KR20230162941A - 해상 풍력 터빈용 기초 - Google Patents

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KR20230162941A
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아르네 크리스티안 달
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Abstract

해상 풍력 터빈(1)의 기초에 사용하기 위한 트랜지션 피스(12)는 풍력 터빈(1)을 지지하기 위한 관형 콘크리트 지지 구조물(13)을 포함한다. 콘크리트 지지 구조물(13)은 파일(11)에 트랜지션 피스(12)를 장착하기 위해 파일(11)의 단부 부분을 수용하도록 배열된 제 1 단부(16)와, 풍력 터빈(1)을 지지하기 위해 제 1 단부(16)에 원위의 제 2 단부(17)를 갖는다. 트랜지션 피스(12)는 해저(7)로부터 연장되는 파일(11)의 단부에 트랜지션 피스(12)가 장착되는 해상 풍력 터빈(1)용 기초의 일부를 형성할 수 있다. 트랜지션 피스(12)가 장착되는 파일(11)의 단부는 해수면(8) 아래에 있고, 풍력 터빈(1)이 그 위에 장착될 수 있도록 트랜지션 피스(12)는 해수면(8) 위로 돌출된다.

Description

해상 풍력 터빈용 기초
본 발명은 해상 풍력 터빈용 기초 및 해상 풍력 터빈용 기초의 제조 및 설치 방법에 관한 것이다.
얕은 수역에 고정 기초 해상 풍력 터빈을 건설하기 위해 파일 기초를 사용하는 것이 일반화되었다. 파일은 해상 풍력 터빈을 위한 안정적인 기초를 제공하기 위해 해저에 박혀 있는 기다란 일반적으로 원통 형상 구조물이다. 일단 설치되면, 파일은 해수면 위로 연장되며, 그 상부에 풍력 터빈 구조물을 장착할 수 있는 플랫폼을 제공한다.
풍력 터빈 기초에 사용되는 파일은 일반적으로 강철로 형성되며, 예를 들어 길고 중공의 강철 구조물의 형태이다. 이러한 강철 사용은 강철 공급이 상대적으로 부족한 위치에 해상 풍력 터빈을 설치할 때 제조 및 운반 문제로 이어질 수 있다. 보다 일반적으로, 일반적인 강철 파일의 크기가 크기 때문에, 필요한 전문 제조 시설 및/또는 숙련된 인력이 없는 경우 설치 장소에서 로컬로 파일을 제조하는 것이 어렵거나 심지어 불가능할 수도 있다.
이러한 문제를 극복하기 위해, 파일을 설치 장소로 운반, 예를 들어 선박운송하기 전에 중앙 제조 공장에서 강철 파일을 제조하는 것이 일반적이었다. 그러나, 이는 종종 어렵거나 비경제적일 수 있다. 예를 들어 유럽의 제조 공장과 미국의 설치 장소 사이에서와 같이 종종 장거리에 걸쳐 파일을 운반하는 것은 날씨의 영향을 많이 받을 수 있다. 예를 들어, 파일의 양과 질량이 크다는 것은 특정 기상 조건에서만 운반할 수 있다는 것을 의미하며, 운반이 가능하도록 적절한 날씨가 나올 때까지 기다려야 하기 때문에 지연이 발생할 수 있다. 그렇게 먼 거리에 걸쳐 파일을 운반하는 것도 비효율적일 수 있으며, 운반 선박에서 추가적인 온실 가스 배출을 초래할 수 있다.
제 1 양태에서, 본 발명은 해상 풍력 터빈의 기초(foundation)에 사용하기 위한 트랜지션 피스(transition piece)를 제공하며, 트랜지션 피스는 상기 트랜지션 피스는 풍력 터빈을 지지하기 위한 관형 콘크리트 지지 구조물을 포함하며, 상기 콘크리트 지지 구조물은 상기 트랜지션 피스를 파일(pile)에 장착하기 위해 파일의 단부 부분을 수용하도록 배열된 제 1 단부와, 풍력 터빈을 지지하기 위해 제 1 단부로부터 원위의 제 2 단부를 구비한다.
"관형" 또는 "튜브"는 임의의 적합한 단면을 갖는 기다란 중공 구조물을 지칭하기 위해 본원에서 사용된다. 따라서, 콘크리트 지지 구조물은 기다란 중공의 원통 콘크리트 구조물일 수 있다.
트랜지션 피스를 사용하면 고정 기초 해상 풍력 터빈에 기존에 사용되는 파일에 비해 더 짧은 파일을 사용하는 해상 풍력 터빈용 기초를 제공하는 동시에 해상 풍력 터빈을 동일하거나 유사한 깊이에 설치할 수 있다. 기존 파일의 일 단부는 해저로 연장되고 다른 단부는 흘수선 위로 돌출되는 반면, 제 1 양태의 트랜지션 피스를 사용하면 더 이상 필요하지 않다. 대신, 예를 들어 해저 위 8m 내지 10m의 거리와 같이 해저 밖으로 짧은 방향으로만 연장되는 파일을 사용할 수 있다. 트랜지션 피스는 파일을 지지 기초로 사용하여 파일 및/또는 해저에서 흘수선 위로 기초를 연장하는데 사용될 수 있다. 따라서, 트랜지션 피스는 바람직하게 해저로부터 흘수선 위로 연장되기에 충분한 길이를 갖는다.
설치 장소의 수심에 따라, 콘크리트 지지 구조물은 최대 50m의 길이를 가질 수 있다. 파일이 해저 위로 연장되어야 한다는 점을 고려할 때, 트랜지션 피스는 모든 수심에서 사용될 수 있지만, 그 장점은 길이가 10미터 또는 15미터, 또는 그 이상일 때 명백해지고, 더 깊은 곳에서 가장 중요하다는 것을 알 수 있다. 따라서, 콘크리트 지지 구조물은 바람직하게 적어도 20m, 더욱 바람직하게 적어도 30m의 길이를 갖는다.
콘크리트 지지체의 제 1 단부는 파일의 단부와 주변에서 맞물리도록 배열될 수 있는데, 즉, 제 1 단부는 개방되고, 파일의 단부 상에 그리고 단부 주위에 끼워맞워지도록 배열될 수 있다. 즉, 콘크리트 지지체의 제 1 단부는 파일의 단부 주위에 슬리브를 형성하도록 배열될 수 있다. 이를 위해, 관형 콘크리트 지지 구조물은 파일의 단부 부분을 수용하기에 충분한 내경을 가질 수 있다. 콘크리트 지지 구조물의 내경은 파일의 단부가 콘크리트 지지 구조물 내에 꼭맞게 끼워맞춰질 수 있도록 치수가 정해질 수 있으며, 기존 파일의 외경보다 단지 100㎜ 내지 300㎜ 더 클 수 있다. 예를 들어, 콘크리트 지지 구조물의 내경은 5m 내지 15m 범위일 수 있으며, 바람직하게 9m 내지 11m 범위일 수 있다.
완벽하게 수직 배향으로 파일을 설치하는 것이 항상 가능한 것은 아니다. 따라서, 수직에서 파일의 작은 편차를 수정하기 위해 콘크리트 지지 구조물을 조정할 수 있도록, 파일의 외경과 콘크리트 지지 구조물의 내경 사이에 일정량의 환형 공간이 제공된다.
아래에서 자세히 설명하는 바와 같이, 그라우트는 파일과 콘크리트 지지체 사이의 갭을 메우는데 사용될 수 있다.
콘크리트 지지 구조물의 벽은 100㎜ 내지 200㎜ 범위의 두께를 가질 수 있다. 예를 들어, 벽의 두께는 140㎜ 내지 160㎜, 선택적으로 145㎜ 내지 155㎜일 수 있다. 콘크리트 지지 구조물의 벽은 그 길이를 따라 일정한 두께를 가질 수 있다.
콘크리트 지지 구조물은 기존 파일의 직경과 유사한 직경을 가질 수 있다. 따라서, 콘크리트 지지 구조물은 5m 내지 15m의 범위, 예를 들어 9m 내지 11m의 범위의 외경을 가질 수 있다.
콘크리트 지지 구조물은 바람직하게 철근 콘크리트, 즉 콘크리트 내에 매립된 보강재를 포함하여 형성된다. 보강재는 강철 철근 등을 포함할 수 있다. 철근 콘크리트 지지 구조물은 비보강 구조물과 비교하여 파손되기 전에 더 큰 힘, 예를 들어 더 큰 전단력 또는 굽힘 모멘트에 견딜 수 있다. 따라서, 철근 콘크리트 지지 구조물은 비보강 지지 구조물에 비해 더 가혹한 해상 조건에서 사용하기에 적합할 수 있다.
콘크리트 지지 구조물은 프리스트레스트 콘크리트로 형성될 수 있다. 이는 비-프리스트레스 콘크리트 구조물에 비해 콘크리트 지지 구조물의 인장 강도를 향상시킬 수 있다.
트랜지션 피스는 해저에 삽입하기 위해 콘크리트 지지 구조물의 제 1 단부에 결합된 스커트를 포함할 수 있다. 스커트는 바람직하게 일정한 직경을 갖는 관형 섹션을 포함할 수 있다.
트랜지션 피스가 해저에서 돌출된 파일에 설치될 때, 스커트가 해저로 가라앉거나 박히는 것이 허용될 수 있다. 이는 축방향 하중과 비틀림 힘이 해저로 전달되도록 하여 트랜지션 피스에 대한 추가 지지를 제공할 수 있다. 스커트는 설치 동안에 긁히는 것을 방지하기 위해 사용될 수도 있다. 스커트는 트랜지션 피스를 파일에 설치하는 동안 트랜지션 피스를 파일의 단부로 안내하는데 도움이 될 수 있다.
스커트는 강철로 형성될 수 있다. 좌굴에 저항하기 위해, 예를 들어 스커트가 해저에 가라앉거나 박혀 들어가면, 스커트는 주름을 형성할 수 있다. 예를 들어, 스커트는 주름진 강판으로 형성될 수 있다. 스커트의 주름은 바람직하게 트랜지션 피스의 길이에 평행하게 배향된다.
스커트의 길이는 설치 장소의 해저에 존재하는 토양의 종류에 따라 다를 수 있다. 예를 들어, 토양이 단단한 위치에 비해 토양이 부드러운 위치에 트랜지션 피스를 설치하려는 경우 스커트가 더 길어질 수 있다. 토양이 더 부드러울수록 트랜지션 피스에 대한 사전 결정된 수준의 지지를 제공하기 위해 스커트가 관통해야 할 수 있는 해저 깊이가 더 커질 수 있다는 것이 이해될 것이다. 예를 들어, 연약한 토양에 설치하는 경우, 스커트는 해저에 2m 이상 침투할 수 있는 반면, 단단한 토양에는 스커트가 해저에 2m 미만으로 침투하는 것이 적절할 수 있다. 따라서, 스커트는 1m 내지 5m의 범위의 길이를 가질 수 있다.
스커트의 내경은 바람직하게 파일의 단부가 스커트 내에 수용되고 및/또는 스커트를 통과하기에 충분하다. 따라서, 스커트의 내경은 콘크리트 지지 구조물의 내경과 동일하거나 큰 것이 바람직하다. 예를 들어, 스커트의 내경은 5m 내지 15m의 범위일 수 있다.
스커트는 스커트를 콘크리트 지지 구조물과 결합시키기 위해 스커트의 단부로부터 종방향 외측으로 연장되는 연결 로드를 포함할 수 있다. 연결 로드는 제 1 단부에서 콘크리트 지지 구조물의 콘크리트 벽 내로 연장 및/또는 매립될 수 있다. 예를 들어, 콘크리트 지지 구조물은 연결 로드가 콘크리트 지지 구조물의 벽 내에 매립되도록 스커트의 연결 로드 주위에 주조되거나 다른 방식으로 형성될 수 있다.
복수의 연결 로드, 예를 들어 최대 10개, 최대 20개 또는 최대 30개의 연결 로드가 스커트의 단부 주위에 이격될 수 있다. 연결 로드는 스커트와 동일한 재료로 만들어질 수 있다. 예를 들어, 연결 로드는 강철로 형성될 수 있다.
콘크리트 지지 구조물은 바람직하게 단일의 모놀리식 구조물을 포함한다. 이는 콘크리트 지지 구조물을 제조하기 위해 슬립 성형 기술을 사용함으로써 달성될 수 있다. 콘크리트 지지 구조물이 단일 구조물을 포함하는 경우, 이는 상이한 콘크리트 섹션 사이에 어떠한 조인트도 포함하지 않는다는 것이 이해될 것이다. 별도의 콘크리트 섹션 사이에 조인트가 있으면 구조물이 약해질 수 있으며; 그에 따라 이러한 조인트가 없으면 모놀리식 콘크리트 지지 구조물이 서로 결합된 여러 피스로 형성된 콘크리트 지지 구조물보다 더 강해질 수 있다. 따라서, 모놀리식 콘크리트 지지 구조물은 여러 피스로 형성된 지지 구조물에 비해 거친 바다 조건을 견딜 수 있다.
그럼에도 불구하고, 일부 적용에서, 콘크리트 지지 구조물이 지지 구조물을 형성하기 위해 예를 들어 그라우트로 함께 결합된 다수, 즉 하나 이상의 콘크리트 피스를 포함하는 것이 더 실용적일 수 있다. 개별 피스는 지지 구조물을 형성하기 위해 그들 단부에서 함께 결합될 수 있는 관형 링의 형태일 수 있다. 다른 예에서, 지지 구조물은 복수의 곡선형 벽 섹션, 예를 들어 각각 단면에서 반원, 즉 하프 파이프를 정의하는 2개의 곡선형 벽 섹션으로 형성될 수 있다. 이러한 하프 파이프 섹션은 콘크리트 지지 구조물의 길이를 따라 결합될 수 있다.
콘크리트 지지 구조물은 에폭시로 코팅될 수 있다. 에폭시 코팅은 콘크리트 지지 구조물의 벽 또는 그 부분의 외부 및/또는 내부 표면(들)에 도포될 수 있다. 에폭시 코팅은 콘크리트 지지 구조물이 함께 결합된 여러 피스로 형성될 때 특히 유리할 수 있다. 에폭시는 예를 들어 해수와 같은 유체의 유입 및/또는 유출을 방지하기 위해 조인트를 밀봉하여 벽을 방수하는데 도움이 될 수 있다. 에폭시는 조인트가 방수되도록 하기 위해 존재하는 경우 조인트에만 및/또는 조인트 근처에 제공될 수 있다.
제 1(하부) 단부 트랜지션 피스는 콘크리트 지지 구조물로부터 반경방향 외측으로 돌출하는, 예를 들어 플랜지의 형태의 립을 포함할 수 있다. 립은 지지 구조물의 외경보다 5m 내지 10m 더 큰 외경을 가질 수 있다. 바람직하게, 립은 지지 구조물의 제 1 단부로부터 외측으로 연장된다. 이러한 방식으로, 립은 트랜지션 피스를 파일에 설치하는 동안 및 설치 후에 해저와 접촉하는(즉, 제 1 단부에서) 트랜지션 피스의 직경을 증가시키는데 사용될 수 있다. 이는 트랜지션 피스를 지원하는 역할을 할 수 있다. 예를 들어, 립이 해저에 있을 때, 트랜지션 피스는 전복에 대해 더 안정적일 수 있다. 이는 파일에 트랜지션 피스를 설치하는 동안 도움이 될 수 있으며, 설치 후 기초 구조물을 보다 안정적으로 만들 수도 있다. 립은 콘크리트, 바람직하게 철근 콘크리트로 형성될 수 있고, 콘크리트 지지 구조물과 일체로 형성될 수 있다. 그렇지 않으면 립은 콘크리트 지지 구조물에 결합되는 별도의 피스일 수 있다.
하나 이상의 돌출부는 콘크리트 지지 구조물의 내부 표면으로부터 반경방향 내측으로 연장될 수 있다. 돌출부는 바람직하게 파일에 트랜지션 피스를 설치하는 동안 및/또는 설치한 후에 해저로부터 연장되는 파일의 상부 단부에 접촉하도록(예를 들어 위에 놓이도록) 배열될 수 있다. 이러한 방식으로, 돌출부를 사용하여 트랜지션 피스가 파일의 단부와 얼마나 중첩되는지를 제어할 수 있다. 이는 돌출부가 파일의 단부에 놓일 수 있고 트랜지션 피스가 미리 결정된 깊이를 넘어 해저로 가라앉는 것을 방지할 수 있기 때문에, 해저가 약하거나 부드러운 지역에 트랜지션 피스를 설치할 때 특히 유리할 수 있다. 돌출부는 콘크리트 지지 구조물의 내부 원주 주위로 연장되는 단일 돌출부를 포함할 수도 있고, 내부 원주 주위로 이격된 다중 돌출부를 포함할 수도 있다. 돌출부는 콘크리트 지지 구조물의 제 1 단부에서 최대 10m까지 위치할 수 있다.
하나 이상의 돌출부는 콘크리트 지지 구조물과 일체형으로 형성될 수 있거나, 콘크리트 지지 구조물의 내부 벽에 장착된 별도의 피스(들)일 수 있다. 예를 들어, 돌출부는 콘크리트 지지 구조물의 내부 벽에 부착된 하나 이상의 L자형 브래킷(예를 들어, 강철 브래킷)을 포함할 수 있다.
하나 이상의 돌출부는 콘크리트 지지 구조물의 제 1 단부와 돌출부 사이의 거리가 조정될 수 있도록 콘크리트 지지 구조물의 내부 표면에 조정 가능하게 장착될 수 있다. 예를 들어, 돌출부의 위치는 유압식으로 조정될 수 있다. 이를 통해 트랜지션 피스와 파일 사이의 중첩 정도를 제어할 수 있다. 트랜지션 피스가 해저로 연장되는 거리와 트랜지션 피스가 해수면 위로 연장되는 정도는 돌출부의 위치를 조정하여 또한 제어할 수 있다.
각각의 돌출부는 독립적으로 조정될 수 있다. 이는 트랜지션 피스가 그것이 장착된 파일에 대해 일정 각도로 배치되도록 허용할 수 있다. 예를 들어, 돌출부는 파일에 비해 수직으로 더 가까운 트랜지션 피스의 방향을 조정하도록 조정될 수 있다.
팽창 가능한 패커는 파일에 트랜지션 피스를 설치하는 동안 및/또는 설치 후에 팽창 가능한 패커가 파일의 단부에 놓이도록 각 돌출부의 아래쪽에 위치할 수 있다. 트랜지션 피스와 파일 사이의 중첩 정도 및/또는 파일에 대한 트랜지션 피스의 배향은 패커가 팽창되는 정도를 제어함으로써(예를 들어, 패커를 팽창 및/또는 수축시킴으로써) 조정될 수 있다. 따라서 팽창 가능한 패커는 위에서 설명한 조정 가능한 돌출부와 유사한 기능을 제공한다.
트랜지션 피스는 그라우트와 같은 액체를 제 1 단부를 향해 안내하기 위한 하나 이상의 도관을 포함할 수 있다. 도관(들)은 예를 들어 제 2 단부로부터 제 1 단부를 향해서 콘크리트 지지 구조물의 길이를 따라 연장될 수 있다. 도관(들)은 콘크리트 지지 구조물의 중앙을 관통하는 배관 형태일 수 있으며, 예를 들어 콘크리트 지지 구조물 벽의 내부 측면에 부착될 수 있다. 대안적으로, 도관(들)은 콘크리트 지지 구조물의 벽 내에 형성될 수 있다. 예를 들어, 도관(들)은 콘크리트 지지 구조물의 벽 내에 공극을 포함할 수 있다. 이 경우, 각각의 도관의 단부는 유체가 콘크리트 지지 구조물의 제 1 단부에서 반경방향 내부를 향하도록 제 1 단부에서 콘크리트 지지 구조물의 벽의 내부 표면에 개구부를 형성할 수 있다. 도관(들)은 50㎜ 내지 80㎜의 범위 내의 직경을 가질 수 있다.
도관(들)은 그라우트와 같은 유체가 설치 중에 해수면 위에 있을 수 있는 콘크리트 지지 구조물의 제 2 단부로부터 제 1 단부에서 콘크리트 지지 구조물의 내부 표면까지 통과하는 것을 허용할 수 있다. 따라서, 도관(들)은 그라우트가 트랜지션 피스의 제 1 단부에 부어지는 것을 허용하여 파일과 트랜지션 피스 사이에 그라우트 연결이 종래의 방식으로 형성될 수 있다.
복수의 도관, 예를 들어 3개, 4개, 5개 이상의 도관이 콘크리트 지지 구조물의 둘레 주위에 이격되어 있을 수 있다. 이는 트랜지션 피스를 설치하는 동안 제 1 단부 부분까지 그라우트의 흐름을 더욱 균일하게 하는데 도움이 될 수 있다.
트랜지션 피스는 밸러스트를 저장하기 위한 적어도 하나의 밸러스트 탱크를 포함할 수 있다. 밸러스트 탱크는 밸러스트, 예를 들어 해수가 트랜지션 피스에 추가되거나 또는 트랜지션 피스로부터 제거되는 것을 허용하여 트랜지션 피스의 부력을 조정하는데 사용할 수 있다. 이는 해저에서 돌출하는 파일 위에 트랜지션 피스를 낮추고 설치할 때 트랜지션 피스를 조작하는데 도움을 주도록 사용될 수 있다.
관형 콘크리트 구조물은 부피를 포함한다는 것이 이해될 것이다. 이 부피는 수밀 및/또는 기밀 격실로 분리될 수 있다. 이는 트랜지션 피스를 설치 장소로 부유시키고 선박으로 운반할 필요가 없는 경우에 유용할 수 있다. 콘크리트 지지 구조물은 격실을 형성하기 위해 콘크리트 지지 구조물의 부피의 섹션을 밀봉하도록 배열된 칸막이를 포함할 수 있다. 예를 들어, 2개의 칸막이는 칸막이와 콘크리트 지지 구조물의 벽 사이의 부피, 즉 격실을 둘러싸기 위해 내부 용적 내에 제공되고 콘크리트 지지 구조물의 길이를 따라 이격되어 있을 수 있다. 칸막이는 결실(들) 사이에 수밀 및/또는 기밀 밀봉을 제공할 수 있다. 콘크리트 지지 구조물은 1개, 2개, 3개 이상의 격실을 포함할 수 있다. 격실(들)은 트랜지션 피스 내에 밸러스트를 보관하기 위한 밸러스트 탱크로 활용될 수 있다. 위에서 언급한 바와 같이, 격실은 설치 중에 콘크리트 지지 구조물을 조작할 때 콘크리트 지지 구조물의 배향 및 전체 부력을 변경하기 위해 선택적으로 침수(또는 배수)될 수 있다.
트랜지션 피스는 일단 파일에 설치되면 해수면에서 콘크리트 지지 구조물의 제 2 단부까지 접근을 가능하게 하기 위해 콘크리트 지지 구조물의 제 2 단부에 사다리를 포함할 수 있다. 이는 메인터넌스 인력과 같은 작업자가 사다리를 확장함으로써 트랜지션 피스와 그 위에 지지되는 모든 풍력 터빈에 대한 접근을 트랜지션 피스 옆의 선박에서 가능하게 할 수 있다. 사다리는 콘크리트 지지 구조물의 외부 표면에 부착될 수 있다. 사다리는 콘크리트 지지 구조물의 길이를 따라 세로로 연장될 수 있다. 바람직하게, 사다리는 트랜지션 피스가 설치될 때 흘수선에 도달하기에 적합한 거리만큼 제 2 단부로부터 아래쪽으로 연장된다.
트랜지션 피스는 콘크리트 지지 구조물의 내부 내에 하나 이상의 데크를 포함할 수 있다. 데크는 콘크리트 지지 구조물의 제 2 단부를 향해 제공될 수 있다. 이는 메인터넌스 인력 및/또는 저장 공간을 위한 작업 공간을 제공할 수 있다. 데크는 트랜지션 피스 내에 일련의 바닥을 제공하기 위해 트랜지션 피스의 길이 방향을 따라 이격될 수 있다. 바닥으로의 접근은 바닥 사이에 연장된 계단이나 사다리를 통해 제공될 수 있다.
트랜지션 피스는 제 2 단부에 장착된 외부 플랫폼을 포함할 수 있다. 외부 플랫폼은 콘크리트 지지 구조물의 제 2 단부에 장착될 수 있다. 외부 플랫폼의 일부는 콘크리트 지지 구조물의 제 2 단부를 수용하기 위해 콘크리트 지지 구조물의 제 2 단부 위와 제 2 단부 주위에 끼워맞춰질 수 있다. 콘크리트 지지 구조물의 외부 표면과 외부 플랫폼의 표면 사이에 환형 갭이 제공될 수 있다. 외부 플랫폼은 예를 들어 환형 갭에 그라우트를 제공함으로써 그라우팅된 연결(grouted connection)에 의해 트랜지션 피스에 부착될 수 있다. 사다리는 외부 플랫폼으로 연장되어 외부 플랫폼에 대한 접근을 제공할 수 있다.
콘크리트 지지 구조물의 외경은 그 길이에 따라 달라질 수 있는데, 즉, 콘크리트 지지 구조물의 외경은 일정하지 않을 수 있다. 콘크리트 지지 구조물은 제 1 단부로부터 연장되는 일정한 외경의 부분과, 제 2 단부를 향해 테이퍼지는 부분(즉, 절두원추형 부분)을 포함할 수 있다. 테이퍼진 부분은 10m 미만의 길이를 가질 수 있다. 테이퍼진 부분으로 인해, 콘크리트 지지 구조물의 제 2 단부는 제 1 단부 및/또는 일정한 직경의 부분에 비해 더 작은 외경을 가질 수 있다. 제 2 단부의 외경은 제 1 단부의 직경보다 최대 3m 더 작을 수 있다. 트랜지션 피스의 테이퍼진 단부는 외부 플랫폼 또는 그 주위에 제공되는 다른 구조물에 대한 개선된 지지를 제공할 수 있는데, 이러한 구조물이 설치 후 및 작동 중에 트랜지션 피스 아래로 미끄러지는 것을 방지할 수 있다. 테이퍼진 부분은 또한 예를 들어 콘크리트 지지체의 제 2 단부와 풍력 터빈 사이에 제공된 그라우트 연결에서 그라우트 파손을 완화하는데 도움이 될 수 있다.
콘크리트 지지 구조물은 파일의 외부 표면에 대한 밀봉을 위해 제 1 단부에 시일을 가질 수 있다. 시일은 콘크리트 지지 구조물의 내부 표면 주위로 연장될 수 있다. 트랜지션 피스를 파일에 고정할 때, 파일의 외부 표면과 지지 구조물의 내부 표면 사이의 환형 갭에 그라우트를 부을 수 있다. 시일은 그라우트가 환형 갭에서 주변 해수로 누출되는 것을 방지할 수 있다. 시일은 팽창 가능한 시일일 수 있다. 이러한 방식으로, 시일을 팽창시켜 트랜지션 부분을 파일 위로 내린 후 환형 갭을 밀봉할 수 있다. 대안적으로, 시일은 콘크리트 지지 구조물의 내부 표면으로부터 반경방향 안쪽으로 연장되는 고무 립을 포함할 수 있다.
본 발명은 제 1 양태의 트랜지션 피스를 포함하는 해상 풍력 터빈용 기초로 확장될 수 있다. 따라서, 제 2 양태에서, 본 발명은 해상 풍력 터빈용 기초에 관한 것이며, 해상 풍력 터빈용 기초는 해저에 매립된 선단 단부와, 해저로부터 상방으로 연장하는 원위 단부를 갖는 파일 ― 상기 파일의 원위 단부는 해수면 아래에 있음 ―; 및 상기 파일의 원위 단부에 장착된 제 1 양태에 기재된 트랜지션 피스 ― 상기 트랜지션 피스는 해수면 위로 돌출됨 ― 를 포함한다.
제 2 양태의 해상 풍력 터빈용 기초는 제 1 양태와 관련하여 위에서 논의된 선택적 특징 중 임의의 하나 이상 또는 전부를 포함할 수 있다.
해상 풍력 터빈의 기초로 기존에 사용되는 파일 기초와 달리, 제 2 양태의 기초에 사용되는 파일은 해저에서 흘수선 위로 연장되지 않는데, 즉 침수된다. 오히려, 파일은 해저에서 상대적으로 작은 거리까지만 연장될 수 있다. 예를 들어, 파일은 해저에서 10m 이상 연장되지 않을 수 있다. 파일의 원위 단부부터 흘수선 위로 연장되는 기초의 섹션은 트랜지션 피스에 의해 제공된다.
파일은 기초의 주요 구조적 지지체를 제공하는데 사용된다. 일부 경우에, 해저까지 최대 50m까지 연장될 수 있지만 선택적으로 해저까지 최대 40m까지 연장되는 경우도 있다. 그러나 파일은 흘수선 위로 연장될 필요가 없기 때문에, 고정 기초 해상 풍력 터빈을 지지하는데 기존에 사용되는 파일보다 파일은 실질적으로 더 짧을 수 있다. 예를 들어, 파일은 60m 이하, 바람직하게 50m 이하의 길이를 가질 수 있다.
위에서 논의한 바와 같이, 전문 제조 공장에서 설치 장소까지 풍력 터빈 설치용 강철 파일을 먼 거리에 걸쳐 운반하는 것이 알려져 있다. 제 2 양태의 기초에 사용되는 파일은 기존 파일보다 훨씬 짧기 때문에, 질량이 적고 운반이 더 쉽고 경제적일 수 있다. 예를 들어, 길이가 짧고 질량이 적기 때문에, 기존 파일에 비해 단일 선박에 더 많은 수의 파일을 운반하는 것이 가능할 수 있다. 이는 예를 들어 해상 풍력 발전 단지의 설치 장소와 제조 장소 사이에서 파일을 운반하는데 필요한 이동 시간이 더 적다는 것을 의미할 수 있다. 더욱이, 파일을 운반할 때 이루어지는 이동으로 인해 CO2와 같은 온실 가스의 양이 더 적어질 수 있다. 더 가볍고 짧은 파일을 운반하는 것이 더 에너지 효율적일 수 있기 때문이다. 더욱이, 더 극단적인 기상 조건에서도 파일을 운반하는 것이 가능할 수 있다. 이로 인해 파일을 설치 장소로 운반하기 위해 허용 가능한 기상 조건을 기다려야 하므로 지연이 더 적거나 더 짧아질 수 있다.
콘크리트는 일반적으로 사용되는 건축 자재이고, 콘크리트로 구조물을 제조하는데 필요한 기술이 훨씬 더 널리 알려져 있기 때문에 작업하기가 더 쉽다. 또한, 전문 주조공장 등이 필요하지 않다. 대신, 트랜지션 피스는 기존 건설 장소에서 흔히 사용되는 장치를 사용하여 옥외 장소에서 건설될 수 있다. 따라서, 제 2 양태의 기초를 사용한다는 것은 장거리로 운반해야 하는 부품의 수가 적다는 것을 의미하며, 이는 운반 시간을 단축하고, 제조 효율을 높이고, 온실 가스 생산량을 감소시킬 수 있다. 콘크리트는 강철보다 가격이 저렴하기 때문에, 강철과 비교하여 기초의 일부를 콘크리트로 제조하는 것이 보다 더 비용 효율적일 수 있다. 또한, 기초는 이전에 상업적으로 실행 가능한 것으로 간주되지 않았던 해상 풍력 지역을 개방할 수 있다.
기초의 위치는 해상 설치 장소라고 불릴 수 있다.
해상 설치 장소의 수심은 15m 내지 40m일 수 있다.
기초는 해수면 위로 적어도 20m 또는 적어도 25m 돌출될 수 있다. 이것을 흘수선 위로 멀리 연장함으로써, 풍력 터빈은 흘수선 위의 트랜지션 피스에 직접 장착될 수 있는데, 즉, 트랜지션 피스와 풍력 터빈 사이에 연장되는 트랜지션 요소가 필요하지 않다. 설치 장소에서는 기초가 흘수선 위로 100년 파고 이상 돌출될 수 있다.
파일은 관형, 즉 중공의 기다란 구조물일 수 있다. 파일은 임의의 단면 형상을 가질 수 있지만, 회전 대칭성이 높기 때문에 원통형(예를 들어, 원형 단면을 가짐) 파일에 트랜지션 피스를 설치하는 것이 더 쉬울 수 있다.
파일은 강철로 형성될 수 있다. 강철 파일은 일반적으로 해상 풍력 터빈의 기초로 사용된다.
트랜지션 피스는 해저에서 위쪽으로 연장되는 파일 부분에 장착될 수 있다. 예를 들어, 파일의 단부는 콘크리트 지지 구조물의 제 1 단부 내에 수용될 수 있다. 이러한 방식으로, 트랜지션 피스의 콘크리트 지지 구조물의 일부는 파일의 일부를 둘러싸서 중첩될 수 있다. 이를 중첩 영역이라고 부를 수 있다. 중첩 영역은 해저로부터 연장되는 파일의 전체 부분을 포함할 수 있다.
트랜지션 피스의 제 1 단부는 해저에 놓일 수 있다. 예를 들어, 트랜지션 피스가 제 1 단부에 립을 포함하는 경우, 립은 해저에 놓일 수 있다. 이러한 방식으로, 트랜지션 피스는 해저에 의해 적어도 부분적으로 지지될 수 있다.
콘크리트 지지 구조물 및/또는 팽창 가능한 패커의 내부 표면으로부터 연장되는 돌출부는 파일의 원위 단부에 놓일 수 있다. 이는 트랜지션 피스에 대한 추가 지지를 제공할 수 있다.
파일의 외부 표면과 콘크리트 지지 구조물의 내부 표면 사이에는 환형의 갭이 형성될 수 있다. 이 환형 갭은 콘크리트 지지 구조물과 파일 사이의 중첩 영역을 따라 연장될 수 있다. 예를 들어, 콘크리트와 같은 그라우트는 환형 갭 내에 제공되어 트랜지션 피스를 파일에 고정할 수 있다. 이를 그라우트 연결이라 부를 수 있다. 그라우트는 바람직하게 중첩 영역 내에서 콘크리트 지지 구조물의 전체 원주 주위로 연장된다.
환형 갭은 콘크리트 지지 구조물의 제 1 단부에 있는 시일에 의해 유체적으로 밀봉될 수 있으며, 그 결과 예를 들어 유체, 예를 들어 그라우트는 환형 갭 밖으로 빠져나와 주변 해수로 들어갈 수 없다.
기초 피스는 슬립 조인트에 의해 파일에 결합될 수 있다. 이러한 방식으로, 트랜지션 피스는 미리 결정된 거리만큼 파일에 대해 위 아래로 움직이는 것이 허용될 수 있다.
스커트는 해저 속으로 관통, 즉 연장될 수 있다. 스커트는 파일의 외부 표면과 콘크리트 지지 구조물의 내부 표면 사이의 환형 갭에서 그라우트가 새는 것을 방지하는데 도움이 될 수 있다. 스커트는 1m 내지 5m 범위 내 깊이까지 해저로 연장될 수 있다.
파일의 외경은 5m 내지 15m 범위, 예를 들어 9m 내지 11m일 수 있다. 바람직하게, 해저로부터 연장되는 파일 부분은 콘크리트 지지 구조물의 내경보다 작은 (최대) 외경을 갖는다. 이는 콘크리트 지지 구조물이 파일 위와 주위에 끼워맞춰지는 것을 허용할 수 있는데, 즉, 이는 해저에서 위로 연장되는 파일의 일부가 관형 콘크리트 지지 구조물에 삽입되는 것을 허용할 수 있다.
트랜지션 피스(예를 들어, 콘크리트 지지 구조물)의 내경과 파일의 (최대) 외경(예를 들어, 해저에서 연장되는 영역)은 150㎜ 미만까지 상이할 수 있다. 예를 들어, 직경은 120㎜ 이하 또는 100㎜ 이하까지 상이할 수 있다. 이러한 방식으로, 파일과 트랜지션 피스 사이에 밀착된 끼워맞춤이 이루어질 수 있다. 콘크리트 지지 구조물의 내부 표면과 파일의 외부 표면 사이의 환형 갭의 크기는 이들 구성요소의 상대 직경에 의해 영향을 받는다는 것이 이해될 것이다. 따라서, 환형 갭의 폭은 75㎜ 이하, 60㎜ 이하, 또는 50㎜ 이하일 수 있다.
파일의 직경은 길이에 따라 일정할 수도 있고, 길이에 따라 달라질 수도 있다. 예를 들어, 파일은 그 원위 단부에서 테이퍼지거나 모따기된 부분(즉, 절두원추형 부분)을 가질 수 있다. 즉, 파일의 직경은 파일의 원위 단부를 향해 감소할 수 있다. 테이퍼진 부분은 5m의 길이를 가질 수 있다. 테이퍼진 부분은 설치 중에 파일의 원위 단부 주위에 트랜지션 피스를 위치시키는 것을 더 쉽게 함으로써 파일에 대한 트랜지션 피스의 더 쉬운 설치를 허용할 수 있다. 파일의 선단 단부는 해저에 파일을 삽입하는 동안 테이퍼질 수 있다.
본 발명은 또한 제 2 양태의 기초를 포함하는 고정 기초 해상 풍력 터빈으로 확장될 수 있다. 따라서, 제 3 양태에, 본 발명은 제 2 양태의 기초 위에 장착된 풍력 터빈을 포함하는 고정 기초 해상 풍력 터빈을 제공할 수 있다.
제 3 양태의 고정 기초 해상 풍력 터빈은 제 1 및 제 2 양태와 관련하여 위에서 논의된 임의의 하나 이상 또는 모든 선택적인 특징을 포함할 수 있다.
풍력 터빈은 트랜지션 피스에 장착될 수 있다.
풍력 터빈은 콘크리트 지지 구조물의 제 2 단부에 장착될 수 있다.
풍력 터빈은 타워를 포함할 수 있다. 타워는 기초 위에 장착될 수 있으며, 바람직하게 제거 가능하게 장착될 수 있다.
풍력 터빈은 나셀을 포함할 수 있다. 나셀은 타워 상에, 바람직하게 타워의 상단에 장착될 수 있으며, 예를 들어 제거 가능하게 장착될 수 있다. 나셀은 타워에 회전 가능하게 장착될 수 있다. 발전기 및 관련 전자 장치는 예를 들어 나셀 내에 또는 나셀 상에 장착될 수 있으며, 예를 들어 제거 가능하게 장착될 수 있다.
하나 이상의 로터 블레이드는 로터 허브를 통해 나셀에 장착될 수 있으며, 예를 들어 제거 가능하게 장착될 수 있다. 바람직하게, 발전기는 로터 허브의 회전에 의해 구동되도록 구성된다. 풍력 터빈은 예를 들어 3개의 로터 블레이드를 포함할 수 있다. 로터 블레이드는 예를 들어 피치가 제어될 수 있도록 로터 허브에 회전 가능하게 장착될 수 있다. 로터 허브와 로터 블레이드는 함께 풍력 터빈의 로터를 형성할 수 있다.
나셀, 발전기(및 관련 전자 장치 및 기어박스) 및 로터는 함께 로터-나셀 조립체를 형성할 수 있다.
풍력 터빈은 100m보다 큰, 보다 바람직하게 150m보다 큰, 가장 바람직하게 200m보다 큰 로터 직경을 가질 수 있다. 예를 들어, 풍력 터빈은 220m에서 250m 사이의 로터 직경을 가질 수 있다. 따라서, 로터 블레이드는 각각 50m 초과, 75m 초과 또는 100m 초과의 길이를 가질 수 있다.
로터 허브는 로터를 수용하기에 적합하게 위치되는 것이 바람직하다. 따라서, 로터 허브를 적절한 높이에 수용하기 위해 타워 높이는 100m 이상, 150m 이상, 200m 이상일 수 있다.
풍력 터빈은 3MW보다 큰, 바람직하게 10MW보다 큰 정격 출력을 가질 수 있다. 풍력 터빈은 최대 15MW의 정격 출력을 가질 수 있다.
또 다른 양태에서, 본 발명은 해상 풍력 터빈용 기초를 설치하는 방법을 제공할 수 있다. 방법은 파일의 단부가 해저로부터 연장되도록 해저에 부분적으로 매립된 파일을 제공하는 것 ― 상기 파일의 단부는 흘수선 아래에 있음 ―; 및 상기 파일의 단부가 트랜지션 피스의 제 1 단부 내에 수용되도록 트랜지션 피스를 해저쪽으로 그리고 파일 상으로 하강시킴으로써 제 1 양태에 기재된 트랜지션 피스를 파일에 장착하는 것을 포함한다.
트랜지션 피스는 제 1 양태와 관련하여 위에서 설명한 선택적인 특징 중 임의의 하나 이상 또는 모두를 포함할 수 있다.
방법은 제 1 및 제 2 양태와 관련하여 위에 설명된 선택적인 특징 중 하나 이상 또는 모두를 포함하는 기초를 제공할 수 있다.
파일은 트랜지션 피스의 제 1 단부가 파일의 단부와 주변으로 맞물리도록 트랜지션 피스의 제 1 단부 내에 수용된다. 즉, 트랜지션 피스의 제 1 단부가 파일 단부로 내려져, 파일의 단부 상에 그리고 단부 둘레에 끼워맞춰진다.
파일의 단부가 해수면 아래에 잠겨 있기 때문에, 파일의 단부가 트랜지션 피스의 제 1 단부에 의해 수용되기 위해서는 적어도 일부 트랜지션 피스(예를 들어, 제 1 단부)가 물에 잠겨야 한다는 것이 이해될 것이다.
파일의 단부를 향해 트랜지션 피스를 낮추는 것은 트랜지션 피스의 밸러스트 탱크에 밸러스트를 추가하는 것을 포함할 수 있다. 예컨대, 물, 바닷물이 밸러스트 탱크에 추가될 수 있다. 이는 트랜지션 피스의 질량을 충분히 증가시켜 해저쪽으로 가라앉을 수 있다.
트랜지션 피스는 트랜지션 피스의 제 1 단부가 해저와 접촉하도록 파일의 단부 상으로 낮아질 수 있다. 트랜지션 피스의 제 1 단부 부분에 있는 립은 존재하는 경우에 해저에 접촉할 수 있다.
트랜지션 피스를 파일 단부 상으로 낮추면 스커트 또는 그 일부가 해저에 매립될 수 있다. 따라서, 방법은 스커트를 해저에 매립하는 것을 포함할 수 있다. 트랜지션 피스(및 밸러스트 탱크에 고정된 밸러스트)의 질량은 스커트를 해저로 밀어넣기에 충분할 수 있다. 따라서, 예를 들어 트랜지션 피스에 손상을 야기할 수 있는 파일 드라이버 또는 유사한 것을 이용하여 스커트를 해저로 밀어넣을 필요가 없을 수도 있다. 스커트는 최대 5m 깊이까지 해저에 매립될 수 있다.
트랜지션 피스가 파일 위로 내려감에 따라, 콘크리트 지지 구조물의 내부 표면의 돌출부(및/또는 돌출부의 하부면의 팽창 가능한 패커)는 파일의 단부에 안착될 수 있다. 중첩 영역의 정도는 콘크리트 지지 구조물의 길이를 따라 돌출부의 위치를 조정함으로써 및/또는 팽창 가능한 패커의 팽창 정도를 조정함으로써(예를 들어 팽창 가능한 패커를 팽창 및/또는 수축시킴으로써) 조정될 수 있다. 콘크리트 지지 구조물의 길이를 따라 돌출부의 위치를 조정하고 및/또는 팽창 가능한 패커의 팽창 정도를 조정함으로써 트랜지션 피스를 파일에 대해 수직에 더 가깝게 이동할 수 있다.
파일의 단부를 향해 트랜지션 피스를 낮추기 전에, 트랜지션 피스를 들어올려 뒤집어, 수직으로 또는 실질적으로 수직으로 세울 수 있다. 대형 리프트 선박(예를 들어, 크레인 선박)을 사용하여 트랜지션 피스를 들어올릴 수 있다. 다음에, 트랜지션 피스는 해저를 향해 수직으로 낮아질 수 있다.
대형 리프트 선박을 사용하여 트랜지션 피스가 파일의 단부를 향해 내려갈 때 트랜지션 피스를 안내할 수 있다.
일단 제 1 단부가 파일 위로 하강되고 및/또는 트랜지션 피스의 제 1 단부가 해저에 접촉되면, 트랜지션 피스의 제 2 단부는 바람직하게 흘수선 위로 돌출된다. 제 2 단부는 흘수선 위로 적어도 20m 또는 적어도 25m 돌출될 수 있다.
트랜지션 피스를 파일 위로 낮추면 파일의 외부 표면과 콘크리트 지지 구조물의 내부 표면 사이에 환형 갭이 형성될 수 있다. 이 환형 갭은 트랜지션 피스를 파일에 고정하기 위해 그라우팅될 수 있다. 그라우트는 제 1 단부를 향해 콘크리트 지지 구조물의 길이를 따라 연장되는 도관을 통해 환형 갭으로 통과될 수 있다. 따라서, 그라우트는 도관을 통해 제 2 단부로부터 콘크리트 지지 구조물의 제 1 단부에 있는 환형 갭으로 통과될 수 있다.
트랜지션 피스의 제 1 단부 내부의 데크들, 외부 플랫폼 및/또는 사다리는 트랜지션 피스가 파일에 장착된 후에 설치될 수 있다. 이러한 구성요소는 예를 들어, 대형 리프트 선박에 의해 들어올려질 수 있으며, 트랜지션 피스와 결합 관계로 하강될 수 있다. 예를 들어, 데크는 트랜지션 피스 내에서 제 위치로 낮아질 수 있다. 다음에, 데크, 외부 플랫폼 및/또는 사다리는 공지된 방식으로 제자리에 고정될 수 있다. 대안적으로, 데크, 외부 플랫폼 및/또는 사다리는 파일에 트랜지션 피스를 설치하기 전에 트랜지션 피스에 설치될 수 있다. 예를 들어, 트랜지션 피스가 설치 장소로 운반되기 전에 육지에서 트랜지션 피스에 설치될 수 있다.
방법은 파일 위에 트랜지션 피스를 설치하기 전에 해저에 파일을 설치하는 것을 포함할 수 있다. 이것은 파일의 선단 단부를 해저로 낮추고, 선단 단부를 해저로 밀어넣는 것이 포함될 수 있다. 예를 들어 파일 드라이버를 사용하는 등의 적절한 수단을 사용하여 파일을 해저로 박을 수 있다.
설치 전에, 파일은 해저로 내려가기 전에 직집, 예를 들어 수직 배향으로 들어올려질 수 있다. 대형 리프트 선박을 사용하여 파일을 직립 배향으로 들어올릴 수 있다.
해저를 향해 파일을 내리는 것은 파일 내의 하나 이상의 밸러스트 탱크에 밸러스트를 추가하는 것을 포함할 수 있다. 예를 들어, 밸러스트 탱크(들)에 바닷물을 추가할 수 있다. 밸러스트를 추가하면 파일이 해저쪽으로 가라앉을 수 있다.
방법은 또한 파일 및/또는 트랜지션 피스를 설치 장소로 운반하는 것을 포함할 수 있다.
파일과 트랜지션 피스는 각각 상이한 위치에서 제조될 수 있다. 파일은 파일 제조 장소(예를 들어, 전문 주조공장)에서 제조될 수 있으며, 트랜지션 피스는 트랜지션 피스 제조 장소에서 제조될 수 있다. 바람직하게, 트랜지션 피스 제조 장소는 파일 제조 장소보다 설치 장소에 더 가깝다. 즉, 파일 제조 시설과 설치 장소 사이의 이동 거리는 트랜지션 피스 제조 시설과 설치 장소 사이의 이동 거리보다 클 수 있다. 따라서, 트랜지션 피스 제작 장소와 설치 장소 사이의 트랜지션 피스가 이동한 거리는 파일 제조 장소와 설치 장소 사이에서 파일이 이동한 거리보다 작을 수 있다.
트랜지션 피스 제조 장소는 설치 장소에서 500㎞ 이내에 위치할 수 있다. 바람직하게, 트랜지션 피스 제조 장소는 설치 장소로부터 100㎞ 미만, 보다 바람직하게 50㎞ 미만이다. 따라서, 트랜지션 피스는 설치 장소에서 국부적으로 제조될 수 있다.
파일 제조 시설은 트랜지션 피스 제조 장소보다 설치 장소에서 더 멀리 위치할 수 있다. 예를 들어, 파일 제조 장소는 트랜지션 피스 제조 장소에 비해 설치 장소에서 50㎞ 이상, 또는 100㎞ 이상 더 멀리 위치할 수 있다. 따라서, 파일 제조 장소는 설치 장소로부터 최소 100㎞ 떨어진 곳에 위치할 수 있다. 파일 제조 장소는 설치 장소로부터 150㎞ 이상, 500㎞ 이상 떨어진 곳에 위치하는 것이 바람직하다. 일부 경우에는, 파일 제조 장소는 설치 장소에서 1000㎞ 이상 떨어져 있을 수 있으며, 예를 들어 설치 장소에서 4000㎞ 이상 또는 6000㎞ 이상 떨어져 있을 수 있다.
파일은 파일 제조 시설에서 설치 장소로 직접 운반될 수 있는데, 즉 파일은 설치 장소로 운반되기 전에 다른 곳에 보관할 수 없다. 이는 파일이 설치 장소로 운반되기 전에 파일 제조 시설에 파일을 보관하는 것을 배제하려는 의도는 아니다.
파일은 파일 제조 설비에서 예를 들어 크레인에 의해 파일 운반 선박으로 들어올릴 수 있다. 파일은 수평 배향, 즉 파일 운반 선박에 눕혀서 보관될 수 있다.
종래에 고정 기초 해상 풍력 발전기의 기초로 사용되는 파일에 비해 파일이 길이가 짧고 질량이 적기 때문에, 파일 운반 선박은 종래의 파일에 비해 더 많은 수의 파일을 운반할 수 있다. 파일 운반 선박은 한번에 최대 10개의 파일을 운반할 수 있다. 따라서, 파일 운반 선박은 한번에 최대 10개의 파일을 운반할 수 있다.
파일은 파일 운반 선박에 의해 설치 장소까지 운반될 수 있다.
파일이 설치 장소에 도착하면, 파일은 예를 들어 대형 리프트 선박에 의해 파일 운반 선박에서 들어올려질 수 있고, 위에서 설명한 대로 해저의 위치로 내려간다. 따라서, 파일 운반 선박은 파일 및/또는 기초를 설치하는 동안 활용될 수 있다. 즉, 파일을 설치하는 동안 사용되는 선박은 파일을 설치 장소까지 운반하는데 사용되는 선박과 동일할 수 있다. 따라서, 해저에 파일을 설치하기 전에 파일을 파일 운반 선박에서 다른, 아마도 전문 설치 선박으로 운반할 필요가 없을 수도 있다. 이렇게 하면 설치 과정에서 시간과 비용을 절약할 수 있다.
트랜지션 피스는 트랜지션 피스 제조 시설에서 설치 장소로 직접 운반될 수 있는데, 즉 트랜지션 피스는 설치 장소로 운반되기 전에 다른 곳에 보관될 수 없다. 이는 파일이 설치 장소로 운반되기 전에 트랜지션 피스 제조 시설에 트랜지션 피스를 보관하는 것을 배제하려는 의도는 아니다.
트랜지션 피스는 트랜지션 피스 운반 선박에서 설치 장소로 운반될 수 있거나, 설치 장소로 부유될 수 있다. 예를 들어, 트랜지션 피스는 트랜지션 피스 제조 시설에서 물 속으로 들어올려 설치 장소로 견인될 수 있다.
트랜지션 피스는 트랜지션 피스 제조 시설에서 예를 들어 크레인에 의해 트랜지션 피스 운반 선박 위로 들어올려질 수 있다. 트랜지션 피스는 수평 배향, 즉 트랜지션 피스 운반 선박에 누워 있는 상태로 유지될 수 있다. 이는 트랜지션 피스 제조 시설에서 설치 장소로 운반될 때 트랜지션 피스가 교량과 같은 장애물 아래를 통과하는 것을 허용할 수 있다.
트랜지션 피스 제조 시설은 해안, 예를 들어 항구에 위치할 수도 있고, 내륙에 위치할 수도 있다. 예를 들어, 트랜지션 피스 제조 시설은 해안에서 강 상류의 강에 위치할 수 있다. 따라서, 트랜지션 피스는 트랜지션 피스 제조 시설과 설치 장소 사이의 이동 중 적어도 일부 동안 강을 따라 또는 강들을 따라 운반될 수 있다.
트랜지션 피스 운반 선박은 바지선을 포함할 수 있다. 바지선은 예인선에 의해 예인될 수 있다.
트랜지션 피스는 트랜지션 피스 운반 선박에 의해 설치 장소로 운반될 수 있다.
트랜지션 피스가 설치 장소에 도착하면, 트랜지션 피스는 상술한 바와 같이 예를 들어 대형 리프트 선박에 의해 트랜지션 피스 운반 선박에서 들어올려질 수 있고, 파일 위의 위치로 내려간다. 따라서, 트랜지션 피스 운반 선박은 트랜지션 피스 및/또는 기초를 설치하는 동안 활용될 수 있다. 즉, 트랜지션 피스를 설치하는 동안 사용되는 선박은 트랜지션 피스를 설치 장소로 운반하는데 사용되는 선박과 동일할 수 있다. 따라서, 파일에 트랜지션 피스를 설치하기 전에 트랜지션 피스를 트랜지션 피스 운반 선박에서 다른, 아마도 특수 설치 선박으로 옮길 필요가 없을 수도 있다. 이렇게 하면 설치 과정에서 시간과 비용을 절약할 수 있다.
방법은 기초 위에 풍력 터빈을 설치하는 것으로 확장될 수 있다. 풍력 터빈은 트랜지션 피스의 제 2 단부에 장착될 수 있다. 풍력 터빈의 구성요소 및/또는 부분적으로 조립된 부품은 개별적으로, 즉 한번에 하나씩 트랜지션 피스에 장착될 수 있다. 풍력 터빈의 구성요소 및/또는 부분적으로 조립된 부품은 트랜지션 피스에 이미 설치된 구성요소 및/또는 부분적으로 조립된 부품에 장착되거나 부착될 수 있다. 예를 들어, 타워는 트랜지션 피스에 설치되고, 나셀은 이어서 타워에 장착될 수 있다.
대안적으로, 풍력 터빈은 일체형으로 트랜지션 피스에 설치될 수 있다. 즉, 적어도 타워, 나셀, 로터 허브 및 블레이드를 포함하는 풍력 터빈의 모든 주요 부품 또는 구성요소는 설치 전에 조립될 수 있다.
대형 리프트 선박은 풍력 터빈, 풍력 터빈의 구성 요소 및/또는 풍력 터빈의 부분적으로 조립된 부품을 트랜지션 피스와 결합 관계로 들어올려 기초 위에 설치하는 것을 용이하게 하는데 사용될 수 있다. 예를 들어, 대형 리프트 선박은 풍력 터빈, 풍력 터빈의 구성요소 및/또는 풍력 터빈의 부분적으로 조립된 부품을 선박으로부터 들어올려 트랜지션 피스와 결합 관계로 만드는데 사용될 수 있다.
풍력 터빈의 적어도 일부는 트랜지션 피스가 파일에 설치되기 전에 트랜지션 피스에 장착될 수 있다. 이는 트랜지션 피스를 설치 장소로 운반하기 전에 육지 위치, 예를 들어 트랜지션 피스 제조 시설에서 수행될 수 있다. 예를 들어, 설치 장소에서 트랜지션 피스가 파일에 설치되기 전에 타워가 트랜지션 피스에 장착될 수 있다. 다른 풍력 터빈 부품 및/또는 부분적으로 조립된 부품은 트랜지션 피스가 파일에 장착된 후 설치 장소의 기초에 이미 설치된 부품에 장착 및/또는 부착될 수 있다. 대안적으로, 풍력 터빈은 트랜지션 피스가 파일에 장착된 후에 기초에 장착될 수 있다.
방법은 또한 트랜지션 피스를 제조하는 것을 포함할 수 있다. 트랜지션 피스는 트랜지션 피스 제조 시설에서 제조될 수 있다. 트랜지션 피스를 제조하는 것은 콘크리트 지지 구조물을 모놀리식 구조물로 주조하는 것을 포함할 수 있다. 이는 수직 슬립 형성 방법과 같은 슬립 형성 방법을 사용하여 달성될 수 있다.
콘크리트 지지 구조물을 형성하는 것은 대안적으로 별도의 콘크리트 부분을 형성하는 것과, 이들을 함께 결합하여 콘크리트 지지 구조물을 제공하는 것을 포함할 수 있다. 별도의 콘크리트 부분은 링, 즉 관형 섹션 또는 하프 파이프 섹션으로 구성될 수 있다. 별도의 콘크리트 부분은 주조로 형성될 수 있다.
하프 파이프 섹션은 하프 파이프 섹션의 형상을 정의하는 캐비티를 포함하는 하프 파이프 형상 몰드에서 수평으로, 즉 누워서 형성될 수 있다. 하프 파이프 섹션을 형성하기 위해 콘크리트를 몰드에 붓고 경화시킬 수 있다.
제 1 하프 파이프 섹션이 형성되면, 제 2 하프 파이프 섹션이 제 1 하프 파이프 섹션에 제 위치에 형성되어, 콘크리트 지지 구조물을 완성할 수 있다. 이는 제 1 하프 파이프 섹션의 종방향 에지를 따라 몰드를 제공하는 것을 포함할 수 있다. 몰드는 제 1 하프 파이프 섹션의 연장부를 형성하고, 하프 파이프 형상의 캐비티를 정의할 수 있다. 캐비티와 제 1 하프 파이프 섹션은 예를 들어 원형 섹션을 갖는 관형 형상을 함께 형성할 수 있다. 관형 콘크리트 지지 구조물을 완성하기 위해 콘크리트를 몰드에 붓고 경화시킬 수 있다.
스커트는 콘크리트 지지 구조물의 제 2 단부에 결합될 수 있다. 이는 스커트의 연결 로드를 콘크리트 지지 구조물의 제 2 단부에 삽입하는 것을 포함할 수 있다.
스커트의 연결 로드는 몰드의 캐비티 안으로 침투하여 콘크리트가 연결 로드 주위에 부어질 수 있다. 이러한 방식으로, 콘크리트가 경화되면, 연결 로드가 콘크리트 내에 들어가, 스커트를 하프 파이프 섹션(들)에 결합할 수 있다.
방법은 콘크리트 지지 구조물을 에폭시로 코팅하는 것을 추가로 포함할 수 있다. 예를 들어, 콘크리트 지지 구조물의 내부 및/또는 외부 표면은 에폭시로 코팅될 수 있다. 에폭시는 별도의 콘크리트 부품이 함께 결합되는 콘크리트 지지 구조물의 결합 영역에만 적용될 수 있다.
본 발명의 특정 실시예는 이제 단지 예로서 그리고 첨부 도면을 참조하여 설명될 것이다.
도 1은 고정 기초 해상 풍력 터빈을 도시한다.
도 2는 해저에 매립된 파일과 해상 풍력 터빈을 지지하기 위한 트랜지션 피스 사이의 연결을 도시한다.
도 3a 및 도 3b는 해상 풍력 터빈을 지지하기 위한 기초를 도시한다.
도 4의 (a)는 해상 풍력 터빈 기초의 트랜지션 피스를 형성하는데 사용되는 몰드의 입면도를 도시한다.
도 4의 (b)는 도 4의 (a)의 몰드를 통한 단면을 도시한다.
도 4의 (c)는 해상 풍력 터빈 기초의 트랜지션 피스를 형성하는데 사용되는 제 2 몰드의 입면도를 도시한다.
도 4의 (d)는 도 4의 (b)의 몰드를 통한 단면을 도시한다.
도 1은 고정 기초 해상 풍력 터빈(1)을 도시한다. 풍력 터빈(1)은 타워(2), 타워(2)의 상부에 장착된 나셀(3), 및 로터 허브(5)와 나셀(3)에 회전 가능하게 장착되는 복수의 블레이드(6)를 포함하는 로터(4)를 포함한다.
나셀(3)은 작동 시 거의 수직인 타워(2)의 종축을 중심으로 회전하도록 구성될 수 있으며, 작동 시 다가오는 바람을 향하도록 제어된다.
로터(4)는 다가오는 바람에 의해 블레이드(6)가 회전하게 구동되도록 실질적으로 수평축을 중심으로 회전하도록 구성된다. 로터(4)는 나셀(3) 내에 수용된 발전기(도시하지 않음)의 구동 샤프트에 결합된다.
해상 풍력 터빈은 일반적으로 비용 효율성을 극대화하기 위해 높은 출력 파워를 생성하기 위해 대형 로터 직경으로 설계된다. 풍력 터빈(1)은 약 10MW 내지 15MW의 정격 파워 출력을 달성하고 220m와 250m 사이의 로터 직경을 갖도록 설계될 수 있다.
타워(2)는 기초(10)의 상부에 장착된다. 기초(10)는 해저(14)에 고정되고, 타워(2) 및 해수면(8) 위의 다른 풍력 터빈 구성요소를 지지하기 위해 해수면(8) 위로 연장된다. 기초(10)는 파일(11)과, 파일(11)에 장착되는 트랜지션 피스(12)를 포함한다.
파일(11)은, 예를 들어 풍력 터빈(1)에 작용하는 파도 모션, 풍력 등에 의해 야기되는 하중에 대해서 풍력 터빈(1)을 지지하기 위해서 해저(7)에 미리 결정된 깊이로 박혀 있는 중공 관형 강철 구조물을 포함한다. 예를 들어, 파일(11)은 해저(7) 내로 약 40m 내지 50m까지 연장될 수 있다. 파일(11)의 상부 부분은 해저(7)로부터 물 속으로 상방으로 돌출된다. 도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이, 파일(11)은 해수면(8) 위로 돌출하지 않고, 해저(7)로부터 해수면(8)을 향해 부분적으로만 연장된다. 즉, 해저(7)로부터 돌출된 파일(11)의 단부가 완전히 잠긴다. 예를 들어, 수심이 15m 내지 40m인 경우, 파일은 해저(7)로부터 상방으로 5m 내지 10m만 연장될 수 있다. 따라서, 파일(11)은 해상 풍력 터빈용 기초에 일반적으로 사용되는 파일보다 상당히 짧을 수 있으며, 이는 종종 타워(2)가 장착될 표면(8) 위로 돌출된다. 예를 들어, 파일의 길이는 약 60m를 넘지 않을 수 있다.
도 2에서 더욱 명확하게 볼 수 있는 바와 같이, 파일(11) 상에 트랜지션 피스(12)를 위치시키는 것을 돕기 위해 파일의 상부 단부는 테이퍼지거나 모따기될 수 있다.
트랜지션 피스(12)는 해저(7)로부터 연장되는 파일(11)의 상부 부분 상에 장착된다. 도 1에 도시된 바와 같이 트랜지션 피스(12)의 상부 단부는 해수면(8) 위로 돌출하고, 타워(2)는 거기에 장착된다.
트랜지션 피스(12)는 콘크리트 지지 구조물(13)과 스커트(15)를 포함한다. 콘크리트 지지 구조물(13)은 파일(11)의 단부 부분을 수용하도록 구성된 제 1 단부(16)를 갖는 기다란 관형 구조물이다. 도 2, 도 3a 및 도 3b에서 보다 명확하게 볼 수 있는 바와 같이, 콘크리트 지지체(13)의 제 1 단부(16)는 파일(11)의 단부가 해저(7)로부터 돌출된 파일(11)의 단부 위에 끼워맞춰져서 파일(11)의 단부가 제 1 단부(16) 내에 수용된다. 이를 주변 맞물림이라고 부를 수 있다. 트랜지션 피스(10)가 파일(11)에 장착될 때, 콘크리트 지지 구조물(13)의 제 1 단부(16)는 해저에 놓일 수 있다. 타워(2)는 해수면(8) 위로 돌출된 콘크리트 지지체(13)의 제 2 단부(17)에 장착된다.
도 1에서, 콘크리트 지지 구조물(13)은 하부 원통 부분(13a)과 상부 원뿔 부분(13b)을 갖는다. 하부 원통형 부분(13a)은 그 길이를 따라 실질적으로 일정한 직경을 갖는다. 원뿔 부분(13b)은 일 단부(즉, 하부 단부)에 원통형 부분(13a)의 직경과 동일한 직경과, 타 단부(즉, 상부 단부, 이 경우에 제 2 단부(17))에 하부 부분(13a)의 직경보다 작은 직경을 갖는 절두원추형 부분이다. 원뿔 부분(13b)의 존재가 필수적인 것은 아니지만, 이는 타워(2)를 트랜지션 피스(12)에 장착할 때 도움이 될 수 있다. 예를 들어, 원뿔 부분(13b)은 트랜지션 피스(12)와 타워(2) 사이의 그라우트 연결에서 그라우트 파손을 완화하는데 도움이 될 수 있다.
콘크리트 지지 구조물(13)의 길이는 해상 풍력 터빈(1)의 설치 장소의 수심에 따라 달라지지만, 해저(7)로부터 해수면(8) 위로 연장되기에 충분해야 한다. 예를 들어, 콘크리트 지지 구조물(13)은 기초(10)가 약 40m 내지 45m의 수심에서 사용될 수 있게 하는 최대 65m의 길이를 가질 수 있다. 콘크리트 지지 구조물(13)은 해수면 위로 20m 이상 연장될 수 있다.
스커트(15)는 콘크리트 지지 구조물(13)의 제 1 단부에 부착되고, 해저(7) 내부로 관통된다. 스커트(15)는 해저 아래에서 미리 정해진 거리만큼 파일(11)의 일부를 주변으로 둘러싸는 관형 구조물이다. 스커트(15)는 스커트(15)가 해저(7)로 강제로 들어갈 때 좌굴되는 것을 방지하기 위해 주름진 강판으로 형성될 수 있다.
스커트는 스커트(15)를 콘크리트 지지 구조물(13)에 결합시키기 위해 콘크리트 지지 구조물의 제 1 단부(16) 내로 연장되는 연결 로드(24)(도 4의 (a)에 도시됨)를 포함할 수 있다.
해저(7)로 연장함으로써, 스커트는 예를 들어 트랜지션 피스(12)의 설치 동안에 축방향 및 비틀림 하중을 해저(7)로 전달함으로써 트랜지션 피스(12)를 지지하는데 도움을 준다. 스커트(15)는 또한 기초(10)가 긁히는 것을 방지하는데에 또한 도움이 된다. 트랜지션 피스(11)를 지지하는 스커트(15)의 능력은 설치 장소의 해저(7)에 있는 토양의 유형 및 농도에 따라 달라질 수 있다. 예를 들어, 특정 거리만큼 토양 속으로 관통하는 스커트는 토양이 상대적으로 부드러운 곳에 비해 토양이 단단한 곳에 더 높은 수준의 지지력을 제공할 수 있다. 따라서, 스커트의 길이, 즉 스커트가 해저(7)를 관통하는 깊이는 설치 장소에서 해저(7)의 토양의 유형에 따라 선택될 수 있다. 스커트의 길이는 최대 5m까지 가능하지만, 해저(7)의 토양이 단단한 경우에는 예를 들어 최대 3m까지 더 짧아질 수 있다.
스커트(15)에 더하여, 또는 대안적으로, 트랜지션 피스(12)는 콘크리트 지지 구조물(13)의 제 1 단부(16)에 립 또는 플랜지(도시하지 않음)를 포함할 수 있다. 립은 트랜지션 피스(12)가 파일(11)에 설치될 때 콘크리트 지지 구조물(13)과 해저(7) 사이의 접촉 면적을 증가시키기 위해 제 1 단부(16)에서 콘크리트 지지 구조물(13)로부터 반경방향 외측으로 연장될 수 있다. 립은 예를 들어 넘어지는 것을 방지하기 위해 트랜지션 피스를 지지하는데 도움이 될 수 있다.
이제 파일(11)과 트랜지션 피스(12) 사이의 연결이 도 2를 참조하여 설명될 것이다. 전술한 바와 같이, 트랜지션 피스는 해저(7)로부터 돌출하는 파일(11)의 부분이 콘크리트 지지 구조물(13) 내에 수용되고 그리고 지지 구조물(13)의 제 1 단부(16)가 해저(7)에 안착되도록 파일(11) 상에 그리고 파일(11) 주위에 위치된다. 따라서, 해저(7)로부터 돌출된 파일(11)의 부분은 콘크리트 지지 구조물(13)의 부분과 중첩된다. 이러한 중첩 영역의 길이는 파일(11)이 해저(7)로부터 얼마나 멀리 연장되는지에 따라 다르지만, 최대 약 10m일 수 있다.
콘크리트 지지 구조물의 내경(IDsupport)은 파일(11)이 지지 구조물(13) 내에 수용될 수 있을 만큼 충분히 커야 한다는 것이 이해될 것이다. 그러나, 지지 구조물의 내경(IDsupport)과 파일의 외경(ODpile) 사이의 차이는 파일의 정렬의 약간의 오류를 수용할 수 있도록 제한된 조정량을 허용하도록 선택되어야 한다.
즉, 지지 구조물(13)의 내부 표면(18)과 파일(11)의 외부 표면(19) 사이에 어느 정도의 공차가 제공되어 지지 구조물(13)의 배향이 파일(11)에 대해 조정될 수 있게 한다. 지지 구조물(13)의 내부 표면(18)과 파일(11)의 외부 표면(19) 사이에 공차를 제공함으로써, 지지 구조물(13)은 파일(11)에 대해 수직쪽으로 더 가깝게 배향될 수 있다. 지지 구조물(13)의 축 방향이 파일(11)의 축 방향으로부터 최대 약 1.25°만큼 이동할 수 있도록 공차가 제공될 수 있다.
일 예로, 파일의 외경(ODpile)은 약 10m이고, 지지 구조물의 내경(IDsupport)은 파일의 외경(ODpile)보다 약 300㎜ 더 크다. 따라서, 최대 약 150㎜ 두께의 환형 갭(20)이 파일(11)의 외부 표면(19)과 지지 구조물(13)의 내부 표면(18) 사이에 형성된다. 환형 갭(20)은 파일(11)과 콘크리트 지지체(13) 사이의 중첩의 영역 위로 연장된다. 도 2에 도시된 바와 같이, 환형 갭(20)은 트랜지션 피스(12)를 파일(11)에 고정하기 위해 그라우트 연결을 형성하도록 그라우트, 예를 들면 콘크리트로 채워져 있다.
파일(11)의 외부 표면(19)에 대해 밀봉하고 그리고 그라우트가 환형 갭(20) 밖으로 그리고 주변 바닷물로 누출되는 것을 방지하기 위해 제 1 단부(16)에서 콘크리트 지지체(13)의 내부 표면(18)에 시일(도시하지 않음)이 제공될 수 있다.
스커트의 내경(IDskirt)은 또한 파일의 외경(ODpile)보다 크므로 스커트(15)가 파일(11) 위에 끼워맞춰질 수 있다. 파일(11)과 콘크리트 지지 구조물(13) 사이의 중첩의 영역은 트랜지션 피스에 대한 지지의 대부분을 제공한다. 그러므로, 스커트(15)가 파일의 형상을 밀접하게 따르는 것은 그다지 중요하지 않다. 따라서, 스커트의 내경(IDskirt)은 지지 구조물의 내경(IDsupport)보다 클 수 있다.
스커트(15)는 콘크리트 지지 구조물(13)의 제 1 단부(16)로부터 연장되어 해저(7)를 관통하기 때문에, 스커트(15)는 또한 그라우트가 환형 갭(20) 밖으로 그리고 주변 해수로 누출되는 것을 방지할 수 있다.
전술한 바와 같이, 콘크리트 지지 구조물(13)은 기다란 관형 구조물이다. 이는 중공이며, 원형 단면을 정의하는 곡선형 콘크리트 벽(14)으로 형성된다. 벽(14)은 예를 들어 콘크리트 내에 강철 철근 등이 매립되어 있는 철근 콘크리트 및/또는 프리스트레스트 콘크리트로 형성될 수 있다. 이는 벽(14)의 인장 강도를 향상시킬 수 있다. 벽(14)은 약 150㎜ 두께일 수 있다.
도 3a 및 도 3b에 도시된 콘크리트 지지 구조물(13)은 각각 예를 들어 콘크리트를 사용하여 길이를 따라 함께 결합된 2개의 개별 콘크리트 부분으로 형성된다. 2개의 콘크리트 부분은 각각 단면이 반원형, 즉 하프 파이프를 정의하는 만곡형 벽 부분의 형태일 수 있다. 2개의 분리된 콘크리트 부분 사이의 조인트는 도면부호(21)를 사용하여 도 3a 및 도 3b에 표시되어 있다. 콘크리트 지지체(13)는 다른 방식으로, 예를 들어 끝과 끝이 연결된 복수의 링으로 형성될 수 있다.
대안적으로, 지지 구조물(13)은 모놀리식 구조체로 형성될 수 있는데, 즉, 단일 콘크리트 피스로 형성될 수 있다. 이는 슬립 성형 제조 기술을 사용하여 달성할 수 있다. 이러한 모놀리식 구조체에서, 별도의 부분들 사이에 조인트(들)가 없다는 것이 이해될 것이다.
콘크리트 지지 구조물(13)의 외부 표면(22) 및/또는 콘크리트 지지 구조물(13)의 내부 표면(18)은 에폭시 수지(도시하지 않음)로 코팅될 수 있다. 이는 콘크리트 지지 구조물(13), 특히 지지 구조물(13)을 형성하는 개별 콘크리트 부분 사이의 조인트(들)(21)를 방수하는데 도움이 될 수 있다. 에폭시 코팅은 내부 및/또는 외부 표면(18, 22)의 부분에만 도포될 수 있으며, 예를 들어 조인트(들)(21)의 근처에만 적용될 수 있거나, 내부 및/또는 외부 표면(18, 21) 전체에 도포될 수 있다.
도 3a 및 도 3b 양자는 해저(7)에 설치된 기초(10)를 도시한다. 각 기초(10)에는 상이한 트랜지션 피스(12)가 제공된다.
도 3a의 트랜지션 피스(12)는 콘크리트 지지체(13)의 제 2 단부(17)에 제공된 사다리(30)를 갖는다. 사다리(30)는 해수면(8)으로부터 또는 그 아래로 그리고 콘크리트 지지 구조물의 끝단을 향해 상방으로 연장된다. 이는 예를 들어 풍력 터빈(1)의 메인터넌스를 위해 트랜지션 피스(12)의 상부 단부(17)에 대한 접근을 허용한다. 트랜지션 피스(12)는 또한 콘크리트 지지 구조물(13) 내에 플랫폼을 제공하기 위한 내부 데크(31)를 포함한다.
도 3a는 지지 구조물(13)의 제 2 단부(17)로부터 파일(11)과 콘크리트 지지 구조물(13) 사이에 형성된 환형 갭(20)을 향해 시멘트와 같은 그라우트를 안내하기 위해, 지지 구조물(13)의 벽(14)을 통해 길이방향으로 연장되는 도관(33)을 도시한다. 도관(33)은 벽(14) 내의 캐비티에 의해 형성되며, 도관(33)을 지지 구조물(13)의 내부와 유체식으로 연결하기 위해 지지 구조물(13)의 내부 표면(18)에 개구부가 제공된다. 다른 배열에서, 도관(33)은 제 2 단부(17)로부터 제 1 단부(16)를 향해 지지 구조물의 내부 표면(18)을 따라 이어지는 파이프에 의해 제공될 수 있다. 도 3a에는 하나의 도관(33)만이 도시되어 있지만, 복수의 도관(33)이 지지 구조물(13)의 벽(14) 둘레에 원주방향으로 이격되어 제공될 수 있다. 각각의 도관(33)은 약 50㎜ 내지 80㎜의 직경을 가질 수 있다.
도 3b는 콘크리트 지지 구조물(13)의 제 2 단부(17)에 장착된 외부 플랫폼(34)을 도시한다. 이는 예를 들어 풍력 터빈(1)의 메인터넌스 및 서비스 중에 사용될 수 있다. 사다리(30)는 예를 들어 기초(10)에 인접하게 정박된 선박으로부터 플랫폼(34)에 대한 접근을 허용하기 위해 플랫폼(34)까지 연장될 수 있다.
트랜지션 피스(12)는 도 3a 및 도 3b에 도시된 구성요소 중 하나 이상 또는 모두를 포함할 수 있다.
종래의 강철 파일 기초와 달리, 기초(10)는 파일(11)에 장착되고 해저(7)로부터 연장되어 해수면(8) 위로 돌출되는 트랜지션 피스(12)를 포함한다. 콘크리트는 강철에 비해 더 쉽고 경제적으로 조달할 수 있으며, 구조물을 제조하는데 더 저렴하고 간단하게 사용할 수 있다. 더욱이, 콘크리트는 강철보다 작업하기 쉽기 때문에, 콘크리트 지지 구조물(13)을 제조하는데 고도로 숙련된 인력이 덜 필요하다. 따라서, 강철 파일을 제조하는 것이 불가능하거나 경제적으로 실행 가능한 위치에서 트랜지션 피스(12) 또는 적어도 콘크리트 지지 구조물(13)을 제조하는 것이 가능할 수 있다. 이러한 위치는 전문 파일 제조 시설보다 기초(10)의 의도된 설치 위치에 더 가까울 수 있다. 따라서, 기초(10)의 일부가 그 제조 장소에서 설치 장소까지 이동하는 거리가 감소될 수 있으며, 이 부분을 설치 장소로 운반하는 것이 더 효율적이고 해상 조건에 덜 민감하게 된다.
기초(10)를 설치하는 예시적인 방법에서, 파일(11)은 예를 들어 유럽의 파일 제조 시설에서 제조될 수 있다. 최대 10개의 파일을 제조 장소에서 직접 운반 선박에 적재한 후 기초(10)의 예정 설치 장소로 운반할 수 있다. 파일(11)은 운반 선박 상에 수평으로 놓일 수 있다. 예를 들어, 설치 장소는 미국의 동부 해안이 될 수 있다. 이와 같이, 파일(11)은 그들 제조 장소에서 설치 장소까지 약 8000㎞까지 운반될 수 있다.
일단 설치 장소에 도달하면, 파일(11)은 트랜지션 피스(12)가 장착되는 기초를 제공하기 위해 해저(7)로 박혀져야 한다. 바람직한 방법에서, 파일(11)은 예를 들어 대형 리프트 선박 또는 플로팅 크레인에 의해 설치 장소의 운반 선박으로부터 들어올려지고, 해저(7)를 향해 하강된다. 이는 해수와 같은 밸러스트를 파일(11)의 밸러스트 탱크에 추가함으로써 달성될 수 있다. 파일(11)은 예를 들어 설치 장소의 해저(7)에 장착된 지지 구조물에 의해 수직 구성으로 유지될 수 있다.
다음에, 파일 드라이버를 사용하여 파일(11)을 해저(7) 속으로 미리 결정된 거리만큼 박을 수 있다.
트랜지션 피스(12)는 콘크리트 단면을 포함하므로, 파일(11)과 상이한 위치에서 제작될 수 있다. 파일 제조 시설과 상이한 트랜지션 피스가 제조되는 시설은 예를 들어 미국에 있을 수 있다. 예를 들어, 트랜지션 피스(12)는 미국 뉴욕주 코이만스에서 제조될 수 있다. 따라서, 트랜지션 피스(12)의 제조 장소와 설치 장소 사이의 거리는 약 1000㎞ 이하일 수 있다.
제조 장소에서는, 콘크리트 지지 구조물(13)을 포함하는 트랜지션 피스(12)가 형성될 수 있다. 원하는 경우, 트랜지션 피스는 또한 스커트(15) 및/또는 립을 포함할 수 있다. 또한, 트랜지션 피스는 설치 장소에서 사다리(30), 데크(31) 및/또는 외부 플랫폼(34)에 맞춰질 수 있는 것으로 예상된다. 그러나, 이는 트랜지션 피스(12)가 파일(11)에 설치된 후에 해상 설치 장소에서 콘크리트 지지 구조물(13)에 대안적으로 고정될 수도 있다.
일단 제조되면, 트랜지션 피스(12)는 예를 들어 크레인을 사용하여 바지선 위로 들어올려진다. 트랜지션 피스는 바지선에 수평 방향으로 놓이고, 공지된 방식으로 바지선에 고정된다. 최대 2개의 트랜지션 피스(12)가 운반을 위해 바지선에 적재되어 고정될 수 있다. 다음에, 바지선을 설치 장소로 견인할 수 있다.
설치 장소에서, 트랜지션 피스(12)는 예를 들어 대형 리프트 선박 또는 플로팅 크레인을 사용하여 바지선으로부터 들어올려지고 해저(7)를 향해 내려간다. 이는 트랜지션 피스(12)의 밸러스트 탱크에 해수와 같은 밸러스트를 추가함으로써 달성될 수 있다.
트랜지션 피스(12)는 콘크리트 지지체(13)의 제 1 단부(16)가 해저(7)로부터 돌출된 파일(11)의 단부와 맞물릴 수 있도록 해저(7)를 향해 하강하면서 수직 배향으로 유지될 수 있다. 크레인 및/또는 대형 리프트 선박은 콘크리트 지지체(13)의 제 1 단부(16)를 파일(11)의 단부 쪽으로 안내하여 파일(11)의 단부를 수용할 수 있도록 사용될 수 있다.
파일(11)의 단부가 콘크리트 지지체의 제 1 단부(16) 내에 수용되면, 트랜지션 피스(12)는 제 1 단부(16)가 해저(7)와 접촉할 때까지 더 낮아질 수 있다. 결과적으로, 스커트(15)는 존재하는 경우 해저(7)로 밀려 들어가게 된다. 트랜지션 피스(및 그 안에 포함된 임의의 밸러스트)의 무게는 스커트(15)를 해저(7)로 밀어넣기에 충분할 수 있다. 즉, 스커트(15)가 해저(7)를 관통하게 하기 위해, 예를 들어 파일 드라이버로부터 외력을 트랜지션 피스에 가할 필요가 없을 수도 있다.
트랜지션 피스(12)를 파일(11) 위로 낮추면 콘크리트 지지체(13)의 내부 표면(18)과 파일의 외부 표면(19) 사이에 환형 갭(20)이 형성된다. 트랜지션 피스(12)가 파일의 위치에 놓인 후, 그라우트는 환형 갭(20)으로 향하고, 트랜지션 피스를 파일에 고정하기 위해 고정되도록 허용된다. 이는 도관(들)(33)을 통해 그라우트를 부어서 달성될 수 있다.
예를 들어 제조 장소에서 제조하는 동안 설치 전에 이미 제공되지 않은 경우, 사다리(30), 데크(31) 및/또는 외부 플랫폼(34)은 트랜지션 피스(12)가 파일(11)에 설치된 후 트랜지션 피스(12)에 장착될 수 있다. 사다리(30), 데크(31) 및/또는 외부 플랫폼(34)을 설치 장소로 운반하기 위해 바지선이 사용될 수 있다. 설치 장소에서, 사다리(30), 데크(31) 및/또는 외부 플랫폼(34)은 예를 들어 대형 리프트 선박 또는 플로팅 크레인을 사용하여 트랜지션 피스(12)와 결합 관계로 들어올려지고, 공지된 방식으로 트랜지션 피스(12)에 결합될 수 있다.
기초(10)가 설치되면 풍력 터빈을 설치할 수 있다. 풍력 터빈은 예를 들어 바지선을 타고 설치 장소로 운반될 수 있다. 플로팅 풍력 터빈은 완전히 조립된 풍력 터빈, 즉 주요 풍력 터빈 구성요소(타워(2), 나셀(3) 및/또는 로터 구성요소)의 대부분 또는 전부가 함께 조립된 것일 수 있다. 설치 장소에서, 풍력 터빈은 크레인 또는 대형 리프트 선박에 의해 트랜지션 피스(12)와 결합 관계로 들어올려진 후 공지된 방식으로 트랜지션 피스(12)에 결합될 수 있다. 대안적으로, 풍력 터빈은 다중 피스로 설치 장소로 운반되어 기초(10) 위에 조립될 수 있다.
트랜지션 피스 제조 시설에서 수행될 수 있는 트랜지션 피스(12)를 제조하는 방법이 이제 도 4의 (a) 내지 (d)를 참조하여 설명될 것이다.
도 4의 (a)는 콘크리트 지지 구조물(13)의 하프 파이프 섹션을 형성하기 위한 제 1 몰드(40)를 도시한다. 도 4의 (b)는 제 1 몰드(40)의 단면을 도시한다. 도시된 바와 같이, 제 1 몰드(40)는 하프 파이프 형상의 단면을 갖는 캐비티(41)를 형성한다. 몰드(40)는 하프 파이프 섹션과 트랜지션 피스(12)가 수평 배향으로 형성될 수 있도록 수평으로 배열된다.
스커트(15)의 연결 로드(24)는 몰드(40)의 단부를 관통하여 캐비티(41) 내로 연장된다.
콘크리트를 몰드(40)에 부어 콘크리트 하프 파이프 섹션(42)을 형성할 수 있다. 연결 로드(24) 주위로 콘크리트가 유동한다. 따라서, 콘크리트가 경화되면, 연결 로드(24)가 콘크리트에 싸여져, 스커트를 하프 파이프 섹션(42)에 고정하게 된다.
콘크리트가 경화되면, 몰드(40)가 제거될 수 있다. 예를 들어, 몰드(40)는 하프 파이프 섹션(42)으로부터 멀어지는 방향으로 길이 방향으로 슬라이딩될 수 있도록 슬라이딩 프레임(43) 상에 배열될 수 있다.
제 2 몰드(44)는 도 4의 (c) 및 (d)에 도시된 바와 같이 하프 파이프 섹션(42) 상에 배열된다. 제 2 몰드(44)는 하프 파이프 섹션(42)의 에지 위로 연장되어 하프 파이프 캐비티(45)를 형성한다. 하프 파이프 섹션(42)과 캐비티(45)는 함께 원형 단면을 갖는 관형 형상을 정의한다. 스커트(15)의 연결 로드(24)는 또한 몰드(44)의 단부를 관통하여 캐비티(45) 내로 연장된다.
다음에, 콘크리트가 몰드(44)에 부어지고, 캐비티(45) 내로 그리고 연결 로드(24) 주위로 흘러간다. 콘크리트는 하프 파이프 섹션(42)의 에지와 결합하여 경화 시 완전한 관형 구조물을 형성한다.
콘크리트가 경화되면, 몰드(44)가 제거되어 콘크리트 지지 구조물(13)이 노출된다. 몰드(44)는 또한 슬라이딩 프레임(46) 상에 배열될 수 있어서, 경화된 콘크리트 구조물로부터 멀어지는 방향으로 슬라이딩될 수 있다. 연결 로드(24)는 콘크리트에 둘러싸여 콘크리트 구조물에 고정된다.
다음에, 에폭시 코팅을 콘크리트 지지 구조물에 도포할 수 있다. 사다리(30) 및/또는 데크(31)는 또한 수평 배향일 때 콘크리트 지지 구조물(13)에 고정될 수 있다.
일단 형성되면, 다음에 트랜지션 피스(12)는 설치 장소로 운반되어, 전술한 바와 같이 파일(11) 상에 설치될 수 있다.

Claims (27)

  1. 해상 풍력 터빈의 기초(foundation)에 사용하기 위한 트랜지션 피스(transition piece)에 있어서,
    상기 트랜지션 피스는 풍력 터빈을 지지하기 위한 관형 콘크리트 지지 구조물을 포함하며, 상기 콘크리트 지지 구조물은 상기 트랜지션 피스를 파일(pile)에 장착하기 위해 파일의 단부 부분을 수용하도록 배열된 제 1 단부와, 풍력 터빈을 지지하기 위해 제 1 단부로부터 원위의 제 2 단부를 구비하는
    트랜지션 피스.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 콘크리트 지지 구조물은 적어도 20m의 길이를 갖는
    트랜지션 피스.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 콘크리트 지지 구조물은 5m 내지 15m의 내경을 갖는
    트랜지션 피스.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    관형 콘크리트 지지 구조물의 벽은 100㎜ 내지 200㎜의 두께를 갖는
    트랜지션 피스.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 콘크리트 지지 구조물은 철근 콘크리트(reinforced concrete)로 형성되는
    트랜지션 피스.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    해저에 삽입하기 위해 상기 콘크리트 지지 구조물의 제 1 단부에 결합된 스커트를 포함하고, 상기 스커트는 바람직하게 1m 내지 5m의 길이를 갖는
    트랜지션 피스.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 스커트는 강철, 바람직하게 주름진 강철로 형성되는
    트랜지션 피스.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 콘크리트 지지 구조물은 적어도 부분적으로 에폭시로 코팅된
    트랜지션 피스.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    그라우트(grout)를 콘크리트 지지 구조물의 제 1 단부 쪽으로 향하게 하기 위해 콘크리트 지지 구조물의 길이를 따라 연장되는 적어도 하나의 도관을 포함하고, 바람직하게 상기 도관은 콘크리트 지지 구조물의 벽 내에 형성되는
    트랜지션 피스.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 콘크리트 지지 구조물은 밸러스트를 저장하기 위한 밸러스트 탱크를 포함하는
    트랜지션 피스.
  11. 해상 풍력 터빈용 기초에 있어서,
    해저에 매립된 선단 단부와, 해저로부터 상방으로 연장하는 원위 단부를 갖는 파일 ― 상기 파일의 원위 단부는 해수면 아래에 있음 ―; 및
    상기 파일의 원위 단부에 장착된 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 기재된 트랜지션 피스 ― 상기 트랜지션 피스는 해수면 위로 돌출됨 ― 를 포함하는
    해상 풍력 터빈용 기초.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 파일은 해저로부터 10m 이하로 연장되는
    해상 풍력 터빈용 기초.
  13. 제 11 항 또는 제 12 항에 있어서,
    상기 콘크리트 지지 구조물의 일부가 파일의 일부를 둘러싸고 중첩되도록 상기 파일의 원위 단부가 콘크리트 지지 구조물의 제 1 단부 내에 수용되는
    해상 풍력 터빈용 기초.
  14. 제 11 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
    환형 갭이 상기 파일의 외부 표면과 상기 콘크리트 지지 구조물의 내부 표면 사이에 형성되고, 바람직하게 그라우트가 환형 갭에 제공되어 트랜지션 피스를 파일에 고정시키는
    해상 풍력 터빈용 기초.
  15. 제 11 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
    스커트는 해저를 관통하고, 바람직하게 스커트는 최대 1m 내지 5m의 깊이까지 해저로 연장되는
    해상 풍력 터빈용 기초.
  16. 제 11 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 기재된 해상 풍력 터빈용 기초에 장착된 풍력 터빈을 포함하는 고정 기초 해상 풍력 터빈에 있어서,
    기초 위에 장착된 타워;
    상기 타워의 정상부에 장착된 나셀;
    로터 허브에 의해 나셀에 회전 가능하게 장착되는 하나 이상의 로터 블레이드; 및
    상기 로터 허브의 회전에 의해 구동되도록 배치되는 발전기를 포함하는
    고정 기초 해상 풍력 터빈.
  17. 해상 풍력 터빈용 기초를 설치하는 방법에 있어서,
    파일의 단부가 해저로부터 연장되도록 해저에 부분적으로 매립된 파일을 제공하는 것 ― 상기 파일의 단부는 흘수선 아래에 있음 ―; 및
    상기 파일의 단부가 트랜지션 피스의 제 1 단부 내에 수용되도록 트랜지션 피스를 해저쪽으로 그리고 파일 상으로 하강시킴으로써 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 기재된 트랜지션 피스를 파일에 장착하는 것을 포함하는
    해상 풍력 터빈용 기초 설치 방법.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 트랜지션 피스를 파일 위로 하강시키는 것은 파일의 외부 표면과 콘크리트 지지 구조물의 내부 표면 사이에 환형 갭을 형성하는
    해상 풍력 터빈용 기초 설치 방법.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 파일과 상기 트랜지션 피스 사이에 그라우팅된 연결(grouted connection)을 형성하기 위해 그라우트를 환형 갭으로 통과시키는 것을 포함하는
    해상 풍력 터빈용 기초 설치 방법.
  20. 제 19 항에 있어서,
    그라우트는 콘크리트 지지 구조물의 길이를 따라 연장되는 도관을 통해 콘크리트 지지 구조물의 제 2 단부로부터 환형 갭까지 통과되는
    해상 풍력 터빈용 기초 설치 방법.
  21. 제 17 항 내지 제 20 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 파일이 제조된 파일 제조 장소에서 설치 장소로 상기 파일을 운반하는 것과, 상기 트랜지션 피스를 제조한 트랜지션 피스 제조 장소에서 설치 장소로 상기 트랜지션 피스를 운반하는 것을 포함하며, 상기 트랜지션 피스 제조 장소와 파일 제조 장소가 상이한 위치에 있는
    해상 풍력 터빈용 기초 설치 방법.
  22. 제 21 항에 있어서,
    상기 트랜지션 피스 제조 장소는 파일 제조 장소보다 설치 장소에 더 가깝게 위치하는
    해상 풍력 터빈용 기초 설치 방법.
  23. 제 21 항 또는 제 22 항에 있어서,
    상기 트랜지션 피스 제조 장소는 설치 장소로부터 500㎞ 이하인
    해상 풍력 터빈용 기초 설치 방법.
  24. 제 21 항 내지 제 23 항 중 어느 한 항에 있어서,
    파일 제조 장소는 설치 장소로부터 1000㎞ 이상, 바람직하게 설치 장소로부터 4000㎞ 이상 떨어진 곳에 위치하는
    해상 풍력 터빈용 기초 설치 방법.
  25. 제 21 항 내지 제 24 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 트랜지션 피스는 수평 배향으로 설치 장소로 운반되는
    해상 풍력 터빈용 기초 설치 방법.
  26. 제 21 항 내지 제 25 항 중 어느 한 항에 있어서,
    트랜지션 피스 제조 장소에서 상기 트랜지션 피스를 제조하는 것을 포함하는
    해상 풍력 터빈용 기초 설치 방법.
  27. 제 17 항 내지 제 26 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 콘크리트 지지 구조물을 모놀리식 구조물(monolithic structure)로서, 바람직하게 슬립 성형(slip-forming)에 의해 형성하는 것을 포함하는
    해상 풍력 터빈용 기초 설치 방법.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102644173B1 (ko) 2023-12-29 2024-03-07 (주)에스티에스 엔지니어링 사물인터넷 기반 부유식 해상풍력발전설비의 계류 장력 예측 시스템

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB9708633D0 (en) * 1997-04-29 1997-06-18 Kvaerner Oil & Gas Ltd Method of installing a tower
DE202007009474U1 (de) * 2007-07-05 2008-11-13 F & Z Baugesellschaft Mbh Offshore-Plattform
EP2354536A1 (en) * 2010-02-02 2011-08-10 Siemens Aktiengesellschaft Support structure for supporting an offshore wind turbine
EP2611970A1 (en) * 2010-09-01 2013-07-10 Ballast Nedam Offshore B.V. Method for introducing a hollow elongated structure into a water bottom
KR101636960B1 (ko) * 2014-09-01 2016-07-07 건국대학교 산학협력단 Tp부를 이용한 해상풍력 지지구조물 및 그 시공방법
BE1022638B1 (nl) * 2015-03-05 2016-06-22 Geosea Nv Positioneerinrichting en werkwijze voor het nauwkeurig onderling uitlijnen van een eerste en een tweede buisvormig element
KR20160143599A (ko) * 2016-09-20 2016-12-14 김현기 해상풍력발전 콘크리트 기초구조물 및 그 제조방법과 설치방법

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102644173B1 (ko) 2023-12-29 2024-03-07 (주)에스티에스 엔지니어링 사물인터넷 기반 부유식 해상풍력발전설비의 계류 장력 예측 시스템

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