FR3140858A1 - Floating or semi-submersible installation with wind turbine - Google Patents
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Abstract
Installation flottante ou semi-submersible avec éolienne Installation flottante ou semi-submersible (1) comprenant un pont (2), une coque (3), avec le pont recouvrant la coque de manière à former un espace clos compartimenté par des cloisons (4), et une éolienne (5) présentant un mât dont la base (6) est située au-dessous du pont et fixée à au moins deux des dites cloisons (4) au moyen d’un système de fondation (7) comprenant des espaces libres (9), (10). Figure pour l'abrégé : 3Floating or semi-submersible installation with wind turbine Floating or semi-submersible installation (1) comprising a deck (2), a hull (3), with the deck covering the hull so as to form an enclosed space compartmentalized by partitions (4) , and a wind turbine (5) having a mast whose base (6) is located below the deck and fixed to at least two of said partitions (4) by means of a foundation system (7) comprising free spaces (9), (10). Figure for abstract: 3
Description
La présente invention est relative aux installations flottantes ou semi-submersibles comprenant une coque et une éolienne ancrée dans la coque.The present invention relates to floating or semi-submersible installations comprising a hull and a wind turbine anchored in the hull.
De nombreuses unités d’exploitation et de production en mer existent, notamment pour l’extraction de pétrole et de gaz. Ces unités ont souvent la forme de coque de navire et sont amarrées de manière permanente sur le lieu de production. Les besoins en énergies sont alors prodigués par des équipements qui consistent généralement en des générateurs d’énergie mécanique ou électrique, de type moteurs à pistons ou turbine à gaz, éventuellement associés à des alternateurs.Numerous offshore exploitation and production units exist, particularly for oil and gas extraction. These units are often shaped like a ship's hull and are permanently moored at the production location. The energy requirements are then provided by equipment which generally consists of mechanical or electrical energy generators, such as piston engines or gas turbines, possibly associated with alternators.
Ces solutions habituelles présentent l’inconvénient, soit de nécessiter l’importation de combustibles tels que l’essence, le gazole ou le gaz, soit d’autoconsommer une partie de leur production d’hydrocarbure.These usual solutions have the disadvantage of either requiring the importation of fuels such as gasoline, diesel or gas, or of self-consuming part of their hydrocarbon production.
De plus, ces solutions habituelles de génération d’énergie occupent de l’espace dans la coque ou sur le pont de celle-ci, augmentant ainsi les besoins en volume ou en espace, au détriment respectif des volumes de stockage dans la coque ou de la place pour les procédés de conditionnement sur le pont pour une taille donnés de coque, ou bien nécessitent une coque plus grande.In addition, these usual energy generation solutions occupy space in the hull or on the deck thereof, thus increasing the volume or space requirements, to the respective detriment of the storage volumes in the hull or of space for conditioning processes on deck for a given hull size, or require a larger hull.
Partant de là, un problème qui se pose est de fournir une installation flottante ou semi-submersible comprenant un moyen de produire de l’énergie occupant une place limitée dans ladite installation.From there, a problem that arises is to provide a floating or semi-submersible installation comprising a means of producing energy occupying a limited space in said installation.
Une solution de la présente invention est une installation flottante ou semi-submersible 1 comprenant un pont 2, une coque 3, avec le pont recouvrant la coque de manière à former un espace clos compartimenté par des cloisons 4, et une éolienne 5 présentant un mât dont la base 6 est située au-dessous du pont et fixée à au moins deux des dites cloisons 4 au moyen d’un système de fondation 7 comprenant des espaces libres 9, 10.A solution of the present invention is a floating or semi-submersible installation 1 comprising a deck 2, a hull 3, with the deck covering the hull so as to form an enclosed space compartmentalized by partitions 4, and a wind turbine 5 having a mast the base 6 of which is located below the deck and fixed to at least two of said partitions 4 by means of a foundation system 7 comprising free spaces 9, 10.
Dans le cadre de l’invention, on entendra par « coque » l’enveloppe du bateau située sous le pont.In the context of the invention, the term “hull” means the envelope of the boat located under the deck.
De même, on entendra par « espaces libres » des espaces non occupés par la structure du système de fondation ou par la base du mât de l’éolienne.Likewise, “free spaces” will mean spaces not occupied by the structure of the foundation system or by the base of the wind turbine mast.
Avantageusement, les espaces libres dans le système de fondation représentent entre 50 et 75% du volume du système de fondation. Soulignons que ces pourcentages ne tiennent pas compte du volume compris entre la coque et le système de fondation étant donné que ce volume ne fait pas parti du système de fondation.Advantageously, the free spaces in the foundation system represent between 50 and 75% of the volume of the foundation system. Note that these percentages do not take into account the volume between the shell and the foundation system since this volume is not part of the foundation system.
L’éolienne 5 sera de préférence orientable de manière à orienter les pâles de l’éolienne en fonction du vent.The wind turbine 5 will preferably be orientable so as to orient the blades of the wind turbine according to the wind.
Par ailleurs, l’installation pourra être de préférence mobile de manière à assurer également un alignement partiel de l’éolienne aux conditions de vent existantes.Furthermore, the installation could preferably be mobile so as to also ensure partial alignment of the wind turbine with existing wind conditions.
Selon le cas, l’installation selon l’invention peut présenter une ou plusieurs des caractéristiques ci-dessous :Depending on the case, the installation according to the invention may have one or more of the characteristics below:
- les cloisons sont des cloisons de réservoir de ballast ou de compartiment de stockage;- bulkheads are ballast tank or storage compartment bulkheads;
- l’installation comprend un espace libre 14 entre le système de fondation 7 et la coque 3;- the installation includes a free space 14 between the foundation system 7 and the shell 3;
- le système de fondation comprend une ossature parallélépipèdique ;- the foundation system includes a parallelepiped frame;
- l’ossature définit 2n + 1 volumes rectangulaires, un volume central 8 et 2n volumes latéraux 9, 10, en série dans la largeur de la coque, avec le volume central comprenant la base de l’éolienne et les volumes latéraux étant des espaces libres et avec n ≥ 1. De préférence n sera compris entre 1 et 4.- the framework defines 2n + 1 rectangular volumes, a central volume 8 and 2n side volumes 9, 10, in series across the width of the shell, with the central volume comprising the base of the wind turbine and the side volumes being spaces free and with n ≥ 1. Preferably n will be between 1 and 4.
- le volume central comprend des panneaux verticaux 11 fixés entre la base du mât et les parois du volume central ; de préférence les panneaux verticaux présenteront une hauteur similaire à la hauteur du volume central ; de préférence le volume central comprendra entre 4 et 16 panneaux verticaux, uniformément répartis autour de la base du mât de l’éolienne ; de préférence les panneaux verticaux seront en acier ; Ces panneaux verticaux auront pour but de transférer les efforts du mât de l’éolienne au système de fondation 7 ;- the central volume comprises vertical panels 11 fixed between the base of the mast and the walls of the central volume; preferably the vertical panels will have a height similar to the height of the central volume; preferably the central volume will include between 4 and 16 vertical panels, uniformly distributed around the base of the wind turbine mast; preferably the vertical panels will be made of steel; These vertical panels will aim to transfer the forces from the wind turbine mast to the foundation system 7;
- l’ossature est en acier ;- the frame is made of steel;
- les espaces libres 9, 10 et 14 sont des espaces de stockage ;- free spaces 9, 10 and 14 are storage spaces;
- la base du mât de l’éolienne est fixée dans l’installation de manière à limiter les mouvements de translation dans les 3 axes, de préférence à un point situé à proximité du métacentre de carène de l’installation, préférentiellement à moins de 30 mètres du métacentre de carène de l’installation ;- the base of the wind turbine mast is fixed in the installation so as to limit translation movements in the 3 axes, preferably at a point located near the hull metacenter of the installation, preferably less than 30 meters from the hull metacenter of the installation;
- l’installation comprend des moyens 12 pour transférer les efforts, fixés entre la partie du mât de l’éolienne située au-dessus du pont et le pont lui-même ; Les moyens 12 pour transférer les efforts seront de préférence des goussets ;- the installation includes means 12 for transferring forces, fixed between the part of the wind turbine mast located above the bridge and the bridge itself; The means 12 for transferring the forces will preferably be gussets;
- l’installation comprend des moyens 13 pour transférer les efforts, fixés entre la base du système de fondation et les cloisons ; les moyens 13 seront de préférence choisis parmi des goussets horizontaux ou des goussets verticaux ;- the installation includes means 13 for transferring forces, fixed between the base of the foundation system and the partitions; the means 13 will preferably be chosen from horizontal gussets or vertical gussets;
- l’installation est une installation pour la séquestration géologique de dioxyde de carbone et elle comprend un compartiment de stockage de dioxyde de carbone à l’état liquide, situé dans l’espace formé par la coque et le pont, et un dispositif d’injection, apte à injecter du dioxyde de carbone dans un réservoir géologique sous-marin, depuis ledit compartiment de stockage ;- the installation is an installation for the geological sequestration of carbon dioxide and it comprises a storage compartment for carbon dioxide in the liquid state, located in the space formed by the hull and the deck, and a device for injection, capable of injecting carbon dioxide into an underwater geological reservoir, from said storage compartment;
- l’éolienne est apte à produire de l’énergie et à alimenter le dispositif d’injection ;- the wind turbine is capable of producing energy and powering the injection device;
- L’installation comprend un organe de stockage de l’énergie produite par l’éolienne, de préférence une batterie de stockage de l’énergie produite par l’éolienne ; L’organe de stockage combiné à l’éolienne permettent une utilisation continue de l’énergie étant donné que l’éolienne fournit une énergie variable dans le temps ;- The installation includes a body for storing the energy produced by the wind turbine, preferably a battery for storing the energy produced by the wind turbine; The storage unit combined with the wind turbine allows continuous use of energy given that the wind turbine provides variable energy over time;
- L’installation est un navire, une unité flottante ou une barge.- The installation is a ship, floating unit or barge.
La solution proposée par la présente invention permet l’installation d’une éolienne sur une unité flottante ou semi-submersible en évitant l’utilisation de fondations créées sur le fond de la coque elle-même, comme c’est souvent le cas sur les unités en mer pétrolières et gazières pour l’installation d’équipements lourds (par « équipements lourds » on entend des équipements présentant un poids supérieur à 4 tonnes). En effet, l’installation de ces équipements lourds sur les unités en mer nécessitent habituellement l’utilisation de grandes quantités d’acier (par exemple entre 8 et 10% du poids de l’équipement lourd porté) dans les fondations dont le seul but est le transfert des efforts vers la coque du bateau. Ces fondations sont faites d’acier ou de béton armé suivant le matériau utilisé pour la coque. La solution proposée par la présente invention présente l’avantage d’utiliser les structures déjà existantes de cloisons, des cloisons de ballast ou des cloisons de séparation de compartiments, tout en limitant l’encastrement dans la hauteur de l’espace compris entre le pont et la coque. En effet, les espaces libres compris dans le système de fondation et dans l’espace compris entre le système de fondation et la coque sont des espaces disponibles pour le stockage ou la localisation de fonctionnalités secondaires nécessaires à l’installation. Ce qui constitue un avantage supplémentaire non négligeable vis-à-vis des solutions de l’art antérieur : contrairement au système de fondation proposé dans le cadre de l’invention, les volumes à l’intérieur des fondations selon l’art antérieur sont inutilisables pour héberger d’autres fonctions telles que des volumes de stockage ou des salles de contrôle ou de puissance, notamment dû aux efforts transitant dans les fondations et les risques associés.The solution proposed by the present invention allows the installation of a wind turbine on a floating or semi-submersible unit avoiding the use of foundations created on the bottom of the hull itself, as is often the case on offshore oil and gas units for the installation of heavy equipment (by “heavy equipment” we mean equipment weighing more than 4 tonnes). Indeed, the installation of this heavy equipment on offshore units usually requires the use of large quantities of steel (for example between 8 and 10% of the weight of the heavy equipment carried) in the foundations whose sole purpose is the transfer of forces to the hull of the boat. These foundations are made of steel or reinforced concrete depending on the material used for the hull. The solution proposed by the present invention has the advantage of using already existing partition structures, ballast partitions or compartment separation partitions, while limiting the recess in the height of the space between the deck and the hull. Indeed, the free spaces included in the foundation system and in the space between the foundation system and the shell are spaces available for the storage or location of secondary functionalities necessary for the installation. Which constitutes a significant additional advantage compared to the solutions of the prior art: unlike the foundation system proposed in the context of the invention, the volumes inside the foundations according to the prior art are unusable to accommodate other functions such as storage volumes or control or power rooms, in particular due to the forces passing through the foundations and the associated risks.
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