成果報告書詳細
管理番号20150000000070
タイトル平成23年度‐平成25年度成果報告書 風力等自然エネルギー技術研究開発 海洋エネルギー技術研究開発 海洋エネルギー発電システム実証研究 (ジャイロ式波力発電)
公開日2015/11/20
報告書年度2011 - 2013
委託先名株式会社ジャイロダイナミクス 日立造船株式会社
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:平成23年度‐平成25年度成果報告書 風力等自然エネルギー技術研究開発 海洋エネルギー技術研究開発 海洋エネルギー発電システム実証研究(ジャイロ式波力発電)

ジャイロ式波力発電の実海域試験に向けて、以下のとおり想定海域における自然条件や環境影響の調査、発電システムの基本設計と性能評価、実証研究の全体計画の策定を行った。
1.自然条件、環境影響調査
・想定海域における波浪推算を実施し、実証試験機の発電性能を評価するための年間の波高、周期別出現頻度を算出した。また、実証試験機の設計と安全性の評価に必要な有義波高の50年再現期待値を算出した。
・想定海域における、風速、潮流データを入手し、実証試験機の設計と安全性の評価に必要な風速、潮流速を算出した。
・想定海域における、騒音、水質、底質、海生動物、海生植物、漁業生物、景観の各項目について既存資料調査及び聞き取り調査した結果、いずれの項目についても影響は小さいとの予測結果を得た。
2.社会的条件調査
・地元漁業協同組合に実証試験概要の説明を行い、試験実施の了解を得た。また、実証試験機を据え付ける位置について、漁業に支障のない位置の中で調整を行い、具体的な設置位置を決定した。
・地元自治体、電力会社へ域試験概要を説明し、試験実施の了解を得た。
3.基本設計及び評価
・50kW機ジャイロ装置の部分試作機を製作し、陸上運転試験による評価を行った。その結果、定格条件で駆動動力2.34kWと世界最高水準の低損失ジャイロを実現した。
・ジャイロの制御について、XY総合制御方式を構築した。また、ジャイロシミュレーションにより制御効率の検証を行い、制御効率0.988という結果を得た。
・ジャイロ式波力発電の発電性能を評価する数値計算手法を構築した。浮体運動、発電性能に関する水槽試験を実施し、数値計算結果と試験結果を比較することで、数値計算手法の妥当性を確認した。
・発電性能を向上させるため、浮体の係留方法を、従来の緩係留方式から着底式のジャケット方式に改良した。数値計算および水槽試験により、従来の浮体型と比較して着底式にすることで発電性能が向上することを確認した。
・実証試験に用いるジャケット式係留システムについて、想定海域における50年確率波を対象に設計を行った。さらに、想定海域における50年確率波を対象とした水槽試験を実施し、ジャケット構造の設計方法の妥当性を確認した。
4.実証研究計画
・実証試験機の据付、撤去、運転・維持管理についての計画を策定し、実証研究全体に必要な費用を算出した。
英文要約Title:Technology research and development of natural energy such as wind energy / Technology research and development of ocean energy / Experimental study ocean energy power generation system(Gyro wave power generation)(FY2011-Fy2013) Final Report

For the experimental study in the sea of the gyro wave-power generation system, we conducted the following investigations for the feasibility study (FS).
1) Investigation of the natural conditions and the environmental impact
We predicted the wave conditions by simulation at the site for the sea trial. By using the wave prediction data, we calculated the occurrence frequency of wave height and wave period and the significant wave height with a 50 years return period.
We collected the wind and tidal current data at the site for the sea trial and calculated the wind speed with a 50 years return period etc. from the collected data.
We conducted the environmental impacts analysis of the field test at the site for sea trial. As a result, the environmental impacts were predicted to be small.
2) Consultation with relevant organizations
We explained the summary of the sea trial plan to the local fishery cooperative association, and discussed about the installation point of the power generation device.
We explained the summary of the sea trial plan to the local government and the electric power company.
3) Basic design and evaluation of the gyro wave-power generation device for the sea trial
The 50kW prototype of Gyro equipment was manufactured and the running tests of the prototype of Gyro were conducted. The measured value of the flywheel drive loss was 2.34kW much less than the target value 5.5kW.
The XY control system of Gimbal was constructed. The Gyro motions were simulated to evaluate the performance of the control system and high efficiency of the control system was confirmed.
The calculation method to evaluate the power generation efficiency of the gyro wave-power generation device was developed. The tank tests to measure the motion of the floating body and the power generation efficiency were conducted and the accuracy of the calculation method was verified by the comparison of the calculated and experimental results.
To improve the power generation performance, the mooring system was changed the loosely mooring used for the past experimental study to the jacket type mooring system. It was confirmed that the power generation performance of the jacket type mooring system was improved as compared with the loosely mooring system by the calculation and the tank test.
The jacket type mooring for the sea trial was designed for the 50 years return period wave. And more, the tank test for the 50 years return period wave were conducted and the design method for jacket type mooring system was verified.
4) Plan of the sea trial
The installation, removal, operation and maintenance of the device for the sea trial were planned and the total cost of the sea trial was estimated.
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