海に囲まれた日本で期待される浮体式洋上风力発电

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海に囲まれた日本で期待される浮体式洋上风力発电

2025年1月14日

#电力 #风力発电 #再生可能エネルギー

日本の海に适した浮体式洋上风力発电
长崎県五岛冲で浮体式洋上风力発电を导入
渔业に配虑した浮体式基础构造体の実証実験

洋上に浮かべた大きな风车で、风の运动エネルギーを回転エネルギーに変えて発电する「浮体式洋上风力発电」は、海に囲まれた日本に适したクリーンエネルギーだろう。とはいえ、その実用化には、いろいろと课题もあるようだ。浮体式洋上风力発电の実用化のポイントが、どこにあるのか见てみよう。

日本の海に适した浮体式洋上风力発电

洋上风力発电は、世界第6位の排他的経済水域を持つ海洋大国である日本において政府としても期待しており、2030年までに1,000万办奥、2040年までに3,000万办奥～4,500万办奥の発电目标を掲げている。とはいえ、海岸线に大きなプロペラを设置するには、景観や騒音、渔业への影响なども考虑する必要があり、できるだけ冲合に発电机を设置することが求められる。

そこで注目されているのが、浮体式洋上风力発电だ。発电用の风车を海底に固定する着床式に対し、浮体式洋上风力発电はアンカーやチェーンなどで海底につなぎとめられた浮体构造物に风车を设置する。着床式に适しているのは水深50尘以下の海域だが、浮体式ならばより深い海域でも设置できる。そもそも、日本には远浅の海が少ないため、どうしても水深が深い冲合に発电机を设置しなくてはならないのだ。

一方で、浮体式の施设は洋上に浮かぶ构造物であるため、风が风车に与える荷重に加えて、波や海流が浮体に与える荷重が加わる。また、浮体の上に风车を设置することから、浮体を制御する技术も重要になる。こうした课题から、现在、日本における洋上风力発电はほとんどが着床式だ。浮体式の洋上风力発电施设の本格的な活用に向けては、様々な技术的课题を解决する必要がある。

（図1）着床式洋上风力発电と浮体式洋上风力発电の比较（出典：国土交通省の资料より引用）

长崎県五岛冲で浮体式洋上风力発电を导入

日本における浮体式洋上风力発电の歴史は以外と古く、10年以上前に遡る。2013年10月には环境省の浮体式洋上风力発电実証事业によって、戸田建设を代表とする受託者グループが、长崎県五岛市椛岛冲にて2惭奥级の浮体式洋上风力発电施设「はえんかぜ」の设置に成功した。その后、运転?试験?保守を含めた浮体式洋上风力発电施设の本格的な运用について知见を深めるとともに、周辺海域の海洋生物や、生活环境への影响调査を継続し、渔业协调型の浮体式洋上风力発电确立に向けた実証事业を行っている。

こうした実証事业によって、长崎県五岛市の浮体式洋上风力発电施设は安全で环境への影响が小さく、生物多様性に贡献する発电施设であることが确认された。その后、2015年度に椛岛冲での2年间の実証运転を终え、约10办尘离れた五岛市福江岛にある崎山冲约5办尘の洋上に移动した。そして、2015年度の事业终了后は、五岛市再生可能エネルギー基本构想のもと、浮体式洋上风力発电の普及促进を目指し「崎山冲2惭奥浮体式洋上风力発电所」として民间事业による実用化を実现。现在も运転を継続している。

五岛市の浮体式洋上风力発电设备は、细长い円筒形状の浮体构造の上に风车及びタワーが海上に突出して固定される「スパー型」で、浮体构造の上部に钢製部材、下部に鉄筋コンクリートを使用するハイブリッド构造を採用。コンクリートは水圧や海水にも强いため、これを浮体下部に用いることでコストダウンを図るとともに、重心を下げて安定性も向上させている。

（図2）长崎県五岛市の浮体式洋上风力発电施设の実証机（出典：五岛市の広报誌より引用）

渔业に配虑した浮体式基础构造体の実証実験

五岛市の事例で见られるように、日本ではスパー型の他、コンパクトセミサブ型などによる浮体式洋上风力発电の実用化が先行しているが、これらの方式は浮体の动揺が大きく、発电効率が低いといった课题がある。こうした中、大林组は2024年8月27日、青森県下北郡东通村岩屋の冲合3办尘の海域に、罢尝笔（テンション?レグ?プラットフォーム）型の浮体を设置。1年间の挙动観测を开始したことを発表した。

罢尝笔型は、浮体の动揺安定性や発电効率が高いことが期待されるとともに、海域の占有面积が小さく、渔业への影响が少ないという特徴を持つ。一方で罢尝笔型は一般的に设置が难しいとされており、海底油田などでは実绩があるものの、洋上风力発电の基础としては国内での実用化が遅れている。

今回の実証実験では、浮体製作の低コスト化や大量生产を図るため、五岛市の事例のように钢製部材と鉄筋コンクリートによるハイブリッド构造を採用している。また、今回の浮体には风车は搭载されていないが、1年间の挙动観测を通して実际に海の波の中での动揺安定性の确认や、コンクリート浮体の水密性の検証を行い、罢尝笔型浮体の耐用性を确认していく计画だ。

今后、日本における浮体式洋上风力発电の本格的な活用には、洋上での浮体の制御も重要なポイントになりそうだ。