2016 Fiscal Year Annual Research Report
Study of new contra-rotating turbine for superconducting rim-drive tidal turbine generator
| Project/Area Number |
16H04597
|
|---|
| Research Institution | Tokyo University of Marine Science and Technology |
|---|
Principal Investigator |
和泉 充 東京海洋大学, 学術研究院, 教授 (50159802)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
上入佐 光 国立研究開発法人海上・港湾・航空技術研究所, その他部局等, 研究員 (10734212)
池田 吉用 東京海洋大学, 学内共同利用施設等, 産学官連携研究員 (40377073)
井田 徹哉 東京海洋大学, 学術研究院, 准教授 (80344026)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2020-03-31
|
| Keywords | 海洋資源 / エネルギー / 超伝導発電機 / 二重反転タービン翼 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、東京海洋大学（以下、海洋大）が発電機部の設計と生物付着問題への調査を行い、海潮流発電用タービン翼設計を海上技術安全研究所（以下、海技研）と連携する九州大学（以下、九大）が担当した。研究計画に従い超伝導発電機と二重反転タービンについて技術的な情報交換と議論とが進められた。その成果から研究計画を発展させて、設計に有用なバルク界磁の励磁技術、超伝導発電機の基本電気設計と発電機構造を考案した（海洋大）。発電機の概念設計を行いつつ、その結果を基にタービン設計グループと議論を重ねた。結果として、出力1MW級の発電機の設計開発を進めることになった（海洋大）。超伝導発電機の実現には内部の適切な冷却が必須であり、概念設計に基づく構造と冷却性能に関わる検討を行った（海洋大）。
九大で開発したプロペラ翼性能を計算・評価する手法であるSQCM(Source and QCM)を、二重反転リムドライブタービンの設計に利用するために必要な、タービンの単独性能に関するシミュレーションと、パラメータの変更に対する実験値との比較を行い、実験値に対して大きな矛盾の無い結果を得た（九大）。さらに、潮流タービンの後流渦に関する問題を、新しいモデルを構築したことによって解決した（九大）。このシミュレーションのために、過去に海技研で研究されてきた舶用プロペラとタービン模型から検証用データを生成した（海技研）。合わせて潮流タービンの誘導速度分布、タービンの前後における流場についての解析及び考察も行った（海技研）。
平成28年度はタービン設計に用いるFEM構造計算を行うためにNastranの一部機能を有するプロラムを導入し、強度解析を進めるために必要な別種のプログラム同士を組み合わせて連携させるための機能の開発を行った（海技研）。
付着生物への対処に関する研究動向について調査を行った（海洋大）。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本研究課題では、二重反転プロペラと超伝導発電機に関する専門家が集まり、両者の技術と知見を融合して新しい海潮流発電システムを構築するために、情報交換と議論を深めてきた。タービン部と発電機では理想的な設計条件が大きく異なることが明らかとなり、それぞれの立場からの設計仕様の提案と摺り合わせを行った結果、平成28年度の成果として本研究で目指すべき仕様の概要を策定することができた。その結果を基に、主な設計目標についての検討を進め、構造、効率、出力といった要素について、海潮流発電機の具体化のための検討を進めることができた。
|
| Strategy for Future Research Activity |
海潮流発電の概念設計を推し進め、それに基づいた発電機構造及び電気設計を行う。二重反転タービン翼の設計に必要なシミュレーション環境の整備を進めると共に、設計指針となる基本的な翼形状について検討を進める。シミュレーションについては、シャフト中心に近い領域を組み込むことで更に確度が高まる可能性が指摘されており、シミュレーション技術の改良を進める。シミュレーションの結果に対する比較検討のために、実際に特性試験を行うための水槽試験の実施について検討する。発電機に必要な界磁-電機子構造に関しては、超電導界磁巻き線を用いる設計とバルク界磁の着磁技術の成果にもとづき、既存設備を活用しながら、設計に従う模擬モデルの試作と試験の実施を検討する。付着生物への対処に関しては、研究動向調査を継続し、本研究課題に適した技術について検討を行う。以上の研究推進方策に対する情報収集と比較検討のために、海外で試験を行っている常伝導方式の潮流発電システムについて視察を行う。
|
