2016 Fiscal Year Annual Research Report
Technological challenge for harvesting wind energy at high altitude
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26630496
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
新川 和夫 九州大学, 応用力学研究所, 教授 (00151150)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 再生可能エネルギー |
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| Outline of Annual Research Achievements |
地球環境の保全のため，温室効果ガスの低減が緊急の課題となっており，クリーンで再生可能エネルギーのひとつである風力発電に注目が集まっている．これに伴い，風力タービンからなる風車が世界的に増加する傾向となっている．風力エネルギーは風速の3乗に比例するので，風車の設置場所として，風況の良好な地点を選定することが重要な課題となる．このため，平地が少なく風況が悪い国内では，沿岸部や山間地が風車の設置場所となっている．また地形や建物による影響を少なくするために洋上風力発電も計画されている．このように風力発電には風況のより良い地点が求められている．
風は地表の摩擦の影響を受けるため，風速は地表近くでは小さく，高度が増すにつれて大きくなる．風速の高度分布として指数則が成り立つこと，また植生や建物などによる地表の粗度が大きいほど，地形が複雑なほど風速の変動が大きくなることが知られている．このため，多くの風車は平坦な陸地や沿岸部のタワー上に設置されている．タワーをさらに高くすれば発電効率は上がるが，強度やコスト面で問題が発生する．「さらに上空の風をとらえるには？」という考えから本研究は着想したものである．
本研究では、2種類の空中浮上型新規風車を試作し、上空の風力エネルギーの取得法を検討した。またモデル解析を行うことにより、風車の性能を検討し、新規風車がエネルギー取得法して有望であることを明らかにした。また新規風車の軽量化を図るため、真空樹脂含浸法で炭素強化複合材を試作し、作成した材料の強度評価を行った。さらに係留およびエネルギー伝達用として使用される各種高分子ロープの性能比較を行うことにより、高度域の風力エネルギーを取得し、地上に伝達できることを明らかした。
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