BRPI0917983B1

BRPI0917983B1 - método para mover uma turbina eólica flutuante, e, sistema de turbina eólica flutuante

Info

Publication number: BRPI0917983B1
Authority: BR
Inventors: Gunnar Nielsen Finn
Original assignee: Hywind As; Statoil Asa; Statoilhydro Asa
Priority date: 2008-08-11
Filing date: 2009-08-03
Publication date: 2019-12-10
Also published as: US20110179986A1; BRPI0917983A2; US8770126B2; GB2462602A; GB0814648D0; CN102171446A; ES2534241T3; KR101478397B1; HK1161330A1; CN102171446B; JP2011530676A; EP2318701B1; WO2010018359A2; WO2010018359A3; CA2733700A1; PT2318701E; EP2318701A2; CA2733700C; JP5468072B2; GB2462602B

Abstract

método para mover uma turbina eólica flutuante, e, sistema de turbina eólica flutuante um método de mover uma turbina eólica flutuante (1) em relação a um corpo de água, a turbina eólica flutuante (1) tendo um corpo flutuante com uma nacela na sua extremidade superior, compreende flutuar a turbina eólica flutuante (1) no corpo de água e rebocar a turbina eólica flutuante (1), enquanto mantendo o corpo flutuante em uma posição inclinada, por meio da qual a nacela é mantida livre da água. como a turbina eólica (1) é mantida em uma posição inclinada, pode ser rebocada através de regiões de água mais rasa do que se estivesse em uma posição vertical.

Description

“MÉTODO PARA MOVER UMA TURBINA EÓLICA FLUTUANTE, E, SISTEMA DE TURBINA EÓLICA FLUTUANTE” [0001] A presente invenção refere-se ao campo de turbinas eólicas flutuantes e, em particular, a um método e aparelho para mover uma turbina eólica flutuante fora da costa.

[0002] Como usado aqui, o termo “turbina eólica flutuante” significa uma estrutura de turbina eólica do tipo que é projetado para flutuar em um corpo de água quando em uso. As turbinas eólicas flutuantes convencionais compreendem um corpo flutuante, tendo em sua extremidade superior uma nacela, que contém um gerador elétrico e outros componentes, e um rotor. O corpo é geralmente longo e aproximadamente no formato cilíndrico.

[0003] As turbinas eólicas flutuantes fora da costa são estruturas muito grandes, o corpo sendo tipicamente de 100 - 200 metros de comprimento e as lâminas de rotor na faixa de 40 - 70 metros de comprimento. Elas são agrupadas na costa ou em águas protegidas e é um desafio significativo movê-las para o seu local fora do mar desejado.

[0004] Uma abordagem é para rebocá-las de seus sítios de instalação através da água, enquanto flutuando na mesma posição, geralmente vertical, em que elas são usadas. Isto evita que o gerador fique submerso sob água ou salpicado, o que poderia danificar seus componentes.

[0005] Com este método, a escolha de um sítio de instalação para a turbina eólica e as suas possíveis rotas são, portanto, limitadas pela profundidade da água através da qual a turbina eólica deve passar. Se a água em uma região for demasiado rasa, a turbina eólica flutuante não pode ser rebocada através daquela região, produzindo alguns sítios de instalação inatingíveis, ou somente alcançáveis via uma rota mais longa indireta.

[0006] Como uma alternativa, métodos de transportar turbinas eólicas em uma posição essencialmente horizontal são conhecidos. Entretanto, estes métodos requerem um grande navio, no qual a turbina eólica é suportada, a fim de manter o rotor delicado e componentes do gerador longe da água. Por exemplo, GB 2423108 descreve estruturas de montagem, tais como turbinas eólicas fora da costa, usando fundações de soquete. A estrutura de montagem é transportada para o soquete em uma posição essencialmente horizontal (reclinada), a bordo de outro navio. Em outro exemplo, GB 2344843 descreve um sistema de segurança de gravidade para equipamento de geração fora da costa. O equipamento de geração é rebocado para o sítio de instalação em uma posição essencialmente horizontal (reclinada), novamente a bordo de outro navio. Será observado que o uso de tais navios aumenta o custo de transportar a turbina eólica, e seu tamanho pode também restringir a escolha da rota ou o local de instalação.

[0007] De acordo com a presente invenção é provido um método de mover uma turbina eólica flutuante em relação a um corpo de água, a turbina eólica flutuante tendo um corpo flutuante com uma nacela na sua extremidade superior, o método compreendendo flutuar a turbina eólica flutuante no corpo de água e rebocar a turbina eólica flutuante, enquanto mantendo o corpo flutuante em uma posição inclinada, por meio da qual a nacela é mantida livre da água.

[0008] Assim, os inventores reconheceram que é possível flutuar uma turbina eólica enquanto é transportada, de tal maneira que seu calado pode ser significativamente reduzido, enquanto mantendo os componentes delicados dentro da nacela livre da água. Ela pode então ser colocada dentro da configuração vertical convencional antes do uso. Deste modo, ela pode passar através de água mais rasa do que se ela fosse rebocada em uma posição vertical e o número de possíveis sítios de instalação é, portanto, aumentado. Ao mesmo tempo, a necessidade por um navio grande o suficiente para transportar uma turbina eólica inteira é evitada. [0009] O ângulo de inclinação com a superfície da água deve ser significativo, a fim de prover uma útil redução de calado. O ângulo de inclinação exato (da superfície) pode variar, dependendo das circunstâncias, e pode ser na faixa de 20 a 60°. Geralmente, 30 a 50° serão apropriados, a fim de obter-se uma útil redução de calado, enquanto mantendo-se a turbina livre da água. Estes ângulos representam o ângulo médio. Será observado que haverá algum grau de oscilação em torno da média, devido ao efeito das ondas e vento.

[0010] O corpo da turbina eólica forma sua estrutura de suporte. A estrutura de suporte, tipicamente, compreende uma estrutura de suporte inferior, que, quando instalada, é geral e principalmente submersa, e uma torre, que, quando instalada, é geralmente acima da linha d'água.

[0011] Na presente invenção, a fim de posicionar uma turbina eólica flutuante em uma posição inclinada, um membro de flutuação pode ser ligado à estrutura de suporte inferior. O membro de flutuação possibilita o sistema de turbina eólica ser posicionado e mantido em uma posição inclinada, por exercer uma força ascendente sobre a estrutura de suporte inferior. O membro de flutuação poderia ser qualquer estrutura flutuante adequada, por exemplo, um tanque de flutuação. Quando a turbina eólica alcança o sítio de instalação, o membro de flutuação pode ser removido e a turbina eólica pode assumir uma posição essencialmente vertical, adequada para a operação. O membro de flutuação é, portanto, preferivelmente descartável, embora ele pudesse permanecer em posição e ser lastreado, por exemplo, inundando-o com água.

[0012] Prefere-se que, enquanto a turbina eólica flutuante fica inclinada, a força do membro de flutuação pode ser ajustada, a fim de manter a turbina eólica em equilíbrio estático. A força pode ser ajustada lastreando-se o membro de flutuação, por exemplo, com água.

[0013] Adicional ou alternativamente com o membro de flutuação, um peso pode ser fixado à torre para ainda possibilitar o posicionamento e manutenção do sistema de turbina eólica em uma posição inclinada desejada, exercendo-se uma força descendente sobre a torre. Se um peso for fixado, preferivelmente, ele deve ser fixado à torre apenas acima da linha d'água, a fim de minimizar os momentos de curvatura exercidos sobre a estrutura de suporte, que, se excessivos, poderiam resultar em avaria estrutural. Entretanto, é mais preferido que nenhum tal peso deve ser adicionado, a fim de evitar que o sistema de turbina eólica torne-se demasiado submerso, o que arriscaria danificar o gerador de turbina eólica. Se um peso for adicionado, pelas razões observadas acima em relação ao membro de flutuação, prefere-se que o peso deve ser destacável.

[0014] O membro de flutuação pode ser fixado à estrutura de suporte por uma linha, por exemplo, um fio, corrente ou cabo. A fim de mover a turbina eólica de uma posição vertical para uma posição inclinada, o comprimento da linha pode ser reduzido, por exemplo, suspendendo-a por guincho para dentro do membro de flutuação ou da estrutura de suporte.

[0015] Além disso, um par de forças quase horizontais (isto é, uma dupla) pode ser aplicado ao sistema a fim de superar o momento certo da turbina eólica, enquanto é posicionado em ângulos de inclinação intermediários. Tais forças quase horizontais podem ser aplicadas, por exemplo, por um rebocador ou (quando próximo da costa) por um guincho com um fio fixado em terra. Nesta observação, uma “força quase horizontal” significa uma força com um componente horizontal que é significativamente maior do que seu componente vertical.

[0016] Como citado previamente, um gerador de turbina eólica tipicamente compreende uma nacela e um rotor. O centro de gravidade combinado destes componentes é geralmente offset do eixo geométrico longitudinal da estrutura de suporte. Como os centros de gravidade e flutuação da estrutura de suporte são localizados próximos ao eixo geométrico longitudinal da estrutura de suporte, a turbina eólica inclinada pode ficar em um equilíbrio instável e pode tender a girar em torno do eixo geométrico longitudinal da estrutura de suporte. Isto pode ser um problema, visto que ela é importante para manter o gerador de turbina eólica fora da água para evitar danificá-lo.

[0017] A fim de tratar este problema, um arranjo de “aranha” ou de “freio” de linhas pode ser usado para fixar a linha oriunda do membro de flutuação à estrutura de suporte. Isto pode ser formado por duas linhas, por exemplo, comprimentos de fio ou cabo, que conectam o lado da estrutura de suporte com a linha do membro de flutuação, para formar um arranjo de linhas conformado em Y. Isto ajudará a garantir estabilidade rotacional do sistema em torno do eixo geométrico longitudinal da estrutura de suporte.

[0018] Durante o reboque do sistema de turbina eólica, ondas podem estimular o sistema e fazê-lo oscilar. É desejável minimizar ou eliminar qualquer excitação do sistema para evitar que a água danifique o gerador.

[0019] As ondas mais energéticas geralmente têm um período de cerca de 5 a 20 segundos. Portanto, a fim de reduzir ou eliminar a excitação do sistema devido à arfagem (deslocamento do sistema quase puramente vertical), os períodos naturais de oscilação do sistema inclinado devem, preferivelmente, ser fora da faixa de aproximadamente 5 a 20 segundos, isto é, não igual ao período das ondas mais energéticas. Preferivelmente, os períodos naturais do sistema devem ser maiores do que 20 segundos. Entretanto, em alguns casos, tais como em que a rigidez do sistema é demasiado grande para este ser uma escolha prática, alguns dos períodos naturais do sistema poderiam ser menores do que 5 segundos.

[0020] A fim de obter tais períodos naturais do sistema e minimizar a interação dinâmica entre movimentos de arfagem e inclinação, a distância do centro de gravidade até a linha d'água em torno da estrutura de suporte deve, idealmente, ser aproximadamente igual à distância do centro de gravidade até o ponto de fixação do tanque de flutuação.

[0021] A fim de reduzir ou eliminar a excitação do sistema, devido à arfagem (rotação do sistema em torno de seu centro de gravidade), o centro de flutuação do sistema deve perfeitamente estar próximo de seu centro de gravidade.

[0022] Assim, será visto que a invenção, em seu sentido mais amplo, refere-se à provisão de uma turbina eólica flutuante em uma posição inclinada, por meio da qual pode ser rebocada através da água com um calado menor do que se fosse na configuração vertical em que é usada, enquanto a nacela permanece livre da água.

[0023] A invenção também estende-se a uma turbina eólica flutuante em uma tal configuração e a uma que é adaptada para ser mantida em uma tal configuração pela provisão de um ou mais flutuador(es) e opcionalmente um ou mais peso(s). Além disso, a invenção estende-se a um método de instalar uma turbina eólica flutuante fora da costa, compreendendo construir a turbina eólica flutuante fora da costa, transportá-la para seu sítio de instalação de acordo com o método previamente descrito, colocando a turbina eólica flutuante em sua configuração vertical e instalando-a. A última etapa geralmente compreende acorrentar ou amarrar a estrutura ao leito do mar.

[0024] As formas de realização preferidas da invenção agora serão descritas somente por meio de exemplo e com referência aos seguintes desenhos em que: [0025] A Fig. 1 ilustra as forças agindo em uma forma de realização preferida de uma turbina eólica flutuante em uma posição inclinada;

[0026] A Fig. 2 ilustra as forças agindo em uma forma de realização preferida de uma turbina eólica flutuante com um membro de flutuação fixado nela;

[0027] A Fig. 3 ilustra as forças agindo em uma forma de realização preferida de uma turbina eólica flutuante com um membro de flutuação fixado a ela e forças quase horizontais sendo aplicadas ao sistema;

[0028] A Fig. 4 mostra o local do centro de gravidade do sistema em uma seção transversal longitudinalmente vertical da torre;

[0029] A Fig. 5 é outra seção transversal vertical através de uma torre, com um dispositivo de aranha fixado a ela, em um plano ortogonal àquele mostrado na Fig. 4.

[0030] A Fig. 1 mostra as forças agindo em uma forma de realização preferida de uma turbina eólica flutuante (daqui em diante “turbina eólica”) 1 em uma posição inclinada. A turbina eólica 1 compreende uma estrutura de suporte 2 e um gerador de turbina eólica 3. A estrutura de suporte 2 compreende uma estrutura de suporte inferior 4 e uma torre 5. O gerador de turbina eólica 3 compreende uma nacela 10 e um rotor 11. FG é o peso da turbina eólica 1. FB é a força de flutuação da turbina eólica 1.

[0031] A fim de manter a turbina eólica 1 em uma posição inclinada, uma força ascendentemente dirigida F1 é requerida. Como ilustrado na Fig. 1, F1 deve agir de uma posição sobre a estrutura de suporte inferior 4, que é abaixo do centro de gravidade da turbina eólica 1. Opcionalmente, uma força descendentemente dirigida F2, agindo acima do centro de flutuação, pode também ser aplicada à turbina eólica 1.

[0032] A posição de flutuação inclinada da turbina eólica 1 deve ser estável. Isto requer um equilíbrio estável de forças e momentos no plano vertical, através do eixo geométrico longitudinal da estrutura de suporte 2. Considerando-se as forças indicadas na Fig. 1, isto significa que: Fb + Fi - Fg - F2 = 0 (1) e F1x1 - FGxG + FBxB - F2x2 = 0 (2) onde FB, F1, FG e F2 são definidos acima e na Fig. 1, e x1, xG, xB e x2 são as coordenadas horizontais de onde as forças F1, FG, FB e F2, respectivamente, agem sobre a turbina eólica 1.

[0033] As forças F1 e F2 poderiam ser aplicadas à turbina eólica 1 por, por exemplo, um tanque de flutuação 6 fixado à estrutura de suporte inferior 4, como mostrado na Fig. 2, e um peso do bloco (não mostrado) fixado à torre 5, próximo à linha d'água 12, respectivamente. Se o peso do bloco fosse fixado mais elevado sobre a torre 5, contribuiria mais eficazmente com relação à inclinação da turbina eólica, porém poderia introduzir grandes momentos de curvatura na torre 5, o que poderia curvar ou danificar a estrutura da torre 5.

[0034] Um outro problema associado com a aplicação de uma força externa F2 na turbina eólica 1, é que pode resultar em uma indesejável maior submersão da turbina eólica 1 (a menos que outras modificações para sua flutuação sejam feitas). É, portanto, preferido que na maioria dos casos F2 deve ser ajustado igual a zero e nenhum peso do bloco ou similar deve ser fixado.

[0035] Idealmente, a turbina eólica 1 deve (para esta parte da operação) ser projetada de modo que seu centro de gravidade G deve ficar tão próximo do centro de flutuação B quanto praticamente possível (vide Fig. 2). Posicionando-se G e B tão próximos entre si quanto possível, isto reduz a magnitude requerida de F1. A magnitude requerida de F1 pode também ser reduzida, fazendo-se F1 agir sobre a turbina eólica 1 tão longe, abaixo da estrutura de suporte inferior 4, quanto possível, como mostrado na Fig. 1.

[0036] Como mostrado na Fig. 2, o tanque de flutuação 6 pode conter lastro 7, tal como água. Alterando-se a quantidade de lastro 7 no tanque de flutuação 6, a magnitude da força F1 pode ser ajustada. Isto pode também ser obtido ajustando-se o comprimento L1 de uma linha 8, mostrada na Figura 2.

[0037] O tanque de flutuação 6 é conectado com a estrutura de suporte inferior 2, via a linha 8. O comprimento da linha 8 pode ser encurtado ou alongado via um guincho (não mostrado) fixado ao tanque de flutuação 6 ou à estrutura de suporte inferior 6. Suspendendo-se por guincho a linha 8 para dentro ou para fora, a profundidade L1 da extremidade da estrutura de suporte inferior 2, abaixo da linha d'água 12, pode ser variada.

[0038] A turbina eólica 1 pode ser colocada em uma posição inclinada, ajustando-se o comprimento da linha 8, para variar a profundidade L1 até a turbina eólica 1 ter o ângulo de inclinação α desejado, como mostrado na Figura 2.

[0039] A fim de mover a turbina eólica 1 de uma posição vertical inicial para uma posição inclinada para reboque, a linha 8 é, inicialmente, relativamente longa. A profundidade L1 é então reduzida, suspendendo-se por guincho na linha 8. Simultaneamente, como mostrado na Fig.3, um par de forças quase horizontais FH1 e FH2 são aplicadas à turbina eólica 1, a fim de superar o momento certo da turbina eólica 1 nos ângulos de inclinação intermediários, enquanto está sendo movida de uma posição substancialmente vertical, para uma posição inclinada estável.

[0040] O par de forças quase horizontais FH1 e FH2 pode ser aplicado usando-se um rebocador ou um guincho junto com um fio fixado em terra, por exemplo. A magnitude requerida destas forças FH1 e FH2 pode ser determinada considerando-se o equilíbrio estático da turbina eólica 1 em todos os ângulos de inclinação de 90 graus com a posição inclinada real.

[0041] O ângulo de inclinação real α é escolhido com fornecida consideração com a profundidade da água através da qual a turbina eólica 1 é para ser rebocada, o comprimento da turbina eólica 1, abaixo da linha d'água 12, e a altura da nacela 10 e rotor 11 do gerador de turbina eólica 3, acima da linha d'água 12. Idealmente, a turbina eólica 1 deve ficar em uma posição inclinada, de modo que haja simultaneamente suficiente espaço acima da linha d'água 12 para a nacela 10 e rotor 11, de modo que eles não fiquem úmidos, e uma suficiente redução de calado.

[0042] A turbina eólica 1 deve, idealmente, também ser estável com relação à rotação em torno de seu eixo geométrico longitudinal.

[0043] Se a turbina eólica 1 for rebocada em uma posição inclinada, como ilustrada na Fig. 1, o centro de gravidade combinado da nacela 10 e rotor 11 na maioria dos casos será localizado acima do eixo geométrico longitudinal 13 da estrutura de suporte 2. O centro de gravidade da estrutura de suporte 2 é geralmente localizado próximo ao eixo geométrico longitudinal 13. O centro de flutuação da estrutura de suporte 2 também é geralmente localizado próximo ao eixo geométrico longitudinal 13. Entretanto, como o centro de gravidade combinado da nacela 10 e rotor 11 é geralmente localizado acima do eixo geométrico longitudinal 13, o centro de gravidade G da turbina eólica 1 inteira é, assim, também localizado ligeiramente acima do eixo geométrico longitudinal 13, como mostrado na Fig. 4. Portanto, qualquer movimento leve da turbina eólica 1 em torno do eixo geométrico longitudinal 13 tenderá, assim, a causar rotação da turbina eólica 2 em torno do eixo geométrico 13. Devido a este equilíbrio instável, a turbina eólica 1 tenderia a terminar em uma posição de flutuação com o rotor 11, localizado abaixo do eixo geométrico longitudinal 13 e, portanto, mais próximo da linha d'água 12, onde pode ser mais provável que seja salpicado por ondas ou, possivelmente, até submerso.

[0044] A fim de evitar este acontecimento, o tanque de flutuação 6 pode ser usado para introduzir um momento certo suficiente para compensar quanto ao momento introduzido pela assimetria da distribuição de peso da turbina eólica 1 em torno do eixo geométrico longitudinal 13.

[0045] Como ilustrado na Fig. 4, o centro de flutuação B da turbina eólica 1 é localizado aproximadamente sobre o eixo geométrico longitudinal 13, e o centro de gravidade G da turbina eólica 1 é localizado a uma distância yG do eixo geométrico 13. Quando a estrutura de suporte 2 é inclinada em um ângulo α com a horizontal, há um momento MG, do peso da turbina eólica 1 em torno do eixo geométrico 13, que pode ser escrito como a seguir: Mg = -0mgyG cos α (3) onde m é a massa da turbina eólica 1, g é a aceleração devido à gravidade, e θ é o ângulo de rotação em torno do eixo geométrico 13. θ presume-se que seja pequeno nas considerações de estabilidade. O sinal negativo indica que o momento MG está desestabilizando.

[0046] O momento MG pode ser compensado por um momento da força de flutuação F1 (e, possivelmente, o peso F2, se presente). O tanque de flutuação 6 pode ser conectado com a estrutura de suporte por uma linha única 8 a uma distância yF do eixo geométrico 13. O momento certo MF1 da força de flutuação F1 pode então ser escrito como a seguir: Mfi = θΓ^ cos α.(4)Α fim do sistema ficar estável com relação à rotação em torno do eixo geométrico 13, este, portanto, requer que: xx revisar acima MF1 + MG > 0 (5) e F1yF > mgyG. (6) [0047] Na maioria dos casos mg >> F1. Portanto, de acordo com a exigência (6), deve ser requerido que yF>>yG a fim de garantir estabilidade. Se yF não for suficientemente grande, pode ser aumentado usando-se uma aranha 9 na extremidade da linha 8, entre o tanque de flutuação 6 e a estrutura de suporte 2, como mostrado na Fig. 5.

[0048] Quando uma aranha 9 é usada, o momento MF1 em torno do eixo geométrico 13 da força de flutuação F1 pode ser escrito como a seguir: Mfi = θΓ^ cos α. (7) onde r é a distância vertical do eixo geométrico 13 da estrutura de suporte 2 para o ponto de topo da aranha 9. Como r>yF, a estabilidade rotacional do sistema em torno do eixo geométrico 13 é aumentada usando-se a aranha 9.

[0049] A equação (7) é válida quando θcosα < tane (supondo-se ângulos de pequena rotação θ), onde β é metade do ângulo entre as duas linhas 15 da aranha 9, como indicado na Fig. 5. Se o ângulo de rotação θ exceder tane/cosa, então uma das linhas 15 da aranha 9 tornar-se-á frouxa e o efeito da aranha 9 desaparecerá. Entretanto, como o ângulo de rotação θ é geralmente pequeno, a aranha 9 pode ser um meio eficaz para obter a estabilidade requerida em relação à rotação em torno do eixo geométrico 13 da estrutura de suporte 2.

[0050] A estabilidade pode também ser obtida ou melhorada ajustando-se a posição do lastro interno, contido dentro da estrutura de suporte 2. Deste modo, yG<0 (isto é, o centro de gravidade sendo localizado abaixo do eixo geométrico longitudinal 13 da estrutura de suporte 2) pode ser obtido.

[0051] Assim como a estabilidade estatística do sistema, é também importante considerar sua estabilidade dinâmica. As ondas podem ser as fontes mais importantes de excitação dinâmica durante o reboque de uma turbina eólica 1. A resposta dinâmica da turbina eólica 1 deve, idealmente, ser limitada tanto quanto possível, a fim de evitar possível umidade da nacela 10 e rotor 11, e a fim de limitar a possível carga dinâmica sobre a torre 5 e estrutura de suporte inferior 4.

[0052] Uma avaliação total das cargas dinâmicas sobre o sistema, causadas por ondas, requer uma análise dinâmica acoplada, onde o efeito da própria turbina eólica 1, o tanque de flutuação 6 e possível peso do bloco, bem como todos os arranjos de fio incluindo o fio de reboque, são incluídos na análise. As forças da onda, massa hidrodinâmica e umedecimento devem também ser considerados.

[0053] Entretanto, em geral, é importante para os períodos naturais do sistema serem fora da faixa de períodos da maioria das ondas energéticas, isto é, de fora da faixa de aproximadamente 5 a 20 segundos.

[0054] Uma estimativa inicial dos períodos naturais do sistema pode ser obtida considerando-se um sistema desacoplado. Os parâmetros do tanque de flutuação 6 e seu local podem então ser ajustados de modo que as exigências tanto para ao equilíbrio estático como dinâmico são satisfeitas.

[0055] O movimento de arfagem é um deslocamento do sistema quase inteiramente vertical. A inércia M33 envolvida em uma tal oscilação pode ser escrita como a seguir: M33 = m + A33 = m + pV cos2 α (8) onde M33 é a massa efetiva para oscilações de arfagem vertical, m é a massa seca total do sistema (incluindo o tanque de flutuação 6 e possível peso do bloco), A33 é a massa hidrodinâmica na arfagem da estrutura de suporte 2 e pV é a massa da água deslocada. Para clareza, presume-se que o deslocamento e a massa adicionada do tanque de flutuação e possível peso do bloco são muito menores do que os valores correspondentes para a turbina eólica 1.

[0056] O coeficiente de força de restauração C33 na direção de arfagem pode ser determinado pela área plana de água da estrutura de suporte inclinada 2 e o tanque de flutuação 6, como a seguir: Ρ) onde R é o raio da estrutura de suporte 2 (em que, para clareza, presume-se aqui ter uma seção transversal circular) e A1 é a área plana de água do tanque de flutuação 6 .

[0057] O período natural T3 do sistema para um movimento de arfagem não umedecido pode então ser escrito como a seguir: (10) [0058] A fim de evitar a faixa de períodos das ondas mais energéticas (isto é, de cerca de 5 a 20 segundos), T3 deve, idealmente, ser maior do que cerca de 20 segundos.

[0059] A fim de evitar acoplamento demasiado forte entre arfagem e inclinação, os dois termos na equação (9) para C33 devem ser aproximadamente iguais. Além disso, a distância do centro de gravidade G para a linha d'água 12 da estrutura de suporte 2 deve ser aproximadamente igual à distância do centro de gravidade G até o ponto de fixação do tanque de flutuação 6 para a estrutura de suporte 2. Em outras palavras, como mostrado na Fig. 3, o centro de gravidade G deve ser cerca de meio caminho entre o ponto de fixação do tanque de flutuação 6 até a estrutura de suporte 2 e o ponto onde a estrutura de suporte 2 passa através da linha d'água 12.

[0060] É também importante considerar o passo. M55 é a contribuição para a inércia do sistema, devido à rotação do passo em torno do centro de gravidade G da turbina eólica 1 e pode ser escrita como a seguir: (11) onde I55 é o momento de inércia da turbina eólica 1 em torno do centro de gravidade G e A55 é a inércia hidrodinâmica da parte submersa da estrutura de suporte 2. A expressão aproximada, dada na segunda parte da equação (11), é obtida presumindo-se que a estrutura de suporte 2 é um cilindro delgado, longo, com um raio constante. A coordenada ξ é medida ao longo do eixo geométrico 13 da estrutura de suporte 2, de modo que x = ξcosα. L é o comprimento da parte submersa da estrutura de suporte 2.

[0061] De um modo semelhante, o coeficiente de restauração do passo C55 pode ser escrito como a seguir: (12) onde xWL é a coordenada-x do centro da área plana de água da estrutura de suporte 2. O período natural do sistema no passo T5 pode então ser escrito como a seguir: (13) [0062] Se o sistema não for aproximadamente simétrico em torno do centro de gravidade G da turbina eólica 1, as equações de arfagem-inclinação acopladas do sistema devem ser resolvidas. Isto envolveria inércia e termos de restauração acoplados da forma M35 e C35.

[0063] Como com o caso para arfagem e pelas mesmas razões, idealmente, T5>20 segundos. Entretanto, em certos casos, por exemplo, onde a rigidez do sistema é particularmente grande, T5 < 5 segundos seria uma escolha mais prática. [0064] Pela equação (12), pode ser visto que a simetria do sistema poderia ser melhorada se: ¢14) [0065] Além disso, o momento de inércia I55 na equação (11) deve ter um valor mínimo próximo do centro de gravidade G. Esta exigência é geralmente satisfeita para a contribuição relacionada com a massa seca do sistema. Será Também aproximadamente satisfeita, para a massa hidrodinâmica do sistema, que o centro de flutuação B fique próximo do centro de gravidade G.

[0066] Um outro tipo de movimento que deve ser considerado é o de rolo. O rolo em torno do eixo geométrico 13 da estrutura de suporte 2 é geralmente somente fracamente acoplado aos outros modos de movimento (arfagem e inclinação). A inércia do rolo geralmente tem somente uma contribuição insignificante de efeitos hidrodinâmicos. Isto significa que a inércia do rolo M44 pode ser escrita como a seguir: M44 = I44 + A44 = I44 (15) [0067] Os efeitos de restauração contra o rolo vem do possível peso do bloco e tanque de flutuação 6, como observado acima. Para pequenos ângulos do rolo pode ser presumido que a força de flutuação F1 permaneça aproximadamente constante. (O mesmo é também verdadeiro para F2).

[0068] Considerando-se somente o tanque de flutuação 6, e não um possível peso de bloco, a força de restauração do rolo C44 pode ser escrita como a seguir: C44 = - mgyG + Fir cosa (16) e o período natural do rolo T4 pode então ser escrito como a seguir: 07) REIVINDICAÇÕES

Claims

1. Método para mover uma turbina (1) eólica flutuante em relação a um corpo de água, a turbina eólica flutuante tendo um corpo flutuante com a nacela (10) na sua extremidade superior, o dito método caracterizado pelo fato de compreender: flutuar a turbina (1) eólica flutuante no corpo de água, e rebocar a turbina eólica flutuante, enquanto mantendo-se o corpo flutuante em uma posição inclinada, por meio da qual a nacela (10) é mantida livre da água.

2. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a turbina eólica flutuante é mantida em uma posição inclinada por um membro de flutuação (6).

3. Método de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que a turbina eólica flutuante compreende uma estrutura de suporte (2) e um gerador de turbina eólica (3), o membro de flutuação (6) ser fixado à estrutura de suporte.

4. Método de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que o membro de flutuação (6) é fixado por uma linha (8) à estrutura de suporte.

5. Método de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que compreende suspender por guincho a linha (8) para dentro ou para fora do membro de flutuação (6) ou estrutura de suporte (2).

6. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que compreende ainda aplicar forças horizontais ou quase horizontais a turbina eólica flutuante.

7. Método de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que as forças horizontais ou quase horizontais são aplicadas por reboque ou um guincho com um fio fixado em terra.

8. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 2 a 5, ou 6 ou 7, quando dependente de qualquer uma das reivindicações 2 a 5, caracterizado pelo fato de que compreende ainda ajustar uma força de flutuação exercida pelo membro de flutuação (6), a fim de manter a turbina eólica flutuante em equilíbrio estático.

9. Método de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que a força de flutuação é ajustada adicionando-se ou removendo-se lastro para ou do membro de flutuação (6).

10. Sistema de turbina eólica flutuante, compreendendo uma turbina eólica flutuante e um membro de flutuação (6), a turbina eólica flutuante compreendendo um corpo flutuante que forma uma estrutura de suporte (2) e, um gerador de turbina eólica (3), caracterizado pelo fato de que o membro de flutuação (6) é disposto de modo que o corpo flutuante seja mantido em uma posição inclinada e a nacela (10) é mantida livre da água enquanto turbina eólica flutuante está sendo rebocada em um corpo de água.

11. Sistema de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que o membro de flutuação (6) é fixado à estrutura de suporte (2).

12. Sistema de acordo com a reivindicação 10 ou 11, caracterizado pelo fato de que compreende ainda um peso.

13. Sistema de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que o peso é fixado à estrutura de suporte (2).

14. Sistema de acordo com qualquer uma das reivindicações 10 a 13, caracterizado pelo fato de que a estrutura de suporte (2) compreende uma estrutura de suporte inferior (4) e uma torre (5).

15. Sistema de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que o membro de flutuação (6) é fixado à estrutura de suporte inferior (4).

16. Sistema de acordo com a reivindicação 14 ou 15, em que a reivindicação 14 é dependente da reivindicação 12 ou 13, caracterizado pelo fato de que o peso é fixado à torre (5).

17. Sistema de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que o peso é fixado à torre (5) próximo à linha d'água.

18. Sistema de acordo com qualquer uma das reivindicações 10 a 17, caracterizado pelo fato de que o membro de flutuação (6) é um tanque de flutuação.

19. Sistema de acordo com qualquer uma das reivindicações 10 a 18, caracterizado pelo fato de que o membro de flutuação (6) é fixado à estrutura de suporte (2) por uma linha (8).

20. Sistema de acordo com a reivindicação 19, caracterizado pelo fato de que a linha (8) é adaptada para ser suspensa por guincho, para dentro ou para fora do membro de flutuação (6) ou estrutura de suporte (2).

21. Sistema de acordo com a reivindicação 19 ou 20, caracterizado pelo fato de que compreende ainda uma aranha adaptada para fixar a linha (8) à estrutura de suporte (2).

22. Sistema de acordo com qualquer uma das reivindicações 10 a 21, caracterizado pelo fato de que um período de oscilação natural do sistema está fora da faixa de 5 a 20 segundos.

23. Sistema de acordo com qualquer uma das reivindicações 10 a 22, caracterizado pelo fato de que um período de oscilação natural do sistema é maior do que 20 segundos.

24. Sistema de acordo com qualquer uma das reivindicações 10 a 22, caracterizado pelo fato de que um período de oscilação natural do sistema é menor do que 5 segundos.

25. Sistema de acordo com qualquer uma das reivindicações 10 a 24, caracterizado pelo fato de que uma distância de um centro de gravidade do sistema para uma linha d'água, da estrutura de suporte (2), é aproximadamente igual a uma distância de um centro de gravidade do sistema para um ponto de fixação do tanque de flutuação.

26. Sistema de acordo com qualquer uma das reivindicações 10 a 25, caracterizado pelo fato de que um centro de gravidade do sistema é localizado próximo a um centro de flutuação do sistema.