大畠瀬戸の潮流発電に関する基礎研究

2012 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 23560977
• Research Institution: Oshima National College of Maritime Technology
• Principal Investigator: 清水 聖治 大島商船高等専門学校, その他部局等, 教授 (00243626)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 古賀 英司 大島商船高等専門学校, その他部局等, 准教授 (60311081) ; 笹 健児 神戸大学, 海事科学研究科(研究院), 准教授 (10360330) ; 角田 哲也 大島商船高等専門学校, その他部局等, 准教授 (00163056) ; 木村 安宏 大島商船高等専門学校, その他部局等, 講師 (10465916) ; 藤井 雅之 大島商船高等専門学校, その他部局等, 准教授 (70270337)
• Keywords: 潮流発電 / 大畠瀬戸 / ダリウス形水車 / 潮流観測 / 電力見積もり

Research Abstract

(1)大畠瀬戸の大島大橋の北側橋脚P3と南側橋脚P4の2箇所にて１ヶ月間ほど冬季の潮流を連続観測した．P3の上げ潮（東流）の時を除き，大潮の潮流が最大値になる頃に観測された最大流速は6ノット程度でほぼ海上保安庁の予測に一致することが分かった．平均流速は最大流速の約半分程度であり，橋脚による影響，例えば，潮流の妨げ，渦の発生などが原因で流れが乱れていると考えられる．一日の潮流変化を海上保安庁の予測値と比較すると，転流時刻は良く一致する．P3の上げ潮（東流）の時，潮流が最大値になる頃に観測された最大流速は正弦変化の頭がつぶれたように頭打ちになり，海上保安庁の予測値よりかなり小さい．潮流計が橋脚の下流側になったと考えられ，他とは潮流の方向が異なっていると考えられる．この時，日見漁港と椋野漁港で潮位も観測した．次年度，数値シミュレーションに用いる予定である．
(2)広島工業大学都市デザイン工学科上嶋英機氏，石垣衛氏に協力し，ADCPにより大畠瀬戸の潮流について，大島大橋橋脚付近の断面方向の分布について観測を行った．
(3)起動アシスト装置を備えたダリウス形水車発電装置のプロトタイプを製作し，回流水槽で，起動アシストと発電実験を行った．翼枚数は3枚で，ソリディティは0.3，発電機は風力発電用の三相交流高効率発電機を用いた．負荷抵抗10Ωのスター結線を用いた．まず，流速0.5m/sから1.4m/sまでを適用したが，自己起動することはなかった．装着した起動アシスト装置の摩擦に加え，丈夫に重く製作したため軸受摩擦トルクなどが多くなったのが原因と考えられる．ところが，120rpm，5s程度のアシストを行うと起動でき，最低で0.5m/sの流速のとき，発電を維持できた．そのとき，0.26W発電し，効率は3.9%であった．起動アシストは潮流エネルギをより有効に発電に利用するために役立つとわかった．

Current Status of Research Progress

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

Reason

観測箇所を増し，2箇所で潮流観測ができたこと，また，それらの最大値が概ね海上保安庁予測値に一致した値になったことからそれぞれ信頼できる結果を得たと言える．さらに，潮流の方向が場所と時刻で異なることが分かった．また，ADCPにより大畠瀬戸の潮流について，断面方向分布について観測を行った
起動アシスト装置と備えたダリウス形水車発電装置のプロトタイプを製作を行い，回流水槽で起動及び発電実験を行ったこと，また，その結果，起動アシスト装置がダリウス形水車の起動性能の大幅な向上をもたらすことが分かった．これらのことから概ね順調に進展していると言える．

Strategy for Future Research Activity

(1)橋脚の2箇所の潮流観測で得られたデータを解析する．また，潮位のデータを境界条件として利用し潮流シミュレーションの精度の向上を試みる．
(2)さらに広島工業大学からのADCPによる大島大橋の橋脚付近の断面方向の潮流の分布の観測結果を加え，大畠瀬戸の潮流特性の解明を行う．
(3)より効率の高い潮流発電を目指し，ダリウス形水車発電装置の改良を行う．
(4)乱れた流れである実海域での発電に向けて，海上での発電実験を行う．
(5)潮流発電の水車発電装置の魚等への影響を調べる．
(6)成果の発表を行い，意見交換，情報収集を行う．

Expenditure Plans for the Next FY Research Funding

これら(1)～(6)を行うために，下記のように研究費を使用する．
物品費240千円，旅費360千円，謝金50千円，その他50千円

Research Products

• [Presentation] Fundamental Study of Tidal Stream Electricity Generation for Obatake Strait (2012)
  • Author(s): SHIMIZU, Seiji and OKIKAWA, Miku, KOGA, Eishi, SASA, Kenji, FUJII, Masayuki
  • Organizer: The International Conference on Electrical Engineering 2012, International Council on Electrical Engineering
  • Place of Presentation: KANAZAWA, JAPAN
  • Year and Date: 20120708-20120712