複合係留による洋上風力発電浮体の性能向上に関する研究

2015 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 26420826
• 研究機関: 九州大学
• 研究代表者: 末吉 誠 九州大学, 応用力学研究所, 助教 (80380533)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2017-03-31
• キーワード: 洋上風力発電 / 海洋工学 / 係留 / 風車 / 浮体 / 制御

研究実績の概要

当該年度実施予定としていた内容は前年度までの検討結果を踏まえて、新型係留方式を使用した模型を製作し、水槽での模型実験を実施することである．しかしながら当初予定していた実験期間が当該年度の設備予約状況などから難しくなったため、風車の代わりに抵抗板を使用したシンプルな模型を使用する計画から、より充実した実験とするべく実際に稼働する風車・浮体模型への変更がなされ、その開発に注力した．これは初年度の取り組みにより模型の設計製作技術などが蓄積され、高度なメカニズムを持った模型が設計・製作可能となったことと、制御の専門家からの助言などが得られる環境になったことにより電装系を含めた開発が可能となったためである．
前年度に開発した小型化に成功した可変ピッチ式の風車の模型構成要素と組み合わせる浮体の設計を行い、係留系のブイなどと併せて製作を行った．この設計された浮体では大型クレーンなどをなるべく使用しない施工方法を実現するべく、設置の各段階における結合や配置などをある程度考慮した今後の拡張性を持った設計とした．また設計された浮体は風車本体と同様に高精度の３Dプリンタによる主要部品の製作が行われ、組立後に風車本体の予定値と等価な重りを頂部に搭載して進水試験を行い、その安定性について確認を行った．
またシミュレーションの方面では、製作している新形式の係留系と機構を持つ模型風車に対応した計算を実施し、風と波の方向が異なるケースでもパッシブヨーが成立することと、過渡応答後の姿勢安定について確認がなされた．
以上のように当該年度はシミュレーションによる新型浮体風車・係留系の追加確認とそれに対応する次年度実施予定となった模型実験の準備に費やされた．

現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

実験実施予定の試験水槽が全国共同利用による使用や他の研究課題での利用が当年度は多かったため、規模の大きな仮底や送風台車の設置など、実験前の作業スペースの確保を含めて施設の占有時間・場所を要する本研究課題の実験に関してに連続して必要な期間を確保できなかった。そのため、実験期間として予備期間である最終年度に実験を持ち越すこととなった。
また制御の専門家の協力により姿勢制御翼やブレードピッチ制御などのための電子制御装置を作成したが、当初使用していた搭載用CPUでは演算能力等の不足が判明したため、制御系の電子基盤類を新規に作り直しを行うこととなり時間を要している。

今後の研究の推進方策

実験用模型は風車のピッチ角・姿勢制御翼を含めてメカニカルな部分は稼働試験済であり、搭載用浮体模型の進水テストなども完了している。また電装系の初期テストも完了した．総組立も一度実施済みであり、その際判明した若干の改善すべき点と初期試験により消耗した部品の改良や交換、手直し作業を行い、最終年度内の実験実施に向けて再整備・再組立てを早期に実施する予定である。