| 研究課題/領域番号 |
25420862
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 研究機関 | 横浜国立大学 |
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研究代表者 |
村井 基彦 横浜国立大学, 環境情報研究院, 准教授 (60292893)
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| 研究分担者 |
羽田 絢 独立行政法人海上技術安全研究所, 洋上再生エネルギー開発系, 研究員 (00636813)
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| 研究期間 (年度) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| キーワード | 浮体式洋上風車 / 水中プラットフォーム / 水槽実験 / 波浪中応答解析 / 海洋再生可能エネルギー / 浮体動揺 / 洋上ウィンドファーム |
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| 研究概要 |
浮体式風車による大規模洋上ファームの構築にあたっては、浮体式風車単体としての性能と経済性の向上が不可欠であり、数多く研究が実施されている。一方で、現状の研究の多くが洋上風車単体での性能向上に焦点が絞られており、ウィンドファームの評価は単体浮体の単純な足し算での評価となっている。しかし、大規模ファームの構築にあたっては、海域からの空間的なエネルギー取得率の最大化を目的としつつ、浮体施設の大規模化によるメリットを活かしたオリジナル技術開発に基づいた効率性や経済性の追求が欠かせない。
本研究では、水中プラットフォームという構造体で複数の風車群を水中で連結する手法を提案する。水中プラットフォームにより浮体式洋上風車を水中で連結することの最大のメリットは、着底式風車のウィンドファームのように相対的な位置保持が安定的に達成され、空間的なエネルギーの取得の効率性向上と複数浮体の一体化による係留事故や浸水事故に対する安全面での冗長性が期待されることである。このようなウィンドファームの大規模化によるスケールメリットを活かせる浮体構造物の考案、そして考案した浮体構造物の成立性についての検討を行う。
初年度の平成25年度は、水槽実験および数値解析を通して、特に波浪中での動揺の低減に注目して水中プラットフォームの基礎的な波浪中挙動特性の把握と有効性について検討を行い、以下の事が成果を得た。｢大規模化によるメリットを活かす｣｢既存の設備を活かす｣といった設計要件を盛り込んだ浮体形状の提案。設計した水中プラットフォームの水中動揺について数値計算との定性的、定量的一致の確認。その応答は設計の見込み通り波高影響を受けにくいことを確認。また、次年度につながる数値解析として、複数の浮体を連結したプラットフォームを水中に沈めた時の応答の低減を確認でき、水中プラットフォームの有効性を示せた。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
平成25年度の研究目標としていた、水中プラットフォームの単体挙動に関する基礎的な研究として、当初の予定通り、小型水槽を用いて基礎的水槽実験と水中プラットフォームの1/200の要素模型を用いた実験を行った。また、これらの水槽実験結果と数値解析とを相互に検証材料として使うことで、水槽実験および数値解析手法の合理性を確認できた。これらの合理性が確認できたことから、本研究で新たに提案をしている水中プラットフォームという形式が、工学的にメリットのある形で成立する可能性を示すことが出来た。また、次年度への研究活動を見据え、全体応答に関する基礎的な数値解析コードの検討およびそのコードに基づく数値解析を実施することが出来た。これらの項目は概ね研究計画の中で挙げていた項目であり、また当初予定(1/500)よりも大きい実験模型(1/200)での水槽実験を実施することが出来たことから、現段階としては概ね順調に進展していると判断した。
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| 今後の研究の推進方策 |
数値解析については水中プラットフォームと設置浮体の連成挙動解析に関するコードを開発する。初年度に開発した水中プラットフォームのプログラムに、風車浮体部および係留の影響を反映させた挙動の数値解析を行う。
水槽実験では、前年度使用した実験模型を再度利用しつつ改良することで、水中プラットフォームと複数浮体の連成挙動に関する研究を行う。ここで、浮体風車については波浪荷重および風荷重を想定できる模型とし、それらの影響も含めた水槽実験を実施する予定である。
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| 次年度の研究費の使用計画 |
数値解析などの面で研究が順調に進んだことと、海上技術研究所で使用できる水槽が当初予定よりも早めに使用できる状態になったことから、一般的な縮尺模型による浮体の一部模型による水槽実験が実施できた。これにより、当初予定していて大縮尺模型（つまりより小型の模型）による水槽実験をせずに済み、模型製作費が浮いた。一方で、今年度の模型製作費の実費を踏まえ、次年度に向けて水槽実験の実施について検討を行い、浮いた製作費を次年度予定の額と合算することで、当初予定よりも大型の実験模型の製作費に充てることでより効果的で効率的な水槽実験が可能になるのではないかと考えたため。
昨年度の浮体模型（想定浮体の一部について切り出した模型）を複数基製作し、それらを組み合わせることで、想定実機の3次元模型を製作する。その費用に充当する。
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