NEDOの釜石での海洋エネルギープロジェクト

釜石の波浪発電プロジェクトに研究室として、参画しています。下記のYoutubeで出てくる"横浜国立大学”とは、この研究室のことです。リニア式の波浪発電システムの概要が分かりやすくまとまっていますし、課題点も判りやすいと思います。是非、ご一覧下さい！
Youtube:NEDO波浪発電プロジェクト・釜石

浮体式洋上風力発電施設に関する研究

現在、化石燃料の枯渇問題、地球温暖化問題の解決策の一つとして、再生可能エネルギーが注目されています。中でも洋上風力発電は日本近海に非常に多くのエネルギー賦存量が試算されています。日本の海岸地形は沖に進むにつれて急激に水深が深くなっていることから、着底式風車よりも浮体式風車が必要となってくるでしょう。そこで、我々は浮体式風車の運動特性を水槽試験と数値計算を用いて調査することで、浮体式風力発電施設の工学的実現可能性について調査を行っています。

セミサブ型浮体式洋上風車の６自由度運動特性に関する研究

浮体式風車の実現化に向けて特に重要となるポイントは、建設や設置コストが低く抑えられることと、高い発電効率を維持するために波浪や風による動揺量が小さい構造であることである。そこでセミサブ型模型は、可能な限りシンプルな構造で、かつ複数脚による干渉影響及び波無形状により特定の周期の海域における動揺の低減効果を狙ったモデルを設計した。設計した５MW風車の1/100模型を用いて、風・波浪場での運動特性を水槽試験によって確認した。

SPAR型浮体式垂直軸型風車の波浪中動揺の解析及び安全性、経済性に関する研究

主要機器を搭載するナセルを下方に設置できる垂直型風車は、波浪による浮体構造物の動揺に対してナセル内でのメンテナンス作業時の安全性を高く保てる。また、風車の大部分の重量を占めるナセルが下方に設置できることによって、風車の系の重心が低くなり小型化が容易になるため、経済性の向上を図れる可能性がある。上記の特徴から浮体式への採用を検討する必要があると考え、安全性・経済性に関して検討を行った。

波力発電に関する研究

海洋での発電には洋上風力発電の他に、波力発電や潮流発電、潮汐発電などが挙げられます。本研究室では特に、浮体の運動エネルギーを利用して効率よく「電気」として取り出す浮体に関する研究を行っています。浮体はその形状や重量分布、重心位置を工夫することでその運動は多様に変化します。その特徴をシミュレーションや水槽試験を通して解析し、将来の海洋発電として利用できないかを検討することが本研究の目的です。

非対称浮体の非線形応答を利用した浮体式波浪発電システムの基礎研究

波力発電には浮体と波の相対変位からエネルギーを取り出す方式と、浮体運動からエネルギーを取り出す方式がある。相対運動からの発電よりも浮体運動を用いる方がエネルギー効率は良いとされているため、本研究では後者の浮体を動揺させ波エネルギーを取り出す研究を行った。

係留に関する研究

世界では多くの浮体式海洋構造物が利用されています。それらを一定期間所定の海面に位置保持するために係留システムは用いられています。本研究室では、カテナリー係留の挙動を求めるプログラムを開発し、様々な研究に応用しています。

係留索の挙動を考慮した係留浮体の非線形応答に関する研究

海洋空間の有効利用には係留索によって海底と繋がれた係留浮体が必要不可欠である。過去の係留浮体に関する研究の多くは、浮体に働く流体力を簡単化している、もしくは係留索を近似的に取り扱っているため、必ずしも精度よく求められているとは言えない。本研究では、浮体運動は流体力を線形ポテンシャル理論に基づく３次元境界要素法を用いて求め、係留索の挙動は非線形影響を考慮することができるLumped-Mass法を用いて計算を行った。

浮体構造物の係留システムの最適選択の為のツール開発に関する研究

係留システムには様々な形式があり、使用するラインによって異なる係留特性を持つ。係留システムを設計する際は、非常に多くの組み合わせの中から必要な性能を満たすものを選択する必要がある。本研究では、チェーン重量・アンカー点距離・ライン緊張度の３つの設計変数を変化させて計算を行うことにより、それぞれの設計変数が係留特性に与える影響を具体的な数値として求めた。

メガフロートの弾性応答に関する研究

ガフロートとは超巨大な人工島で、薄いいたのように縦横の長さに対し高さが小さい構造物です。羽田空港の滑走路などに利用され、最近では福島県の原発問題で放射能の汚染水の貯水に使われました。メガフロートは固い構造物でありますが、波浪の影響で波打つような弾性応答が現れます。その応答を小型水槽を用いた実験や、数値計算により求めています。

２方向波に対する浮体形状の最適化に関する基礎的研究
超大型構造物は洋上でいくつかの浮体ユニットを組み合わせて建造される。この特徴を利用することで、浮体の弾性応答低減や、浮体周辺の波浪場の低減などの目的に合わせた形状の浮体を作ることができると考えられる。そこで、本研究では、７５個の直方体浮体を組み合わせてできる浮体形状を対象に、浮体の弾性応答、浮体周辺の波浪場に着目して数値計算を行った。また、浮体形状の最適化の研究はその多くが１方向波を対象にしているため、実海域に近づけた解析を行うために、２方向波も解析の対象とし、１方向波の場合と比較・検討を行った。

大水深におけるライザーパイプの挙動に関する研究

海底油田から石油を掘り石油をくみ上げる際にパイプを用いる。水深が浅い場合は、硬いパイプを用いていますが、水深の深い場合、硬いものでは強度の問題があり柔らかいライザーパイプを用います。そのライザーパイプに関して、水域の中でどのような挙動が生じるかを実験、数値計算を合わせて研究中です。また、実験は海上技術研究所にて大水槽を用いた実験を行いました。

人為的インパクトが海底生物量に与える影響の調査

毎月金沢八景の海の公園に行き、アサリ埋蔵量の調査を行っています。人が潮干狩りをすることによるアサリの個体数と大きさへの影響を調査し、年間変動予測を可能とするプログラムの開発を行っています。
東京湾一斉調査にも参加しています！8月の調査データの一部は下記にも毎年掲載されています。調査結果や活動に興味ある方は是非、こちらをクリック→ 東京湾環境一斉調査報告(国土交通省のページ)