共同研究・競争的資金等の研究課題

2014年4月 - 2016年3月

ブローホール型波力発電における変動追従型制御とタービン発電機の開発

日本学術振興会  科学研究費助成事業 特別研究員奨励費
  • 飯野 光政

課題番号
14J08635
配分額
(総額)
1,900,000円
(直接経費)
1,900,000円

波力発電システムは、国内外で信頼できるエネルギー変換システムとして有望視されており、重要な研究対象となっている。本研究では、世界初の方式であるブローホール波力発電システムにおける制御ならびにタービン発電機の研究開発を行った。本年度は昨年度課題となっていたシミュレーションソフトウェアの検証不足について、実証試験とソフトウェアの高度化による改善を行った。さらに本研究の目的である大型機におけるタービン発電機システムの提案を行った。
解析精度向上においては利用するタービンの空力特性を実証試験に基づき補正することで、出力変動の再現精度を向上した。さらに慣性モーメントの異なるタービンを利用した実海域試験との比較検証によって、慣性の影響が適切に再現できることを確認した。また、タービンの流入条件となる一次変換部モデルについても、不規則波中の応答を再現できることを確認した。
以上のモデルを用いた翼型の開発ならびにシステム性能評価を通じて、既存翼型を用いて、理論効率の9割以上を期待できる定格出力30kWの発電システムの提案を行った。提案したモデルに対して実海域により計測された、有義波高0.5から4m、有義波周期4秒から12秒の波浪条件による解析を行った結果、波高1m,波周期5秒以上の条件では理論最大効率の9割以上のタービン効率を示すことが確認された。これは、年間の発電条件のほとんどにおいて、タービンを高効率に維持できることを示唆している。そして、以上により提案する高効率タービン発電機システムに対して、相似則に基づく大型機への適用性検討を行った。その結果、500kWの大型機に対しても本研究において提案したシステムが適用可能であることが示された。
以上により、当初計画目標であった大型ブローホールシステムのタービン発電機設計に寄与する結果を得ることができた。