| Project/Area Number |
21K04966
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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 31020:Earth resource engineering, Energy sciences-related
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| Research Institution | The University of Tokushima |
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Principal Investigator |
重光 亨 徳島大学, 大学院社会産業理工学研究部(理工学域), 准教授 (00432766)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
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| Keywords | 再生可能エネルギー / 小水力 / インライン水車 / 二重反転形羽根車 / 性能 / CFD / PTDR / ピコ水力 / 翼列間干渉 |
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| Outline of Research at the Start |
ピコ水力発電を普及させる上で出力-水車直径比(PTDR)の飛躍的向上は必要不可欠である．本研究では，二重反転形羽根車の高流量域での性能特性に着目し，ピコ水力発電のPTDRの更なる向上を目指す．二重反転形小型ハイドロタービンの性能と内部流れの関連性を数値流れ解析により解明する．高流量域においても出力が漸増する特性を活かした羽根車を考案し，性能試験設備において，その効果検証を実施する．また，PTDRの向上に伴う振動や騒音の増加を抑制させるために，翼列間干渉を明らかにする．最終モデルについてはフィールド試験を実施し，二重反転形小型ハイドロタービンのPTDRの飛躍的向上と長期連続運転を可能にする．
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| Outline of Annual Research Achievements |
ピコ水力発電の高出力化および低コスト化において，出力-水車直径比(PTDR)の向上は非常に重要である．本研究では，二重反転形羽根車の性能特性に着目し，ピコ水力発電のPTDRの更なる向上を目指す．令和5年度は，令和3年度，令和4年度に実施した研究成果を活用し，二重反転形小型ハイドロタービンの実験装置において更なる性能改善を目指し，実証試験サイトにおいてその効果検証を行う．
令和3年度までの研究により，二重反転形小型ハイドロタービンは，定格回転条件下では，設計流量の2倍の流量においても効率の低下が小さく，出力が大きく上昇することを示した．また，数値流れ解析により，出力増加メカニズムの調査を行い，高流量域においては，後段羽根車入口での流れと入口角のミスマッチが大きいが，後段翼間では流れが羽根に沿うことで一定の性能を維持できることを明らかにした．令和4年度は，高ソリディティのタービンの設計を行うと共に，二重反転形小型ハイドロタービンの軸機構，シール，発電機，整流器ユニット，パワーコンディショナーなどの要素技術の検討を実施した．その上で，実験装置の構築と回流試験装置の改良を行い，直径50mm以下の超小型タービンにおいて330Wの出力を得ることができた（PTDR=7,021W/m）．
令和5年度は，数値流れ解析により，翼列間の内部流れの調査を行い，前段羽根車からの後流の挙動や後段羽根車前縁付近の圧力分布の影響を明らかにした．また，実験室での性能試験において522W（PTDR=11,106W/m）の最高出力を実現した．実証試験装置はフィールドでの連続運転も実施し，漏水，電気関係のトラブルもなく，振動，騒音も問題ないことを確認した．
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Report
(3 results)
Research Products
(1 results)
