(57)【要約】  本発明は、風力エネルギーを抽出するためのフローティングプラットフォームに係り、風力タービンタワー（３）、ナセル（２）及びその対応するブレード（１）によって形成される設備（Ｐ）を支持するための構造（Ｓ）を有する。この支持構造（Ｓ）は、設備（Ｐ）をフロートタンク（５）に結合し、次に下部構造（７）を用いてバラストタンク（８）に接続される上部構造（４）から構成され、上記バラストタンク（８）は、設備の重心を制御し質量の分散によって浮遊ラインを調整するように設計される。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
風力タービンタワー（３）、ナセル（２）、及びその対応するロータブレード（１）から成る組み立て品（Ｐ）のための支持部である構造（Ｓ）と、
を含む、風力エネルギーの抽出のためのフローティングプラットフォームであって、
前記支持構造（Ｓ）は、組み立て品（Ｐ）をフロートタンク（５）に結合する上部構造（４）を含み、前記フロートタンクは、下部構造（７）を用いてバラストタンク（８）に結合され、
前記バラストタンク（８）及び前記下部構造（７）は、ユニットの重心を制御し、質量の分散を用いて浮力のラインを調整するように構成されている、
ことを特徴とする、フローティングプラットフォーム。
【請求項２】
前記フロートタンク（５）は、前記上部構造（４）をシリンダ（５ａ）と結合するテーパ状フェルール（５ｂ）、及び前記下部構造（７）を前記シリンダ（５ａ）と結合する別のテーパ状フェルール（５ｃ）に結合される、前記シリンダ（５ａ）を含む、請求項１に記載のフローティングプラットフォーム。
【請求項３】
前記下部構造（７）は、スチールプレートから形成され、前記フロートタンク（５）との接続箇所において前記バラストタンク（８）との接続箇所よりも大きな直径を有するテーパ状とされている、請求項１、及び請求２に記載のフローティングプラットフォーム。
【請求項４】
前記バラストタンク（８）は、中空であり、多数の防水区画において制御された方法で充てん且つ空にされ得る、請求項１、請求項２、及び請求項３に記載のフローティングプラットフォーム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の主たる目的は、風から電気エネルギーを生成するためのフローティングプラットフォームに関する。このプラットフォームは、特に、いわゆる沖合風力エネルギーの領域において、即ち、海上に且つ海岸から離れた領域における、再生可能エネルギーの分野において適用され得る。
【背景技術】
【０００２】
海洋風力エネルギー計画は、海岸よりも設置、操作、及びメンテナンスの費用が高い。海洋風力タービンの基礎は、この当初支出の大部分を形状し、これは深さを増大させ、その結果、現在では深さが５０メートル以上でフローティングプラットフォームを使用することは、経済的に有利である。
【０００３】
陸上風力タービンの設置に対して好適な立地を見つけることがますます困難になりつつある。このため、国際的傾向は、各国の国家水域に海洋風力発電地帯を設置することである。しかしながら、多くの場所において、岸から数キロメートルで水は５０メートルの深さに達する。その結果、有意な数の海洋タービンを設置するために、５０メートルを超える深さの海水中に風力発電地帯の設置を可能にする技術的解決手法が必要とされる。効率性の観点から最も期待できる構想は、風力タービンを支持する浮動式構造の開発である。海洋風力エネルギー資源はまだまだ豊富であり、陸上にあるものよりも連続的であり、これは、こうしたタイプの場所において未だ大規模に開発されてない大資源の再利用可能エネルギーであるからである。
【０００４】
本発明の目的であるフローティングプラットフォームは、ほとんど海の深さに関係なく、浮きを用いてロータ、タービン及び風力タービンのタワーの重量を支えることができる構造から成る。現在は、操作上、同様な構造がないが、この応用分野において前例がある。
【０００５】
即ち、国際公開第２００６／１３２５３９号及び米国特許公開第２００７／０２２８７３９号には、適切な復元トルクの生成を想定していないという事実により、ヒール角度が非常に高い２つの構造が開示されている。これは、両者のシステムを経済的に発展不能にし得る非常に低い効力を付与する風力タービンによって風力エネルギーの適切な開発を妨げる。さらに、国際公開第２００６／１３２５３９の場合において、その構造の一部は、コンクリートから形成され、実際の構造における必要な容積を考えると、建設及び搬送が困難であり、その重量を考えると、ある種の鋼鉄のコスト差異が非常に低いと考える。さらに、米国特許公開第２００７／０２２８７３９号の場合において、風力エネルギーは、一般的な供給ネットワークに供給するための抽出ではなく、別のタイプのエネルギーの内部生成工程のパワーとして使用される。
【０００６】
その部分において、国際公開第０３／００４８６９号は、同時に浮き及びバラストとして作用する海面より下の単一のタンクを定義している。このタイプの構造がヒール角度を制限しようとすると、技術的及び経済的にも建設が実行不能であるような大容量を必要とする。上記ヒール角度の制限、及びついては、その安定性は、重量／浮力トルク及び上記力の分離による復元トルクを用いて達成しなければならない。フロートタンク及びバラストタンクなどのシステムの浮力に対する差別的構造から形成される安定化システムが存在しない場合、同じ出力を生成するのに対して小さい寸法及び低コストに基づいて、大きな収率を得ることはできない。両者の構造は、下部構造を用いて分離される必要があり、これにより復元力間の距離を上昇させ、同じ復元トルクに対してより小さい力を必要とする。
【０００７】
最後に、米国特許公開第２００６／０１６５４９３号では、結果的に費用が比例的に増加する、３つのフローティングサポートに基づくシステムが記載されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的であるフローティングプラットフォームは、係留キットを用いて海底に固定される半潜水型構造から構成される。システム全体は、ヒール角度が１０度未満で風力タービンの動作を保証する重量及び体積の適切な分散の結果、復元トルクを生成する。同様の構造が現在操作中でないことから、全体構造及びその目的は、それ自体が新規性である。本発明は、ウインドファームを設置するために経済的に実行不能とされる、５０ｍを超える深さの海中において生じる問題を解消する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
システムの安定性は、重量浮力トルクによる復元力と、こうした力の分離とのおかげで達成される。本発明は、主要な相違として、システムの浮力に対する差分構造から成る安定性システムの創設−フロートタンク−、及びフロートの場合に上部において、バラストタンクに対する安定性システムの下部において配置される、同様にバラストすること−バラストタンク−を提案する。両者の構造は、下位の構造を用いて分離され、これにより、復元力間の距離を増加させ、同じ復元トルクに対しより小さい力を必要とする。この設定は、技術の事情を反映する文書において公表されたものよりも高い収率を意味し、同等のパワーを生成するのに対して、より小さい寸法と、ひいては低コストを要求する。
【００１０】
本発明の目的であるシステムは、風力タービンタワーをフロートタンクに結合する上部構造から構成される。この上部構造は、スチール製であり、ボルト締めフランジを用いて風力タービンタワーとフロートとに結合される。この目的は、いつでもタワーが水面上にありフロートが水中にあることを保証することである。この設計は、浮遊構造がそれぞれの風力タービンに対して要求されるタワーとは、独立していることを確実にする。さらに、計算された重量及び容積は、フロートが水中にあること、即ち、１０度未満の傾斜度を確実にする、及び風力タービンの適切な動作を確実にするために不可欠の条件、を保証する。
【００１１】
フロートタンクとバラストタンクとの接続は、中心構造を用いて行われる。この要素は、スチールプレートから形成され、フロートとの接続がバラストとの接続よりも大きな直径でテーパ状とされる。この部分は、浮力の大きな比率を提供すると同時に、システムを安定化する復元トルクによって力の伝達を確実にする。内部的に、これは、浮遊ラインの必要な調整のために、溢水及び部分的排出を可能にするシステムを有する。この浮遊ライン調整システムは、構造全体の組み立てを実行可能性にする主要な新手法である。
【００１２】
バラストタンクは、構造全体の重心が下降され得るようにしてバラスト（砂であってもよい）を保存する役割をする容器である。この容器は、金属製であり、制御された方法で充てんされ得るように、数個の区画を有する。このバラストを付加し除去するシステムは、システム全体の組み立てと設置を可能にし、これら特性を備えた構造において新規性がある。
【００１３】
波又は風の力が作用するとき、システム全体においてシフトを軽減する目的で、初期の先行荷重を有する３つの係留部によって海底に係留される。この係留は、海底の型、及び設置場所の深さに応じて、バラスト又はアンカーを用いて海底につながれる。システム全体の重量及び容積のバランスの一体化部分として固定システムの重要性を仮定し、全体的な安定性においてその重要性を仮定すると、このシステムは、その特性において新規性がある。
【００１４】
本明細書に記載されたシステムによって提供される利点は、フロートの所与のサイズに対する支持部の復元モーメントが最大化されるという事実に存する。この目的は、浮力をもたらす要素と、安定化する要素との最大可能な分離を達成し、システムの復元トルクを上昇させることである。
【００１５】
システムの使用の範囲は、深さ５０ｍから数千ｍまでの非常に広いものである。記載された発明は、使用範囲が１００ｍ未満の深さの範囲まで増加し、これは、５０ｍまでの深さで機能することができる支持部が得られるという理由であり、輸送を容易にする軽量のモジュール式支持部を形成し、コストを削減する。
【００１６】
海抜（例えば波面、潮位その他）の変化によるフローティングプラットフォーム上の推進力の変化は急激に減少されるが、フロートにおける浮力の容積が大きくなり、これは浮力ラインよりもはるかに遠い。
【００１７】
この構造、例えば、下部構造（フロートとバラストとの間の領域）にあるように、容積が厳密には必要でない領域において、波及び海流に対してより大きな透明性を有する。これは、フローティングプラットフォームの動きの減少と、他のソリューションに対するその性能の改善に役立つ。
【００１８】
この構造の他の部分に対するフロートタンクの大径は、係留の接続点として使用され、それ自体の軸線上でフローティングプラットフォームの回転に対する大きな復元トルクを提供する。
【００１９】
以下は、発明を理解するのに役立つ図面の極めて簡単な説明であり、非限定実施例として提示される前述の発明の実施の形態と明確に関連している。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】図１は、発明の理由である風力タービンを支持することができる浮遊構造の前面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
図１に理解されるように、本明細書中に提案された風力エネルギーの抽出のためのフローティングプラットフォームは、風力タービンのタワー（３）をフロートタンク（５）に結合する上部構造（４）から構成される。上部構造（４）は、スチールから形成され、ボルト締めフランジを用いてタービンタワー（３）とフロート（５）に結合される。この目的は、どんなときにも風力タービンのタワー（３）が水面上にありフロート（５）が水中にあることを保証することである。
【００２２】
海流は、海流の規模及び海流にさらされる断面領域によって決まる構造に対し、流体抵抗を与える。一方、この構造は、再び流体抵抗を付与し、システムに振動性動作を与える波の作用にさらされる。これらの力は、表面上では大きく、深くなるほど小さくなり、海底では実質的に零である。構造において海流及び波の作用を減少する目的で、上部構造（４）は、空気−水接合部分として作用するように提案され、タワーベースのシリンダの直径と同等、又はそれよりも小さい断面領域を有する。海流及び波が構造に及ぼす力は、このように最小限に抑えられ、結果としてその動作が最小化される。上部構造（４）の可能な代替例は、小径のシリンダ状、又はテーパ状ソリューション、又は断面積がさらに小さいラチスチューブに基づくソリューションである。この上部構造は、水面よりも約１５ｍ上昇し、水面下２０ｍに延出し、このようにして、海流及び波が最大である領域をカバーする。一方では、フローティングプラットフォームの上下動作は、浮遊ライン上のこの上部構造の一部又は領域に関連する。この部分におけるより小さい領域は、波の通過に関するシステムの浮力にほとんど変化を生じさせず、この結果、このプラットフォームの上下動作が軽減される。
【００２３】
フロートタンク（５）は、この要素と上部構造（４）と下部構造（７）との剛性接続を可能にする２つのテーパ状フェルール（５ｂ、５ｃ）に結合された、シリンダ（５ａ）から構成される。システムの浮力の最大比率は、フロートタンク（５）に集中される。フロート（５）は、両方向におけるバルクヘッドによって内部的に補強されるスチールハルから構成される。上部構造（４）及び下部構造（５）との接続は、ボルト締めフランジによって行われる。
【００２４】
フロートタンク（５）は、システムの浮力を提供する役割をはたしている。前述のフロート（５）は、上方で上部構造（４）と結合され、下方で下部構造（７）と結合され、空気が充満された防水構造から構成される。さらに、これは、上部構造の機械的応答を下部構造に転送することを可能にする力のシステムを有し、組み立て品全体が固体化剛性体として作用する。フロートタンク（５）とバラストタンク（８）との分離、即ち、下部構造（７）の長さは、フローティングプラットフォームの復元トルク及びその性能を向上させるために基本的であり、性能は、生じられる復元トルクに関連して構造の重量として理解されている。換言すれば、いったん復元トルクが設定されると、提案されたプラットフォームに要求されるフロートの容積が下部構造の長さが大きくなるほど小さくなり、他のソリューションよりもはるかに良好に実行できると言える。
【００２５】
フロートタンク（５）、及びバラストタンク（８）は、下部構造（７）を用いて結合される。この要素は、スチールプレートから構成され、テーパ形状とされ、フロート（５）との接続がバラスト（８）との接続よりも大きな直径を有する。この部分は、大きな浮力を導くと同時に、システムを安定化する復元トルクによる力の伝達を確実にする。内部的に、これは、浮遊ラインの必要な調整のために、溢水及び部分的排出するシステムを有する。
【００２６】
バラストタンク（８）は、構造全体の重心を下降させ得るようにして固体材料（砂でもよい）と混合される液体（水）とから構成される、バラストを保存する役割を有する容器である。この容器は、金属性であり、制御された方法で充てんされ得るように数個の区画を有する。
【００２７】
下部構造における海流及び波の作用を軽減する目的で、シリンダ状、又はテーパ状ソリューションが提案され、又はラチスチューブや混合溶液に基づき、即ち、上部（４）がラチスチューブに基づき、下部（７）がシリンダ、又は段階式テーパに基づく。この目的は、可能な最大限まで、海流及び波の作用にさらされる表面積を減少することである。海流及び波が構造上に及ぶこともある力は、このように最小限に抑えられ、その結果、その動作、及びゆえにプラットフォームの性能が向上される。この下部構造（７）は、指摘されたように、フロートタンクをバラスト領域から分離する役割をし、それにより、復元力間の距離が増大され、それによって、より大きい復元トルクが所与の浮力に対して達成される。これは、復元トルクが一定である場合、より小さく且つより軽量な構造を意味する。構造重量に対する復元トルクとして測定されるシステムの性能は、相当に強化される。この要素の使用は、強化された性能に付加されるプラットフォームの改良された動作として前述の特許によって提示されたソリューションに対する大きな相違を意味し、より小さい構造、ひいては同じサイズの風力タービンに対し低コストであることを意味する。
【００２８】
海底への固定は、波又は風の力に作用するときにシステム全体における移動を軽減する目的で、初期の先行荷重を有する３つの固定ライン（６）を用いて保証される。この係留は、海底の型及び設置場所の深さに応じてバラスト、又はアンカー（９）を用いて海底に係留される。
【図１】
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【国際調査報告】
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