| 研究課題/領域番号 |
23K04247
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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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 | 室蘭工業大学 |
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研究代表者 |
佐藤 孝洋 室蘭工業大学, 大学院工学研究科, 准教授 (20957758)
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| 研究期間 (年度) |
2023-04-01 – 2026-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円)
2025年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2024年度: 520千円 (直接経費: 400千円、間接経費: 120千円)
2023年度: 3,510千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 810千円)
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| キーワード | 波力発電 / 環境発電 / 再生可能エネルギー / エナジーハーベスティング |
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| 研究開始時の研究の概要 |
大型の再生可能エネルギー源として期待される浮体式洋上風力に「波力発電」を併設すると、風力が発電できない期間に波力で発電して送電設備の利用効率を改善できるほか、浮体制御用の外部電源喪失時のバックアップ電源としても活用でき、洋上での発電コストおよびリスク低減につながる。しかし、現状の波力発電は線形システムで、発電できる波の条件(周波数・振幅)が限られ稼動効率が悪い。そこで、電磁力によってシステムを非線形化し、非線形振動を活用して発電可能な波の条件を拡大する新しい波力発電システムを構築する。
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| 研究実績の概要 |
非線形波力発電システムの実現を目指して、まず、提案システムを評価するための数値シミュレーション法について検討した。発電機の電磁界解析によって電磁力と鎖交磁束を求めてマップデータを作成する方法と、作成したデータを用いて非線形振動方程式を解くための方法を研究した。提案方法を用いて提案発電機の挙動シミュレーションを行った結果、線形システムに比べて、動作可能な入力周波数帯域が拡大することを確認した。とくに、非線形性の強さと動作可能な周波数帯域の幅についても数値的に調査し、実機設計に際して、どのように機械パラメータ(重量やバネ定数など)を設計していくかについての指針をまとめた。また、可変界磁機能を用いることで、動作可能な周波数帯域が界磁の強弱に応じて変化することを確認し、状況に応じてシステムが発電しやすい条件を制御可能なことを示した。
また、提案システムの実機作成に向けて、改変界磁機能のない非線形システムのみからなる試作機を作成した。試作機の加振試験を通して、非線形システムとして動作せる際の課題や試作時の注意点を把握した。
このほか、加振試験を行うための試験システムとして、リニアアクチュエータを用いた加振装置を作成したほか、各種センサー類をそろえることで、振動や発電電力などを計測するための試験環境を整備した。
上記の成果については、電気学会などの国内学会で適宜成果を発表している。また、提案した数値シミュレーション技術に関しては、電磁界解析に関する国際会議で発表しており、論文投稿を行っている途中である。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
当初の計画通り、提案システムのシミュレーション技術の開発に成功している。またシミュレーション上では提案システムの有効性を確認することができており、計画に支障のある問題点は見つかっていない。
また、当初計画より早めて、試作機を作成して実機作成に関する課題点を洗い出しを進めている。
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| 今後の研究の推進方策 |
数値シミュレーション上で確認した提案システムの有効性を実機による試験検証を通して確認するため、可変界磁機能も含めた提案システムの機能全てを含んだ試作発電機を完成させ、実機試験を通して、本研究で実現を目指しているシステムの有効性を確認していく。
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