| 研究課題/領域番号 |
20K14965
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| 研究種目 |
若手研究
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
小区分24020:船舶海洋工学関連
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| 研究機関 | 足利大学 |
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研究代表者 |
飯野 光政 足利大学, 工学部, 講師 (60781961)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円)
2022年度: 520千円 (直接経費: 400千円、間接経費: 120千円)
2021年度: 520千円 (直接経費: 400千円、間接経費: 120千円)
2020年度: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円)
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| キーワード | 波力発電 / 振動水柱型波力発電 / 水槽実験 / 一次変換部 / 振動工学 / 海洋エネルギー / 振動水柱型 / 運動方程式 / 1Dシミュレーション / 非線形振動 / 一次変換効率 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
振動水柱型波力発電は多くの研究開発と実海域試験が行われている信頼性の高い波力発電方式であるが、振動水柱の共振周期以外ではエネルギー変換効率が大幅に落ちることが課題である。一方で波力発電が対象とする自然界の波は様々な周期をもって現れ、特に波高が高くなるほど周期の長い波となる傾向がある。本研究では波高が高くなるにつれて、水柱の運動方向が変化し、共振周期が長周期化する「共振点追従型振動水柱」を新たに提案し、その原理を水槽実験により検証する。さらに力学モデルによる出力予測と実海象のデータベースに基づく積算出力評価を行い、従来の振動水柱型波力発電に対する出力上昇幅を評価し、本方式の有用性を明らかにする。
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| 研究成果の概要 |
本研究では従来の振動水柱型波力発電にない、水柱の運動方向が途中で変化する「共振点追従型振動水柱波力発電」を提案する。研究成果として、途中で傾斜角度と断面積の変化する振動水柱の運動方程式を導出し、運動方程式に基づく共振周期の推定式を提案し、傾斜角度や断面積、水深により変化する共振周期を10％以内の精度で予測することができた。また、途中で傾斜部を有する共振点追従型振動水柱波力発電は従来の垂直型波力発電と比較して、同じ水深でも共振周期を30％以上長周期化すること、傾斜部分に水面が達しない場合は垂直型と同様の共振周期になるという、水柱の水位により共振周期が急激に変化する性質を持つことを明らかにした。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
従来の振動水柱型波力発電は設計水深における一意の共振特性を想定して設計されていたが、水位により急激に共振周期の変化する共振点追従型波力発電においては、たとえば潮位の変化を事前に取得すれば、その環境に合わせた設計最適化も可能である。つまり、本研究は波力発電の効率向上の新たな検討の方向性を示すものでもある。この成果により、振動水柱型波力発電の効率向上や低コスト化が期待され、さらには波力エネルギーの実用化により脱炭素社会の構築に対しても有意義である。
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