Multi-physical Modelling of Floating Type Wave Energy Converter

2022 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 22K04566
• Research Institution: National Institute of Maritime, Port and Aviation Technology
• Principal Investigator: 谷口 友基 国立研究開発法人海上・港湾・航空技術研究所, その他部局等, 研究員 (80586678)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 梅田 隼 国立研究開発法人海上・港湾・航空技術研究所, その他部局等, 主任研究員 (30757563)
• Project Period (FY): 2022-04-01 – 2025-03-31
• Keywords: 浮体式波力発電装置 / 複合物理領域モデル / EDLC

Outline of Annual Research Achievements

小型浮体式波力発電装置（Small Floating Point-Absorber type Wave Energy Converter: SFPAWEC）模型の試設計を行った．
SFPAWECは，波エネルギー一次変換装置の可動浮体，支持浮体，及び発電機構から構成される．今年度は，可動浮体と支持浮体の概略諸元を検討し，Kaneの方程式を用いてこれらの前後，上下，及び縦揺れ連成運動方程式の検討を行った．また，概略諸元に基づき可動浮体の流体力係数を3次元境界要素法で計算した．
さらに，SFPAWECの充放電回路に組込みを想定する電解二重層コンデンサ（以下，EDLC）に関する文献調査等を実施し，EDLCの回路モデルをOpenModelicaを用いて構築した．OpenModelicaは，機械，電気，流体，熱等の複合物理領域に対応した非因果的物理モデリングコードであり，今後はOpenModelicaにSFPAWECの運動モデル，発電機構モデル，EDLC回路モデル，及び次年度以降に検討を開始する制御モデルを統合することで，SFPAWECの複合物理領域モデルシミュレータを開発する．

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

当初は，可動浮体の前後揺れと上下揺れを利用する発電機構を，可動浮体の中央部にのみ設置することを想定していた．この場合，可動浮体の縦揺れのを利用することができないため，新たに発電機構を可動浮体の船首側に取り付け，船尾側にもガイドを設けるようにSFPAWECの設計案を変更した．この変更に伴い，SFPAWECの運動方程式を再度行ったため，想定よりも若干の遅れが生じた．
現在は，新しい設計案に基づくSFPAWECの運動方程式導出を凡そ完了し，運動計算プログラムの開発を行っている．

Strategy for Future Research Activity

新設計案に基づくSFPAWECの運動方程式導出を完了させ，簡易的な機械式発電機構（以下，機械式PTO）モデルを組込んだOpenModelicaシミュレータ（以下，シミュレータ）を作成する．
これまでに水槽試験及び数値計算を行った浮体式波力発電装置モデルをシミュレータに実装して数値計算を行い，従来手法による結果と比較することでシミュレータを精度検証を行う．
次に，機械式PTOモデルの精緻化，並びに充放電回路モデルの実装を行い，シミュレータを高度化する．

Causes of Carryover

SFPAWECの設計案を変更したことにより，機械式PTO模型の設計変更も必要となった．令和4年度に予定していた機械式PTO模型の製作を令和5年度に変更したため，次年度使用額が生じている．
機械式PTO模型は令和5年度9月までに設計・製作予定である．