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再生エネ利用発電のエンジニアリングのことなら弊社に御相談ください!株式会社セテックは、化学工学系エンジニアリング業を事業として展開しています。

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洋上風力発電の多角形浮上式構成とコスト低減


 わが国、日本列島の排他的経済水域EEZは国土面積の12倍を有し、その面積は世界各国の8位になっています。(1:フランス、2:米国、3:オーストラリア、4:ロシア、5:イギリス、6:インドネシア、7:カナダ、8:日本、9:ニュージーランド、10:中国)、また大陸棚海域においては国土面積の1.2倍であるが、大陸棚においても水深は深く洋上風力発電において水深30m以上は洋状浮上型が適します。
 浮上型風力発電において、受風による風力発電タワーの搖動が問題となり、弊社は2等辺3角形を基本とした構成とし集合化による搖動対策を採用しています。(特許出願中)

1、洋上風力発電の着床式と浮体式の比較
  洋上風力発電には着床式、浮上式がありその形式を図1に示します。
  着床式にはモノパイル型、重力型、ジャケット型があります。
  浮体式にはパージ型、TLP型、コンパクトセミサブ型、スパー型、があります。
  着床式は海深30m程度まで、深度が深くなれば洋上浮体式集合型を採用しています。
 図1 洋上風力発電、設置方式の比較
  水深が50m以上になると着床式より浮上式が有利ですが、強風時の搖動抑制対策が必須要件となります。
 弊社は多角形浮上体の各頂点に風力発電装置を設置し、多角形頂点の風上側1点を海底よりの錨により固定
 し、固定点として他の頂点は風下に追従する構造とした多角形配置構造の頂点に風力発電装置を設置する方
 式です。

2、多角形浮上体構成によるによる強風時搖動対策とコスト低減
  多角形浮上体は実用的には3角形配置とし、各頂点は水密構造の浮上体とすることより、強風時の搖動対策
 とコスト低減を図ります。

(1)風力発電装置の多角形集合化による風下側の出力低減
  多角形の各頂点に風力発電装置を設置する場合、風下側の風力プロペラの離隔距離による出力低減を考慮す
 る必要があります。
  多角形配置においては風下側は出力低下を伴うが、2等辺3角形配置において風下側の出力100%として風
 上側は出力50%に低減し各辺長を極力短くして、ローコスト化を図ります。

(2)受風による洋上浮上式風力の搖動抑制対策
  洋上浮上式風力発電においては強風時の搖動が問題となり、その対策として種々検討されていますが、図2
 の方式が提案されています。
   
 図2 東電,五洋建設方式 図3 大阪府立大,マリン開発,他方式
    
   図2の方式は風力発電タワーを中心として、
  周囲に搖動防止のフロートを配置する方式で
  す。図3の方式では固定した繋留体に浮体式
  風力発電装置を繋留する方式です。
   以上の単独洋上浮上式に対して多角形浮上
  式の集合化した浮上体の大型化による搖動対
  策をした方式を図4に示します。多角形浮上
  体のローコスト化を考慮すると3角形型が適
  します。3角形方式は風上の頂点を固定点と
  し、他の2点は風下となり波浪による搖動を
  抑制し得る構造となっていますが、風下側の
  出力100%として、風上側の50%程度としま
  す。

(3)電力ケーブルの集合化と捻じれ復元方式
   洋上発電出力は最寄り沿岸部まで海底ケー
  ブルにより電力輸送を必要とします。風力発
  電の単機出力2000KW〜5000KWを想定する
  と、単機毎には風力発電機出力は6KVケーブ
  ルにより多角形頂点のうち固定点に集合化し、
  発電出力の合成電力は20〜60KV海底電力ケ
  ーブル1回線により陸上沿岸部へ送電します。
   風向により海底ケーブル引き込み部に捻じ
  れを生ずるため、その復元用に風下側頂点の
  1点に電力ケーブル捩れ復元用の水中推進用
  スクリュウを有するものとし、復元用水中ス
  クリュウは正逆回転し得るものとし、捻じれ
  方向を検出して正逆回転制御により風向によ
  る電力ケーブル捻じれを解消します。
   多角形頂点に設置した各風力発電機には捻れ
  対策は不要です。
 図4 多角形洋上浮上式風力発電