve la plateforme 1. Le système d’amarrage et/ou d’ancrage est configuré pour maintenir une position géostationnaire en flottaison de la plateforme 1 ; en d’autres termes, il permet d’empêcher un déplacement intempestif de cette plateforme 1. Lorsqu’elle n’est pas reliée aux fonds marins par le système d’amarrage et/ou d’ancrage, la plateforme 1 est mobile. On comprend ainsi que la plateforme 1 peut être déplacée ou acheminée vers des sites d’intérêt où des éoliennes flottantes 2 doivent être installées. Dans certains modes de réalisation, la plateforme 1 est amarrée à un quai.
La plateforme 1 présente une portion médiane 18 et une portion périphérique 20 disposée de part et d’autre de la portion médiane 18 ; en d’autres termes, la portion médiane 18, qui s’étend principalement longitudinalement, est flanquée transversalement de la portion périphérique 20 de sorte à être au moins partiellement encadrée par elle. La portion médiane 18 s’étend d’un bout à l’autre de la plateforme 1 selon la direction longitudinale, tandis que la portion périphérique présente des dimensions longitudinales plus réduites.
Les portions médiane 18 et périphérique 20 comprennent chacune différentes zones de la plateforme 1, qui correspondent à des postes ou des stations au sein desquels différentes opérations dédiées à la fabrication, à l’assemblage ou encore au démontage des éoliennes flottantes 2 sont entreprises. La plateforme 1 comprend au titre de ces zones au moins une première zone 22 dédiée à la fabrication de la fondation flottante 4, une deuxième zone 24 dédiée à l’assemblage de la fondation flottante 4 et du mât 6, une troisième zone 26 dédiée à une mise à l’eau et à une sortie d’eau de la fondation flottante 4, une quatrième zone 28 dédiée à des opérations de maintenance de l’éolienne flottante 2, et une cinquième zone 30 dédiée à l’approvisionnement de la plateforme 1. Ces différentes zones de la plateforme 1, qui ont toutes une forme sensiblement carrée, vont maintenant être décrites.
Comme cela est particulièrement visible aux figures 1 et 4, la plateforme 1 comprend ici trois premières zones 22 successives. Chacune de ces premières zones 22 permet la réalisation, en flottaison, d’une opération spécifique de la fabrication de la fondation flottante 4 ; ainsi, et comme illustré aux figures 2 et 3, elles permettent respectivement un assemblage d’une colonne 12 et d’une passerelle 14 formant un premier sous- ensemble, l’assemblage de ce sous-ensemble à une deuxième colonne 12 pour former un deuxième sous-ensemble, et enfin l’assemblage de ce deuxième sous-ensemble à une troisième colonne 12 ainsi qu’à une deuxième et une troisième passerelles 14 pour former une fondation flottante 4 achevée.
Les trois premières zones 22 sont disposées dans la portion médiane 18. Elles forment une chaîne de production continue au sein de cette portion médiane 18, qui permet une production en série de fondations flottantes 4.
Les matériaux nécessaires à la fabrication des fondations flottantes 4 sont acheminés sur la plateforme 1 par barges ou par navires 32. Ces barges ou navires 32 approvisionnent la plateforme 1 par l’intermédiaire de la cinquième zone 30, où ils peuvent accoster afin de décharger leurs cargaisons. Comme cela sera expliqué par la suite, cette cinquième zone participe en outre à l’évacuation des éoliennes flottantes 2 lorsque celles-ci ont été démantelées, leurs éléments constitutifs étant alors chargés sur les barges ou navires 32 pour être rapatriés sur la terre ferme.
La cinquième zone 30 est stratégiquement disposée à une extrémité longitudinale de la portion médiane 18, qui est ici une première extrémité longitudinale 34. Afin de déplacer les matériaux de la cinquième zone 30 où ils sont déchargés à la première zone 22 où les fondations flottantes 4 sont fabriquées, la plateforme 1 est équipée d’un portique de levage 36 comprenant par exemple une grue.
Le portique de levage 36 est particulièrement visible aux figures 2 et 3, sur lesquelles il est représenté en de différentes positions au sein de la plateforme 1. Le portique de levage 36 se déplace selon la direction longitudinale. Il coopère à cet effet avec un système de guidage 38. Ce système de guidage 38 est disposé sur un sol de la plateforme 1 de sorte à la traverser de part en part ; il s’étend ainsi d’une extrémité longitudinale à l’autre de la portion médiane 18. Le système de guidage 38 comprend plus spécifiquement un ensemble de rails sur lesquels le portique de levage 36 peut glisser pour se déplacer.
En sus de l'acheminement de matériaux de la cinquième zone 30 à la première zone 22, le portique de levage 36 participe au déplacement des fondations flottantes 4 partiellement réalisées au sein des premières zones 22, ainsi que du déplacement de ces fondations flottantes 4 achevées à une troisième zone 26. Le système de guidage 38 court ainsi de la cinquième zone 30 à la troisième zone 26.
La troisième zone 26 est disposée à une deuxième extrémité longitudinale 40 de la portion médiane 18, c'est-à-dire à son extrémité longitudinale opposée à la première extrémité longitudinale 34 qui comprend la cinquième zone 30. On comprend ainsi que la ou les premières zones 22 sont disposées longitudinalement entre cette cinquième zone 30 et la troisième zone 26. Dans certains modes de réalisation particuliers et comme c’est le cas à la figure 4, la troisième zone 26 est une portion de la plateforme 1 qui est désolidarisée d’un corps principal de cette plateforme 1, ce corps principal comprenant la première zone 22 et la deuxième zone 24. En d’autres termes, la troisième zone 26 est détachée du reste de la plateforme 1.
La troisième zone 26 est configurée pour la mise à l’eau des fondations flottantes 4 ou pour leur sortie de l’eau. Plus particulièrement, la troisième zone 26 permet la mise à l’eau des fondations flottantes 4 lorsque celles-ci ont été fabriquées au sein de la première zone 22, et elle permet leur sortie ou retrait de l’eau par exemple lorsqu’elles nécessitent d’être démantelées. La troisième zone 26 comporte à ce titre une plateforme élévatrice qui est au moins partiellement submersible, son remplissage et son vidage par de l’eau permettant respectivement son abaissement et sa montée au sein de la plateforme 1. On comprend que le remplissage de la plateforme élévatrice et son abaissement permettent la mise à l’eau des fondations flottantes 4, tandis que son vidage et sa montée autorisent le retrait de l’eau de ces fondations flottantes 4. La grue à tour 17 évoquée précédemment est par exemple positionnée sur la plateforme élévatrice pour faciliter la mise à l’eau des éoliennes flottantes 2 ou de certains de leurs éléments constitutifs, notamment de leurs fondations flottantes 4.
Les fondations flottantes 4 sont, pour former des éoliennes flottantes 2 complètes, acheminées jusqu’à une deuxième zone 24 dédiée à l’assemblage de ces fondations flottantes 4 avec au moins un mât 6. La deuxième zone 24 permet de façon plus générale l’assemblage d’une fondation flottante avec un mât 6, une nacelle 8 et au moins une pâle 10, ainsi qu’à l’inverse un démontage, c'est-à-dire notamment le démontage en flottaison de l’éolienne flottante 2, le démontage de ses différents équipements et toute opération attenante.
La plateforme 1 comprend au moins une deuxième zone 24, et avantageusement une pluralité de deuxièmes zones 24. Comme c’est le cas sur le mode de réalisation visible en figure 1, la plateforme 1 comprend ici quatre deuxièmes zones 24. Les caissons flottants 16 participant à la constitution des deuxièmes zones 24 sont connectés de sorte à former un U, la fondation flottante 4 sur laquelle le mât 6 doit être déposé étant disposée dans l’eau entre les pattes du U. Les deuxièmes zones 24 sont ainsi des zones de flottaison pour les éoliennes flottantes 2.
Les deuxièmes zones 24 sont disposées dans la portion périphérique 20, avec deux deuxièmes zones 24 disposées transversalement d’un côté de la portion médiane 18 et deux autres deuxièmes zones 24 disposées transversalement d’un autre côté de cette portion médiane, ce de façon symétrique. Les deuxièmes zones 24 sont par ailleurs disposées au sein de la plateforme 1 de sorte qu’elles sont plus proches de la deuxième extrémité longitudinale 40 de la portion médiane que de sa première extrémité longitudinale 34. Des éoliennes flottantes 2 sont représentées à différents stades de leur assemblage entre leurs fondations flottantes 4 et leurs autres éléments structurels sur les figures 2 et 3, les éoliennes flottantes 2 au voisinage de la deuxième extrémité longitudinale 40 étant à un stade moins avancé.
La plateforme 1 comprend au moins une quatrième zone 28 dédiée à des opérations de maintenance des éoliennes flottantes 2 ou de leurs éléments constitutifs, de telles opérations de maintenance ou de réparation étant réalisées en flottaison. La plateforme 1 présente ici deux quatrièmes zones 28, avec une de chaque côté de la portion médiane 18. On comprend ainsi qu’à l’instar de la deuxième zone 22, les quatrièmes zones 28 sont disposées dans la portion périphérique 20. Chacune de ces quatrièmes zones 28 est plus précisément disposée longitudinalement entre la première extrémité longitudinale 34 de la portion médiane 18 et une deuxième zone 22.
En sus des zones précitées, la plateforme 1 comprend, dans certains modes de réalisation, des ateliers et des usines pour la fabrication ou la réparation de divers éléments des éoliennes flottantes 2, ainsi que des quartiers de vie pour loger des opérateurs participant à la fabrication, l’assemblage, la maintenance et le démontage des éoliennes flottantes 2. Le cas échéant, la plateforme 1 peut comprendre un pont d’hélicoptère 41 pour faciliter les déplacements des opérateurs et des matériaux. Ce pont d’hélicoptère 41 comprend des zones de stockage de matériel et d’appareils aériens nécessaires à l’utilisation d’un tel pont d’hélicoptère 41.
La plateforme 1 selon l’invention permet la mise en oeuvre d’un procédé de fabrication 42 d’éoliennes flottantes 2, qui va maintenant être décrit en relation avec la figure 5. Un tel procédé de fabrication 42 se déroule en mer, c'est-à-dire lorsque la plateforme 1 est en flottaison.
Le procédé de fabrication 42 débute par une étape d’approvisionnement 44 de la plateforme 1 en éléments structurels de l’éolienne flottante 2, et notamment en colonnes 12 et passerelles 14 destinées à la confection des fondations flottantes ainsi qu’en mâts 6, nacelles 8, turbines et pâles 10. Cette étape d’approvisionnement 44 se traduit par un acheminement, par barges ou navires 32, de ces éléments jusqu’à la cinquième zone 30 de la plateforme 1. Les éléments structurels sont ensuite déchargés au sein de cette cinquième zone 30 et acheminés jusqu’à la première zone 22 pour une étape de fabrication 46 d’au moins une fondation flottante 4. Un tel acheminement est facilité par la présence du portique de levage 36 et du système de guidage 38 au sol.
L’étape de fabrication 46 consiste en un assemblage des colonnes 12 et des passerelles 14 formant les fondations flottantes 4 ; elle fait ainsi intervenir successivement chacune des trois premières zones 22. Une fois les fondations flottantes 4 fabriquées, elles sont conduites par le portique de levage 36 jusqu’à la troisième zone 26 pour une étape de mise à l’eau 48. Cette étape de mise à l’eau 48 des fondations flottantes 4 se traduit par un abaissement de la plateforme élévatrice de la troisième zone 26, qui est à cet effet au moins partiellement remplie d’eau.
Lorsque les fondations flottantes 4 sont dans l’eau, elles sont dirigées vers l’une des deuxièmes zones 24 pour une étape d’assemblage 50. Au cours de cette étape d’assemblage 50, les fondations flottantes 4 sont assemblées à d’autres éléments structurels de l’éolienne flottante 2, notamment le mât 6, la nacelle 8 et les pâles 10. L’éolienne flottante 2 est alors apte à être mise en fonctionnement. Il est à noter que dans certains modes de réalisation, le mât 6, la nacelle 8 et les pâles 10 sont assemblés les uns aux autres au sein d’une ou plusieurs premières zones 22, préalablement à leur passage par la troisième zone 26. Dans certains cas, le mât 6, la nacelle 8 et les pâles 10 peuvent être assemblés dans n’importe quelle zone de la plateforme 1.
Lorsqu’une éolienne flottante doit être démantelée, un procédé de démontage 52 est mis en oeuvre au sein de la plateforme 1. Ce procédé de démontage 52 est illustré schématiquement à la figure 5.
Le procédé de démontage 52 survient en flottaison, c'est-à-dire en mer. Il comprend une première étape de démontage 53 qui consiste à désolidariser le mât 6 de la fondation flottante 4, voire à désassembler ce mât 6 de la nacelle 8 et des pâles 10. Cette première étape de démontage 53 a lieu au sein de la deuxième zone 24. Le procédé de démontage 52 se poursuit par une étape de sortie de l’eau 54 de la fondation flottante 4. La fondation flottante 4 est plus particulièrement réalisée par l’intermédiaire d’une montée de la plateforme élévatrice de la troisième zone 26. Une fois sortie de l’eau, la fondation flottante 4 est acheminée de la troisième zone 26 à la première zone 22 par le portique de levage 36. Elle y est désassemblée au cours d’une deuxième étape de démontage 56 qui a lieu au sein de la première zone 22. Les éléments désassemblés qui résultent de cette deuxième étape de démontage 56 peuvent ensuite être acheminés, par le biais du portique de levage 36, jusqu’à la cinquième zone 30. Au sein de cette cinquième zone 30 se déroule une étape de chargement 58, lors de laquelle les éléments désassemblés sont chargés sur les barges ou navires 32 afin d’être évacués de la plateforme 1.
Lorsque la plateforme 1 n’est plus utilisée pour la fabrication, l’assemblage, la maintenance ou le démontage des éoliennes flottantes 2, elle peut être reconvertie en zone d’habitation flottante.
La présente invention propose ainsi une plateforme off-shore en flottaison sur laquelle peuvent être fabriquées, assemblées et/ou démontées des éoliennes flottantes, de telles opérations ayant alors lieu en mer plutôt que sur la terre ferme. La présente invention ne saurait toutefois se limiter aux moyens et configurations décrits et illustrés ici et elle s’étend également à tout moyen et toute configuration équivalents ainsi qu’à toute combinaison techniquement opérante de tels moyens.

Claims

REVENDICATIONS
1. Plateforme (1) off-shore flottante configurée pour la fabrication et/ou l’assemblage et/ou la maintenance et/ou le démontage en mer d’éoliennes flottantes (2) comprenant une fondation flottante (4), au moins un mât (6), au moins une nacelle (8) et au moins une pâle (10), la plateforme (1) comprenant au moins une première zone (22) dédiée à la fabrication de la fondation flottante (4) configurée pour recevoir le mât (6), au moins une deuxième zone (24) dédiée à l’assemblage et/ou à la maintenance et/ou au démontage de la fondation flottante (4) et du mât (6), et une troisième zone (26) équipée d’une plateforme élévatrice au moins partiellement submersible, la plateforme (1) étant composée d’une pluralité de caissons flottants (16).
2. Plateforme (1) selon la revendication précédente, comprenant un système d’amarrage et/ou d’ancrage configuré pour maintenir une position géostationnaire temporaire ou permanente en flottaison de la plateforme (1).
3. Plateforme (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, comprenant une portion médiane (18) s’étendant principalement longitudinalement et comprenant la première zone (22), et une portion périphérique (20) comprenant la deuxième zone (24).
4. Plateforme (1) selon la revendication précédente, comprenant trois premières zones (22) dédiées à la fabrication de la fondation flottante (4) disposées dans la portion médiane (18).
5. Plateforme (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes en combinaison avec la revendication 3, comprenant un portique de levage (36) configuré pour se déplacer le long de la portion médiane (18), ce portique de levage (36) coopérant avec un système de guidage (38) au sol.
6. Plateforme (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes en combinaison avec la revendication 3, dans laquelle la troisième zone (26) est disposée à une extrémité longitudinale de la portion médiane (18).
7. Plateforme (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, comprenant au moins une quatrième zone (28) dédiée à des opérations de maintenance de l’éolienne flottante (2).
8. Plateforme (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, comprenant au moins une cinquième zone (30) dédiée à l’approvisionnement, au stockage et/ou au chargement d’éléments de la plateforme (1).
9. Plateforme (1) selon la revendication précédente en combinaison avec la revendication 6, dans laquelle la cinquième zone (30) est disposée à une extrémité longitudinale de la portion médiane (18) opposée à l’extrémité longitudinale qui comprend la troisième zone (26).
10. Plateforme (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle les caissons flottants (16) sont au moins partiellement composés de béton et comprennent des renforcements en acier.
11. Plateforme (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle les caissons flottants (16) sont interconnectés par un système de connexion rigide de sorte à former une plateforme (1) flottante monolithique.
12. Procédé de fabrication (42) d’éoliennes flottantes (2) sur une plateforme (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, le procédé de fabrication (42) ayant lieu en mer et comprenant une étape de fabrication (46) d’au moins une fondation flottante (4) au sein de la première zone (22) et une étape d’assemblage (50) de la fondation flottante (4) et du mât (6) de l’éolienne flottante (2) au sein de la deuxième zone (24).
13. Procédé de fabrication (42) selon la revendication précédente en combinaison avec la revendication 9, comprenant une étape d’approvisionnement (44) en éléments structurels de l’éolienne flottante (2) par l’intermédiaire de la cinquième zone (30) préalablement à l’étape de fabrication (46), et une étape de mise à l’eau (48) de la fondation flottante (4) par l’intermédiaire de la plateforme élévatrice de la troisième zone (26), cette étape de mise à l’eau (48) intervenant entre l’étape de fabrication (46) et l’étape d’assemblage (50).
14. Procédé de démontage (52) d’éoliennes flottantes (2) sur une plateforme (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 11 en combinaison avec la revendication 9, le procédé de démontage (52) ayant lieu en mer et comprenant une étape de démontage (53) d’au moins le mât (6) de l’éolienne flottante (2) au sein de la deuxième zone (24), une étape de sortie de l’eau (54) au sein de la troisième zone (26), une étape de démontage (56) de la fondation flottante (4) au sein de la première zone (22) et une étape de chargement (58) au sein de la cinquième zone (30).
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