2019 Fiscal Year Annual Research Report
Development of a High Altitude Wind Power Generation System Using a Tethered Flying Robot and a Wind Power Generator with Elevation Function
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16K00647
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| Research Institution | University of Fukui |
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Principal Investigator |
高橋 泰岳 福井大学, 学術研究院工学系部門, 教授 (90324798)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 空中風力発電 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
近年，欧米では再生エネルギー活用の一環として風力発電に注目が集まっており，さらなる効率と稼働率の向上を目指して，高空の風力を活用する風力発電システムの研究が行われている．そこで，今回の課題では，自然エネルギーを有効利用し，建設コストが小さい空中風力発電システムとして，カイトやパラグライダーに各種計測装置や風力発電装置を取り付けた自律テザー係留型飛行ロボ ットシステムを提案し，その小型プロトタイプを設計，製作し，屋外での実験を通してその可能性や問題点を明らかにしてきた．
まず，提案するテザー係留飛行ロボットの大型化や連凧化を通してペイロードを大きくした．この研究開発の実施には，元神奈川工科大学，現株式会社TMITの藤井裕矩先生を中心とした高空風力発電会議への参加メンバーからの助言やサポートがあり，また共同実験を行うことで成果を出してきた．
さらにこのシステムのテザーを利用して重量物を自動昇降可能なマウントを新たに開発し，地上付近の風速が小さい場合でも，高高度までまずカイトを飛翔させることでペイロードを確保し，その後，風力発電装置を引き上げることを可能にした．また，その発電能力と提案システムの有効性を実証実験によって明らかにしている．
同時に，カイトの動的な飛行制御による見かけの風速を増加させることで，より効率的な風力発電を目指し，また，さらなる大型化を見据え，カイトの飛行シミュレータを用いて飛行制御アルゴリズムの開発を行った．通常，カイトの飛行制御にはGPSや慣性センサなどを用いた高度な状態推定が必要であるが，センサー機器の増大は飛行能力の低下を引き起こすため，本研究グループでは安価な慣性センサのみを利用した単純な飛行制御アルゴリズムを開発し，シミュレータ上でそのアルゴリズムの有効性を確認した．
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