Optimization of wave energy harvest of wave energy converter by floating shape and arrangement

2023 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 21K14356
• Research Institution: Yokohama National University
• Principal Investigator: 李 僑 横浜国立大学, 大学院工学研究院, 准教授 (40832340)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: 波力発電 / 水槽実験

Outline of Annual Research Achievements

本研究の目的は、波力発電装置の浮体形状、配置と制御、この3要素をそれぞれ検討できるような波力発電の模型を製作し、水槽実験によって波浪発電装置の波浪応答特性と発電性能を明らかにすることである。最終年度は、波力発電実験模型を更に改良し、造波機付き小型水槽において、様々な波浪条件において実験を行った。波力発電実験模型の改良点として、まずフロート形状は円柱から中空円柱にした。また、ラック&ピニオン機構に加えて、オリエンタル製モーターを用いて、リニア制御システムを構築し、フロートに取り付けた。水槽実験では、フロートの上部に設置した加速度センサーとモーションキャプチャーで加速度と運動を計測すると同時に、モーターと浮体の間に力の計測を試みた。
今回の計測結果より、フロートを中空円柱にしたことで、Pitch運動が抑制され、波に追従して中心にあるスパー軸を沿ってスムーズに上下動することが確認された。また、リニア制御システムの制御によって、フロートの振幅と上下速度を制御することができた。同時に、浮体とリニアモータ間にロードセルを設置することで、制御浮体が波から受けるdiffraction forceとradiation forceを計測することが可能になった。さらに、モーションキャプチャーと加速度センサーによって、浮体の変位と加速度の変化を検討した。本実験によって、本制御浮体の流体力と運動などの基礎データを取得するだけではなく、波浪中における制御浮体の基礎的な水槽実験方法を確立した。