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浮体式洋上風力発電設備 NEW 外国出願あり

国内特許コード P180015523
整理番号 3653
掲載日 2018年11月21日
出願番号 特願2013-050180
公開番号 特開2014-173586
登録番号 特許第6108445号
出願日 平成25年3月13日(2013.3.13)
公開日 平成26年9月22日(2014.9.22)
登録日 平成29年3月17日(2017.3.17)
発明者
  • 佐藤 郁
  • 浅野 均
  • 宇都宮 智昭
  • 吉田 茂雄
出願人
  • 戸田建設株式会社
  • 国立大学法人京都大学
  • 株式会社日立製作所
発明の名称 浮体式洋上風力発電設備 NEW 外国出願あり
発明の概要 【課題】スパー型の浮体式洋上風力発電設備において、タワーの傾動による発電効率の低下を押さえるとともに、鉛直軸回りの回転運動(ヨー運動)を抑制し、かつ船舶が係留索に接触するのを防止すると同時に、タワーの傾動姿勢状態を適性に保持し得るようにする。
【解決手段】浮体2と、係留索3と、タワー4と、タワー4の頂部に設備されるナセル6及び複数のブレード7からなる風車5とから構成された浮体式洋上風力発電設備1において、前記風車5は、前記ブレード7とタワー4との接触を避けるために風車5の回転軸は所定角度の上向き角を付けており、かつ前記ブレード7をナセル6の風下側に取り付け、ブレード7の背面を風上に向けて設置するダウンウィンド型式とし、前記係留索3の浮体2への係留点は、海面下であってかつ浮体2の重心よりも高い位置に設定する。
【選択図】図1
従来技術、競合技術の概要


従来より、主として水力、火力及び原子力発電等の発電方式が専ら採用されてきたが、近年は環境や自然エネルギーの有効活用の点から自然風を利用して発電を行う風力発電が注目されている。この風力発電設備には、陸上設置式と水上(主として海上)設置式とがあるが、沿岸域から後背に山岳地帯をかかえる我が国の場合は、沿岸域に安定した風が見込める平野が少ない状況にある。一方、日本は、四方を海で囲まれており、海上は発電に適した風が容易に得られるとともに、設置上の制約が少ないなどの利点を有する。そこで、近年は浮体式洋上風力発電設備が多く提案されている。



例えば、下記特許文献1では、中空四角柱状の構造物を組み合わせて平面三角形状の水に浮く浮体を構成し、この上に発電用風車を設けた風力発電装置が提案されている。この浮体は水面に浮かぶため「ポンツーン型」と呼ばれている。



また、下記特許文献2では、上部に物品が載置される複数の浮体部と、所定中心に内端を連結して水平放射方向に延在した外端に前記各浮体部を連結する長手状の剛体からなる連結部と、前記浮体部の間に引張力を生じる引張部とを備えた浮体構造が提案されている。



下記特許文献3では、水に浮遊する複数の浮体部と、前記浮体部を環状に連結する剛体からなる連結部と、環状のほぼ中央部を水底に係留する係留手段と、前記浮体部の位置を検出する位置検出手段と、潮流を検出する潮流検出手段と、潮流に対して角度を可変する態様で複数の浮体部に取り付けた舵と、各舵の角度を潮流に対して調整することによって環状のほぼ中央部を中心とした各浮体部の位置を可変する位置制御部とを備えた浮体構造が提案されている。前記特許文献2,3に係る浮体構造は、浮体を水面下に沈めた状態で浮くため「セミサブ型」と呼ばれている。



更に、下記特許文献4では、上下の蓋体と、これらの間に連続的に設置された筒状のプレキャストコンクリートブロックとがPC鋼材で一体接合されてなる下部浮体と、該下部浮体にPC鋼材で一体接合された、上記プレキャストコンクリートブロックよりも小径なプレキャストコンクリートブロックと上蓋とからなる上部浮体とから構成され、下部浮体の下部内側に隔壁によって複数のバラストタンクが形成され、上部浮体の内側には隔壁によって複数の水密区画部が形成された洋上風力発電の浮体構造が提案されている。この特許文献4は、釣浮きのように起立状態で浮くため「スパー型」と呼ばれている。



前記スパー型浮体は、一つの浮体に一基しか取り付けできないが、他のポンツーン型やセミサブ型に比べて、経済性に優れているとともに、浮体の安定性に優れるという利点を有するものである。



そこで本出願人も、下記特許文献5において、図25に示されるように、浮体51と、この浮体51の上部に設置されるデッキ52と、このデッキ52に繋がれた係留索53と、前記デッキ52の上に立設されるタワー54と、このタワー54の頂部に設備されるナセル55及び複数の風車ブレード56,56…からなる洋上風力発電設備50であって、前記浮体51は、コンクリート製のプレキャスト筒状体を高さ方向に複数段積み上げ、各プレキャスト筒状体をPC鋼材により緊結し一体化を図った下側コンクリート製浮体構造部51Aと、この下側コンクリート浮体構造部51Aの上側に連設された上側鋼製浮体構造部51Bとからなるとともに、上端部を開口させた有底中空部を有するスパー型の浮体構造とし、少なくとも施工時に前記タワーは前記デッキ52上に設けたタワー昇降設備によって昇降自在とされ、前記浮体51内部に収容可能とされたスパー型の洋上風力発電設備を提案した。

産業上の利用分野


本発明は、比較的水深の深い海上に設置されるスパー型の浮体式洋上風力発電設備に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
浮体と、係留索と、タワーと、タワーの頂部に設備されるナセル及び複数のブレードからなる風車とから構成された浮体式洋上風力発電設備において、
前記風車は、回転軸に所定角度の上向き角を付けており、かつ前記ブレードをナセルの風下側に取り付け、ブレードの背面を風上に向けて設置するダウンウィンド型式とし、
前記係留索の浮体への係留点は、海面下であってかつ浮体の重心よりも高い位置に設定し
前記浮体は、下部側がコンクリート製のプレキャスト筒状体を高さ方向に複数段積み上げたコンクリート製浮体構造とし、上部側が鋼部材からなる鋼製浮体構造とし、
前記コンクリート製浮体構造は、前記プレキャスト筒状体が周方向に複数に分割された分割プレキャスト筒状体を接合して構成され、少なくとも組立時において、それぞれのプレキャスト筒状体の外周面に、緊張力が導入されたアウターケーブルを周方向に沿って巻回してあることを特徴とする浮体式洋上風力発電設備。

【請求項2】
前記浮体の下部側に周面より突出するヨー抑制フィンを周方向に間隔を空けて複数設けてある請求項1記載の浮体式洋上風力発電設備。

【請求項3】
平均風速作用時に前記ブレードの回転面がほぼ鉛直面となるようにバラスト重量を調整してある請求項1、2いずれかに記載の浮体式洋上風力発電設備。

【請求項4】
前記アウターケーブルは、前記プレキャスト筒状体の軸方向に間隔をあけて複数設けてある請求項1~3いずれかに記載の浮体式洋上風力発電設備。

【請求項5】
前記アウターケーブルの定着具は前記プレキャスト筒状体の直径方向に対向する2箇所に設けてあり、前記定着具に前記プレキャスト筒状体を吊り上げる際の吊り上げ金具を備えてある請求項1~4いずれかに記載の浮体式洋上風力発電設備。

【請求項6】
前記アウターケーブルは仮設とされ、前記浮体式洋上風力発電設備の設置時には取り外し可能としてある請求項いずれかに記載の浮体式洋上風力発電設備。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2013050180thum.jpg
出願権利状態 登録
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