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浮体式潮流・風力ハイブリッド発電システム[skwíd]
2013年9月三井海洋開発株式会社
浮体式潮流・風力ハイブリッド発電[skwíd] MODEC, Inc. Sep 2013
陸上の水平軸風車と垂直軸風車
水平軸風車 vs 垂直軸風車（ダリウス型）
高い。効率40%以上。 効率水平軸と同じ直径、高さ１．５倍で同程度の性能。高さを上げれば上回る。
ガイワイヤーを張れないので支柱ととにかく強固に地面に固定する。支柱を回転させる余裕はなく、ターンテーブルは支柱上端に設けられている。
転倒対策支柱ごと回転させる。ガイワイヤーを四方に張って、転倒を防ぐ。
空中のナセルの中（ターンテーブルより上流に設ける必要がある）
主要機器の設置場所陸上。重心低く、メンテナンス容易。
常に風車を風上に向ける制御が必要。
風向調整 風向に関係なく機能する。
風車自体は自己起動する。モーターは形式により外部電力で初動制御必要。
起動 風車が自己起動できない。
ブレードのピッチコントロールにより対応範囲広い。
風速範囲 広くない。
完全３次元、高度な技術が必要。 ブレード制作矩形翼、アルミの引抜き材を使用できる。
浮体式潮流・風力ハイブリッド発電[skwíd] MODEC, Inc. Sep 2013
FAW2T vs. HAWT
“Dynamics Modeling and Loads Analysis of an Offshore Floating Wind Turbine”（2007, NREL）
風による転倒
モーメント
風による転倒
モーメント
傾斜すると、自重で更に倒れようとする
波の揺動による転倒モーメント
“Never Incline Never Roll”「絶対傾けない・揺らさない」
FAW2T 「独立浮動軸」
巨大な浮体と係留設備により十分な安定性を
持たせる
十分な水深が必要。ケーブルコスト大。
洋上に浮かばせたいが・・・
ナセルが高く
不安定
MODECコンセプト
浅海域から適用可能
コンパクト
従来のコンセプト
水平軸式 ：陸上での標準
設計波浪に対して、より大きな浮体のサイズが必要。
自己起動出来る。ﾖｰｺﾝﾄﾛｰﾙ不要。ｸﾞﾘｯﾄﾞ電源に依存しない。
浮体式潮流・風力ハイブリッド発電[skwíd] MODEC, Inc. Sep 2013
FPSO
石油開発事業での経験と、洋上潮・風力発電での予想
■石油事業での経験：
水深20m
陸上
水深20m
水深60m~
水深100m水深5m
■洋上潮・風力発電での予想：
陸上
MODECコンセプト
MODECコンセプト（適用可能）
従来のコンセプト
• 石油生産設備が陸上から浅海域に進出。
• 既に一千基以上の着底式水平軸風車が洋上に設置され、設置最前線は今や洋上にある。 浮体式が必要なのは時間の問題。
• その後、実は水深20m程度の浅瀬でもFPSOがコスト優位であることがわかった。
• 以来、殆ど水深に関わらずFPSOが第一選択肢となっている。
• 水平軸風車の浮体式の場合、復元性の問題を解決する為大型のものが提案されているが、必要水深も深く、経済性は厳しい。
• FAW2Tは浅海域でも技術的・経済的に成り立つと期待できる。 もちろん大型化も可能である。
設置最前線が水深60mに達したころ、FSPOが開発された。
セミサブ・スパー・TLPが検討されるのは大水深域のみ。
浮体式潮流・風力ハイブリッド発電[skwíd] MODEC, Inc. Sep 2013
[skwíd]
3風速に応じて、風車と水車の両方あるいは風車だけで発電
多様な気象条件に柔軟に対応
サボニウス水車が潮流をとらえる
増速機経由でダリウス風車に伝達
起動時の外部電力が不要
ひとつのシステムで、潮流と風力ふたつの海洋資源を
豊かな電気に変える浮体式潮流・風力ハイブリッド発電［skwíd］。無尽蔵な自然エネルギーを、より確実により低コストかつ自然負荷少なく電力化する海洋発電システムです。
［skwíd］
2
1
[skwíd]性能諸元総定格出力 1MW風力発電定格
500kW @ 風速13[m/s]900kW @ 風速16[m/s]最大回転数 55[rpm]
潮流タービン定格50kW@流速1.69 [m/s]最大回転数 1.5[rpm]
風車軸最大傾斜角±25°
外部電源不要な再生可能エネルギー
外部電源を必要としない［skwíd］は、まさに地球力を電気に変える
洋上発電システム。離島向けの独立電源や災害時の非常用電源など幅広い分野での活躍が期待されています。
浮体式潮流・風力ハイブリッド発電[skwíd] MODEC, Inc. Sep 2013
[skwíd] コンセプト海風を効率よく電気に変えるダリウス風車。
めまぐるしく風の向きが変わっても、安定して回り続けるダリウス型。一般的な陸上型の風車と比べて重心が低いため、洋上での復原性・メンテナンス性に優れています。また縦長（長方形）の受風面は円形よりも多くの風をとらえるため、同じ直径の陸上型と比べて約２倍の発電量が見込まれます。これにより同じ海表面積でもより多くの電力を生み出すことができます。
潮流を確実にとらえるサボニウス水車。
潮の流れがどちらへ向いても同じ回転方向を保つサボニウス水車。縦割りの円筒を組み合わせた特異な形状により、ゆるやかな潮流も確実にとらえます。また潮流以上のスピードを出さないため海の生態系を脅かさず、カキやフジツボなどが付着しても性能が低下しません。
不安定な洋上で安定した発電パフォーマンスを実現。
浮体は防振ゴムを介して主要部を支え、波の揺れを伝えない構造となっています。
防振ゴム
海中の水車がおもりとなって低重心の風車の直立安定性を保ちます。
ダリウス風車
サボニウス水車
浮体
発電機
浮体式潮流・風力ハイブリッド発電[skwíd] MODEC, Inc. Sep 2013