Proposal of Autonomous Kite-Sailing Power Generation and estimation of its energy harvesting performance
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19K04579
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 22020:Structure engineering and earthquake engineering-related
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| Research Institution | Okayama University |
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Principal Investigator |
Hiejima Shinji 岡山大学, 環境生命科学学域, 教授 (50284526)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2021)
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| Budget Amount *help |
¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000)
Fiscal Year 2021: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2019: ¥2,210,000 (Direct Cost: ¥1,700,000、Indirect Cost: ¥510,000)
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| Keywords | 洋上風力発電 / 高空風力発電 / 再生可能エネルギー / 海洋エネルギー / ハイドロヴィーナス / 水流タービン / パラフォイルカイト / 海洋状況把握 / 潮流発電 / 帆走システム / カイト / Hydro-VENUS |
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| Outline of Research at the Start |
凧型の帆で風を捉えて帆走し，水流タービンで発電する帆走式洋上風力発電を提案する．水流タービンと帆にHydro-VENUS技術を導入し，帆走システム全体のエネルギー取得性能をシミュレーションして実現可能性を探る．発電電力は送電せずに浮体内に蓄電するため，遠洋の膨大な風力を利用した発電が可能になる．固定設置しないため漁業との競合もない．従来の洋上風力発電が，沿岸付近の微弱な風力しか得られず，漁業との競合で導入が進まないのに対してブレークスルーとなる．さらに，観測機器等を搭載して広範囲に配備すれば，洋上通信，防災観測，資源探査，海上監視等に利用でき，海洋空間の利用をこれまでになく活性化できる．
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| Outline of Final Research Achievements |
It is found that the lift and drag force of the Hydro-VENUS blades with semi-elliptical cross-section are higher than conventional airfoil blades. According to the analysis based on the blade element momentum theory, the Hydro-VENUS turbine can rotate both in the forward and reverse direction, and its start-up performance from stationary condition is relatively high. The performance of the Hydro-VENUS turbine is improved by installing the winglet to the tip of the blade. By developing the kite flight simulator coupled with a floating vessel where the Hydro-VENUS turbine is installed, the energy harvesting performance of the full-scale model of the Autonomous Kite-Sailing Power Generation is computed. Then the kite with semi-elliptical cross-section where the aspect ratio is six revealed high performances in energy harvesting.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
帆走式洋上風力発電は無人で自律航行する発電ドローン船であり，発電電力は送電せずに浮体内に蓄電するため，陸地から離れた遠洋まで航行し，膨大な遠洋風力を利用した発電が可能になる．固定設置しないため漁業との競合もない．従来の洋上風力発電が，沿岸付近の微弱な風力しか得られず，漁業との競合で導入が進まないのに対して大きなブレークスルーとなる．さらに，センサーや観測機器を搭載して公海上に多数配備すれば，発電だけでなく，洋上通信網や防災観測・資源探査・海上監視システム等の洋上インフラを構築できる．この広域的なインフラを通してあらゆる海洋ビッグデータを集積すれば，海洋空間の利用をこれまでになく活性化できる．
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Report
(4 results)
Research Products
(10 results)
