【研究領域課題番号】19H02352 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

海流発電 / 再生可能エネルギー / モデル予測制御 / 水中浮遊式 / 海洋再生可能エネルギー / 海洋再生エネルギー / 海洋エネルギー / 電力品質 / コスト削減 / 安全性向上

【研究成果の概要】

新しい再生可能エネルギーとして開発が進められている水中浮遊式海流発電装置は、海流に含まれる流速変動により生じる動揺運動を回避して安全性を確保する制御が実施されているが、将来はこの安全性確保と出力増加・品質向上による経済性向上を両立させなければならない。本研究では制御システムが安全性を担保しつつ経済性向上を可能にするためにどのような評価関数による最適制御がコスト削減に適しているのかを明らかにすることを目的として実施した。この目的を達成するため、制御シミュレーションコードを確立するとともに、このシミュレーション結果と海流の長期予測結果を利用して生涯の経済性を考慮した最適制御を得る方法論を構築した。

【研究の社会的意義】

水中浮遊式海流発電装置は水中でタービンに働くスラスト力と浮力の釣合いで一定水深を保ち、一点係留により流れの方向変化にも対応するいわゆる第３世代の海洋再生可能エネルギーである。また、浮体の動揺制御をタービンブレードのピッチ角制御だけで行う方式もとてもユニークな考えである。このような制御にモデル予測制御を応用する例は他に無く、かつ経済性をも向上させる試みは学術的に大きな意義がある。一方、海流発電は我が国近海の特色である黒潮を利用する方法として期待されており、離島の電源供給など社会的意義が高い。本研究はこのような発電方式の早期実現に大きく貢献するものである。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2019-04-01 - 2022-03-31

【配分額】17,290千円 (直接経費: 13,300千円、間接経費: 3,990千円)

【研究分野】船舶海洋工学

【研究領域課題番号】24656528 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

浮動軸型風車 / 浮体式洋上風力発電 / 潮流・海流発電 / 再生可能エネルギー / 垂直軸型タービン / FAWT / 洋上再生可能エネルギー

【研究成果の概要】

浮体式洋上風車の主流は、陸上で実績のある水平軸型風車を浮体上に搭載する形式である。しかし、このような高重心の構造物を洋上で直立に保とうとすると、大型浮体のコスト、動揺する高所での保守作業の安全確保などにより経済性を高める事は難しい。
この問題の解決策の1つが、新形式の浮体式垂直軸型風車であるFloating Axis Wind Turbine (FAWT)である。円筒型浮体をタービンシャフトとし、回転軸の傾斜を許容する事で、支持構造を大幅に削減し、洋上風力発電の経済性を高める。本研究では、ローター軸支持機構、高アスペクト比の傾斜風車の実験方法、ローター動揺におけるジャイロ効果の影響を検討した。

【研究種目】挑戦的萌芽研究

【研究期間】2012-04-01 - 2014-03-31

【配分額】4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)

【研究分野】船舶海洋工学

【研究領域課題番号】22360365 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

海洋再生可能エネルギー / 資源量評価 / 洋上風力発電 / 海流発電 / 波浪発電 / 複合利用 / 連鎖漂流リスク / 再生可能エネルギー / 波力発電 / ファーム / 連鎖漂流事故リスク / 応答解析プログラム / 洋上風車 / 新形式プラットフォーム / リスク評価 / 連鎖衝突 / ネルルギーポテンシャルマップ / リスクシナリオ / エネルギーポテンシャルマップ

【研究成果の概要】

洋上再生可能エネルギーのうち、洋上風力、波力、海流発電発について利用可能な資源量の評価を行った。ついで浮体式発電システムの安全性評価のために、風波流れ共存場における発電システムの動的弾性応答解析プログラムを開発した。これを用いて1つの浮体に複数の発電装置を設置する方式と単機能の発電装置を複数配置する方式について、技術的に成立するシステムを提案した。最後にこれらをファームで運用する場合について洋上風力発電を例に連鎖漂流リスク評価手法の構築を行った。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2010 - 2012

【配分額】16,900千円 (直接経費: 13,000千円、間接経費: 3,900千円)

【研究分野】船舶海洋工学

【研究領域課題番号】22246107 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

海流発電 / 浮遊式 / 低コスト / 再生可能エネルギー / 海中浮遊式 / 係留式 / 2重反転タービン / 浮体運動 / 最軽量発電方式 / 2重反転タービン式

【研究成果の概要】

海中浮遊式海流発電は発電装置を海面下に配置できるため、水面上に配置しなければならない洋上風力発電や波力発電に較べて、発電装置を支持する構造の重量を軽くすることができコスト削減に大変有利なコンセプトである.このような海流発電装置として二重反転式と双発式の2つのコンセプトを提案し、それぞれの性能を評価するために、シミュレーション・コードを開発した.また、そのコードの精度を模型実験により検証した.このコードによる性能評価では2つのコンセプトともに成立の可能性は高く、低発電コストが期待できることが分かった.

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】2010 - 2012

【配分額】32,630千円 (直接経費: 25,100千円、間接経費: 7,530千円)