マルチロータによる潮流発電システムの高出力化に関する研究

2010 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 22360413
• Research Institution: National Maritime Research Institute
• Principal Investigator: 南 佳成 独立行政法人海上技術安全研究所, 海洋開発系, 主任研究員 (60399516)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 湯川 和浩 独立行政法人海上技術安全研究所, 海洋開発系, 主任研究員 (80435776) ; 國分 健太郎 独立行政法人海上技術安全研究所, 海洋開発系, 主任研究員 (50358404) ; 和泉 充 東京海洋大学, 海洋工学部, 教授 (50159802)
• Keywords: 再生可能エネルギー / 海洋利用 / 潮流発電 / タンデムロータ / 負荷変動

Research Abstract

潮流発電の実用化を進める上で、発電コストが課題となっている。流速が2.0m/s以上の適地に設置できれば、他の発電システムと競争出来るコストに低減することができる可能性がある。しかし、日本沿岸域で浅い水深でこのような適地は少ない。本研究では、日本沿岸域で広く利用できる潮流発電システムの開発を目指している。日本沿岸域でも得られる流速1.0m/sで発電量を確保できるようにマルチロータ(タンデム方式)による高出力化を検討する。
今年度は、ロータの後流モデルが考慮できる渦格子法を用いて、ロータ単体の数値計算方法を開発した。数値計算法を検証するために、ロータ模型を製作して試験水槽で性能試験を実施した。さらに、NS方程式を用いたCFD計算ツールでの計算結果と比較して両者が定性的に一致していることを確認した。次に、潮流発電装置は浮体に設置することを想定しており、浮体運動及び係留システムの解析が必要になる。今年度は、浮体運動、係留システムの要素毎にシミュレーションができるプログラムを開発した。浮体プラットフォームで生じる動揺特性をロータ性能の非定常解析の基本データを得ることができる。また、発電システムは、波浪中動揺による流場変化に伴いロータトルクが変化し、負荷変動が生じる。今年度は、この負荷変動が発電システムに及ぼす影響について、負荷変動が評価できる発電機モデルを検討した。本モデルを用いて、次年度シミュレーションデータを用いて発電システムの性能評価を実施する予定である。