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Study on Damping Plates for Reducing Motions of Floating Offshore Wind Turbine

Research Project

Project/Area Number 19K04860
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 24020:Marine engineering-related
Research InstitutionSaga University

Principal Investigator

Ishida Shigesuke  佐賀大学, 海洋エネルギー研究センター, 教授 (30360712)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 永田 修一  佐賀大学, 海洋エネルギー研究センター, 特任教授 (30404205)
今井 康貴  佐賀大学, 海洋エネルギー研究センター, 准教授 (90284231)
村上 天元  佐賀大学, 海洋エネルギー研究センター, 准教授 (90611278)
Project Period (FY) 2019-04-01 – 2022-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2021)
Budget Amount *help
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Keywords洋上風力発電 / 浮体式 / 復原性 / 波浪中動揺 / 減揺デバイス / 減揺プレート / ヒーブプレート / スパー / 動揺低減 / プレート / フィン
Outline of Research at the Start

洋上の膨大な風力エネルギーを利用するため、大水深の海域に設置可能な浮体式の風力発電施設が開発途上にある。様々なコンセプトが提案されているが、風による傾斜や波浪による動揺の少ない浮体を低コストで実現することが課題である。
本研究は、波浪中動揺の低減を減揺プレート(フィン)によって実現しようとするものである。減揺プレートは、波浪場や浮体による波の反射・発散による流場の中で複雑な剥離流を発生するため、精度の良い評価が難しい。本研究では、減揺プレート周りの流場や減揺プレートを付けた浮体の動揺評価法を明らかにし、浮体式風力発電施設の波浪中動揺を抑制する新形式の減揺プレートを提案する。

Outline of Final Research Achievements

The research was on the effect of flat plate structures as low-cost motion reduction devices in waves, required to realize floating offshore wind turbines. Study was focused on three promising floater types. As a result of replacing the lower part of spar type floater with vertical flat plates from the conventional ballast tank, it was confirmed that the motion in waves can be reduced without impairing the stability. In a semisubmersible type floater, the effect of the proposed heave plates (horizontal plates) was verified. Furthermore, in the barge type, the effects of the skirt (also similar horizontal plate), and the characteristic moonpool (central opening) were examined. As a result, it was clarified that it is necessary to optimize the design according to the sea conditions because the motion reduction devices may increase the motion in waves on the contrary.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究では有望とされる浮体形式について新しい減揺プレート構造を提案するとともに、他の型式で検討中のプレートの特性について重要な知見を得た。安定性が高く低コストの風車支持浮体の開発は、大量の洋上風力発電を可能にし、地球温暖化等の点で大きな意義を持つ。
一般に浮体運動力学では、減揺プレートによりラディエーション流体力を増加させて動揺低減を図るが、提案した新コンセプトでは、浮体の一部を動きやすくする事で運動を抑制しており、浮体設計の新しい考え方を示した。また他の型式では、プレート装着により別の流体力が増加することで波浪中運動が逆に増加する事が明らかになり、設計法に関する重要な視点を示すことができた。

Report

(4 results)
  • 2021 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2020 Research-status Report
  • 2019 Research-status Report
  • Research Products

    (10 results)

All 2021 2020 2019 Other

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 1 results) Presentation (6 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Invited: 2 results) Remarks (2 results)

  • [Journal Article] Application of vortex method using fluid velocity and vorticity as unknown variables to motion analysis of a floating body in waves2020

    • Author(s)
      Yutaka Okamoto,Shuichi Nagata,Yasutaka Imai,Hideyuki Niizato
    • Journal Title

      Proceedings of the International Offshore and Polar Engineering Conference 2020

      Volume: 1 Pages: 1851-1858

    • Related Report
      2020 Research-status Report
  • [Journal Article] New Spar Design for Floating Offshore Wind Turbine with Damping Plates2019

    • Author(s)
      S. Ishida and Y. Imai
    • Journal Title

      Proc. Int`l Conf. on Ocean, Offshore, and Arctic Engineering

      Volume: 1 Pages: 16-16

    • Related Report
      2019 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 洋上風力発電の動向と 日本におけるポテンシャル・今後の展望2021

    • Author(s)
      石田茂資
    • Organizer
      サイエンス&テクノロジー技術セミナー
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 洋上風力発電の現状と今後の展望2021

    • Author(s)
      石田茂資
    • Organizer
      第25回動力・エネルギー技術シンポジウム
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 浮体式洋上風力発電施設の開発動向2021

    • Author(s)
      石田茂資
    • Organizer
      再生可能エネルギー学術ワークショップ×SDGs
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 洋上風力発電の国内状況と浮体式基礎の動向2021

    • Author(s)
      石田茂資
    • Organizer
      第16回再生可能エネルギー展示会オンラインフォーラム
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 風力発電用スパー型浮体の運動特性2020

    • Author(s)
      石田茂資
    • Organizer
      日本船舶海洋工学会
    • Related Report
      2020 Research-status Report
  • [Presentation] ew Spar Design for Floating Offshore Wind Turbine with Damping Plates2019

    • Author(s)
      Shigesuke Ishida
    • Organizer
      Int`l Conf. on Ocean, Offshore, and Arctic Engineering 2019
    • Related Report
      2019 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Remarks] 洋上風力エネルギー分野の研究

    • URL

      https://www.ioes.saga-u.ac.jp/jp/research/ioes_present_study/offshore_wind_energy_present_study

    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Remarks] 佐賀大学 海洋エネルギー研究センター 洋上風力エネルギー分野の研究

    • URL

      https://www.ioes.saga-u.ac.jp/jp/research/ioes_present_study/offshore_wind_energy_present_study

    • Related Report
      2019 Research-status Report

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Published: 2019-04-18   Modified: 2023-01-30  

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