(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
洋上ウィンドファーム（100）であって、
複数のタイル状の六角形の角を形成するように位置する複数の基礎部材（10）と、
複数の浮体式洋上風力発電プラント（20）であって、各六角形の中のそれぞれ1つの浮体式洋上風力発電プラント（20）が、前記六角形を形成する前記基礎部材（10）であって、少なくともサクションバケット基礎を含む前記基礎部材（10）に接続される、複数の浮体式洋上風力発電プラント（20）と、
を備え、
前記浮体式洋上風力発電プラント（20）は、鎖及び／又はケーブルとして、又は鎖とケーブルとの組合せとして設計される、弛み状態にある、接続手段（30）を介して、前記基礎部材（10）に接続され、
前記接続手段（30）は、前記洋上風力発電プラント（20）が、個々の六角形の中心点の周りの六角形の外接円半径の10%までの半径を有する円形領域内で押し流されることを可能にする長さを有することを特徴とする、洋上ウィンドファーム。
【請求項２】
前記基礎部材（10）は、さらに加えて、基礎パイル及び重力式基礎を含む基礎部材（10）の群から選択されることを特徴とする、請求項1に記載の洋上ウィンドファーム。
【請求項３】
鎖とケーブルとの組合せとして設計される前記接続手段（30）は、その鎖部分が前記基礎部材（10）に接続され、そのケーブル部分が前記浮体式洋上風力発電プラント（20）に接続されることを特徴とする、請求項1又は2に記載の洋上ウィンドファーム。
【請求項４】
請求項1〜3のいずれか1項に記載の洋上ウィンドファーム（100）を構築する方法であって、
複数の基礎部材（10）が複数のタイル状の六角形の角を形成するように、該基礎部材（10）を水底に導入するステップと、
それぞれ六角形を形成する前記基礎部材（10）を、それぞれ、鎖及び／又はケーブルとして、又は鎖とケーブルとの組合せとして形成される複数の接続手段（30）によって、共有ブイに接続するステップと、
前記ブイに締結された前記接続手段（30）を、浮体式風力発電プラント（20）に接続するステップと、
を特徴とする、方法。
【請求項５】
前記基礎部材（10）は、基礎パイル、重力式基礎、及びサクションバケット基礎を含む基礎部材（10）の群から選択されることを特徴とする、請求項4に記載の方法。
【請求項６】
前記基礎部材（10）の前記導入は、測位システムによって予め決定された位置において行われることを特徴とする、請求項4又は5に記載の方法。
【請求項７】
前記ブイは、前記浮体式風力発電プラント（20）に接続する結合要素を備えることを特徴とする、請求項4〜6のいずれか1項に記載の方法。
【請求項８】
前記ブイ又は前記浮体式風力発電プラント（20）を水中ケーブルに接続するステップを特徴とする、請求項4〜7のいずれか1項に記載の方法。
【請求項９】
前記ブイは、前記水中ケーブルを前記風力発電プラント（20）の電気機器に接続する電気的結合部を備えることを特徴とする、請求項8に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、洋上ウィンドファームであって、複数のタイル状の六角形の角を形成するように位置する複数の基礎部材と、複数の浮体式洋上風力発電プラントであって、各六角形の中のそれぞれ1つの浮体式洋上風力発電プラントが、六角形を形成する基礎部材に接続される、複数の浮体式洋上風力発電プラントとを備える、洋上ウィンドファームに関する。
【０００２】
本発明は更に、上述の特徴を有する洋上ウィンドファームを構築する方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
複数の六角形状に配置された基礎部材によるタイル構成（tiling）を有し、各浮体式風力発電プラントが六角形の外形の中に固定されている、浮体式洋上風力発電プラントから構成されるウィンドファームの構成が、特許文献1から既知である。
【０００４】
この既知の技術的手法の目的は、洋上基礎部材に対して浮体式風力発電プラントの振動減衰取付けを行い、当該特許出願において慣例として「軟固定（soft fixing）」と呼ばれるものによって、この設備の横ずれ及び縦ずれに対抗することであった。
【０００５】
特許文献1における手法は、ウィンドファームの各浮体式風力発電プラントの固定が、それぞれ、複数の対角線状の引張索によって、及び任意に複数の鉛直係留索によっても行われ、「物体の繋索がいわば3次元の全てにおいて完了する」ようになっている。
【０００６】
ウィンチによって張力下に保持される堅固なフレームワーク又は堅固な連結鎖が、引張部材又は係留索として設けられる。したがって、浮体式洋上風力発電プラントは、六角形の中心点に強固に固定され、この場合、隣接する風力発電プラントの対角線状の引張索が基礎部材に固定され、この基礎部材が、その隣接する風力発電プラントによって固定のため共同で使用される。
【０００７】
しかしながら、このタイプのウィンドファームの不都合点は、対角線状の引張コードは、風力発電プラントを固定式に振動しないように設置することができるように、予張力を正確に規定して維持しなければならず、この対角線状の引張コードを用いてウィンドファーム及びその機器を構築するのに高レベルの労力を要することである。
【０００８】
一方で、強固な固定にも不都合点があり、それは、このタイプのウィンドファームは、高い摩耗を受け、したがって、固定に用いられる構造に関して高レベルのメンテナンス労力を要することである。さらに、フレームワークを風力発電プラント及び／又は基礎に接続するケーブルウィンチ又は接続手段は、継続的に高い動的負荷を受け、したがって、日常的な監視及びメンテナンスを必要とする。
【０００９】
浮体式風力発電プラントの更なる固定システムは、特許文献2及び特許文献3から既知である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】独国特許出願公開第102012007613号
【特許文献２】独国実用新案第202013100004号
【特許文献３】特開2004-176626号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
したがって、本発明の目的は、容易で迅速かつコスト効果的に設置することができ、基礎部材に関して長い耐用寿命を有するウィンドファームを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
この目的は、本発明に従い、請求項1に記載の特徴を有するウィンドファームによって達成される。従属請求項は、本発明の有利な実施形態を記載する。
【００１３】
本発明の基本構想は、複数の浮体式風力発電プラントによって共同で使用される基礎部材を備え、基礎部材は、六角形状に配置され、風力発電プラントは、この六角形構造内で縦横に可動である、ウィンドファームを提供することである。
【００１４】
このことは、一方では、正確に位置決めされているだけでなく、水平方向負荷及び鉛直方向負荷を吸収することもできる基礎部材を用いることによって可能となる。正確に位置決めされず、鉛直方向負荷を吸収することも可能でない従来の固定具とは対照的に、本発明に係る基礎部材の正確な位置決めは、タイル状の規則的な六角形の形態で可能であり、結果として、基礎部材における最適な負荷分散がもたらされる。
【００１５】
他方で、鎖及び／又はケーブルによって、又は鎖とケーブルとの組合せによって、浮体式風力発電プラントを基礎部材に平均的に接続することにより、それぞれ基礎部材に作用する動的負荷が低減する。これは、初期状態（すなわち、浮体式風力発電プラントが六角形の中心点に位置する）において接続手段はきつく張っておらず、その代わり、六角形の中心点に対して浮体式風力発電プラントの水平方向及び垂直方向の動きを可能にする長さを有することによる。したがって、接続手段は、初期状態では弛んでいる。
【００１６】
設備が押し流される場合、押し流される方向の反対側に位置する接続手段のみ（又はこの方向に位置する少数の接続手段のみ）がきつく張り、押し流される方向に位置する接続手段は、張らないままである、すなわち弛む。
【００１７】
迅速なだけでなく、タイル構成の結果として材料の削減された様式でも行うことができる基礎部材の正確な配置に起因して、また、鎖及び／又はケーブルによって、又は鎖とケーブルとの組合せによって、浮体式風力発電プラントを基礎部材に接続することに起因して、従来の方法に比べて比較的複雑でなく、複数のステップで進行することもできるウィンドファームのシステムが可能になる。
【００１８】
したがって、本発明によれば、洋上ウィンドファームであって、複数のタイル状の六角形の角を形成するように位置する複数の基礎部材と、複数の浮体式洋上風力発電プラントとを備える洋上ウィンドファームが提供され、各六角形の中のそれぞれ1つの浮体式洋上風力発電プラントは、六角形を形成する基礎部材に接続され、浮体式洋上風力発電プラントは、鎖及び／又はケーブルとして、又は鎖とケーブルとの組合せとして設計される接続手段を介して、基礎部材に接続され、接続手段は、洋上風力発電プラントが、個々の六角形の中心点の周りの六角形の外接円半径の10%までの半径を有する円形領域内で押し流されることを可能にする長さを有する。
【００１９】
基礎部材は、水平方向の引張負荷及び鉛直方向の引張負荷に耐えることが可能であるように構成されている。基礎部材は、基礎パイル、重力式基礎、及びサクションバケット基礎を含む基礎部材の群から選択されることが好ましい。
【００２０】
サクションバケット基礎の使用は、水底（beds of bodies of water）が均質な領域におけるウィンドファームの設置に特に好ましい。サクションバケット基礎は、底部の開いた鋼製円筒体によって構成され、この鋼製円筒体は、水底に設置され、その後、中身を汲み出される。こうして基礎の内部に生じる負圧により、サクションバケット基礎が水底に引き込まれ、円筒体内における水底の物質が、サクションバケット基礎を支持し、水底に固定する。
【００２１】
サクションバケット基礎は、正確な位置決めにより、容易かつ迅速な方法で設置することができ、また、円筒体内に空気を圧送することによって水底から基礎を持ち上げることで、容易に撤去することができる。
【００２２】
ケーブル又は鎖が、六角形の基礎部材と、水面上で六角形の中に位置する洋上風力発電プラントに対するケーブル又は鎖の取付け点との間の距離よりも大きい長さを有する結果として、洋上風力発電プラントが六角形の中心点に位置決めされる場合、接続手段は弛み、特に、接続手段のうち基礎部材に近い部分が水底に当接する。
【００２３】
ケーブル又は鎖の長さがきつく張られると、基礎部材は、水面上での風力発電プラントの運動自由度を、絶対限界として完全に制限する。
【００２４】
本発明によれば、この限界は、個々の六角形の中心点の周りの六角形の外接円半径の最大半径の10%の境界に位置する。
【００２５】
風力発電プラントを固定するのに必要となる正確な長さに鎖又はケーブルを切断することは必要でないため、本発明は、かかるウィンドファームの設置において迅速で単純な作業を可能にする。
【００２６】
鎖とケーブルとの組合せとして設計される接続手段は、その鎖部分が基礎部材に接続され、そのケーブル部分が浮体式洋上風力発電プラントに（任意にブイによって）接続される。
【００２７】
風力発電プラントは、浮体式基礎を伴って設計され、接続手段は、それぞれ、周囲の単一の点において風力発電プラント、好ましくはその基礎に接続される。詳細には、風力発電プラントは、風向に応じて自動的に向きを変え、風向において押し流されるように設計される。
【００２８】
上述の特徴を有するウィンドファームを構築するため、本発明によれば、労力のレベル及び構築の所要時間に関して非常に効率的な設計を有する洋上ウィンドファームを構築する方法も提供される。本方法を用いる場合、天候条件に応じて、個別のステップを実行しながら、他のステップを後の時点に延期することも可能である。
【００２９】
本発明に係る、洋上ウィンドファームを構築する方法は、以下のステップ、すなわち、複数の基礎部材が複数のタイル状の六角形の角を形成するように、基礎部材を水底に導入するステップと、それぞれ六角形を形成する基礎部材を、それぞれ、鎖及び／又はケーブルとして、又は鎖とケーブルとの組合せとして形成される複数の接続手段によって、共有ブイに接続するステップと、ブイに締結された接続手段を、浮体式風力発電プラントに接続するステップとを提供する。
【００３０】
規則的な六角形を形成する基礎部材の導入は、測位システム、例えば、Navstar GPS、DGPS、又はAGPSによって予め決定された位置において行われることが有利である。
【００３１】
本方法の1つの特定の有利な設計は、ブイが、ケーブル又は鎖を浮体式風力発電プラントに接続する結合部として設計される場合に達成される。この実施形態では、ブイを浮体式風力発電プラントに接続することのみ必要であり、そのため、追加のステップにおいて、ブイに締結されたケーブル又は鎖をブイから取り外し、風力発電プラントに接続する必要がない。
【００３２】
さらに、洋上風力発電プラントは、当然ながら、水中ケーブルに接続しなければならない。水中ケーブルは、上述のケーブル又は鎖と同じく、風力発電プラントをウィンドファームに設ける前にブイに接続することができる。
【００３３】
上述したように、ブイが機械的結合部として設計されるか又は浮体式風力発電プラントに接続する結合要素を有する場合、ブイは、水中ケーブルを風力発電プラントの電気機器に接続する電気的結合部として設計することも可能である。こうして、機械的接続及び電気的接続を1つのステップで行うことができる。
【００３４】
本発明は、添付図面に示されている特に好ましい設計を有する1つの例示的な実施形態を参照して、以下により詳細に説明される。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明に係る、特に好ましい設計を有するウィンドファームの第1の例示的な実施形態の上面図におけるレイアウト図である。
【図２】本発明に係る、特に好ましい設計を有するウィンドファームの第2の例示的な実施形態の上面図におけるレイアウト図である。
【図３】いくつかの近隣に配置された浮体式風力発電プラントが静止位置にある、本発明に係るウィンドファームの詳細図である。
【図４】左からの風向による負荷を受けている、図3のウィンドファームの詳細図である。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
図1は、本発明に係る、特に好ましい設計を有するウィンドファームの第1の例示的な実施形態の上面図におけるレイアウト図を示す。
【００３７】
ウィンドファーム100は、複数のタイル状の六角形の中にそれぞれ位置する複数の浮体式風力発電プラント20から構成され、その六角形の角は、水底に導入される基礎部材10によって形成される。
【００３８】
浮体式風力発電プラント20は、接続手段30を介して基礎部材10に接続され、接続手段30は、鎖若しくはケーブルから構成されるか、又は鎖とケーブルとの組合せから構成される。
【００３９】
それぞれ6つの基礎部材10が六角形を形成し、この場合、タイル状構成に起因して、基礎部材10は、1つの六角形の角のみでなく、むしろ、2つ又は通常は3つの隣接する六角形の角を形成する。基礎部材10のそれぞれに与えられている数字は、六角形の数を示し、ひいては、それと同時に、個々の基礎部材10に接続された風力発電プラント20の数を示している。
【００４０】
図2は、本発明に係る、特に好ましい設計を有するウィンドファームの第2の例示的な実施形態の上面図におけるレイアウト図を示す。このレイアウト図において、図1とは対照的に、ウィンドファームの細長い構成が得られる。ここでもまた、基礎部材10のタイル状構成の結果として、洋上風力発電プラントのアレイ状の孤立構成に比べて、基礎材料の大幅な削減を達成することができる。
【００４１】
図3は、いくつかの近隣に配置された浮体式風力発電プラントが初期位置にある、本発明に係るウィンドファームの詳細図を示す。この位置では、図示のウィンドファーム100における浮体式風力発電プラント20は、水面上で六角形の中心点に位置する。ここでは、風力発電プラント20を基礎部材10に接続する全ての接続手段30が弛んでいる。
【００４２】
図4は、左からの風向による負荷を受けている、図3のウィンドファームの詳細図を示す。こうした条件下では、風力発電プラント20は、風向において右側に押し流され、それにより、風力発電プラント20の左側に位置する接続手段30がきつく張り、風力発電プラント20が更に遠くに押し流されないように保持する。それに対して、風力発電プラント20の右側に位置する接続手段30は弛む。
【符号の説明】
【００４３】
１０：基礎部材
２０：浮体式風力発電プラント
３０：接続手段
１００：ウィンドファーム
【図１】
0006619510.tif 000002
【図２】
0006619510.tif 000003
【図３】
0006619510.tif 000004
【図４】
0006619510.tif 000005