ソーラーアップドラフト発電施設における超高層煙突構造および洋上構築法に関する研究

2016 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 16K14299
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 杉浦 邦征 京都大学, 工学研究科, 教授 (70216307)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 八木 知己 京都大学, 工学研究科, 教授 (30293905) ; 鈴木 康夫 京都大学, 工学研究科, 助教 (50431698)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2018-03-31
• Keywords: 再生可能エネルギー / 太陽熱 / ソーラーアップドラフトタワー / 上昇気流 / コレクター / 浮体 / 風荷重 / 波浪荷重

Outline of Annual Research Achievements

ソーラーアップドラフト発電施設に対して，発電の効率化を目指したこれまでの検討により，コレクター部の形状を最適化するとともに，高さ1,000m，直径120m の煙突を構築できれば，最大出力約200,000kW の発電が可能であることが明らかとなっているので，本研究では，地震が多発する我が国において，限られた国土にこのような超高層の煙突を建設するためには，洋上で浮体構造物として構築することが望ましく，洋上に1,000m 級の超高層構造物の構築の可能性を検討している．
対象構造物に対して，有限要素解析および部分要素実験を通じて，耐荷力特性，構造安定性などの力学性状について検討してきた．その結果，コンクリート製と同様に鋼製のタワー構造の実現性，ならびにその総重量を明らかにした．また，浮体部分に関しても，タワー重量の7-8倍程度の重量（体積）を確保できれば，応答特性からもタワー構造が成立することが分かった．

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

既存の構造スケールに対して，構造解析を行い，構造寸法の概略を示し，現行の煙突構造に対する設計基準に基づいても十分に安全であることを示した．

Strategy for Future Research Activity

1000mクラスの超高層構造体に作用する風力評価の高精度化，煙突－浮体の一体構造の波浪によるに動揺に関するシミュレーションを実施し，構造実現性をさらに検討する．また，繊維強化プラスチック（FRP）などの新材料を用いた複合構造物としての力学特性についても検討し，実務者などにヒアリングを行うことで，建設方法に関しても別途検討を行う．

Causes of Carryover

構造寸法検討結果が出た時点では，初年度内の時間的制約上，風洞実験の実施のための構造モデルを作成できなかった．

Expenditure Plan for Carryover Budget

構造モデルを作成して，風洞実験を実施するか，モデル製作費が高騰する場合は，数値シミュレーションにて検証を行う．