成果報告書詳細
管理番号20140000000316
タイトル*平成25年度中間年報 風力等自然エネルギー技術研究開発 風力発電高度実用化研究開発 10MW超級風車の調査研究(発電機)(3)
公開日2014/7/5
報告書年度2013 - 2013
委託先名独立行政法人産業技術総合研究所
プロジェクト番号P13010
部署名新エネルギー部
和文要約和文要約等以下本編抜粋:
1. 研究開発の内容及び成果等
昨今の我が国のエネルギーに関する諸事情から、風力発電は以前にも増して注目され、導入拡大が期待されている。一層の導入拡大のための課題は、設備利用率の向上と、発電コストの低減である。これらを克服するため、風車の大型化が進んできた。その理由は、風車出力が風を受けるロータの直径の2乗に比例する一方、風車の設置間隔はロータ直径に比例した距離にするのが一般的で、大型化した方が設置面積あたりの総発電電力が大きくなるからである。また風車が高くなると風速も上がり、設備利用率と発電電力量が向上する効果もある。コストの点では、工事点数やメンテナンス数を減らせることから、小容量の風車を多数建設するより有利になる。このような理由から、近年は2MW-5MW級の風車が主流となっており、さらに大容量風車の実現のための技術開発が世界的に盛んに行われている。風車の大型化に伴い顕在化してきた問題は、ナセル重量の増大である。
この問題を解決するため、現用発電機と同じく磁性材料を使用し、界磁巻線導体を酸化物系高温超電導線材に置き換える「レトロフィット」方式を採用することにした。最大磁束密度は磁性材料の飽和磁束密度によって制限されるが、超電導の高い電流密度を活かすことにより、発電機の小型軽量化が実現できる。10MW風車用超電導同期発電機の試設計結果によると、仮に現用技術で10MW巻線型同期発電機を製作した場合に比べて、発電機直径と重量を約1/2にでき、コストも競争力があるレベルまで抑えることができる。
この超電導発電機の回転子は直径が約6mもあり、磁性材料を使用していることから、回転子全体ではなく、超電導界磁巻線だけを低温に冷却する機構の開発が求められる。各極の超電導界磁巻線をそれぞれ真空容器に納め、低温のガス配管と接触させて伝導で冷却する方式を考案した。各極の超電導界磁巻線をモジュール化することにより、現用機の界磁巻線をこれに置き換えることによりレトロフィットが可能となる。
英文要約Title : Research and Development of Natural Energy Technologies Based on Wind Power, Etc. Advanced Practical Research and Development of Wind Power Generation. Research on Over 10 MW Class Wind Turbines-Generator- (FY2013-FY2014) FY2013 Annual Report

 The wind energy sector is one of the main energy sources concerned with environment and energy. However a particular trend is increasing turbine ratings, this trend causes the increase of the nacelle weigh. To solve this problem, superconducting wind turbine generators have the potential to provide a compact and light weight drive train. Nevertheless of these advantages, the cryogenic system has some problems. Because the use of a stationary refrigerator requires that a means be provided for the transfer of cooled helium gas from the stationary supply to the rotating field winding and for return of the gas from the rotor to a stationary reference frame. It was possible by using the centrifugal force due to high speed rotation, so-called self -pumping effect that causes the refrigerant circulation. However the wind turbine speed is later as two orders of magnitude than normal generators or motors, the superconductors of the rotor must be force-cooled by cooling channel. Moreover it is necessary to supply a high pressure helium gas, the sealing technology of high pressure cryogenic refrigerant has not been established yet.
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