Reducing Pitch Oscillation in Barge-Type Floating Offshore Wind Turbines Using a Water Column and Gyroscopic Effect

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 21K04507
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 24020:Marine engineering-related
• Research Institution: National Institute of Maritime, Port and Aviation Technology
• Principal Investigator: HIRAO Shunka C. 国立研究開発法人海上・港湾・航空技術研究所, 海上技術安全研究所, 研究員 (50711321)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 國分 健太郎 国立研究開発法人海上・港湾・航空技術研究所, 海上技術安全研究所, 研究副系長 (50358404)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: ジャイロ効果 / 動揺低減 / 洋上風力発電

Outline of Final Research Achievements

The higher rotation speeds the flywheel has, the longer the natural periods become due to the gyroscope effect. The pitch amplitude of the floater is larger than the pitch amplitude with no rotation flywheel when the wave periods are near the natural periods shifted by the gyroscope effect. Otherwise, the pitch amplitude is smaller than the pitch amplitude with no rotation flywheel when the wave periods are far away the natural periods shifted by the gyroscope effect. In the tank tests, the wave periods were near the shifted natural periods when flywheel has a low rotation speed. Therefore, it is needing the high rotation speed of flywheel to reduce the pitch amplitude of the floater.

Free Research Field

船舶海洋工学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

洋上風力発電施設では火力発電等と比較し発電品質が悪いとされていて、その原因は風車部への風の流入速度の変化である。そのため、ピッチ動揺の軽減を目的として、フライホイールのジャイロ効果に関して、洋上風力発電施設への適用を研究した。その結果、洋上風力発電施設のバージ型浮体への適用に関しての知見を得られた。ジャイロ効果により非常にピッチ振幅が小さくなるため発電品質への寄与は大きいが、投入したエネルギーを考慮すると本研究で想定した風力発電への応用には課題が多いとの知見が得られた。一方でバージ型浮体の動揺低減との分野では設置作業船等への応用性から、早期の実現の可能性が見込まれる。