JP-2026514965-A - 洋上風力タービンに対して及び／又は洋上風力タービンにおける、風力タービン構成要素を輸送するための装置及び方法

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Abstract

洋上風力タービン（１０）の浮体式基礎（１６）に風力タービン構成要素（３２）を輸送するための輸送スキッド（４６）が提供される。浮体式基礎（１６）は、風力タービンタワー（１２）の端部に取り付けるためのタワー接合部（３４）を含む。輸送スキッド（４６）は、風力タービン構成要素（３２）を支持するためのスキッドフレーム（５４）と、浮体式基礎（１６）の構成要素ランディング領域（４８）に係合するように構成された表面係合要素（５６）とを含む。構成要素ランディング領域（４８）は、タワー接合部（３４）から離間している。さらに、輸送スキッド（４６）は、表面係合要素（５６）とスキッドフレーム（５４）とを接続し、構成要素ランディング領域（４８）上へのランディングを緩和する、緩衝器（５８）を含む。風力タービン構成要素（３２）を洋上風力タービン（１０）の浮体式基礎（１６）に輸送する方法が提供される。【選択図】図６

Inventors

ボットライト，エイドリアン

Assignees

ヴェスタスウィンドシステムズエー／エス

Dates

Publication Date: 20260513
Application Date: 20240403
Priority Date: 20230424

Claims (19)

洋上風力タービン（１０）の浮体式基礎（１６）に風力タービン構成要素（３２）を輸送するための輸送スキッド（４６）であって、前記浮体式基礎（１６）は、風力タービンタワー（１２）の端部に取り付けられるように構成されたタワー接合部（３４）を有し、前記輸送スキッド（４６）は、風力タービン構成要素（３２）を支持するためのスキッドフレーム（５４）と、前記浮体式基礎（１６）の前記タワー接合部（３４）から離間した前記浮体式基礎（１６）の構成要素ランディング領域（４８）に係合するように構成された少なくとも１つの表面係合要素（５６）と、少なくとも１つの表面係合要素（５６）と前記スキッドフレーム（５４）とを接続する少なくとも１つの緩衝器（５８）であって、前記浮体式基礎（１６）への風力タービン構成要素（３２）の輸送中に、構成要素ランディング領域（４８）上への前記輸送スキッド（４６）のランディングを緩和するように構成された少なくとも１つの緩衝器（５８）と、を備える輸送スキッド（４６）。
前記スキッドフレーム（５４）は、格子フレーム構造を画定するように、１つ以上の接続梁（６６）によって接続される複数の支柱（６４）を含む、請求項１に記載の輸送スキッド（４６）。
前記少なくとも１つの表面係合要素（５６）は、複数の表面係合要素（５６）を含み、前記少なくとも１つの緩衝器（５８）は、複数の緩衝器（５８）を含み、前記複数の支柱（６４）の各々は、前記複数の表面係合要素（５６）のうちの対応する１つ及び前記複数の緩衝器（５８）のうちの対応する１つに接続される、請求項２に記載の輸送スキッド（４６）。
前記少なくとも１つの表面係合要素（５６）は、前記少なくとも１つの緩衝器（５８）の一部によって画定される、請求項１～３のいずれか一項に記載の輸送スキッド（４６）。
前記少なくとも１つの緩衝器（５８）は、油圧シリンダ、空気シリンダ、ばね、弾性アイソレータ、及び選択的に膨張可能な要素とからなる群から選択される、請求項１～４のいずれか一項に記載の輸送スキッド（４６）。
前記スキッドフレーム（５４）に取り外し可能に取り付けられ、リフト装置（４４）による前記輸送スキッド（４６）の持ち上げを容易にするように構成されたヨーク（６２）をさらに備え、前記ヨーク（６２）は、前記リフト装置（４４）に取り付けるためのヨークフレーム（７０）と、前記ヨークフレーム（７０）に接続された少なくとも１つの脚部（７２）であって、前記スキッドフレーム（５４）に係合するように構成された少なくとも１つの脚部（７２）とを備える、請求項１～５のいずれか一項に記載の輸送スキッド（４６）。
前記ヨーク（６２）は、自立型である、請求項６に記載の輸送スキッド。
前記少なくとも１つの脚部（７２）は、折り畳み位置と伸長位置との間で移動可能である、請求項６又は７に記載の輸送スキッド。
請求項２に従属する場合、前記少なくとも１つの脚部（７２）は、複数の脚部（７２）を含み、前記ヨーク（６２）の前記複数の脚部（７２）の各々は、前記スキッドフレーム（５４）の前記複数の支柱（６４）の各々１つに結合される、請求項１～８のいずれか一項に記載の輸送スキッド（４６）。
前記構成要素ランディング領域（４８）から前記浮体式基礎（１６）の前記タワー接合部（３４）に隣接する構成要素リフティング領域（５０）まで延在する前記浮体式基礎（１６）上のレールシステム（５２）に係合するように構成された少なくとも１つのレール係合要素（６０）をさらに備える、請求項１～９のいずれか一項に記載の輸送スキッド（４６）。
前記少なくとも１つのレール係合要素（６０）は、収納位置から展開位置に移動可能であり、前記少なくとも１つのレール係合要素（６０）は、前記収納位置にあるときに前記レールシステム（５２）と係合解除されるように構成され、前記展開位置にあるときに前記レールシステム（５２）と係合されるように構成される、請求項１０に記載の輸送スキッド（４６）。
前記少なくとも１つのレール係合要素（６０）は、少なくとも１つの低摩擦パッド又は少なくとも１つのホイールなどの少なくとも１つのローラ要素（６８）を含む、請求項１０又は１１に記載の輸送スキッド。
風力タービン構成要素（３２）を洋上風力タービン（１０）の浮体式基礎（１６）に輸送する方法であって、前記浮体式基礎（１６）は、風力タービンタワー（１２）の端部に取り付けるように構成されたタワー接合部（３４）を有し、前記方法は、輸送スキッド（４６）上に前記風力タービン構成要素（３２）を提供することであって、前記輸送スキッド（４６）及び前記風力タービン構成要素（３２）は、輸送船（３６）上で前記浮体式基礎（１６）の近くまで輸送されることと、前記輸送スキッド（４６）を前記輸送船（３６）上のリフト装置（４４）に接続することと、前記リフト装置（４４）を使用して、前記輸送スキッド（４６）を前記輸送船（３６）から前記浮体式基礎（１６）の前記タワー接合部（３４）から離間した前記浮体式基礎（１６）の構成要素ランディング領域（４８）に向かって移動させることと、前記輸送スキッド（４６）の少なくとも１つの表面係合要素（５６）を前記浮体式基礎（１６）上の前記構成要素ランディング領域（４８）と係合させるために前記輸送スキッド（４６）を下降させることと、前記浮体式基礎（１６）への前記風力タービン構成要素（３２）の輸送中に、前記構成要素ランディング領域（４８）上への前記輸送スキッド（４６）のランディングを緩和するために、前記輸送スキッド（４６）の前記少なくとも１つの表面係合要素（５６）と前記構成要素ランディング領域（４８）との衝撃を吸収することと、を含む方法。
前記輸送スキッド（４６）は、自立型ヨーク（６２）を備え、前記輸送スキッド（４６）を前記リフト装置（４４）に接続することは、前記ヨーク（６２）を前記リフト装置（４４）に接続することを含む、請求項１３に記載の方法。
複数のバンパー（７６）を提供することと、前記複数のバンパー（７６）を前記構成要素ランディング領域（４８）に取り付けて、前記輸送スキッド（４６）が受容される前記構成要素ランディング領域（４８）を少なくとも部分的に画定することと、を含む、請求項１３又は１４に記載の方法。
前記構成要素ランディング領域（４８）は、少なくとも１つの中心化穴（７４）を含み、前記輸送スキッド（４６）上の前記少なくとも１つの表面係合要素（５６）を前記構成要素ランディング領域（４８）と係合させるために前記輸送スキッド（４６）を下降させることは、前記輸送スキッド（４６）上の前記少なくとも１つの表面係合要素（５６）を前記浮体式基礎（１６）の前記構成要素ランディング領域（４８）内の前記少なくとも１つの中心化穴（７４）と係合させるために、前記輸送スキッド（４６）を下降させることを含む、請求項１３～１５のいずれか一項に記載の方法。
前記輸送スキッド（４６）は、複数の表面係合要素（５６）を含み、前記構成要素ランディング領域（４８）は、複数の中心化穴（７４）を含み、前記方法は、前記輸送スキッド（４６）上の前記複数の表面係合要素（５６）の各々を前記浮体式基礎（１６）の前記構成要素ランディング領域（４８）内の前記複数の中心化穴（７４）の各々１つと係合させることを含む、請求項１６に記載の方法。
前記浮体式基礎（１６）は、前記構成要素ランディング領域（４８）と前記タワー接合部（３４）に隣接する構成要素リフティング領域（５０）との間に延在する少なくとも１つのレール（８４）を有するレールシステム（５２）を含み、前記輸送スキッド（４６）は、少なくとも１つのレール係合要素（６０）を含み、前記方法は、前記少なくとも１つのレール係合要素（６０）を前記レールシステム（５２）と係合させることと、前記レールシステム（５２）を使用して前記輸送スキッド（４６）を前記構成要素ランディング領域（４８）から前記構成要素リフティング領域（５０）に移動させることと、をさらに含む、請求項１３～１７のいずれか一項に記載の方法。
前記レールシステム（５２）に隣接して配置されるように前記輸送スキッド（４６）を下降させることと、前記輸送スキッド（４６）が前記レールシステム（５２）と係合されるように、前記少なくとも１つのレール係合要素（６０）を収納位置から展開位置に移動させることと、を含む請求項１８に記載の方法。

Description

本出願は、一般に風力タービンに関し、より詳細には、洋上風力タービンの浮体式基礎に対して及び／又は浮体式基礎における、風力タービン構成要素を移動させるための輸送システム及び方法に関する。風力タービンは、再生可能な資源を使用して、化石燃料を燃焼させることなく電気エネルギーを生成するために使用される。一般に、風力タービンは、運動風力エネルギーを機械エネルギーに変換し、その後、機械エネルギーを電気エネルギーに変換する。一般的なタイプの風力タービンは、シングルロータ風上水平軸風力タービン（ＨＡＷＴ）である。例示的なシングルロータＨＡＷＴは、タワーと、タワーの頂部に配置されたナセルと、中央ハブと、ハブに取り付けられ、ハブから半径方向に延び、シャフトによってナセル内に支持された１つ又は複数のブレードとを有するシングルロータとを含む。ロータは、ナセルの内部に収容され、ロータの機械的回転を電気エネルギーに変換するように構成された発電機と直接的に又は間接的に結合することができる。その結果、風がブレードを回転させると、発電機によって電気エネルギーが生成される。風力タービンは、陸地（例えば、陸上）又は水域（例えば、沖合）のいずれかに配置することができる。これらの構成要素に加えて、風力タービンは、風力タービンによって生成される電気エネルギーを調整するためのいくつかの構成要素も含む。例えば、風力タービンは、多くの場合、変圧器、コンバータ、及び特定の方法で電力グリッドに供給することができるように電気エネルギーを調整する他の電気部品を含む。これらの電気構成要素は、比較的大きく、重い品目である可能性があり、風力タービン及びそれらの電力生産が増加し続けるにつれて、さらに大きく、重くなることが予想される。これらの電気部品は、通常、例えば発電機に隣接してナセル内に配置される。これらの風力タービン構成要素の多くの作動寿命は、風力タービンの作動寿命よりも短い場合がある。時間の経過と共に、発電機、ギアボックス、熱交換器、変圧器などの風力タービン構成要素は、修理又は交換しなければならない場合がある。しかしながら、これらの種々の構成要素を除去及び交換することは、困難であり、時間がかかり、かつ高価な場合がある。修理又は交換プロセスを容易にするために、ナセルは、古い構成要素をナセルからタワーの基部まで下降させ、修理又は交換された構成要素をナセルまで持ち上げるように構成されたクレーンを含むか、又は取り付けられてもよい。地上の風力タービンでは、地面が風力タービンに対して移動しないので、風力タービン構成要素をタワーの基部へ及びタワーの基部から輸送するプロセス、並びに風力タービン構成要素を上昇／下降させるプロセスは、比較的簡単である可能性がある。しかしながら、風力タービンが沖合にあるとき、風力タービン構成要素を輸送し、下降／上昇させることは、極めて困難である可能性がある。具体的には、水が風力タービンに対して、及び風力タービン構成要素を洋上風力タービンに運ぶ輸送船に対して、移動している可能性があるので、洋上風力タービン浮体式基礎に対して及び洋上風力タービン浮体式基礎において、風力タービン構成要素を輸送することは困難な場合がある。既存の手法では、輸送船は、精巧で複雑なリンク機構を用いて風力タービン又は浮体式基礎に物理的に接続して、風力タービン構成要素がクレーンによって下降及び上昇されている間に、輸送船が風力タービン又は浮体式基礎の周りの移動水を収容することを可能にすることができる。これらの精巧で複雑なリンク機構は、設計、設置、保守、及び操作が高価であり、修理又は交換プロセスのコストを増大させる。さらに、風力タービン又は浮体式基礎が設置されている水域の水が乱流である場合、風力タービンを損傷する可能性を伴わずに、風力タービン又は浮体式基礎に安全に接続することは困難であり得る。したがって、風力タービン産業では、洋上風力タービンの寿命中に様々な風力タービン構成要素の交換又は修理を容易にする改良されたシステム及び方法が必要とされている。好ましくは、本発明は、既存のシステム及びそのための方法の種々の欠点又は短所のうちの１つ以上を回避、軽減、緩和、又は別様に最小限化する。輸送船が隣接して配置された洋上風力タービンの一実施形態の斜視図である。図１の洋上風力タービン及び輸送船のさらなる斜視図であり、風力タービン構成要素を洋上風力タービンの浮体式基礎に移送する船を示す。洋上風力タービン浮体式基礎の構成要素ランディング領域上に降ろされている輸送スキッドの一実施形態の側面図である。図３の輸送スキッドの一部の平面図である。図３の運搬用スキッドの平面図である。図３の輸送スキッドのさらなる側面図であり、浮遊基礎の構成要素ランディング領域における中心化穴に入る輸送スキッドの表面係合要素を示す。図３の輸送スキッドのさらなる側面図であり、浮体式基礎の中心化穴内に完全に設置された表面係合要素を示す。図３の輸送スキッドのさらなる側面図であり、輸送スキッドから延在し、洋上風力タービンの浮体式基礎上のレールシステムと係合するレール係合要素を示す。図３の輸送スキッドのさらなる側面図であり、浮遊基礎の構成要素ランディング領域から離れてレールシステムに沿って移動する輸送スキッドを示す。洋上風力タービンの一実施形態の斜視図であり、洋上風力タービンの浮体式基礎に沿ったレール上で輸送スキッドを引っ張るウィンチを示す。図８の洋上風力タービンのさらなる斜視図であり、風力タービンタワーに隣接する構成要素リフティング領域に配置された輸送スキッドと、輸送スキッド上の風力タービン構成要素と係合する搭載型クレーンとを示す。図８の洋上風力タービンのさらなる斜視図であり、風力タービン構成要素を風力タービンのナセルまで持ち上げる機内クレーンを示す。本明細書に記載される例示的な実施形態は、例示目的のために提供され、限定するものではない。他の例示的な実施形態が可能であり、本開示の範囲内で例示的な実施形態に対して変更を行うことができる。したがって、この詳細な説明は、本開示の範囲を限定することを意図するものではない。図面を全体的に参照すると、本発明の実施形態は、風力タービン構成要素を洋上風力タービンの浮体式基礎に輸送するための装置及び方法を含む。有利には、以下でより詳細に説明される本発明は、風力タービン及び輸送船が設置されている水域の移動によって引き起こされる輸送船と洋上風力タービンの浮体式基礎との間の相対移動に起因して、輸送船と洋上風力タービンの浮体式基礎との間で風力タービン構成要素を交換する問題及び複雑さに対処する。本発明の実施形態の他の利点及び技術的効果は、以下の説明から当業者に明らかになるであろう。図１及び図２を参照すると、例示的な洋上風力タービン１０が示されている。水平軸風力タービン（ＨＡＷＴ）として表される風力タービン１０は、タワー１２と、タワー１２の頂部に配置されたエネルギー発生ユニット１４とを含む。タワー１２は、その下端部で基礎１６に結合することができる。図示の実施形態では、基礎１６は、一般に水域１８内に配置された浮体式基礎とすることができる。風力タービン１０の端部は、（後述するように）基礎１６にしっかりと固定される。風力タービン１０を支持するために、例えば半潜水型及びバージ型の浮体式基礎を含む多数の浮体式基礎設計を使用することができる。これらの浮体式基礎１６は、図１及び図２に示すように、三角形の様々な形状、例えば、正方形又は同様の形状とすることができる。さらに、浮体式基礎１６上の風力タービン１０の位置は変化し得る。例えば、風力タービン１０は、（例えば、図１及び図２に示すように）浮体式基礎１６の角に、浮体式基礎１６上の隣接する角の間に、浮体式基礎１６の中心に、又は同様の位置に配置することができる。したがって、本発明の態様は、特定のタイプの洋上基礎又は浮体式基礎上の風力タービンの位置に限定されるべきではない。タワー１２は、エネルギー発生ユニット１４の重量を支持し、より低い乱流のより速く移動する気流が典型的に見出される海面より上の高さまでエネルギー発生ユニット１４を上昇させるように動作する。エネルギー発生ユニット１４は、風エネルギーを電気エネルギーに変換する。エネルギー発生ユニット１４は、典型的には、ハウジング又はナセル２０と、ロータハブ２４を有するロータ２２と、ロータハブ２４に取り付けられ、ロータハブ２４の周りに円周方向に分布した位置でロータハブ２４から半径方向に延びる風力タービンブレード２６とを含む。図示の実施形態では、ロータ２２は３つのブレード２６を含むが、その数は変更することができる。ブレード２６は、通過する空気流と相互作用して揚力を生成し、ロータハブ２４を長手方向軸２８の周りで回転させるように構成される。動作中、風は揚力を生成し、ロータ２２をスピン又は回転させて、風力タービンブレード２６のスイープ領域を概ね画定する。エネルギー発生ユニット１４は、ロータ２２の掃引領域を通過する風から電力を発生させる。引き続き図１及び図２を参照すると、エネルギー発生ユニット１４は、任意選択で歯車装置（図示せず）を介して、機械エネルギーを電気エネルギーに変換するための発電機（図示せず）を有するドライブトレインをさらに含むことができる。ドライブトレインの実質的な部分は、風力タービン１０のナセル２０の内側に配置することができる。発電機に加えて、ナセル２０は、典型的には、風力エネルギーを電気エネルギーに変換するために必要とされる種々の構成要素と、風力タービン１０の性能を維持、動作、制御、及び最適化するために必要とされる種々の構成要素とを収容する。引き続き図１及び図２を参照すると、搭載型（ナセル）クレーン３０は、ナセル２０内又はナセル２０上に配置することができ、風力タービン構成要素３２を風力タービンタワー１２のタワー接合部３４（例えば、タワー１２が基礎１６と交わる場所）に隣接する領域からナセル２０まで持ち上げるか、又は風力タービン構成要素３２をナセル２０から風力タービンタワー１２のタワー接合部３４に隣接する領域まで下降させるように構成される。例えば、風力タービン構成要素３２の移動は、上述したように、洋上風力タービン１０の修理又は交換プロセスの一部であってもよい。あるいは、風力タービン構成要素３２の移動は、風力タービン１０の最初の設置の一部であってもよい。一実施形態では、搭載型クレーン３０は、ナセル２０の中又は上に恒久的に存在してもよい。しかしながら、別の実施形態では、搭載型クレーン３０は、一時的なものであり、風力タービン構成要素３２を設置又は交換するという特定の目的のためにナセル２０に接続することができる。輸送船３６は、基礎１６及び風力タービン１０の近くに配置することができる。輸送船３６は、風力タービン１０から風力タービン構成要素３２を交換又は設置するために、基礎１６又は風力タービン１０に物理的に取り付けられる必要はない。これは、風力タービン構成要素３２を取り扱うためのシステムが風力タービン１０に直接接続される多くの既存の構成とは対照的である。その代わりに、輸送船３６は、基礎１６の最も近い部分から距離Ｄに配置されてもよい。引き続き図１及び図２を参照すると、ナセル２０上の搭載型クレーン３０は、作業ゾーン３８を有し、この作業ゾーン３８において、搭載型クレーン３０は、風力タービン構成要素３２をナセル２０に対して上昇又は下降させることができる。作業ゾーン３８の最外周は、最大作業距離４０であり、これは、搭載型クレーン３０のリフトライン４２が到達することができる最も遠い距離である。基礎１６からの輸送船３６の距離Ｄは、輸送船３６が搭載型クレーン３０の作業ゾーン３８の外側にあるように、搭載型クレーン３０の最大作業距離４０よりも大きい。したがって、搭載型