特開 2025-11444 浮体式洋上風力発電施設の施工方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2025011444

(43)【公開日】2025-01-24

(54)【発明の名称】浮体式洋上風力発電施設の施工方法

(51)【国際特許分類】

   B63B 77/10 20200101AFI20250117BHJP

   B63B 35/00 20200101ALI20250117BHJP

   B63B 73/20 20200101ALI20250117BHJP

   B63B 73/30 20200101ALI20250117BHJP

   B63B 75/00 20200101ALI20250117BHJP

   F03D 13/25 20160101ALI20250117BHJP

【ＦＩ】

B63B77/10

B63B35/00 T

B63B73/20

B63B73/30

B63B75/00

F03D13/25

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023113565

(22)【出願日】2023-07-11

(71)【出願人】

【識別番号】000219406

【氏名又は名称】東亜建設工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001368

【氏名又は名称】清流国際弁理士法人

(74)【代理人】

【識別番号】100129252

【弁理士】

【氏名又は名称】昼間 孝良

(74)【代理人】

【識別番号】100155033

【弁理士】

【氏名又は名称】境澤 正夫

(72)【発明者】

【氏名】川又 義徳

(72)【発明者】

【氏名】加藤 大

(72)【発明者】

【氏名】迫 大介

【テーマコード（参考）】

3H178

【Ｆターム（参考）】

3H178AA03

3H178AA26

3H178AA43

3H178BB77

3H178CC02

3H178CC22

3H178DD61X

3H178DD67X

(57)【要約】

【課題】岸壁に浮体式洋上風力発電施設の搭載拠点を整備しなくとも、設置対象海域に係留した状態での浮体の喫水が２０ｍ以下の浮体式洋上風力発電施設を効率的に施工できる方法を提供する。
【解決手段】水深が８ｍ以上２０ｍ以下の海域に仮設の水上構造物１０を構築し、風力発電装置３を形成するナセルハブ５、ブレード６およびタワー４の組立部品を水上構造物１０まで輸送し、組立部品を水上構造物１０上に仮置きする。浮体２を水上構造物１０の近傍に海上輸送して海底ＳＢに着底させた状態にする。水上構造物１０の近傍に停船させた自己昇降式船２０のクレーン２３を使用して、浮体２に対して風力発電装置３の組立部品を順次設置して、浮体２上に風力発電装置３が立設された組立体９を製造する。その後、組立体９を設置対象海域まで海上輸送して、設置対象海域において組立体９を係留する。
【選択図】図６

【特許請求の範囲】

【請求項1】

設置対象海域において係留される浮体と、前記浮体上に立設された風力発電装置とを有して、前記浮体を前記設置対象海域に係留した状態で、水面から前記浮体の下端までの喫水が２０ｍ以下となる浮体式洋上風力発電施設の施工方法において、
水深が８ｍ以上２０ｍ以下の海域に仮設の水上構造物を構築し、
前記風力発電装置を構成するナセルハブ、ブレードおよびタワーの組立部品を前記水上構造物まで輸送して、前記組立部品を前記水上構造物上に仮置きし、前記浮体を前記水上構造物の近傍まで海上輸送して海底に着底させた状態とし、
前記水上構造物の近傍に停船させた自己昇降式台船のクレーンを使用して、前記浮体に対して前記組立部品を順次設置して、前記浮体上に前記風力発電装置が構築された組立体を製造し、
その後、前記組立体を前記海底から浮上させて前記設置対象海域まで海上輸送し、前記設置対象海域において前記組立体を係留することを特徴とする浮体式洋上風力発電施設の施工方法。

【請求項2】

前記水上構造物として、前記海域に桟橋または浮体式構造物を構築する請求項１に記載の浮体式洋上風力発電施設の施工方法。

【請求項3】

前記自己昇降式台船を使用して、前記浮体に対して前記組立部品を順次設置する際に、前記水上構造物上に仮置きしていた前記組立部品の少なくとも一部を前記自己昇降式台船に積み替え、その積み替えた前記組立部品を前記浮体に対して設置する請求項１または２に記載の浮体式洋上風力発電施設の施工方法。

【請求項4】

前記水上構造物を防波堤の内側の海域に構築する請求項１または２に記載の浮体式洋上風力発電施設の施工方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、浮体式洋上風力発電施設の施工方法に関し、さらに詳しくは、岸壁に浮体式洋上風力発電施設の搭載拠点（基地港湾）を整備しなくとも、設置対象海域に係留した状態での浮体の喫水が２０ｍ以下の浮体式洋上風力発電施設を効率的に施工できる浮体式洋上風力発電施設の施工方法に関するものである。

【背景技術】

【0002】

海域に潜水状態或いは半潜水状態で係留される浮体の上に風力発電装置を立設した構造の浮体式洋上風力発電施設は、浮体の構造毎に、スパー型、セミサブ型、ＴＬＰ（テンションレグプラットフォーム）型、バージ（コンクリート製）型に分類されている。例えば、スパー型の浮体式洋上風力発電施設は、高さが５０ｍ～１００ｍ程度の柱形状のスパー型浮体の大部分を潜水させた状態とし、その１本の巨大なスパー型浮体の上に風力発電装置を立設している（例えば、特許文献１参照）。設置対象海域に係留した状態でのスパー型の浮体の喫水は５０ｍ～１００ｍ程度である。一方で、スパー型以外のセミサブ型、ＴＬＰ型、バージ型の浮体式洋上風力発電施設では、浮体を半潜水状態で海上に浮かべた状態とし、設置対象海域に係留した状態でのセミサブ型の浮体、ＴＬＰ型の浮体、バージ型の浮体の喫水はそれぞれ、２０ｍ以下である。具体的には、例えば、セミサブ型の浮体式洋上風力発電施設では、高さが２０ｍ～４０ｍ程度の複数のコラムとコラムどうしを連結する連結体（所謂、フーチング部材等）とを有するセミサブ型の浮体を半潜水状態で海上に浮かべた状態とし、浮体の１ヶ所のコラム上に風力発電装置を立設している。

【0003】

一般的なスパー型の浮体式洋上風力発電装置の施工方法では、岸壁などの陸上においてスパー型の浮体と風力発電装置を構成するタワーとを横に倒した状態で接続し、スパー型の浮体とタワーの一体物をそのまま横に倒した状態で半潜水台船に積み込み、水深が１００ｍ以上の海域まで運搬する。そして、水深が１００ｍ以上の海域でスパー型の浮体とタワーの一体物を進水させ、スパー型の浮体のバラスト水の調整を行うことで、横に倒していた一体物を起こして立てた状態にする。その後、立てた状態の一体物を設置対象海域まで曳航し、水深が１００ｍ以上の設置対象海域において一体物を係留する。次いで、固定式起重機船を使用してタワーの上部にナセルハブを設置して、ナセルハブにブレードを設置することで、スパー型の浮体式洋上風力発電装置の施工が完了する。

【0004】

特許文献１に記載の発明では、タワーの中途に屈曲部を設けている点と、陸上でタワーに風車（ナセルハブおよびブレード）を設置する点で一般的な施工方法とは異なるが、特許文献１に記載の発明においても、スパー型の浮体（基礎）と風力発電装置のタワーの一体物を陸上で組立てている。

【0005】

浮体式洋上風力発電施設を構成する浮体と風力発電装置はサイズが非常に大きく重量も非常に大きい。そのため、浮体とタワーの一体物を、陸上で長距離輸送することは困難である。そのため、一般的な施工方法や特許文献１に記載の発明のように、浮体とタワーの一体物を陸上で製造する場合には、岸壁などの陸地に、浮体と風力発電装置の組立部品を搭載するスペースや、一体物の製造を行うスペースを確保する必要がある。しかし、一般的な岸壁では多くの場合、地盤が一体物の荷重に耐え得る強度を有していない。そのため、浮体式洋上風力発電施設の搭載拠点（基地港湾）を岸壁に整備するには、岸壁やエプロンに対して地耐力を向上させる地盤改良工事などの大規模な工事が必要となり、比較的多くのコストや労力や時間を要するという問題がある。さらに、岸壁に浮体式洋上風力発電施設の搭載拠点としての広大なスペースを確保することが困難な場合もある。

【0006】

また、スパー型の浮体式洋上風力発電施設の一般的な施工方法では、水深が１００ｍ以上の海域で横に倒していたスパー型の浮体とタワーの一体物を起こして立てた状態にする作業が必要となる。特許文献１に記載の構築方法においても、ヒンジ開閉手段によってタワーのヒンジから後方の部分とスパー型の浮体（基礎）を横倒しの状態から直立状態に変化させる必要がある。それ故、従来提案されている施工方法では、海上において高度で煩雑な作業が必要になるという問題もある。このように、従来提案されている施工方法には様々な問題があり、改善の余地がある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特開２０１２－２０２２５０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

本発明の目的は、岸壁に浮体式洋上風力発電施設の搭載拠点（基地港湾）を整備しなくとも、設置対象海域に係留した状態での浮体の喫水が２０ｍ以下の浮体式洋上風力発電施設を効率的に施工できる浮体式洋上風力発電施設の施工方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0009】

上記目的を達成するため本発明の浮体式洋上風力発電施設の施工方法は、設置対象海域において係留される浮体と、前記浮体上に立設された風力発電装置とを有して、前記浮体を前記設置対象海域に係留した状態で、水面から前記浮体の下端までの喫水が２０ｍ以下となる浮体式洋上風力発電施設の施工方法において、水深が８ｍ以上２０ｍ以下の海域に仮設の水上構造物を構築し、前記風力発電装置を構成するナセルハブ、ブレードおよびタワーの組立部品を前記水上構造物まで輸送して、前記組立部品を前記水上構造物上に仮置きし、前記浮体を前記水上構造物の近傍まで海上輸送して海底に着底させた状態とし、前記水上構造物の近傍に停船させた自己昇降式台船のクレーンを使用して、前記浮体に対して前記組立部品を順次設置して、前記浮体上に前記風力発電装置が構築された組立体を製造し、その後、前記組立体を前記海底から浮上させて前記設置対象海域まで海上輸送し、前記設置対象海域において前記組立体を係留することを特徴とする。

【発明の効果】

【0010】

本発明は、設置対象海域に係留した状態での浮体の喫水が２０ｍ以下の浮体式洋上風力発電施設の施工方法であり、スパー型を除くその他の型（セミサブ型、ＴＬＰ型、バージ型）の浮体式洋上風力発電施設の施工に採用できる。本発明によれば、水深が８ｍ以上２０ｍ以下の比較的浅い海域に仮設の水上構造物を構築するので、水上構造物の構築に要するコストや労力や時間は比較的少ない。風力発電装置の組立部品は水上構造物上に仮置きするので、岸壁に組立部品をまとめて仮置きするような浮体式洋上風力発電施設の搭載拠点を整備する必要もない。また、水上構造物を水深が８ｍ以上２０ｍ以下の海域に構築することで、水上構造物の近傍に自己昇降式台船を停船させることが可能であり、水上構造物の近傍の海底に浮体を容易に着底させることができる。波浪の影響を受けない自己昇降式台船のクレーンを使用し、さらに、浮体を海底に着底させていることで、浮体に対して風力発電装置の組立部品を順次設置して、浮体上に風力発電装置が構築された組立体を製造する作業を非常に安定した状態で効率的に行える。組立体を製造した後には、組立体を海底から浮上させて設置対象海域まで海上輸送し、設置対象海域において組立体を係留するだけで浮体式洋上風力発電施設の施工が完了する。それ故、本発明では、岸壁に浮体式洋上風力発電施設の搭載拠点を整備しなくとも、設置対象海域に係留した状態での浮体の喫水が２０ｍ以下の浮体式洋上風力発電施設（スパー型を除くその他の型の浮体式洋上風力発電施設）を効率的に施工できる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本発明で施工するセミサブ型の浮体式洋上風力発電施設を正面視で模式的に例示する説明図である。

【図2】海域に仮設の水上構造物として桟橋を構築し、運搬船によって海上輸送した風力発電装置の組立部品を水上構造物上に仮置きした状態を平面視で模式的に例示する説明図である。

【図3】図２の水上構造物を側面視で模式的に例示する説明図である。

【図4】図２の水上構造物を構築している海域を平面視で模式的に例示する説明図である。

【図5】図２の状態から水上構造物の近傍に自己昇降式台船を停船させた状態を平面視で模式的に例示する説明図である。

【図6】水上構造物上に仮置きしていた風力発電装置の組立部品の一部を自己昇降式台船に積み替えた状態を側面視で模式的に例示する説明図である。

【図7】図６の状態から、水上構造物に対する自己昇降式台船の停船位置を変えるとともに、海上輸送したセミサブ型の浮体を桟橋の近傍の海底に着底させた状態を平面視で模式的に例示する説明図である。

【図8】図７の状態から、自己昇降式台船に積み替えていたタワーの分割部材とナセルハブを、浮体に対して設置した状態を側面視で模式的に例示する説明図である。

【図9】図８の状態からナセルハブにブレードを装着した状態を平面視で模式的に例示する説明図である。

【図10】浮体上にタワーとナセルハブとブレードを設置した組立体を組立てエリアから移動させて、水上構造物上に新たに仮置きした風力発電装置の組立部品の一部を自己昇降式台船に積み替えた状態を平面視で模式的に例示する説明図である。

【図11】図１０の状態から水上構造物に対する自己昇降式台船の停船位置を変えるとともに、新たに海上輸送した浮体を水上構造物の近傍の海底に着底させた状態を平面視で模式的に例示する説明図である。

【図12】図１１の状態から３基の組立体の製造が完了した状態を平面視で模式的に例示する説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、本発明の浮体式洋上風力発電施設の施工方法を、図に示した実施形態に基づいて説明する。

【0013】

図１に例示するように、浮体式洋上風力発電施設１は、設置対象海域において係留される浮体２と、浮体２上に立設された風力発電装置３とを有する。設置対象海域において浮体２は、係留索７やアンカー８等を用いて海底ＳＢに対して係留される。図１に例示するように、本発明は、浮体２を設置対象海域に係留した状態で、水面から浮体２の下端までの喫水ＤＦが２０ｍ以下となる浮体式洋上風力発電施設１の施工方法である。言い換えると、本発明は、スパー型を除くその他の型（セミサブ型、ＴＬＰ型、バージ型）の浮体式洋上風力発電施設１の施工に採用できる。本発明は、特にセミサブ型の浮体式洋上風力発電施設１の施工に適している。

【0014】

この実施形態では、セミサブ型の浮体式洋上風力発電施設１を施工する場合を例示する。図１に例示するように、セミサブ型の浮体２は、海域において所定の喫水ＤＦまで沈められて半潜水状態で係留される。風力発電装置３は、上下方向に延在するタワー４の上部にナセルハブ（ナセルとハブの一体物）５が設置されていて、ナセルハブ５に複数のブレード６が放射状に配設された構造になっている。ナセルハブ５の内部には、発電機やブレーキ装置、増速機（ギアボックス）などが内蔵されていて、発電機に接続された電力ケーブルはタワー４の内側に配設されている。

【0015】

この実施形態では、３枚のブレード６を有し、タワー４が３本の分割部材４ａで構成されている風力発電装置３を例示している。風力発電装置３が備えるブレード６の枚数やブレード６の構造、タワー４を構成する分割部材４ａの本数などはこの実施形態に限定されない。例えば、ブレード６を複数の部材を連結した構造にしてもよいし、タワー４を１本の長尺の部材で構成してもよい。

【0016】

タワー４の長手方向の長さ（高さ）は８０ｍ～１５０ｍ程度であり、タワー４の幅（太さ）は５ｍ～１５ｍ程度である。タワー４の重量は１０００ｔ～２０００ｔ程度である。それぞれの分割部材４ａの長手方向の長さ（高さ）は２５ｍ～５０ｍ程度であり、それぞれの分割部材４ａの重量は３００ｔ～７００ｔ程度である。ナセルハブ５は高さが８ｍ～１５ｍ程度であり、長手方向の長さが１５ｍ～２５ｍ程度、幅が７ｍ～１５ｍ程度である。ナセルハブ５の重量は、６００ｔ～１０００ｔ程度である。一枚のブレード６の長手方向の長さは８０ｍ～１５０ｍ程度であり、一枚のブレード６の重量は５０ｔ～９０ｔ程度である。

【0017】

セミサブ型の浮体２は、上下方向に延在する柱形状の複数のコラム２ａと、コラム２ａどうしを連結する連結体２ｂ（所謂、フーチング部材）とを有している。この実施形態では、連結体２ｂが平面視で十字形状の連結部と、連結部の４カ所の端部にそれぞれ設けられた平面視で多角形状の支持部とを有する構造になっていて、４カ所の支持部の上にそれぞれコラム２ａが立設されている。セミサブ型の浮体２を構成する１本のコラム２ａには、タワー４の下部を挿設可能な係合穴が設けられていて、１本のコラム２ａの上に風力発電装置３が立設される構成になっている。

【0018】

浮体２は内部にバラスト水を貯水できる構造になっていて、バラスト水の貯水量を調整することで、浮体２に作用させる浮力の大きさを調整できる構成になっている。セミサブ型の浮体２の平面視での長さと幅はそれぞれ６０ｍ～１００ｍ程度であり、セミサブ型の浮体２のコラム２ａがある位置の高さは２５ｍ～５０ｍ程度である。なお、浮体２の構造、具体的には、セミサブ型の浮体２の場合には、コラム２ａの形状や構造、連結体２ｂの形状や構造、連結体２ｂに立設されるコラム２ａの数や配置、風力発電装置３が立設されるコラム２ａの位置などは、この実施形態の構成に限定されず、他にも様々な構成の浮体２を採用することができる。この実施形態では、セミサブ型の浮体２を例示しているが、ＴＬＰ型の浮体式洋上風力発電施設１を施工する場合には公知のＴＬＰ型の浮体２を使用し、バージ型の浮体式洋上風力発電施設１を施工する場合には公知のバージ型の浮体２を使用する。

【0019】

以下に、本発明の浮体式洋上風力発電施設１の施工方法の作業手順を説明する。

【0020】

図２および図３に例示するように、本発明では、水深ＤＷ（海面位置ＷＬから海底ＳＢまでの深さ）が８ｍ以上２０ｍ以下の海域に仮設の水上構造物１０を構築する。この実施形態では、仮設の水上構造物１０として、海域に桟橋を構築する場合を例示する。本発明では、仮設の水上構造物１０として、海域に浮体式構造物（フロート）を構築することもできる。本発明では、その後、クレーンを備えた運搬船４０（具体的には例えば、ＬＯＬＯ船等）等を使用して、風力発電装置３を構成するナセルハブ５、ブレード６およびタワー４の組立部品を水上構造物１０まで輸送し、運搬船４０のクレーン等を使用して組立部品を水上構造物１０上に仮置きする。風力発電装置３の組立部品は水上構造物１０まで海上輸送することが好ましいが、岸壁に近い海域に水上構造物１０を構築する場合には、例えば、水上構造物１０に配置したクレーン３０や岸壁に配置したクレーンを使用して、岸壁から水上構造物１０に組立部品を輸送（荷役）することもできる。また、例えば、ヘリコプターや大型のドローンなどの飛行体を使用して、水上構造物１０に組立部品を輸送してもよい。この実施形態では、運搬船４０によって風力発電装置３の組立部品とともに移動式のクレーン３０を海上輸送し、水上構造物１０にクレーン３０を配置している。

【0021】

水上構造物１０は、波浪の影響が小さい穏やかな水域に構築することが好ましい。図４に例示するように、好ましくは、湾などに設置されている防波堤５０の内側の海域に水上構造物１０を構築するとよい。ここでいう防波堤５０の内側の海域は、防波堤５０によって波浪の影響が軽減されている海域を示している。水上構造物１０は、好ましくは、浮体式洋上風力発電施設１を設ける設置対象海域や、風力発電装置３の組立部品を運搬船４０に積み込む岸壁６０に近い海域に構築するとよい。

【0022】

図３に例示するように、水上構造物１０として桟橋を構築する場合には、例えば、海底ＳＢに打設する複数の支持杭１１や、支持杭１１どうしの間に架け渡す複数の桁材１２、桟橋の上部の天板を形成する複数の甲板材１３、支持杭１１どうしの連結を補強する複数のブレース１４などを用いて桟橋を構築する。支持杭１１には例えば、Ｈ形鋼等の型鋼や鋼管杭などを使用する。桁材１２とブレース１４には例えば、Ｈ形鋼等の型鋼などを使用する。甲板材１３には例えば、覆工板などを使用する。

【0023】

水上構造物１０として海域に浮体式構造物を構築する場合には、海域に浮体式構造物の土台となる係留設備を設置する。その後、海底ＳＢに対して係留されている係留設備の上に浮体式構造物の上部の天板を構成するフロートを固定することで浮体式構造物を構築する。水上構造物１０の構築に使用する部材は、運搬船４０などの船舶を使用して水上構造物１０の構築対象エリアまで輸送する。海域での水上構造物１０の構築方法は特に限定されず、公知の方法で構築すればよい。

【0024】

水上構造物１０は少なくとも１基分の風力発電装置３を構成する組立部品を仮置き可能な広さとし、運搬船４０や後に説明する自己昇降式台船２０（以下、ＳＥＰ船２０という）が接岸できる構造にする。図２に例示するように、水上構造物１０は風力発電装置３を構成するブレード６の一部がはみ出す広さであってもよい。水上構造物１０は少なくとも１基分の風力発電装置３の組立部品の重量に耐え得る構造にする。図３に例示するように、海面位置ＷＬから水上構造物１０の上面までの高さＨは例えば、１ｍ以上１０ｍ以下に設定するとよい。この実施形態では、平面視で長方形状の水上構造物１０を例示しているが、水上構造物１０は前述した条件を満たしていればよく、この実施形態とは構造や形状が異なる水上構造物１０を構築してもよい。

【0025】

水上構造物１０の平面視での長手方向の長さは例えば５０ｍ以上２５０ｍ以下、幅は例えば４０ｍ以上６０ｍ以下に設定するとよい。水上構造物１０の耐荷重は例えば１ｔ／ｍ²以上１５ｔ／ｍ²以下に設定するとよい。水上構造物１０は全ての範囲を同じ耐荷重に設定してもよいが、風力発電装置３の組立部品を載置する範囲と載置しない範囲とで異なる耐荷重に設定することもできる。また、風力発電装置３のそれぞれの組立部品の仮置きエリア毎に異なる耐荷重に設定することもできる。具体的には、水上構造物１０において、ナセルハブ５を載置するエリアの耐荷重は例えば８ｔ／ｍ²以上１２ｔ／ｍ²以下、タワー４の分割部材４ａを載置するエリアの耐荷重は例えば３ｔ／ｍ²以上８ｔ／ｍ²以下、ブレード６を載置するエリアの耐荷重は例えば１ｔ／ｍ²以上５ｔ／ｍ²以下に設定するとよい。

【0026】

図２に例示するように、この実施形態では、水上構造物１０に対する運搬船４０の係留に使用する設備として、水上構造物１０の近傍に仮設の係留設備１５と仮設の防衝設備１６を設けている。なお、図２と図４以外の図面では係留設備１５と防衝設備１６は省略して図示していない。

【0027】

図２および図３に例示するように、この実施形態では、水上構造物１０にナセルハブ５を支持する架台を設けて、その架台の上にナセルハブ５を載置している。また、水上構造物１０にタワー４を構成するそれぞれの分割部材４ａを支持する架台を設けて、その架台の上に分割部材４ａを横に倒した状態で載置している。この実施形態では、３本の分割部材４ａを横に並べて配置している。さらに、水上構造物１０に３枚のブレード６を上下に離間させた状態で搭載できる構造の架台を設けて、３枚のブレード６を上下に並べて配置している。それぞれのブレード６は横に倒した状態で配置していて、ブレード６の一部は水上構造物１０から突出した状態になっている。ナセルハブ５と分割部材４ａは比較的重量が大きいため、互いに上下に重ねずに配置することが好ましい。ブレード６はサイズが大きく、比較的軽量であるため、複数のブレード６を上下に並べて配置するとよい。

【0028】

水上構造物１０上に風力発電装置３の組立部品を仮置きし終えた後には、運搬船４０を水上構造物１０から離岸させる。その後、図５に例示するように、水上構造物１０の近傍にＳＥＰ船２０を停船させる。そして、図６に例示するように、水上構造物１０上に仮置きしていた風力発電装置３の組立部品の一部または全部を、ＳＥＰ船２０に搭載されているクレーン２３を使用してＳＥＰ船２０に積み替える。

【0029】

この実施形態では、ＳＥＰ船２０の船側を水上構造物１０の側部に沿わせる向きで停船させ、ＳＥＰ船２０のクレーン２３を使用して水上構造物１０上に仮置きしていた３本の分割部材４ａとナセルハブ５をＳＥＰ船２０に積み替えている。ＳＥＰ船２０にはそれぞれの分割部材４ａを上下方向に立てた状態で搭載する架台を設けていて、水上構造物１０からＳＥＰ船２０に分割部材４ａを積み替える際に、クレーン２３によって横に倒されていた分割部材４ａを立てた状態にして、ＳＥＰ船２０上に搭載している。

【0030】

図５および図６に例示するように、ＳＥＰ船２０は、水上を移動可能な台船本体（プラットフォーム）２１と、台船本体２１に対して上下方向に相対移動可能な複数の昇降用脚（レグ）２２と、台船本体２１に搭載された大型のクレーン２３とを備えている。台船本体２１に推進装置を備えた自航式のＳＥＰ船２０を使用することが好ましいが、推進装置を備えずに曳航して移動させる非自航式のＳＥＰ船２０を使用することもできる。

【0031】

図６に例示するように、ＳＥＰ船２０を停船させる際には、海域に浮かんだ状態の台船本体２１に対してそれぞれの昇降用脚２２を下向きに相対移動させて、それぞれの昇降用脚２２の下端を海底ＳＢに着底させた状態にする。その状態からそれぞれの昇降用脚２２に対して台船本体２１を上向きに相対移動させることで、台船本体２１を海面より高い位置に移動させ、昇降用脚２２によって台船本体２１を中空に支持した状態にする。台船本体２１を波浪の届かない高さまで上昇させることで、台船本体２１が波浪の影響を受けない状態になる。

【0032】

ＳＥＰ船２０が昇降用脚２２によって停船できる水深は、概ね４０ｍ以下である。本発明では、水深ＤＷが８ｍ以上２０ｍ以下の海域に水上構造物１０を構築するため、水上構造物１０の近傍にＳＥＰ船２０を安定した状態で停船させることができる。なお、水上構造物１０の近傍の海底ＳＢの地盤がＳＥＰ船２０を安定して停船させるために十分な強度を有していない場合には、予め水上構造物１０の近傍の海底ＳＢの強度を高める簡易な地盤改良などを行うとよい。

【0033】

水上構造物１０上に仮置きしていた風力発電装置３の組立部品の一部または全部をＳＥＰ船２０に積み替えた後には、ＳＥＰ船２０の昇降用脚２２を海底ＳＢから離間させてＳＥＰ船２０を海上で移動可能な状態にする。そして、図７に例示するように、ＳＥＰ船２０の船首側または船尾側を水上構造物１０の側部に沿うように、ＳＥＰ船２０を移動させて、ＳＥＰ船２０を再び水上構造物１０の近傍で停船させる。そして、図７および図８に例示するように、浮体２を水上構造物１０の近傍に海上輸送して海底ＳＢに着底させた状態にする。浮体２は、風力発電装置３を立設するコラム２ａが水上構造物１０側およびＳＥＰ船２０側に位置する向きで配置することが好ましい。

【0034】

浮体２は、海上輸送時にはバラスト水の貯水量を比較的少ない状態にして海上に浮かべた状態とし、曳船などを使用して水上構造物１０の近傍まで曳航する。浮体２を水上構造物１０の近傍まで移動させた後には、浮体２にバラスト水を注水することで、浮体２を徐々に沈めて、浮体２の底部を海底ＳＢに着底させた状態にする。浮体２を着底させる海底ＳＢの地盤が平坦でない場合には、浮体２を水上構造物１０の近傍に配置する以前に予め海底ＳＢの地盤を平坦に整地または養生しておくとよい。好ましくは、図８に例示するように、浮体２を着底させる海底ＳＢの上に土嚢などを配設して、浮体２を着底させる平坦なマウンドを形成しておき、そのマウンドの上に浮体２を着底させるとよい。

【0035】

本発明では、水深ＤＷが８ｍ以上２０ｍ以下の海域に水上構造物１０を構築していることで、セミサブ型の浮体２や、ＴＬＰ型の浮体２、バージ型の浮体２を、水上構造物１０の近傍まで曳航することができる。また、それぞれの型の浮体２を海底ＳＢに着底させた状態で、浮体２に対する風力発電装置３の組立作業を行うことができる。言い換えると、水深ＤＷが８ｍ未満の海域では水深ＤＷが浅すぎるため、浮体２を水上構造物１０の近傍まで曳航することが難しくなる。水深ＤＷが２０ｍを超える海域では水深ＤＷが深すぎるため、浮体２を海底ＳＢに着底させた状態では、浮体２に対する風力発電装置３の組立作業を行うことが難しくなる。

【0036】

その後、図８および図９に例示するように、水上構造物１０の近傍に停船させたＳＥＰ船２０のクレーン２３を使用して、浮体２に対して風力発電装置３の組立部品を順次設置して、浮体２上に風力発電装置３が構築された組立体９を製造する。

【0037】

より詳しくは、ＳＥＰ船２０のクレーン２３を使用して、ＳＥＰ船２０に積み替えておいたタワー４の根元部を構成する分割部材４ａを浮体２の１本のコラム２ａの係合穴に挿設する。次いで、クレーン２３を使用して、ＳＥＰ船２０に積み替えておいたタワー４の中間部を構成する分割部材４ａを、根元部を構成する分割部材４ａの上に連結し、中間部を構成する分割部材４ａの上にタワー４の上端部を構成する分割部材４ａを連結することで、コラム２ａ上にタワー４を構築する。次いで、クレーン２３を使用して、ＳＥＰ船２０に積み替えておいたナセルハブ５をタワー４の上部に設置する。その後、クレーン２３を使用して、ナセルハブ５にそれぞれのブレード６を装着することで、浮体２上に風力発電装置３が立設された組立体９を製造する。

【0038】

ブレード６の設置作業では、タワーの分割部材４ａやナセルハブ５の設置作業と同様に、ＳＥＰ船２０のクレーン２３を使用して、それぞれのブレード６を水上構造物１０からＳＥＰ船２０に積み替えた後に、それぞれのブレード６をナセルハブ５に設置してもよいし、積み替え作業を行わずに、クレーン２３を使用して水上構造物１０に仮置きしておいたブレード６を直接ナセルハブ５に設置してもよい。

【0039】

その後、水上構造物１０に配置したクレーン３０等を使用して、風力発電装置３の電気設備や電気配線等のセッティング（所謂、プレアセンブリー）を行う。その後、風力発電装置３の電気設備の試験（所謂、プレコミッショニング）を行う。水上構造物１０において複数の組立体９を並行して製造しない場合には、浮体２を最初に着底させた組立てエリアでそのままプレアセンブリーとプレコミッショニングを行う。

【0040】

そして、風力発電装置３に異常がないことを確認した後に、浮体２のバラスト水の貯水量を低減させ、組立体９を海底ＳＢから浮上させる。そして、組立体９を海上に浮かべた状態で曳船などを使用して、組立体９を設置対象海域まで曳航により海上輸送する。その後、図１に例示するように、設置対象海域において組立体９（浮体２）を係留索７やアンカー８等を用いて海底ＳＢに対して係留する。その後、風力発電装置３に対して海底ケーブルを接続し、浮体式洋上風力発電施設１の最終運転確認（所謂、最終コミッショニング）を実施する。以上により、浮体式洋上風力発電施設１の施工が完了する。

【0041】

図１０に例示するように、水上構造物１０において複数の組立体９を並行して製造する場合には、浮体２を最初に着底させた組立てエリアでブレード６の設置作業までを行い、組立体９を製造する。その後、組立体９を海底ＳＢから浮上させ、その組立体９を海上に浮かべた状態で、曳船などを使用して浮体２を最初に着底させた組立てエリアから離間した水上構造物１０の他方側の海域に移動させる。そして、その移動させた組立体９を水上構造物１０の近傍の海底ＳＢに着底させた状態とし、水上構造物１０に配置したクレーン３０等を使用して、組立体９に対して、前述したプレアセンブリーとプレコミッショニングを行う。

【0042】

図１０に例示するように、組立体９の移動や、その組立体９に対するプレアセンブリーやプレコミッショニングを行っている間に、運搬船４０によって次に製造する組立体９を構成する風力発電装置３の組立部品を海上輸送し、組立部品を水上構造物１０に仮置きする。そして、図１１に例示するように、上述した同様の作業手順で、水上構造物１０に仮置きしていた組立部品の一部または全部をＳＥＰ船２０に積み替える作業、次に製造する組立体９を構成する浮体２を水上構造物１０の近傍に海上輸送して海底ＳＢに着底させる作業、ＳＥＰ船２０のクレーン２３を使用して浮体２に対して風力発電装置３の組立部品を順次設置する作業を行うことで、２基目の組立体９を製造する。

【0043】

図１２に例示するように、製造した組立体９は、浮体２を最初に着底させたエリアから離間した水上構造物１０の他方側の海域に順次移動させて順次プレアセンブリーとプレコミッショニングを行うことで、水上構造物１０において複数の組立体９を並行して製造する。プレコミッショニングを行えた組立体９は順次、設置対象海域に搬送して係留する。

【0044】

製造拠点としての水上構造物１０の利用を終えた後には、海域から水上構造物１０を撤去する。そして、水上構造物１０として桟橋を構築していた場合には、支持杭１１を挿設していた海底ＳＢの穴を埋め戻すことで、海底ＳＢの状態を、水上構造物１０を構築する前の状態に復元する。

【0045】

上述したように、本発明は、設置対象海域に係留した状態での浮体２の喫水が２０ｍ以下の浮体式洋上風力発電施設の施工方法であり、スパー型を除くその他の型（セミサブ型、ＴＬＰ型、バージ型）の浮体式洋上風力発電施設１の施工に採用できる。本発明では、水深ＤＷが８ｍ以上２０ｍ以下の比較的浅い海域に仮設の水上構造物１０を構築するので、水上構造物１０の構築に要するコストや労力や時間は比較的少ない。この実施形態のように、水上構造物１０として桟橋を構築する場合には、比較的浅い海域であるため、海底ＳＢに打設する支持杭１１の長さは比較的短く、桟橋の構築に要するコストや労力や時間は比較的少ない。水上構造物１０として浮体式構造物を構築する場合にも、比較的浅い海域であるため、浮体式構造物を構成する係留設備を海底ＳＢに対して係留する作業も比較的簡易に行うことができ、浮体式構造物の構築に要するコストや労力や時間は比較的少ない。

【0046】

本発明では、風力発電装置３の組立部品を水上構造物１０まで輸送して、組立部品を水上構造物１０上に仮置きするので、岸壁に組立部品をまとめて仮置きするような浮体式洋上風力発電施設１の搭載拠点を整備する必要もない。即ち、浮体式洋上風力発電施設１の搭載拠点を陸地に整備するには、岸壁の地耐力を向上させる地盤改良工事などの大規模な工事が必要となり、比較的多くのコストや労力や時間を要するが、本発明ではそのような岸壁の大規模な工事を行う必要がなく、岸壁背後に広大なスペースを確保する必要もない。水深ＤＷが比較的浅い海域なため、水上構造物１０の設置場所を港湾区域内で確保しやすいというメリットもある。

【0047】

また、本発明では、水上構造物１０を水深ＤＷが８ｍ以上２０ｍ以下の海域に構築することで、水上構造物１０の近傍にＳＥＰ船２０を停船させることが可能であり、水上構造物１０の近傍の海底ＳＢに浮体２を容易に着底させることができる。波浪の影響を受けないＳＥＰ船２０のクレーン２３を使用し、さらに、浮体２を海底ＳＢに着底させていることで、浮体２に対して風力発電装置３の組立部品を順次設置して、浮体２上に風力発電装置３が構築された組立体９を製造する作業を非常に安定した状態で効率的に行える。

【0048】

組立体９を製造した後には、組立体９を設置対象海域まで海上輸送し、設置対象海域において浮体２を係留するだけで浮体式洋上風力発電施設１の施工が完了する。即ち、本発明では設置対象海域において煩雑で高度な作業を行う必要もない。

【0049】

それ故、本発明では、岸壁に浮体式洋上風力発電施設１の搭載拠点を整備しなくとも、設置対象海域に係留した状態での浮体２の喫水が２０ｍ以下の浮体式洋上風力発電施設１（スパー型を除くその他の型の浮体式洋上風力発電施設１）を効率的に施工できる。また、本発明では、比較的浅い海域に仮設の水上構造物１０を構築するので、製造拠点としての水上構造物１０の利用を終えた後には、水上構造物１０を比較的簡易に撤去することができる。また、海底ＳＢの状態を、水上構造物１０を構築する前の状態に復元する作業も比較的簡易に行うことができる。

【0050】

また、本発明では、風力発電装置３の組立部品を仮置きする水上構造物１０を設けることで、組立体９の製造を行う海域に風力発電装置３の組立部品を輸送する作業を、自己昇降式台船２３以外の運搬船４０で行うことが可能になる。それ故、複数の組立体９を製造する場合にも、自己昇降式台船２３によって風力発電装置３の組立部品を海上輸送する必要がなくなり、自己昇降式台船２３を風力発電装置３の組立て作業に効率よく活用できる。自己昇降式台船２３は特殊な船舶で、国内に存在する船数が少ないため、自己昇降式台船２３を風力発電装置３の組立て作業に効率的に活用して、浮体式洋上風力発電施設を効率よく施工できることは当業者にとって非常に大きなメリットである。また、水上構造物１０を設けることで、運搬船４０は、風力発電装置３の組立部品を水上構造物１０に仮置きした後に、速やかに次の輸送に移行できる。それ故、水上構造物１０を設けることで運搬船４０の稼働率も向上させることができる。

【0051】

水上構造物１０を防波堤５０の内側の海域に構築すると、波浪の影響が少ない海域で水上構造物１０を構築できるので、水上構造物１０の構築に要する労力を低減するには有利になる。また、海底ＳＢに着底させた状態の浮体２や浮体２に設置したタワー４に波浪による水圧が作用するリスクが低くなるので、浮体２やタワー４にかかる負荷を低減するにも有利になる。なお、本発明では、波浪の影響が小さい穏やかな水域であれば、例えば、水上構造物１０を防波堤５０の外側の海域や防波堤５０が設けられていない海域に構築することもできる。この実施形態では、水上構造物１０として桟橋を構築する場合を例示したが、水上構造物１０として海域に浮体式構造物を構築する場合にも桟橋を構築する場合と同様の効果を奏することができる。

【0052】

風力発電装置３の組立部品はそれぞれサイズと重量が大きく、タワー４の上部を構成する分割部材４ａやナセルハブ５、ブレード６を設置する高さは比較的高い位置になる。そのため、ＳＥＰ船２０のクレーン３０と水上構造物１０と浮体２との相対的な位置関係や、ＳＥＰ船２０のクレーン３０のサイズによっては、クレーン３０によって水上構造物１０上に仮置きしている組立部品を浮体２上の設置位置まで直接移動させることが困難な場合や、水上構造物１０上に仮置きしている組立部品を浮体２上の設置位置まで直接移動させるとクレーン２３のバランスが安定せずにクレーン２３に大きな負荷がかかる場合がある。

【0053】

そのような場合には、この実施形態のように、ＳＥＰ船２０のクレーン２３を使用して、水上構造物１０上に仮置きしていた組立部品の少なくとも一部をＳＥＰ船２０に積み替え、その積み替えた組立部品を浮体２に対して設置する構成にすると、ＳＥＰ船２０のクレーン２３によって風力発電装置３の組立て作業をより安定した状態で円滑に行うことができる。

【0054】

特に、この実施形態のように、水上構造物１０上に仮置きしていたタワー４の分割部材４ａを、ＳＥＰ船２０に立てた状態で積み替えておくと、ＳＥＰ船２０に搭載している分割部材４ａをクレーン２３で吊上げて浮体２まで移動させる際の分割部材４ａの動揺を少なくすることができ、分割部材４ａの設置作業を円滑に行うには有利になる。

【0055】

また、水上構造物１０上に仮置きしていた組立部品の少なくとも一部をＳＥＰ船２０に積み替えることで、水上構造物１０上に、次に製造する組立体９を構成する風力発電装置３の組立部品を仮置きできるスペースを速やかに確保できる。それ故、複数の組立体９を並行して製造する場合には非常に有効である。

【0056】

なお、本発明では、可能な場合にはＳＥＰ船２０のクレーン２３を使用して、水上構造物１０上に仮置きしている風力発電装置３の組立部品を浮体２に対して直接設置してもよい。

【0057】

上述したように、水深が８ｍ以上２０ｍ以下の海域に仮設した水上構造物１０とＳＥＰ船２０を使用する本発明は、スパー型を除くその他の型の浮体式洋上風力発電施設１の施工に適した方法であり、スパー型の浮体式洋上風力発電施設を施工する場合とは着想が大きく異なっている。

【0058】

その理由としては、例えば、一般的な施工方法や特許文献１に記載の発明のように、スパー型の浮体式洋上風力発電装置を陸上で製造する場合には、岸壁などの陸地に浮体式洋上風力発電装置の製造拠点を整備する必要がある。

【0059】

また、例えば、一般的な構造のスパー型の浮体と風力発電装置の組立体を海域で製造する場合には、高さが５０ｍ～１００ｍ程度のスパー型の浮体を水中に立てた状態で配置する必要があり、水深が１００ｍ～２００ｍ程度の深い海域にスパー型の浮体を配置することになる。水深が１００ｍ～２００ｍ程度の深い海域では、ＳＥＰ船２０の昇降用脚２２を海底ＳＢに着底させることはできない。それ故、スパー型の浮体式洋上風力発電施設の施工では、ＳＥＰ船２０を有効に活用することはできない。また、水深が１００ｍ～２００ｍ程度の深い海域に、仮設の水上構造物を構築するには多くのコストや労力や時間を要し、水上構造物にはＳＥＰ船２０に搭載されているような大型のクレーンを設置する必要がある。また、水深が深い海域では、水上構造物を撤去する作業や海底ＳＢの状態を復元する作業にも多くのコストと労力を要することになる。

【0060】

このように、本発明はスパー型を除くその他の型の浮体式洋上風力発電施設１の特徴を考慮して見出した施工方法であり、スパー型の浮体式洋上風力発電施設を施工する場合とは技術的思想が大きく異なっている。なお、上記では、セミサブ型の浮体式洋上風力発電施設１を施工する場合を例示したが、ＴＬＰ型の浮体式洋上風力発電施設やバージ型の浮体式洋上風力発電施設を施工する場合にも、同様の施工方法で同様の効果を奏することができる。

【符号の説明】

【0061】

１ 浮体式洋上風力発電施設
２ 浮体
２ａ コラム
２ｂ 連結体
３ 風力発電装置
４ タワー
４ａ 分割部材
５ ナセルハブ
６ ブレード
７ 係留索
８ アンカー
９ 組立体
１０ 水上構造物
１１ 支持杭
１２ 桁材
１３ 甲板材
１４ ブレース
１５ 係留設備
１６ 防衝設備
２０ 自己昇降式台船（ＳＥＰ船）
２１ 台船本体
２２ 昇降用脚
２３ （自己昇降式台船に搭載されている）クレーン
３０ （桟橋に配置される）クレーン
４０ 運搬船
５０ 防波堤
６０ 岸壁
ＳＢ 海底
ＷＬ 海面位置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】