JP2024083162A - Wind power generator - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、風力発電装置に係り、特に浮体式洋上風力発電装置に関する。 The present invention relates to wind power generation equipment, and in particular to floating offshore wind power generation equipment.
風力発電装置として、例えば、特許文献1に記載の浮体式洋上風力発電装置がある。 An example of a wind power generation device is the floating offshore wind power generation device described in Patent Document 1.
洋上風力発電装置は、陸上風力発電装置と比べて効率的な発電や風車の大型化が可能であり、実用化が進んでいる。特に浮体式洋上風力発電装置においては、着床式洋上風力発電のような水深の制限がなく、特に日本のような海洋国においては非常に高いポテンシャルを持った再生可能エネルギーとして注目されている。 Offshore wind turbines are more efficient at generating electricity and can be made larger than onshore wind turbines, and are becoming more widely used. In particular, floating offshore wind turbines are not subject to the water depth restrictions that fixed-bottom offshore wind turbines have, and they are attracting attention as a renewable energy source with great potential, especially in maritime nations like Japan.
しかしながら、浮体式の場合浮体部が高価であること、また波の動揺を受けて風車のヘッドがふらつくことによる設備利用率の低下、メンテナンスが困難である等の理由で、発電コストが他の風力発電と比較して高いとされている。浮体部のコストダウンやメンテナンス性向上のための設計技術、動揺を抑えるための制御法などが知られているが、これらは発電量そのものには寄与しない。 However, the cost of generating electricity with floating wind turbines is higher than with other wind power generation methods due to the high cost of the floating body, the reduced capacity factor caused by the turbine head wobbling due to wave swaying, and the difficulty of maintenance. Design techniques to reduce the cost of the floating body and improve maintainability, as well as control methods to suppress swaying, are known, but these do not contribute to the amount of electricity generated itself.
本発明は、風力発電装置の発電コストを低減することを目的とする。 The present invention aims to reduce the power generation costs of wind power generation equipment.
第1の態様に係る風力発電装置は、タワーに設けられ、風を受けて回転する風車と、前記風車の回転力を受けて発電する風力発電部と、前記タワーを搭載して水に浮かぶ浮体部と、前記浮体部に設けられ、波を受けて動く可動部により発電する波力発電部と、を有する。 The wind power generation device according to the first aspect has a wind turbine mounted on a tower that rotates when it receives wind, a wind power generation unit that generates electricity when it receives the rotational force of the wind turbine, a floating body unit that mounts the tower and floats on water, and a wave power generation unit that is mounted on the floating body unit and generates electricity using a movable part that moves when it receives waves.
この風力発電装置では、風力発電部と波力発電部を有しているので、風力によるエネルギーに加えて波力によるエネルギーも発電に使うことができる。したがって、風力発電部のみを有する場合と比較して、総発電量が向上し、発電コストが低減する。 This wind power generation device has both a wind power generation unit and a wave power generation unit, so it can generate electricity using wave energy as well as wind energy. Therefore, compared to a system that only has a wind power generation unit, the total amount of power generated is improved and power generation costs are reduced.
第2の態様は、第1の態様に係る風力発電装置において、前記可動部が前記浮体部の下方に配置され、前記波力発電部が水中における前記可動部の動きにより発電する。 In the second aspect, in the wind power generation device according to the first aspect, the movable part is disposed below the floating body part, and the wave power generation part generates power by the movement of the movable part in the water.
この風力発電装置では、波力発電部が、浮体部の下方に配置される可動部の動きにより発電する。波力のエネルギーを可動部で吸収することで、波による風力発電部の揺動を低減することができ、設備稼働率が向上する。 In this wind power generation device, the wave power generation unit generates power through the movement of a movable part that is placed below the floating body. By absorbing wave energy with the movable part, the rocking of the wind power generation unit caused by waves can be reduced, improving the facility operating rate.
第3の態様は、第1の態様に係る風力発電装置において、前記可動部は、前記浮体部の横に配置され、前記波力発電部は、水面における前記可動部の動きにより発電する。 In the third aspect, in the wind power generation device according to the first aspect, the movable part is disposed next to the floating body part, and the wave power generation part generates power by the movement of the movable part on the water surface.
この風力発電装置では、波力発電部が、浮体部の横に配置される可動部の動きにより発電する。波力のエネルギーを可動部で吸収することで、波による風力発電部の揺動を低減することができ、設備稼働率が向上する。 In this wind power generation device, the wave power generation unit generates power through the movement of a movable part that is placed next to the floating body. By absorbing wave energy with the movable part, the rocking of the wind power generation unit caused by waves can be reduced, improving the facility operating rate.
第4の態様は、第2の態様又は第3の態様に係る風力発電装置において、前記可動部の動きが、流体を介して前記波力発電部の発電機に伝達される。 In the fourth aspect, in the wind power generation device according to the second or third aspect, the movement of the movable part is transmitted to the generator of the wave power generation part via a fluid.
この風力発電装置では、可動部の動きが流体を介して波力発電部の発電機に伝達されることで、発電する。 In this wind power generation device, the movement of the moving part is transmitted via fluid to the generator in the wave power generation part, generating electricity.
第5の態様は、第4の態様に係る風力発電装置において、前記発電機が、前記タワー内に設けられている。 The fifth aspect is the wind power generation device according to the fourth aspect, in which the generator is provided within the tower.
この風力発電装置では、発電機がタワーに設けられているので、タワー内の空間を有効に活用でき、タワー外への発電機の設置を避けることができる。 In this wind power generation device, the generator is mounted on the tower, making effective use of the space inside the tower and avoiding the need to install the generator outside the tower.
第6の態様は、第4の態様に係る風力発電装置において、前記発電機が、前記風力発電部の発電機と共用されている。 In the sixth aspect, in the wind power generation device according to the fourth aspect, the generator is shared with the generator of the wind power generation unit.
この風力発電装置では、波力発電部の発電機が、風力発電部の発電機と共用されているので、発電機をそれぞれ設ける場合と比較して、機器のコストを低減できる。 In this wind power generation device, the generator for the wave power generation section is shared with the generator for the wind power generation section, which reduces the cost of the equipment compared to when separate generators are provided.
本発明によれば、風力発電装置の発電コストを低減することができる。 The present invention makes it possible to reduce the power generation costs of wind power generation equipment.
以下、本発明を実施するための形態を図面に基づき説明する。各図面において同一の符号を用いて示される構成要素は、同一又は同様の構成要素であることを意味する。なお、以下に説明する実施形態において重複する説明及び符号については、省略する場合がある。また、以下の説明において用いられる図面は、いずれも模式的なものであり、図面に示される、各要素の寸法の関係、各要素の比率等は、現実のものとは必ずしも一致していない。また、複数の図面の相互間においても、各要素の寸法の関係、各要素の比率等は必ずしも一致していない。 The following describes an embodiment of the present invention with reference to the drawings. Components indicated with the same reference numerals in each drawing are the same or similar components. Note that duplicated descriptions and reference numerals may be omitted in the embodiments described below. In addition, all drawings used in the following description are schematic, and the dimensional relationships and ratios of each element shown in the drawings do not necessarily match the actual ones. In addition, the dimensional relationships and ratios of each element between multiple drawings do not necessarily match.
以下、本発明を実施するための形態を図面に基づき説明する。 The following describes how to implement the present invention with reference to the drawings.
[第1実施形態]
図1、図2において、本実施形態に係る風力発電装置300は、風車としてのローター18と、風力発電部302と、浮体部304と、波力発電部306と、を有している。
[First embodiment]
1 and 2 , a wind power generation device 300 according to this embodiment has a rotor 18 as a wind turbine, a wind power generation unit 302 , a floating body unit 304 , and a wave power generation unit 306 .
ローター18は、タワー14に設けられ、風を受けて回転する部材である。このローター18は、一例として、ハブ18Aにブレード18Bが設けられたプロペラ型と呼ばれる水平軸風車である。 The rotor 18 is a component that is attached to the tower 14 and rotates when it receives wind. As an example, this rotor 18 is a horizontal axis wind turbine called a propeller type, in which blades 18B are attached to a hub 18A.
風力発電部302は、ローター18の回転力を受けて発電する部分である。タワー14の上部にはナセル16が設けられている。ナセル16には、ローター18の回転で発電する発電機20が収容されている。タワー14は、一例として中空構造であり、鋼材等で形成されている。タワー14の内部は、雨水、海水等が進入しないように密閉されている。風力発電部306に関しては、従来一般の構造のものを用いることができる。 The wind power generation unit 302 is a part that receives the rotational force of the rotor 18 and generates electricity. A nacelle 16 is provided on the top of the tower 14. The nacelle 16 houses a generator 20 that generates electricity through the rotation of the rotor 18. The tower 14 has a hollow structure, for example, and is made of steel or the like. The inside of the tower 14 is sealed to prevent the intrusion of rainwater, seawater, etc. A wind power generation unit 306 of a conventional general structure can be used.
浮体部304は、タワー14を搭載して水に浮かぶ部位である。浮体部304は、鋼鉄、コンクリート、ゴム等を適宜用いて構成することができる。浮体部304として、後述する参考例の構成を用いることができる。 The floating body section 304 is a section that carries the tower 14 and floats on the water. The floating body section 304 can be made of steel, concrete, rubber, etc. as appropriate. The floating body section 304 can be made of the configuration of the reference example described below.
図2、図3において、波力発電部306は、浮体部304に設けられ、波を受けて動く可動部308により発電する部位である。可動部308は、例えば浮体部304の下方に配置される。波力発電部306は、水中における可動部308の動きにより発電する。可動部308の動きは、流体を介して波力発電部306の発電機320に伝達される。 In Figures 2 and 3, the wave power generation unit 306 is provided on the floating body unit 304 and generates power using a movable part 308 that moves when it receives waves. The movable part 308 is disposed, for example, below the floating body unit 304. The wave power generation unit 306 generates power by the movement of the movable part 308 in the water. The movement of the movable part 308 is transmitted to the generator 320 of the wave power generation unit 306 via the fluid.
本実施形態では、複数の可動部308が設けられている。各々の可動部308は、ピストン310を有している。浮体部304は、ピストン310がそれぞれ摺動するシリンダ312を有する。シリンダ312は、それぞれ配管314に接続されている。配管314は、浮体部304内で1箇所に集められ、タワー14内に供給されるようになっている。各々の配管314には、例えば逆止弁316が設けられている。これにより、一のピストン310の動きにより生じた流体圧が他のピストン310を押し戻すことがないようになっている。 In this embodiment, multiple movable parts 308 are provided. Each movable part 308 has a piston 310. The floating body part 304 has a cylinder 312 in which the piston 310 slides. The cylinders 312 are each connected to a pipe 314. The pipes 314 are gathered in one place in the floating body part 304 and supplied to the tower 14. Each pipe 314 is provided with, for example, a check valve 316. This prevents the fluid pressure generated by the movement of one piston 310 from pushing back the other pistons 310.
流体が圧縮空気等の気体の場合、発電機320を作動させるために空気タービンを用いることができる。流体が液体(油圧を用いる)の場合、発電機320を作動させるためにPTO(Power Take-Off)を用いることができる。この発電機320は例えばタワー14内に設けられているが、これに限られず、風力発電部302の発電機20と共用されていてもよい。この場合、流体を風力発電部306まで供給するための配管(図示せず)を例えばタワー14内に設け、流体圧を発電機20の補助的な駆動源として使用する。流体が圧縮空気等である場合、空気をローター18に当てるノズルをナセル16に設けてもよい。流体が液体(油圧を用いる)の場合、発電機20にPTOを接続してもよい。 If the fluid is a gas such as compressed air, an air turbine can be used to operate the generator 320. If the fluid is a liquid (using hydraulic pressure), a PTO (Power Take-Off) can be used to operate the generator 320. The generator 320 is provided, for example, in the tower 14, but is not limited to this and may be shared with the generator 20 of the wind power generation unit 302. In this case, piping (not shown) for supplying the fluid to the wind power generation unit 306 is provided, for example, in the tower 14, and the fluid pressure is used as an auxiliary driving source for the generator 20. If the fluid is compressed air, a nozzle for directing air at the rotor 18 may be provided in the nacelle 16. If the fluid is a liquid (using hydraulic pressure), a PTO may be connected to the generator 20.
(作用)
本実施形態は、上記のように構成されており、以下その作用について説明する。図3において、本実施形態に係る風力発電装置300では、風力発電部302と波力発電部306を有しているので、風力によるエネルギーに加えて波力によるエネルギーも発電に使うことができる。つまり、風力発電部302により風力発電を行い、波力発電部306により波力発電を行うことができる。
(Action)
This embodiment is configured as described above, and its operation will be described below. In Fig. 3, the wind power generation device 300 according to this embodiment has a wind power generation unit 302 and a wave power generation unit 306, so that it can use wave power energy in addition to wind energy for power generation. In other words, wind power generation can be performed by the wind power generation unit 302, and wave power generation can be performed by the wave power generation unit 306.
波力発電部306では、浮体部304の下方に配置される可動部308の動きにより発電する。可動部308の動きが流体(例えば圧縮空気又は油圧)を介して波力発電部306の発電機320に伝達されることで、発電する。流体はシリンダ312及び配管314を通じてタワー14内に供給され、空気タービン又はPTOを介して発電機320を作動させる。この発電機320がタワー14に設けられているので、タワー14内の空間を有効に活用でき、タワー14外への発電機320の設置を避けることができる。 The wave power generation unit 306 generates electricity by the movement of the movable part 308 arranged below the floating body part 304. The movement of the movable part 308 is transmitted to the generator 320 of the wave power generation unit 306 via a fluid (e.g., compressed air or hydraulic pressure), generating electricity. The fluid is supplied into the tower 14 through the cylinder 312 and piping 314, and operates the generator 320 via an air turbine or PTO. Because this generator 320 is provided in the tower 14, the space within the tower 14 can be effectively utilized, and it is possible to avoid installing the generator 320 outside the tower 14.
また、波力のエネルギーを可動部308で吸収することで、波による風力発電部302の揺動を低減することができ、設備稼働率が向上する。したがって、風力発電部302のみを有する場合と比較して、総発電量が向上し、発電コストが低減する。 In addition, by absorbing wave energy with the movable part 308, the rocking of the wind power generation part 302 caused by waves can be reduced, improving the equipment operating rate. Therefore, compared to the case where only the wind power generation part 302 is provided, the total amount of power generation is improved and the power generation cost is reduced.
波力発電部306の発電機が、風力発電部302の発電機20と共用されている場合、発電機をそれぞれ設ける場合と比較して、機器のコストを低減できる。 When the generator of the wave power generation unit 306 is shared with the generator 20 of the wind power generation unit 302, the cost of the equipment can be reduced compared to when separate generators are provided.
このように、本実施形態によれば、風力発電装置の発電コストを低減することができる。 In this way, according to this embodiment, it is possible to reduce the power generation costs of a wind power generation device.
[第2実施形態]
図4において、本実施形態に係る風力発電装置300では、可動部308が浮体部304の横に配置されている。波力発電部306は、水面322における可動部308の動きにより発電するようになっている。
[Second embodiment]
4 , in a wind turbine generator 300 according to this embodiment, a movable part 308 is disposed beside a floating body part 304. A wave power generating part 306 generates power by the movement of the movable part 308 on a water surface 322.
シリンダ312は、可動部308の上方に配置されている。配管314は、シリンダ312に接続されると共に、例えば浮体部304の上方を通り、タワー14に接続されている。波力発電部306の発電機320は、タワー14と配管314との接続部324より上方に配置されている。発電効率を高めるため、タワー14内において、接続部324より下方へは流体が流れないように構成されていてもよい。なお、第1実施形態と同様に、配管314を浮体部304内に配置してもよい。 The cylinder 312 is disposed above the movable section 308. The piping 314 is connected to the cylinder 312 and passes, for example, above the floating section 304 and is connected to the tower 14. The generator 320 of the wave power generation section 306 is disposed above the connection section 324 between the tower 14 and the piping 314. To increase the power generation efficiency, the tower 14 may be configured so that no fluid flows below the connection section 324. Note that, as in the first embodiment, the piping 314 may be disposed inside the floating section 304.
この風力発電装置300では、波力発電部306が、浮体部304の横に配置される可動部308の動きにより発電する。波力のエネルギーを可動部308で吸収することで、波によるローター18の揺動を低減することができる。特に、可動部308が浮体部304の横に配置されるので、波による風力発電部302の揺動を更に低減することができる。つまり、揺動抑制効果が高い。このため、設備稼働率も更に向上する。 In this wind power generation device 300, the wave power generation unit 306 generates power through the movement of the movable unit 308 that is arranged next to the floating unit 304. The movable unit 308 absorbs the energy of the wave force, thereby reducing the swaying of the rotor 18 caused by the waves. In particular, because the movable unit 308 is arranged next to the floating unit 304, the swaying of the wind power generation unit 302 caused by the waves can be further reduced. In other words, the sway suppression effect is high. This further improves the facility operating rate.
他の部分については、第1実施形態と同様であるので、同一の部分には図面に同一の符号を付し、説明を省略する。 Other parts are similar to those in the first embodiment, so the same parts are given the same reference numerals in the drawings and the explanation is omitted.
[参考例]
図5乃至図8を用いて、参考例に係る風力発電装置10について説明する。
[Reference Example]
A wind turbine generator 10 according to a reference example will be described with reference to Figs. 5 to 8 .
図7に示すように、風力発電装置10は、一例として、平面視で円形の鋼製またはコンクリート製の支持部材12を備えている。 As shown in FIG. 7, the wind power generation device 10 includes, as an example, a support member 12 made of steel or concrete that is circular in plan view.
図5、及び図7に示すように、支持部材12の中心部には、タワー14が立設されている。支持部材12とタワー14とは、一例としてボルト、溶接等で固定されている。 As shown in Figures 5 and 7, a tower 14 is erected in the center of the support member 12. The support member 12 and the tower 14 are fixed together, for example, by bolts, welding, or the like.
図6に示すように、タワー14の上部にはナセル16が設けられており、ナセル16には、ローター18の回転で発電する発電機20が収容されている。タワー14は、一例として中空構造であり、鋼材等で形成されている。タワー14の内部は、雨水、海水等が進入しないように密閉されている。ハブ18A、及びブレード18Bでローター18が構成されている。また、タワー14、ナセル16、及びローター18で風車11が構成されている。 As shown in FIG. 6, a nacelle 16 is provided on top of the tower 14, and the nacelle 16 houses a generator 20 that generates electricity by rotating a rotor 18. As an example, the tower 14 has a hollow structure and is made of steel or the like. The inside of the tower 14 is sealed to prevent the intrusion of rainwater, seawater, etc. The hub 18A and the blades 18B make up the rotor 18. The tower 14, nacelle 16, and rotor 18 make up the wind turbine 11.
図5、及び図6に示すように、本参考例の風車11は、一例として、ハブ18Aにブレード18Bが設けられたプロペラ型と呼ばれる水平軸風車である。 As shown in Figures 5 and 6, the wind turbine 11 in this reference example is, as an example, a horizontal axis wind turbine called a propeller type, in which blades 18B are provided on a hub 18A.
上記タワー14、ナセル16、ローター18、発電機20に関しては、従来一般の構造のものを用いることができる。 The tower 14, nacelle 16, rotor 18, and generator 20 can be of conventional structure.
図7に示すように、支持部材12には、浮体保持部材24が取り付けられている。支持部材12と浮体保持部材24とは、一例としてボルト、溶接等で固定されている。 As shown in FIG. 7, a float holding member 24 is attached to the support member 12. The support member 12 and the float holding member 24 are fixed together, for example, by bolts, welding, etc.
浮体保持部材24は、支持部材12から放射方向(径方向外側)へ向けて延びる複数本(本参考例では5本)の連結部材24Aを備え、各連結部材24Aの端部には円環状の大径環状部材24Bが固定されている。大径環状部材24Bの内側には、大径環状部材24Bよりも小径の小径環状部材24Cが配置されている。小径環状部材24Cは、連結部材24Aの長手方向中間部に固定されている。 The float holding member 24 has multiple connecting members 24A (five in this example) extending radially (diametrically outward) from the support member 12, and a large-diameter annular member 24B is fixed to the end of each connecting member 24A. A small-diameter annular member 24C with a smaller diameter than the large-diameter annular member 24B is arranged inside the large-diameter annular member 24B. The small-diameter annular member 24C is fixed to the longitudinal middle of the connecting member 24A.
本参考例では、支持部材12の中心と、大径環状部材24Bの中心と、小径環状部材24Cの中心とを一致させている。 In this reference example, the center of the support member 12, the center of the large diameter annular member 24B, and the center of the small diameter annular member 24C are aligned.
浮体保持部材24を構成する連結部材24A、大径環状部材24B、及び小径環状部材24Cは、一例として、鋼材等で形成することができる。浮体保持部材24は、鋼鉄製骨格、浮体支持部材、補強材などと言い換えることができる。 The connecting member 24A, the large diameter annular member 24B, and the small diameter annular member 24C that constitute the float holding member 24 can be formed, for example, from steel material or the like. The float holding member 24 can also be referred to as a steel skeleton, a float support member, a reinforcing material, etc.
図5、及び図7に示すように、本参考例では、支持部材12の下部の中心に、鋼製の中空構造とされた浮体26が取り付けられている。 As shown in Figures 5 and 7, in this reference example, a hollow steel float 26 is attached to the center of the lower part of the support member 12.
支持部材12の下部、大径環状部材24Bの下部、及び小径環状部材24Cの下部には、周方向に沿って複数の弾性浮体28が配置されている。これらの弾性浮体28は、支持部材12の下部、及び大径環状部材24Bの下部において、周方向に沿って等間隔に配置されている。弾性浮体28は、本開示の浮体の一例である。 A plurality of elastic floats 28 are arranged along the circumferential direction on the lower part of the support member 12, the lower part of the large diameter annular member 24B, and the lower part of the small diameter annular member 24C. These elastic floats 28 are arranged at equal intervals along the circumferential direction on the lower part of the support member 12 and the lower part of the large diameter annular member 24B. The elastic floats 28 are an example of a float of the present disclosure.
弾性浮体28は、中空体であり、使用時の形状(空気を充填した状態の形状)は、一例として球形である。なお、弾性浮体28の使用時の形状は球形に限定されず、円柱形状、中央部が膨らんだ樽形状、立方体形状等であってもよい。 The elastic float 28 is hollow, and its shape when in use (when filled with air) is, for example, spherical. Note that the shape of the elastic float 28 when in use is not limited to a sphere, and may be a cylinder, a barrel shape with a bulging center, a cube, etc.
弾性浮体28を構成する材料は、弾性材料、一例として、加硫ゴム、ウレタン樹脂等の弾性を有する合成樹脂(エラストマー樹脂)であり、金属よりも比重が小さい材料である。弾性浮体28を構成する弾性材料には、補強用のコードや織物シート等が埋設されていてもよい。 The material that constitutes the elastic float 28 is an elastic material, for example, a synthetic resin (elastomer resin) having elasticity such as vulcanized rubber or urethane resin, and is a material with a lower specific gravity than metal. Reinforcing cords, woven sheets, etc. may be embedded in the elastic material that constitutes the elastic float 28.
各弾性浮体28は、個別に交換が可能なように、支持部材12、及び浮体保持部材24に対して、一例として、チェーン、ロープ、バンド等の取付部材32を用いて着脱可能に取り付けられている。図示は省略するが、弾性浮体28は、チェーン、ロープ、バンド等に限らず、ボルト等を用いて支持部材12、及び浮体保持部材24に取り付けられていてもよい。 Each elastic float 28 is detachably attached to the support member 12 and the float holding member 24 using attachment members 32 such as chains, ropes, bands, etc., so that it can be individually replaced. Although not shown in the figure, the elastic float 28 may be attached to the support member 12 and the float holding member 24 using bolts or the like, not limited to chains, ropes, bands, etc.
なお、取付部材32は、弾性浮体28の着脱作業が、水上、例えば、支持部材12や浮体保持部材24の上で出来るように設けることが好ましい。 It is preferable that the mounting member 32 is provided so that the elastic float 28 can be attached and detached on the water, for example, on the support member 12 or the float holding member 24.
弾性浮体28は、空気の充填量により拡縮可能、言い換えれば体積を変更することが可能である。 The elastic float 28 can expand and contract by changing the amount of air filled in it, in other words, its volume can be changed.
図8に示すように、弾性浮体28には空気バルブ30が取り付けられており、空気バルブ30を介して弾性浮体28に空気を充填したり、弾性浮体28の内部の空気を外部に排出することができる。作業性を考慮し、空気バルブ30は、弾性浮体28の水面WFの上に露出している部分に設けることが好ましい。なお、弾性浮体28は、内部の空気を外部に排出し、萎ませた状態で着脱してもよい。 As shown in FIG. 8, an air valve 30 is attached to the elastic float 28, and the air inside the elastic float 28 can be filled with air through the air valve 30, or the air inside the elastic float 28 can be discharged to the outside. In consideration of workability, it is preferable to provide the air valve 30 on a part of the elastic float 28 that is exposed above the water surface WF. Note that the elastic float 28 may be attached or detached in a deflated state after the air inside has been discharged to the outside.
支持部材12、及び浮体保持部材24に取り付ける弾性浮体28の数、及び位置は、図5、及び図7に示す例に限らず、必要に応じて適宜変更可能である。 The number and positions of the elastic floats 28 attached to the support member 12 and the float holding member 24 are not limited to the examples shown in Figures 5 and 7, and can be changed as necessary.
本参考例では、洋上での風力発電装置10の使用状態において、弾性浮体28の少なくとも一部が水面WFより上側に露出するように、弾性浮体28の数、言い換えれば、浮力が決められている。 In this reference example, the number of elastic floats 28, in other words, the buoyancy, is determined so that at least a portion of the elastic floats 28 is exposed above the water surface WF when the wind power generation device 10 is in use offshore.
図5に示すように、本参考例の風力発電装置10は、従来の浮体式洋上風力発電装置と同様に、係留ライン34によって海底(図示省略)に係留することができる。 As shown in FIG. 5, the wind turbine 10 of this reference example can be moored to the seabed (not shown) by mooring lines 34, similar to conventional floating offshore wind turbines.
なお、発電機20で発電された電力は、一例として、送電線36を介して陸地へ送電することができる。 In addition, the electricity generated by the generator 20 can be transmitted to land via a power transmission line 36, for example.
(作用、効果)
本参考例の弾性浮体28は、構成する材料が、金属よりも比重の小さいゴム、合成樹脂等の弾性体であるため、金属材料を用いた浮体より軽量になる。本参考例の風力発電装置10では、金属製の浮体で浮力を得ている風力発電装置に比較して、全体の質量を軽量化できる。これにより、ローターのサイズアップ、及び大型化が可能となり、発電量を増加させることも可能となる。
(Action, Effect)
The elastic float 28 of this embodiment is made of elastic materials such as rubber and synthetic resin, which have a lower specific gravity than metal, and is therefore lighter than floats made of metal materials. The wind power generation device 10 of this embodiment can have a lighter overall mass than wind power generation devices that obtain buoyancy from metal floats. This makes it possible to increase the size and size of the rotor, and therefore the amount of power generation.
単一の金属製の浮体が固定されている浮体式洋上風力発電装置では、浮体のメンテナンスを行う場合や、浮体に不具合(例えば、亀裂、孔が空く等)が生じた場合は、曳航し、陸揚げしてメンテナンス、または修理する必要があり、メンテナンス、及び修理に多大な手間、及びコストが掛かる。また、金属製の浮体内に水が入った場合、浮力のバランスが崩れ、タワーが必要以上に傾く虞がある。 In a floating offshore wind power generation device in which a single metal float is fixed, when maintenance is required for the float or if the float develops a defect (e.g., a crack or a hole), it must be towed away and brought ashore for maintenance or repair, which requires a great deal of effort and cost for maintenance and repair. Furthermore, if water gets inside the metal float, the balance of buoyancy is lost, and there is a risk that the tower will tilt more than necessary.
一方、本参考例に係る風力発電装置10では、複数の弾性浮体28を用いているので、フェイルセ―フが可能となる。例えば、何れかの弾性浮体28に不具合が生じた場合でも、浮力のバランスが大きく崩れることが抑制され、タワー14が必要以上に傾くことを抑制できる。 On the other hand, the wind power generation device 10 according to this reference example uses multiple elastic floats 28, making it possible to provide a fail-safe. For example, even if a malfunction occurs in any of the elastic floats 28, the balance of buoyancy is prevented from being significantly disrupted, and the tower 14 is prevented from tilting more than necessary.
各弾性浮体28は、少なくとも一部が水面WFに露出しており、また、ボルト、チェーン、ロープ、バンド等の取付部材32を、水上、例えば、支持部材12や浮体保持部材24の上で弾性浮体28の着脱作業が出来るように設けることで、水上にて、不具合を生じた弾性浮体28をメンテナンスしたり、新たな弾性浮体28と交換することが容易となる。したがって、曳航、及び陸揚げによるメンテナンス、及び交換に比較して作業が容易になる。 At least a portion of each elastic float 28 is exposed above the water surface WF, and mounting members 32 such as bolts, chains, ropes, bands, etc. are provided so that the elastic float 28 can be attached and detached on the water, for example, on the support member 12 or the float holding member 24, making it easy to maintain a defective elastic float 28 on the water or to replace it with a new elastic float 28. This makes the work easier than maintenance and replacement by towing and landing.
さらに、弾性浮体28は、空気バルブ30を介して弾性浮体28の内部に空気を充填したり、内部の空気を排出することができる。弾性浮体28は、内部の空気を抜くことで縮小させることができ、これにより、弾性浮体28の運搬、着脱作業が容易になる。 Furthermore, the elastic float 28 can be filled with air or the air inside can be discharged via the air valve 30. The elastic float 28 can be shrunk by releasing the air inside, which makes it easier to transport and attach/detach the elastic float 28.
また、空気バルブ30は、弾性浮体28の上部分に取り付けられているため、水上にて空気バルブ30へ空気ポンプのホース等を接続する作業が容易になる。 In addition, since the air valve 30 is attached to the upper part of the elastic float 28, it is easy to connect the air pump hose, etc. to the air valve 30 on the water.
弾性材料からなる弾性浮体28は、着脱可能であり、金属製の浮体に比較して軽量であるため、弾性浮体28を取り外して洋上で回転させることも容易である。例えば、弾性浮体28を回転させ、水に浸かっていた下部を上側にして水に浸かっていた部分を検査したり、下部の付着物の除去などのメンテナンスも容易になる。 The elastic float 28, made of an elastic material, is detachable and lightweight compared to metal floats, so it is easy to remove the elastic float 28 and rotate it on the ocean. For example, rotating the elastic float 28 and turning the submerged lower part to the top makes it easier to inspect the submerged part and to remove any attached matter from the lower part, making maintenance easier.
なお、弾性材料は弾性変形するので、弾性浮体28に何らかの物体が当たったとしても塑性変形し難く、また、物体(波、浮遊物など)が当たった際の衝撃を吸収することもできる。 In addition, since the elastic material deforms elastically, even if an object hits the elastic float 28, it is unlikely to undergo plastic deformation, and it can also absorb the impact of an object (waves, floating objects, etc.) hitting it.
本参考例に係る風力発電装置10では、弾性浮体28が着脱可能であるので、弾性浮体28の数、位置を調整して、浮力の調整や浮力のバランスを取ることも容易である。また、タワー14を搭載する基礎部材が水平となるように浮力のバランスをとることも容易にできる。 In the wind power generation device 10 according to this reference example, the elastic floats 28 are detachable, so it is easy to adjust the number and positions of the elastic floats 28 to adjust and balance the buoyancy. It is also easy to balance the buoyancy so that the foundation member on which the tower 14 is mounted is horizontal.
本参考例の風車11は、プロペラ型と呼ばれる水平軸風車であったが、風車11の形式は本参考例のものに限らず、垂直軸風車等、他の形式のものであってもよい。 The wind turbine 11 in this reference example was a horizontal axis wind turbine, also known as a propeller type, but the type of wind turbine 11 is not limited to that in this reference example, and may be of other types, such as a vertical axis wind turbine.
[他の実施形態]
以上、本発明の実施形態の一例について説明したが、本発明の実施形態は、上記に限定されるものでなく、上記以外にも、その主旨を逸脱しない範囲内において種々変形して実施可能であることは勿論である。例えば、上記実施形態に、参考例の構成の一部を適宜組み合わせてもよい。
[Other embodiments]
Although an example of an embodiment of the present invention has been described above, the embodiment of the present invention is not limited to the above, and it goes without saying that various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. For example, the above embodiment may be appropriately combined with a part of the configuration of the reference example.
14…タワー、18…ローター(風車)、20…発電機、300…風力発電装置、302…風力発電部、304…浮体部、306…波力発電部、308…可動部、320…発電機、322…水面 14...tower, 18...rotor (windmill), 20...generator, 300...wind power generation device, 302...wind power generation section, 304...floating body section, 306...wave power generation section, 308...moving section, 320...generator, 322...water surface
Claims (6)
前記風車の回転力を受けて発電する風力発電部と、
前記タワーを搭載して水に浮かぶ浮体部と、
前記浮体部に設けられ、波を受けて動く可動部により発電する波力発電部と、
を有する風力発電装置。 A windmill installed on a tower that rotates when it catches the wind.
a wind power generation unit that generates electricity by receiving a rotational force of the wind turbine;
a floating body portion carrying the tower and floating on water;
A wave power generation unit provided on the floating body unit and generating power using a movable part that moves in response to waves;
A wind power generation device having the above structure.
前記波力発電部は、水中における前記可動部の動きにより発電する請求項1に記載の風力発電装置。 The movable portion is disposed below the floating body portion,
The wind turbine generator according to claim 1 , wherein the wave power generating unit generates power by the movement of the movable part in water.
前記波力発電部は、水面における前記可動部の動きにより発電する請求項1に記載の風力発電装置。 The movable portion is disposed beside the floating body portion,
The wind turbine generator according to claim 1 , wherein the wave power generating unit generates power by the movement of the movable part on a water surface.
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