| 研究課題/領域番号 |
17H03492
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| 研究機関 | 神戸大学 |
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研究代表者 |
大澤 輝夫 神戸大学, 海事科学研究科, 教授 (80324284)
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| 研究分担者 |
香西 克俊 神戸大学, 海事科学研究科, 教授 (30186613)
嶋田 進 国立研究開発法人産業技術総合研究所, エネルギー・環境領域, 研究員 (90712208)
小垣 哲也 国立研究開発法人産業技術総合研究所, エネルギー・環境領域, 研究チーム長 (90356973)
竹山 優子 東京海洋大学, 学術研究院, 助教 (00510025)
中村 聡志 国立研究開発法人海上・港湾・航空技術研究所, 港湾空港技術研究所, 上席研究官 (30371751)
川口 浩二 国立研究開発法人海上・港湾・航空技術研究所, 港湾空港技術研究所, グループ長 (50371753)
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| 研究期間 (年度) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| キーワード | 風力エネルギー / 洋上風力発電 / 風況 / 海洋気象 |
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| 研究実績の概要 |
本研究では，洋上風力発電の開発候補海域においてバンカビリティ評価に使用可能な質の高い風況データを取得するために，その具体的手法の確立することを目的としている．当グループではこれまで低コストでデータ取得率の高い洋上風況調査手法として，ブイによる低高度の風況観測値をメソ気象モデルWRFによる計算値で高度補正してハブ高度風速を推定する「ブイ観測-WRF計算併用手法」の開発を行ってきた．その手法の検証のため，2017年度においては，茨城県神栖市沖での洋上風況観測を行うための事前準備と事前調整を行った．
上記と並行して，これまでに港湾空港技術研究所波崎海洋研究施設桟橋上で取得された超音波風速計と鉛直ドップラーライダーによる観測値を用いて，「ブイ観測-WRF計算併用手法」の有用性及び問題点について検討を行った．まずMonin-Obukhov相似則とエクマンスパイラルを組み合わせた鉛直1次元モデルMOST-EKMANと比較した結果，海風時については大きな差は見られなかった一方で，陸風時については不安定成層時に「ブイ観測-WRF計算併用手法」の精度の方が高くなることが示された．本研究の主ターゲットである海風時に限定した場合においては，本手法の精度はバイアス3.83%，RMSE15.05%，相関係数0.95であった．これらの値は，WRFのみを用いた場合の値と比べると大きく改善されている．ただしバイアスに関しては少し過大になる傾向が見られたため，この要因を調べた結果，WRFで計算される風速鉛直プロファイルの鉛直シアーが陸風時に過大になり過ぎることがその主原因であることが明らかになった．更に大気安定度との関係を調べた結果，安定成層時に特にこの傾向が見られやすいことが判明した.
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
2017年度中に予定していた茨城県神栖市でのブイ観測について，関係漁協に意見を伺い協議を続けた結果，当初予定していた港湾空港技術研究所波崎海洋研究施設桟橋の沖合海域での実施は困難であるとの結果に達した．そこで実施候補海域を北側の鹿島港港湾区域内に移動し，そこでの実施について海上保安庁，茨城県庁，関係漁協，ブイ製作会社，海上工事会社との間で協議した結果，工事用台船の運用やダイバーの安全性，漁期の条件等により，全関係者と合意できる観測期間が2018年6月以降となることが決定的となり，2017年度中の観測実施は延期となった．
本研究で主要な要素を占めるブイ観測において上記のような作業遅れが出たため，研究全体の進捗状況としてはやや遅れている状況にある．ただし，観測とは独立している数値計算の部分に関しては，事前の予備観測等で得られた観測データを用いて計算手法の高精度化や手法間の比較検討を実施できており，こちらは順調に進んでいると言える．
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| 今後の研究の推進方策 |
2018年度は，まずは6～7月頃，茨城県神栖市鹿島港港湾区域内に風況観測ブイを設置する．そして，海岸線から数km沖合に設置されるこのブイの上空100mを風車ハブ高度に見立てて，そのポイントおける風況を推定する手法の開発及び検討を行う．検討を行う手法は以下の通りである．
(a) スキャニングライダーによる直接観測手法
(b) ブイ観測値を数値計算によって高度補正する手法
(c) 沿岸の鉛直ライダー観測値を数値計算によって沖合に外挿する手法
(a)については，産総研所有のスキャニングライダーWindCube 100S 及び 200Sを用いる．2台のライダーを用いてデュアル観測を行い，ブイ上空の風速2成分を直接的に計測する．(b)については，まずブイ上部に設置された超音波風速計の観測値を，浮体の慣性運動計測値を用いて動揺補正し，海上表層における風速の真値を求める．この風速値とメソ気象モデルWRFから得られる風速鉛直プロファイルを用いて高度100mの風速を推定する．(c)については，ブイから数km離れた波崎桟橋上に設置された鉛直ライダーで観測される100m高度風速値とメソ気象モデルWRFから得られる風速分布を用いて，ターゲットポイントの風速を推定する．これら3つの手法による風速推定値を比較することで，最適な手法を検
討する．
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