JP2025094867A - Floating offshore wind power plant with hydrogen plant - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、水電解装置と液体水素貯蔵設備を併設した鉄筋コンクリート構造の浮体式洋上風力発電所に関するものである。The present invention relates to a floating offshore wind power plant having a reinforced concrete structure equipped with a water electrolysis device and a liquid hydrogen storage facility.
近年、再生可能エネルギー利用の増加に伴い、洋上は風を遮る障害物が無く、風向き、風速が一定していて変わらないことから安定した電力を得られることが期待される。
現在、実用化されている洋上風力発電装置の構造は、陸上で稼働している装置と同様であり、洋上では陸上に比べて風力発電装置を設置するうえでの制約が少ないため、今後は、洋上での設置が増えていくものと考えられる。 In recent years, with the increase in the use of renewable energy, it is expected that a stable supply of electricity can be obtained offshore, as there are no obstacles that block the wind and the wind direction and speed are constant and do not change.
The structure of offshore wind turbines currently in practical use is similar to that of devices operating on land, and because there are fewer constraints on installing wind turbines offshore than on land, it is expected that more will be installed offshore in the future.
現在、ヨーロッパ等で普及している洋上風力発電装置の支柱が海底まで到達している着床式の場合は水深約50m位までの比較的水深が浅い場所に適しているが、日本の場合は、水深が比較的浅い大陸棚の面積が少ないため、日本では、風力発電装置を洋上に浮かべ、鎖、ワイヤーロープ等で海底に係留することにより位置を保持する浮体式に移行しつつあるのが現状である。Currently, fixed-bottom wind turbines, which are popular in Europe and other regions, have columns that reach the seabed, and are suitable for relatively shallow waters of up to about 50 meters deep. However, in Japan, the area of the continental shelf where the waters are relatively shallow is small, so the current situation is that the country is moving toward floating wind turbines, in which wind turbines are floated on the ocean and kept in position by being moored to the seabed with chains, wire ropes, etc.
浮体式洋上風力発電装置は、水中に配置した浮体と、浮体に立設した塔部で構成され、塔部の頂部にナセルとブレードで構成した風力発電装置が取り付けられる。
現在主流の浮体式洋上風力技術には、主に、スパー型、セミサブ型、バージ型、TLP型の4種類の形式がある。 A floating offshore wind turbine is composed of a float placed underwater and a tower erected on the float, with a wind turbine consisting of a nacelle and blades attached to the top of the tower.
Currently, there are four main types of floating offshore wind technologies in use: spar type, semi-submersible type, barge type, and total load platform (TLP) type.
現在では、設備1台あたりの大出力化が求められており、それに伴いブレードを長くして風車体受風面積を大きくする必要があり、現在ではブレードの長さが80mを超える大型の洋上風力発電装置が実用化されつつある。Currently, there is a demand for greater output per unit, which requires longer blades to increase the wind-receiving surface area of the wind turbine body. Large offshore wind turbines with blades longer than 80 m are now being put into practical use.
従来、指定された海域に浮体式洋上風力発電装置を設置するためには、浮体を設置海域まで台船等により曳航して係留したあと、クレーン船等によって上部構造体を浮体の上端部に移動させ、浮体と上部構造体を連結させていた。Conventionally, in order to install a floating offshore wind power generation device in a designated sea area, the float was towed to the installation area by a barge or the like and moored there, and then the superstructure was moved to the upper end of the float by a crane ship or the like, and the float and the superstructure were connected to each other.
また、近年では再生可能エネルギーの中で、太陽光発電や風力発電等で発電した電気を利用し、水を電気分解して水素と酸素に分離する方法で製造した「グリーン水素」と呼ばれる水素が注目されている。
現在、洋上風力発電装置で発電した電気は、海底に敷設した海底用送電ケーブルを経由して水素製造工場に送られ水電解水素製造装置により水から水素を製造しているため、海底に送電設備を新設する必要があり、大がかりな工事となって設置コストが膨大なものとなり、普及の妨げとなっていた。 In recent years, a type of renewable energy known as "green hydrogen" has been attracting attention. It is produced by using electricity generated by solar or wind power to electrolyze water and separate it into hydrogen and oxygen.
Currently, electricity generated by offshore wind power generation facilities is sent to hydrogen production plants via undersea power transmission cables laid on the seabed, and hydrogen is produced from water using water electrolysis equipment. This necessitates the construction of new power transmission facilities on the seabed, which results in large-scale construction work and enormous installation costs, preventing the widespread use of this technology.
しかしながら、浮体式洋上風力発電装置が設置される水深50m以上の海域は、一般的な海洋工事が行われる海域に比べて海象条件が厳しい場合が多く、浮体式洋上風力発電装置の設置作業は、海象条件の厳しい状況下で海象条件の比較的穏やかな時期を見計らって実施しなければならないため、設置作業の実施時期や期間が限定されるという問題があった。However, sea areas with a depth of 50 m or more where floating offshore wind power generation devices are installed often have harsher oceanographic conditions than sea areas where general marine construction work is carried out, and installation work for floating offshore wind power generation devices must be carried out under harsh oceanographic conditions only during periods when the oceanographic conditions are relatively calm, which poses the problem of limiting the timing and duration of installation work.
さらに、浮体式洋上風力発電装置の設置は、大型作業船を用いて繊細な作業が要求されるため、建設コストの増加を招くといった問題もあった。Furthermore, the installation of floating offshore wind turbines requires delicate work using large workboats, which increases construction costs.
さらに、浮体式洋上風力発電装置で発電した電気で「グリーン水素」を製造するためには、水素製造工場まで電気を送電するための海底用送電ケーブルを海底に敷設しなければならないといった問題もあった。Furthermore, in order to produce "green hydrogen" using electricity generated by floating offshore wind turbines, there was also the issue that an undersea power transmission cable would have to be laid on the seabed to transmit the electricity to the hydrogen production plant.
以上の現状に鑑み、本発明は、浮体式洋上風力発電所を設置する海に近い海岸に、浮体式洋上風力発電所を建設するための施設を構築し、超高層ビル等の建築工事で培った技術を活かして浮体式洋上風力発電所を建設し、陸上で組み立てた浮体式洋上風力発電所を水上に浮かべ、タグボート(曳舟)で現場まで曳航することにより、施工日数の大幅な短縮と、陸上での効率的な建設方法を提供すると共に、効率的にグリーン水素を製造するため、浮体式洋上風力発電所の内部に、浮体式洋上風力発電所で発電した電気を電源として海水を電気分解して水素を生成させるための水電解装置と、生成した水素を貯蔵するための液体水素貯蔵設備を設置することを目的とする。In view of the above current situation, the present invention aims to provide an efficient construction method on land by constructing facilities for constructing a floating offshore wind farm on a coast close to the sea where the floating offshore wind farm will be installed, constructing the floating offshore wind farm using technology cultivated in the construction work of skyscrapers and the like, and floating the floating offshore wind farm assembled on land onto the water and towing it to the site with a tugboat, thereby significantly shortening the number of construction days and providing an efficient construction method on land, and to efficiently produce green hydrogen by installing a water electrolysis device inside the floating offshore wind farm for producing hydrogen by electrolyzing seawater using electricity generated by the floating offshore wind farm as a power source, and a liquid hydrogen storage facility for storing the produced hydrogen.
かかる課題を解決するため、請求項1に記載の発明は、複数枚のブレードと増速機や発電機を内蔵したナセルを支えるタワーで構成した浮体式洋上風力発電において、洋上に配置したタワー部と水中に配置した浮力体部を鉄筋コンクリート構造で構築すると共に、前記タワー部と前記浮力体部を複数本の支柱で連結し、前記浮力体部を複数本の係留ワイヤーにより海底に固定した複数基の海底基礎杭に係留し、前記タワー部の建屋内に前記浮体式洋上風力発電で発電した電気で水を電気分解し水素を生成する水電解装置を設置し、前記浮力体部に前記水電解装置で生成した水素を貯蔵するための液体水素貯蔵タンクを設置したことを特徴とする。In order to solve such problems, the invention described in
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の構造に加え、前記タワー部は概ね円錐形で下部を複数階の建屋で構成すると共に、頂上部を円形状の平面で形成し、前記頂上部にナセルを取り付けるための鋼管を取り付けたことを特徴とする。The invention described in
請求項3に記載の発明は、請求項1又は2に記載の構造に加え、前記浮力体部は概ね円筒形で内部を空洞で構成し、海近くの陸地で構築した浮体式洋上風力発電所を水上に浮かべるため、前方向と後方向の両方向の底部を前端部と後端部に向けて傾斜させたことを特徴とする。The invention described in
請求項4に記載の発明は、請求項1乃至3のいずれか1項に記載の構造に加え、前記浮力体部を、海底に設置した複数基の海底基礎杭と複数本の係留ワイヤーでつなぎTLP型により係留すると共に、前記浮力体部の側面に形成した係留ワイヤー用ガイド穴を経由させた前記複数本の係留ワイヤーの一端を、複数個のワイヤー用滑車を介して前記タワー部の建屋内に引き込み、ワイヤー巻取り・送出し機で係留ワイヤーの個々の長さを調整することにより浮体式洋上風力発電所の水平状態を維持させるように構成したことを特徴とする。The invention described in
請求項5に記載の発明は、請求項1乃至4のいずれか1項に記載の構造に加え、前記タワー部の概ね上端部から前記浮力体部の概ね下端部まで貫通させた竪穴区画を構築し、竪穴区画の内部に簡易リフトと上下移動用階段を設置したことを特徴とする。The invention described in
請求項6に記載の発明は、請求項1乃至5のいずれか1項に記載の構造に加え、前記タワー部の建屋内に、前記水電解装置で製造した水素を液化させるための水素液化装置を設置したことを特徴とする。The invention described in
請求項1に記載の発明によれば、複数枚のブレードと増速機や発電機を内蔵したナセルを支えるタワーで構成した浮体式洋上風力発電において、洋上に配置したタワー部と水中に配置した浮力体部を鉄筋コンクリート構造で構築すると共に、前記タワー部と前記浮力体部を複数本の支柱で連結し、前記浮力体部を複数本の係留ワイヤーにより海底に固定した複数基の海底基礎杭に係留し、前記タワー部の建屋内に前記浮体式洋上風力発電で発電した電気で水を電気分解し水素を生成する水電解装置を設置し、前記浮力体部に前記水電解装置で生成した水素を貯蔵するための液体水素貯蔵タンクを設置したことにより、超高層ビル等の建築現場で培った技術を活用し、製作日数を大幅に短縮すると共に、浮体式洋上風力発電所で得られた電気出力を電源として海水を電気分解し水素を直接生成することが可能となった。According to the invention described in
請求項2に記載の発明によれば、前記タワー部は概ね円錐形で下部を複数階の建屋で構成すると共に、頂上部を円形状の平面で形成し、前記頂上部にナセルを取り付けるための鋼管を取り付けたことにより、タワー部に対する風の風圧を減少させることが可能になった。According to the invention described in
請求項3に記載の発明によれば、前記浮力体部は概ね円筒形で内部を空洞で構成し、海近くの陸地で構築した浮体式洋上風力発電所を水上に浮かべるため、前方向と後方向の両方向の底部を前端部と後端部に向けて傾斜させたことにより、水の抵抗を減らして安定した状態で水上に浮かべることが可能になった。According to the invention described in
請求項4に記載の発明によれば、前記浮力体部を、海底に設置した複数基の海底基礎杭と複数本の係留ワイヤーでつなぎTLP型により係留すると共に、前記浮力体部の側面に形成した係留ワイヤー用ガイド穴を経由させた前記複数本の係留ワイヤーの一端を、複数個のワイヤー用滑車を介して前記タワー部の建屋内に引き込み、ワイヤー巻取り・送出し機で係留ワイヤーの個々の長さを調整することにより浮体式洋上風力発電所の水平状態を維持させるように構成したことにより、個々の係留ワイヤーの長さを調整し、簡単に浮体式洋上風力発電所の水平状態を保つことが可能になった。According to the invention described in
請求項5に記載の発明によれば、前記タワー部の概ね上端部から前記浮力体部の概ね下端部まで貫通させた竪穴区画を構築し、竪穴区画の内部に簡易リフトと上下移動用階段を設置したことにより、作業員がメンテナンスをするための労力を大幅に軽減させることが可能になった。According to the invention described in
請求項6に記載の発明によれば、前記タワー部の建屋内に、前記水電解装置で製造した水素を液化させるための水素液化装置を設置したことにより、浮体式洋上風力発電所で発電した電気で水素を液化させることが可能となった。According to the invention recited in
以下、この発明の実施の形態について説明する。Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described.
図1乃至図7には、この発明の実施の形態を示す。1 to 7 show an embodiment of the present invention.
図1は、本発明の水素工場を併設した浮体式洋上風力発電所1を洋上に設置した状態を斜視図で示す。水素工場を併設した浮体式洋上風力発電所1はハブ10に取り付けた3本のブレード2と、ナセル3の内部に設置した増速機、発電機、ヨー制御装置等と、さらに前記ナセル3をタワー部4に固定するための鋼管23と、鉄筋コンクリート構造で構築したタワー部4と、さらにタワー部4と浮力体部8を連結させるため直径約2m、肉厚約30mm、長さ約10mの鋼管で成形した8本の支柱6と、さらに水素工場を併設した浮体式洋上風力発電所1を洋上に浮かべて自立させ、浮体構造部としての役目をはたすため鉄筋コンクリート構造で内部を空洞で形成した浮力体部8で構成される。このように構成した浮力体部8の動揺量を極力抑えるようにTLP型で海底9に係留させるため6本の係留ワイヤー(A)11、係留ワイヤー(B)12、係留ワイヤー(C)13、係留ワイヤー(D)14、係留ワイヤー(E)15、係留ワイヤー(F)16と、前記6本の係留ワイヤー(A)11、係留ワイヤー(B)12、係留ワイヤー(C)13、係留ワイヤー(D)14、係留ワイヤー(E)15、係留ワイヤー(F)16を海底9に固定するため海底9に固定した6基の海底基礎杭(A)17、海底基礎杭(B)18、海底基礎杭(C)19、海底基礎杭(D)20、海底基礎杭(E)21、海底基礎杭(F)22で構成される。なお、鋼管23に取り付けるナセル3は風の吹いてくる方向に対して常にブレード2を追従させる必要があるため、ナセル3の内部には鋼管23に対して360度回動自在に回転させることが出来るようにヨー制御装置(図示せず)が取り付けられる。1 is a perspective view showing a floating offshore
図2は、図1で説明した水素工場を併設した浮体式洋上風力発電所1を正面図で示す。本発明では、水素工場を併設した浮体式洋上風力発電所1をTLP型で海底9に係留させるため、海底9に設置した6基の海底基礎杭(A)17、海底基礎杭(B)18、海底基礎杭(C)19、海底基礎杭(D)20、海底基礎杭(E)21、海底基礎杭(F)22に対して、それぞれ6本の係留ワイヤー(A)11、係留ワイヤー(B)12、係留ワイヤー(C)13、係留ワイヤー(D)14、係留ワイヤー(E)15、係留ワイヤー(F)16を取り付け、海面7が支柱6の概ね上下中央位置になるように6本の係留ワイヤー(A)11、係留ワイヤー(B)12、係留ワイヤー(C)13、係留ワイヤー(D)14、係留ワイヤー(E)15、係留ワイヤー(F)16の長さを個々に調節して浮力体部8を海面7に対して水平を保つように強制的に潜水させることにより、水素工場を併設した浮体式洋上風力発電所1が海面7に対して縦揺れ、横揺れを小さく抑え水平状態を維持することが出来るようになり、風に対して安定した状態でブレード2を回転させることが可能になった。Fig. 2 shows a front view of the floating offshore
図3は、図1、図2で説明したタワー部4と支柱6と浮力体部8を図3aの平面図と、図3bの正面図で示す。タワー部4は概ね円錐形の鉄筋コンクリート構造で構築され、頂上部33は、図6のタワー部上部直径Aで示すように直径約5mの円形で成形され、タワー部上部スラブ厚さBは約500mm、タワー部4の頂上部33からタワー底部39までのタワー部高さCは約97m、タワー部4のタワー部土台40を構成するタワー底部スラブ厚さDは約1m、タワー部土台40を構成するタワー土台直径Sは円形で直径約25m、タワー部4の下部には、各階の高さが共に約5mで形成された4層構造(建屋1階38、建屋2階37、建屋3階36、建屋4階35で示す)の建屋5が構築される。浮力体部8は概ね円筒形で浮体としての役目をはたすため内部を空洞で構成し、図6で示すように浮力体部8の浮力体部直径Nは約100m、浮力体部高さJは約10mで形成され、さらに図3で示すように浮力体部8の底面の前後に、陸地で構築した水素工場を併設した浮体式洋上風力発電所1を安定した状態で進水させるため、前方向と後方向の両方向の底部を、前方傾斜部31(底部と前方傾斜部31との境目を図3aの一点鎖線(A)41で示す)と、後方傾斜部32(底部と後方傾斜部32の境目を図3aの一点鎖線(B)42で示す)で示すように先端部と後端部に向け、図6の前方傾斜部角度Mと、後方傾斜部角度Rで示すように共に約14度の角度で傾斜させた形状で形成され、さらにタワー部4と浮力体部8を連結するため浮力体部8の上面の中心部の回りに直径約2m、肉厚約30mm、長さ約10mの鋼管で成形した8本の支柱6を、水平面で見たときに中心から45度ごとに放射状に延設した円周上の位置に取り付けた状態を示す。3 shows the
さらに浮力体部8の側面には、図1、図2で説明した6本の係留ワイヤー(A)11、係留ワイヤー(B)12、係留ワイヤー(C)13、係留ワイヤー(D)14、係留ワイヤー(E)15、係留ワイヤー(F)16を、浮力体部8の側面の定位置でガイドするため、半径約30cmで概ね半円筒状(かまぼこ状)に成形した6か所の係留ワイヤー用ガイド穴(A)25、係留ワイヤー用ガイド穴(B)26、係留ワイヤー用ガイド穴(C)27、係留ワイヤー用ガイド穴(D)28、係留ワイヤー用ガイド穴(E)29、係留ワイヤー用ガイド穴(F)30が形成される。Furthermore, on the side of the
さらにタワー部4の概ね頂上部33からタワー底部39を貫通し、浮力体部8の中心部の概ね底部まで、一点鎖線(C)43で示すように概ね直径約4mの円筒形で形成した竪穴区画34を構築し、さらに竪穴区画34の内部に点検作業を行うための上下移動用階段(図示せず)と簡易リフト(図示せず)を取り付けることにより作業効率を上げることが可能になった。Furthermore, a
このように構成したタワー部4の建屋5の内部に、海水を真水に変えるための海水淡水化装置58を設置し、前記海水淡水化装置58で生成した真水を、ナセル3の内部の発電装置で発電した電気で真水を電気分解して水素を発生させるための水電解装置53と、さらに電気分解した水素を液化させるための水素液化装置54を設置し稼働させることにより、海水から液体水素を製造すると共に、製造した液体水素を竪穴区画34を経由させ浮力体部8の内部に設置したコールドボックス内の液体水素貯蔵タンク55に貯蔵させることが可能になった。このように構成することにより電気分解により発生した水素の体積を約800分の1の液体水素に液化させ効率良く貯蔵することが可能になった。このようにして製造した液体水素は、液化水素運搬船に積荷され移送される。Inside the
図4は、図1、図2で説明した支柱6と浮力体部8を図4aの平面図と、図4bの正面図で示す。浮力体部8の外周部に成形した6か所の係留ワイヤー用ガイド穴(A)25、係留ワイヤー用ガイド穴(B)26、係留ワイヤー用ガイド穴(C)27、係留ワイヤー用ガイド穴(D)28、係留ワイヤー用ガイド穴(E)29、係留ワイヤー用ガイド穴(F)30の位置は、浮力体部8の上面に対して水平面で見たときに中心から60度ごとに放射状に延設した位置に成形され、係留ワイヤー用ガイド穴(A)25、係留ワイヤー用ガイド穴(B)26、係留ワイヤー用ガイド穴(C)27、係留ワイヤー用ガイド穴(D)28、係留ワイヤー用ガイド穴(E)29、係留ワイヤー用ガイド穴(F)30の形状は、全て、半径約30cmで概ね半円筒状(かまぼこ状)に成形される。FIG. 4 shows the
さらにタワー部4と浮力体部8を連結するための8本の支柱6は共に直径約2m、肉厚30mm、長さ10mの円筒状の鋼管で成形され、浮力体部8の上面の中心から半径約1050cmの円周上の、水平面で見たときに中心から45度ごとに放射状に延設された位置に8本の支柱(A)45、支柱(B)46、支柱(C)47、支柱(D)48、支柱(E)49、支柱(F)50、支柱(G)51、支柱(H)52の中心が位置するように垂直に取り付けられると共に、8本の支柱(A)45、支柱(B)46、支柱(C)47、支柱(D)48、支柱(E)49、支柱(F)50、支柱(G)51、支柱(H)52の上部は、図3で説明したタワー底部39の下面に取り付けられる。このようにタワー部4と、浮力体部8を8本の支柱6で連結する理由は、円筒形の丸い直径約2mの支柱でタワー部4を支えることにより、図2で説明した海面7の波による抵抗を最小限に抑え、水素工場を併設した浮体式洋上風力発電所1の揺れを抑え、風が吹いてくる方向にブレードを対峙させるためである。Furthermore, the eight
図5は、図1、図2で説明した浮力体部8を海底9に係留するための6本の係留ワイヤー(A)11、係留ワイヤー(B)12、係留ワイヤー(C)13、係留ワイヤー(D)14、係留ワイヤー(E)15、係留ワイヤー(F)16を、図5aの平面図と、図5bの正面図で示す。6本の係留ワイヤー(A)11、係留ワイヤー(B)12、係留ワイヤー(C)13、係留ワイヤー(D)14、係留ワイヤー(E)15、係留ワイヤー(F)16を、浮力体部8の側面に成形した6か所の係留ワイヤー用ガイド穴(A)25、係留ワイヤー用ガイド穴(B)26、係留ワイヤー用ガイド穴(C)27、係留ワイヤー用ガイド穴(D)28、係留ワイヤー用ガイド穴(E)29、係留ワイヤー用ガイド穴(F)30を介して浮力体部8が海面7に対して水平になるように、図7で示すワイヤー巻取り・送り出し機60により個々の係留ワイヤー毎に長さを調整することにより、水素工場を併設した浮体式洋上風力発電所1は海面7に対して水平状態を容易に保つことが出来るようになった。なお、6か所の係留ワイヤー用ガイド穴(A)25、係留ワイヤー用ガイド穴(B)26、係留ワイヤー用ガイド穴(C)27、係留ワイヤー用ガイド穴(D)28、係留ワイヤー用ガイド穴(E)29、係留ワイヤー用ガイド穴(F)30と、6基の海底基礎杭(A)17、海底基礎杭(B)18、海底基礎杭(C)19、海底基礎杭(D)20、海底基礎杭(E)21、海底基礎杭(F)22との位置関係は、海流と、波による浮力体部8の動揺量を極力抑えるため6か所の係留ワイヤー用ガイド穴(A)25、係留ワイヤー用ガイド穴(B)26、係留ワイヤー用ガイド穴(C)27、係留ワイヤー用ガイド穴(D)28、係留ワイヤー用ガイド穴(E)29、係留ワイヤー用ガイド穴(F)30の直下の海底9に、6基の海底基礎杭(A)17、海底基礎杭(B)18、海底基礎杭(C)19、海底基礎杭(D)20、海底基礎杭(E)21、海底基礎杭(F)22を固定させることにより、TLP型の特徴の1つである海面下での占有面積を抑えることが可能になった。Figure 5 shows six mooring wires (A) 11, (B) 12, (C) 13, (D) 14, (E) 15, and (F) 16 for mooring the
図6は、図1、図2で説明したタワー部4、支柱6、浮力体部8の部材の寸法、角度をA~Sの記号で示す。タワー部4は概ね円錐形で、頂上部33は円形をした平面で成形され、頂上部33のタワー部上部直径Aは直径約5mで形成し、さらに頂上部33のタワー部上部スラブ厚さBは約500mmで形成し、さらに竪穴区画34は一点鎖線(C)43で示すようにタワー部33の概ね上端部からタワー部土台40を貫通させ浮力体部8の概ね下端部まで概ね直径約4mの円筒形で形成される。さらにタワー部4の頂上部33からタワー底部39までのタワー部高さCは約97mで形成し、さらに4階建ての建屋5の建屋4階高さFは約5m、建屋3階高さGは約5m、建屋2階高さHは約5m、建屋1階高さIは約5mで形成し、さらにタワー部4の底部のタワー底部スラブ厚さDは約1mで形成し、タワー部4の下部のタワー土台直径Sは直径約25mの円形状で形成される。さらに8本の支柱6の支柱高さEは全て約10mで形成し、さらに浮力体部8の鉄筋コンクリートの厚さは、上部、下部、外周面共に全て約200mmで形成し、さらに鉄筋コンクリート構造で構築した浮力体部8の前後底部は前方向と後方向に向けて傾斜させた形状で形成し、さらに浮力体部8の浮力体部直径Nは直径約100mの円形状で形成し、さらに浮力体部8の浮力体部高さJは約10mで形成し、図3で説明した浮力体部8の前方向と後方向の前方傾斜部31と後方傾斜部32の先端部の前方傾斜部先端部高さKと、後方傾斜部後端部高さRは共に約3mで形成し、図3で説明した前方傾斜部31と後方傾斜部32の前方傾斜部角度M、後方傾斜部角度Pは共に約14度で形成し、前記前方傾斜部31の前方傾斜部最大巾Lと、前記後方傾斜部32の後方傾斜部最大巾Qは共に約12mで形成し、さらに竪穴区画34の下部の浮力体部底スラブ厚さOは約200mmで形成される。このようにタワー部4の中心と、8本の支柱6の中心と、浮力体部8の中心を一直線状に構築することにより、水素工場を併設した浮体式洋上風力発電所1は海面7に対してバランス良く水平状態を保つことが可能になった。6 shows the dimensions and angles of the
図7は、図5で説明した6本の係留ワイヤー(A)11、係留ワイヤー(B)12、係留ワイヤー(C)13、係留ワイヤー(D)14、係留ワイヤー(E)15、係留ワイヤー(F)16の内の一本の係留ワイヤー(C)13を代表して浮力体部8の係留ワイヤー用ガイド穴(B)26を経由させワイヤー巻取り・送り出し機60に巻き付けた状態を部分断面図で示す。海底基礎杭(C)19に取り付けた係留ワイヤー(C)13は、図5で説明した浮力体部8の側面に成形した係留ワイヤー用ガイド穴(B)26を経由し、浮力体部8の上面の係留ワイヤー用ガイド穴(B)26の近傍に取り付けたワイヤー用滑車(B)62と、さらに竪穴区画34の外側近傍の浮力体部8の上面に取り付けたワイヤー用滑車(A)61を経由し、さらにワイヤー用滑車(A)61の直上のタワー部土台40に貫通させたワイヤー通し穴63を経由し、建屋1階38の内部の竪穴区画34の外側近傍に取り付けたワイヤー巻取り・送り出し機60に巻き付け、このように構成した係留ワイヤー(C)13をワイヤー巻取り・送り出し機60により長さ調整をすることにより、海面7に対する水素工場を併設した浮体式洋上風力発電所1の上下高さと傾きを簡単に調整することが可能になった。このように6本の係留ワイヤー(A)11、係留ワイヤー(B)12、係留ワイヤー(C)13、係留ワイヤー(D)14、係留ワイヤー(E)15、係留ワイヤー(F)16を個々に巻取り・送出しするためのワイヤー巻取り・送出し機60を建屋1階38の内部の竪穴区画34の側面近傍の円周上に均等に割り当て配置することにより建屋1階38の内部のスペースを効率良く活用すると共に、ワイヤー巻取り・送出し機60のメンテナンスを合理的に行うことが可能になった。Figure 7 shows a partial cross-sectional view of one of the six mooring wires (A) 11, mooring wire (B) 12, mooring wire (C) 13, mooring wire (D) 14, mooring wire (E) 15, and mooring wire (F) 16 described in Figure 5, shown wound around the wire winding/delivering
なお、図7においては、図1、図2で説明した6本の係留ワイヤー(A)11、係留ワイヤー(B)12、係留ワイヤー(C)13、係留ワイヤー(D)14、係留ワイヤー(E)15、係留ワイヤー(F)16の内の係留ワイヤー(C)13について説明したが、他の5本の係留ワイヤー(A)11、係留ワイヤー(B)12、係留ワイヤー(D)14、係留ワイヤー(E)15、係留ワイヤー(F)16についても、係留ワイヤー(C)13と同様にワイヤー用滑車とワイヤー巻取り・送り出し機を活用することにより、各々の係留ワイヤーの長さをワイヤー巻取り・送り出し機で調整することが出来るようになり、水素工場を併設した浮体式洋上風力発電所1の水平状態を保つことが可能になった。In Figure 7, of the six mooring wires (A) 11, mooring wire (B) 12, mooring wire (C) 13, mooring wire (D) 14, mooring wire (E) 15, and mooring wire (F) 16 described in Figures 1 and 2, only mooring wire (C) 13 has been described. However, by utilizing wire pulleys and wire winding/letting machines in the same manner as for mooring wire (C) 13, the length of each mooring wire can be adjusted by the wire winding/letting machine, making it possible to maintain the horizontal state of the floating offshore
以上、実施の形態に基づいて、本発明に係る水素工場を併設した浮体式洋上風力発電所について詳細に説明してきたが、本発明は、以上の実施の形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲において各種の改変をなしても、本発明の技術的範囲に属するのはもちろんである。The floating offshore wind power plant equipped with a hydrogen factory according to the present invention has been described in detail above based on the embodiment. However, the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the invention, and still fall within the technical scope of the present invention.
図1、図2において、「6本の係留ワイヤー(A)11、係留ワイヤー(B)12、係留ワイヤー(C)13、係留ワイヤー(D)14、係留ワイヤー(E)15、係留ワイヤー(F)16」と説明したが、係留ワイヤーの種類は、鋼製ワイヤーロープ、合成繊維ロープ、鋼鉄製の鎖を使用する場合もある。In Figures 1 and 2, it has been explained that there are "six mooring wires (A) 11, mooring wire (B) 12, mooring wire (C) 13, mooring wire (D) 14, mooring wire (E) 15, and mooring wire (F) 16," but the mooring wires can also be made of steel wire rope, synthetic fiber rope, or steel chain.
図3において、「・・・ナセル3の内部の発電装置で発電した電気で真水を電気分解して水素を発生させるための水電解装置53と、さらに電気分解した水素を液化させるための水素液化装置54を設置し稼働させることにより、海水から液体水素を製造する・・・」と説明したが、浮体式洋上風力発電装置は、風向き、風力の状況に応じて発電量が不安定であるため、そのため浮体式洋上風力発電装置で発電した電気を水電解装置53に直接接続した場合、水電解装置53が不安定な状態になる。そのため水電解装置53に電力を安定的に供給するため蓄電池装置(図示せず)を組み込み水電解装置53を稼働させる方法も、もちろん有効である。3 , it has been explained that "liquid hydrogen is produced from seawater by installing and operating a
図1において、支柱6を直径約2m、肉厚約30mm、長さ約10mの鋼管で成形したと説明したが、円筒形をした直径約2m、筒の厚さ約20cm、長さ約10mの鉄筋コンクリート構造で製作することも、もちろん可能である。In FIG. 1, it has been explained that the
図7において、「・・・このように構成した係留ワイヤー(C)13をワイヤー巻取り・送り出し機60により長さ調整をすることにより、海面7に対する浮体式洋上風力発電所1の上下高さと傾きを簡単に調整することが可能になった。」と説明したが。もちろん浮力体部8の内部に設置したバラスト水用タンク(図示せず)にバラスト水(海水)を注入、排出することにより浮力体部8の浮力を予定浮力になるように調整することも、もちろん可能である。7, it was explained that "...by adjusting the length of the mooring wire (C) 13 configured in this way with the wire winding/releasing
A タワー部上部直径
B タワー部上部スラブ厚さ
C タワー部高さ
D タワー底部スラブ厚さ
E 支柱高さ
F 建屋4階高さ
G 建屋3階高さ
H 建屋2階高さ
I 建屋1階高さ
J 浮力体部高さ
K 前方傾斜部先端部高さ
L 前方傾斜部最大幅
M 前方傾斜部角度
N 浮力体部直径
O 浮力体部底スラブ厚さ
P 後方傾斜部角度
Q 後方傾斜部最大幅
R 後方傾斜部後端部高さ
S タワー土台直径
1 水素工場を併設した浮体式洋上風力発電所
2 ブレード
3 ナセル
4 タワー部
5 建屋
6 支柱
7 海面
8 浮力体部
9 海底
10 ハブ
11 係留ワイヤー(A)
12 係留ワイヤー(B)
13 係留ワイヤー(C)
14 係留ワイヤー(D)
15 係留ワイヤー(E)
16 係留ワイヤー(F)
17 海底基礎杭(A)
18 海底基礎杭(B)
19 海底基礎杭(C)
20 海底基礎杭(D)
21 海底基礎杭(E)
22 海底基礎杭(F)
23 鋼管
25 係留ワイヤー用ガイド穴(A)
26 係留ワイヤー用ガイド穴(B)
27 係留ワイヤー用ガイド穴(C)
28 係留ワイヤー用ガイド穴(D)
29 係留ワイヤー用ガイド穴(E)
30 係留ワイヤー用ガイド穴(F)
31 前方傾斜部
32 後方傾斜部
33 頂上部
34 竪穴区画
35 建屋4階
36 建屋3階
37 建屋2階
38 建屋1階
39 タワー底部
40 タワー部土台
41 一点鎖線(A)
42 一点鎖線(B)
43 一点鎖線(C)
45 支柱(A)
46 支柱(B)
47 支柱(C)
48 支柱(D)
49 支柱(E)
50 支柱(F)
51 支柱(G)
52 支柱(H)
53 水電解装置
54 水素液化装置
55 液体水素貯蔵タンク
56 一点鎖線(D)
57 一点鎖線(E)
58 海水淡水化装置
59 蓄電池設備
60 ワイヤー巻取り・送り出し機
61 ワイヤー用滑車(A)
62 ワイヤー用滑車(B)
63 ワイヤー通し穴A Diameter of top of tower section B Thickness of top slab of tower section C Height of tower section D Thickness of bottom slab of tower section E Height of support column F Height of 4th floor of building G Height of 3rd floor of building H Height of 2nd floor of building I Height of 1st floor of building J Height of buoyancy body section K Height of tip of forward inclined section L Maximum width of forward inclined section M Angle of forward inclined section N Diameter of buoyancy body section O Thickness of bottom slab of buoyancy body section P Angle of rear inclined section Q Maximum width of rear inclined section R Height of rear end of rear inclined section S Diameter of
12 Mooring wire (B)
13 Mooring wire (C)
14 Mooring wire (D)
15 Mooring wire (E)
16 Mooring wire (F)
17 Submarine foundation pile (A)
18 Submarine foundation pile (B)
19 Submarine foundation pile (C)
20 Submarine foundation pile (D)
21. Seabed foundation piles (E)
22 Submarine foundation pile (F)
23
26 Mooring wire guide hole (B)
27 Mooring wire guide hole (C)
28 Mooring wire guide hole (D)
29 Mooring wire guide hole (E)
30 Mooring wire guide hole (F)
31 forward
42 One-dot chain line (B)
43 One-dot chain line (C)
45 Support (A)
46 Pillar (B)
47 Pillar (C)
48 Pillar (D)
49 Pillar (E)
50 Pillar (F)
51 Pillar (G)
52 Pillar (H)
53
57 One-dot chain line (E)
58
62 Wire pulley (B)
63 Wire hole
Claims (6)
洋上に配置したタワー部と水中に配置した浮力体部を鉄筋コンクリート構造で構築すると共に、前記タワー部と前記浮力体部を複数本の支柱で連結し、
前記浮力体部を複数本の係留ワイヤーにより海底に固定した複数基の海底基礎杭に係留し、
前記タワー部の建屋内に前記浮体式洋上風力発電で発電した電気で水を電気分解し水素を生成する水電解装置を設置し、
前記浮力体部に前記水電解装置で生成した水素を貯蔵するための液体水素貯蔵タンクを設置したことを特徴とする水素工場を併設した浮体式洋上風力発電所。 A floating offshore wind turbine is made up of a tower that supports multiple blades and a nacelle that houses a gearbox and generator.
A tower section disposed on the ocean and a buoyant body section disposed underwater are constructed with a reinforced concrete structure, and the tower section and the buoyant body section are connected with a plurality of supports,
The buoyant body is moored to a plurality of seabed foundation piles fixed to the seabed by a plurality of mooring wires,
A water electrolysis device is installed in the tower building to electrolyze water using electricity generated by the floating offshore wind power generation system to generate hydrogen,
A floating offshore wind power plant equipped with a hydrogen factory, characterized in that a liquid hydrogen storage tank for storing hydrogen generated by the water electrolysis device is installed in the buoyant body.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2023223864A JP2025094867A (en) | 2023-12-13 | 2023-12-13 | Floating offshore wind power plant with hydrogen plant |
Applications Claiming Priority (1)
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| JP2025094867A true JP2025094867A (en) | 2025-06-25 |
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-
2023
- 2023-12-13 JP JP2023223864A patent/JP2025094867A/en active Pending
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