成果報告書詳細
管理番号20120000000929
タイトル平成23年度成果報告書 風力等自然エネルギー技術研究開発 洋上風力発電等技術研究開発 洋上ウィンドファーム・フィージビリティスタディ(FS)秋田県秋田市沖
公開日2012/8/11
報告書年度2011 - 2011
委託先名株式会社大林組、国際航業株式会社
プロジェクト番号P07015
部署名新エネルギー部
和文要約件名:風力等自然エネルギー技術研究開発/洋上風力発電等技術研究開発/洋上ウィンドファーム・フィージビリティスタディ(FS)秋田県秋田市沖
 本調査で対象とした秋田市沖合いは、風力発電に適した海域である一方、(1)冬季風浪、(2)落雷、(3)上限のある系統連系可能量などの厳しい条件がある。そのため候補海域の厳しい自然条件の現況を把握し、技術的な課題に対する解決策を検討した上で、事業の実現可能性を評価することを全体目標とした。本調査では、洋上ウィンドファームの風力施設の設計に必要な海域調査を実施し、本海域の自然条件を把握した上で風力発電施設の全体設計を実施するとともに、建設・運営時の環境に与える影響を簡便に評価する。これらを踏まえて、着床式洋上ウィンドファームの事業性及び実現可能性を評価し、併せて技術的な課題の対策を検討した。作業は以下のステップで実施した。
◇ステップ1 海域調査
 調査海域の波浪、海潮流などの海象特性の把握することにより、洋上風力発電を設置する際に必要な設計波の条件を算出した。本調査海域の特性として、冬季風浪による高波浪の出現頻度は全体の5割以上にのぼり、その波高は常に年間上位を占めている。冬季風浪以外の台風および低気圧等が要因となる高波浪は、比較的頻度が低いものの、年間最大クラスの高波浪をもたらす場合がある。海底地形は、海岸線とほぼ平行に沖に向かって緩やかに深くなる。海底勾配1/130の一様な緩斜面を形成し、最小水深は約15m、最大水深は約31mであった。海底地質は、全体的に軟弱地盤の少ない良質な砂質土であり、表層は良質な砂質土、その下層にやや軟弱なシルト層が分布している。調査海域南側ほど基礎地盤としての安定性は高いと推定された。
◇ステップ2 全体設計
 調査海域の風況データと周辺地形、洋上発電設備の事業性などを考慮して、2MWの風車20基を海岸に平行に南北1列に設置することとした。風車の基礎形式はモノパイルとし、基礎及び塔体の構造は、風況・海域調査結果から設定した荷重条件に基づいて地盤連成解析によって決定した。風車5基を1系統として22kVの海底ケーブルで結び、連系変電設備を通して、66kVの東北電力支線につなぎ込むものとした。基礎及び風車本体の施工は、秋田港を起点とし、事業終了後の風車の撤去方法についても計画した。これらの検討結果に基づき、洋上風力発電設備の建設費と保守運転費を算定した。また、調査海域における騒音、電波障害、景観、生態系、漁業生物に係る簡便な環境影響を評価し、環境影響評価を行う項目を抽出した。
◇ステップ3 事業性の評価
 施設の事業費を算出し、いくつかのケースを設定して、現在価格、内部収益率、投資回収期間を指標に事業性の評価を行った。事業採算性の向上に向けて、3.5MWの大型風車の適用についても検討した。
◇ステップ4 事業化に向けての課題
 本調査研究での課題として、津波対策、冬期波浪の風車への影響、雷対策について検討した。また、事業化に向けての課題を抽出して整理した。
英文要約Title :Research and Development of Next-generation Wind Power Generation Technology /Research and Development of Offshore Wind Power Generation Technology /Offshore Wind Farm Feasibility Study (FS) /Offing of Akita City, Akita Prefecture (FY2011) Final Report
The offing of Akita City which is the site of this study is suitable for the offshore wind farm in the wind conditions. However, the high wave in winter, lightning and the limited capacity to the grid connection are counter conditions to the wind farm. The purpose of this study is assessing the business feasibility of the offshore wind farm at the site, grasping the harsh natural conditions and considering the technical issues to be solved. This study was conducted as follows;
The 1st Step: Survey of Sea Area Conditions
Based on the characteristics of the offing of Akita City such as ocean wave and tidal current, the conditions of ocean wave which would be necessary to design the offshore wind farm was estimated. It was found out that the high wave caused by the periodic wind in winter accounted for at least 50% of the entire high wave, topping the list high wave within a year. It was also found out that typhoon and low atmospheric pressure could bring ocean wave which was about the same level of the high wave in winter or the highest level in year.
The submarine topography was found out to be almost parallel to the coastline and get gradually deepened toward the offing. The sea-bottom slope was 1/130 forming the even gentle slope. The water depth was between 15m to 31m. It was found out to be the good quality sandy soil with little amount of soft soil on the whole. The surface layer was good quality sandy soil of which underneath spread slightly weak silt layer. It was estimated that the foundation ground would be more stable in the far south of the survey area of ocean.
The 2nd Step: Design of Offshore Wind Farm
Considering wind conditions, geographical features and the business feasibility of the offshore wind farm, twenty sets of the 2 MW wind turbine are arranged parallel to the coastline. The foundation type of wind turbines was selected to be mono pile and the structure of the tower and foundation was designed using a fully coupled dynamic simulation. Four feeders of 22 kV submarine cables were designed to be buried and connected to the 66 kV grid of Tohoku Electric Power. The wind turbines and foundation was planed to be constructed based Akita Port and the demolition plan of wind turbines was also included. The items of the environmental effects assessment such as wind turbines noise, electromagnetic interference, scenery, ecosystem and marine organism was discussed.
The 3rd Step: Assessment of Business Feasibility
Estimating the construction and operating cost, the business feasibility assessment was conducted using the net present value (NPV), the internal rate of return (IRR), and the payout period.
The 4th Step: Issues to be Solved for Offshore Wind Farm
In this study, countermeasures against a tsunami, high wave in winter and lightning were discussed. Also, issues to be solved for constructing the off shore wind farm are picked up and discussed.
ダウンロード成果報告書データベース(ユーザ登録必須)から、ダウンロードしてください。

▲トップに戻る