動的解析による波力発電機·浮体式風車のハイブリッドシステムの姿勢安定化の検討

摘要

風力エネルギーの利用において，陸上よりも大きなポテンシャルを持つ洋上風力の利用は，世界的に関心が高まっており，大きな経済水域を持つ日本においても期待されている．洋上風力発電において，比較的水深の浅い海域での開発が進められている現在はモノパイル式やジャケット式などの基礎を用いるのが主流であるが，今後考えられる水深の深い海域（水深60m以上）の開発では浮体式風車がコスト面などにおいて優位とされる．浮体式風車では姿勢の安定性の確保が重要な課題とされ，解析及び制御の研究が行われている．本研究では，浮体式風車と波力発電機を組み合わせたハイブリッドシステムについて，波力発電機の姿勢安定化への効果，及び波力発電による出力評価を目的とし，浮体の運動の動的解析（時間領域解析）により検討を行う．本研究の波力発電機は機械式であり，装置の浮体部分が波の力を直接受けて起こる運動で発電機を駆動するタイプのものである．浮体式風車と波力発電装置を組み合わせるコンセプトについては，例えば，Muliwan らはスパー式の浮体風車と波力発電機を組み合わせたものをSTC（Spar-Torus Combination）コンセプトとして研究を行っている．本研究では，Muliwan らの研究を参考とし，さらに制御法などの検討により浮体式風車の姿勢安定化を目指している．本稿では初期検討として，浮体の運動を上下方向（Heave 方向）のみの1 次元に限定し，また入力も波強制力のみとし，浮体風車の基礎部（スパー）と波力発電機の浮体部（トーラス）の2 浮体の運動とエネルギー吸収について，複数の負荷制御により比較，検討を行った．今後，浮体の運動を3 次元6 自由度に拡張し，検討を行うことを予定している．