斬新な洋上風力タービンの設計は、それを実現するのに適したモデリング ソフトウェアの登場を待っていたが、科学者たちはついにそれを構築したと考えている。
風力タービンは通常、固定されたタワーの上に設置されます。前述の洋上設計では、浮体式プラットフォームを採用することで、現在は採算が取れない深海域の風力発電にアクセスできます。
米国のサンディア国立研究所の頭脳陣が登場し、同研究所が2020年に特許を申請した洋上タービンの設計を最適化するために必要なソフトウェアをついにコーディングしたと今週発表した。このタービンは水面に浮かび、支線を使ってブレードの形状を変える、タワーのない垂直軸風力タービンである。
好天時と悪天時のサンディアのタービン設計のコンセプト
このソフトウェアは、浮体式洋上風力タービン技術を支援する米国エネルギー省のATLANTISプログラムからの資金提供を受けて、サンディア国立研究所で開発された。
洋上風力発電の可能性は巨大だが、コストが高く、海から遠い
サンディア国立研究所の洋上風力技術責任者、ブランドン・エニス氏によると、浮体式タービンには、風、波、ブレードの弾性、プラットフォーム自体とその制御装置の動きをシミュレーションできる設計ツールが必要だという。こうしたツールは既に存在するものの、エニス氏によると、サンディア国立研究所が開発中のタービンを設計・最適化するために必要な要素が欠けているという。
「これは大がかりな取り組みでしたが、必要不可欠なものでした。このような信頼できるツールがなければ、浮体式垂直軸風力タービン産業は成り立ちません」とエニス氏は述べた。
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米国内務省海洋エネルギー管理局（BOEM）の2020年の報告書[PDF]によると、水深60メートル（197フィート）を超える洋上風力発電プロジェクトは、固定底構造から浮体構造に移行すると予想されており、コストが大きな要因となっている。
サンディア国立研究所が指摘したように、米国の洋上風力発電能力の多くは、水深が制限値を超える地域にあります。エネルギー省はさらに具体的に、洋上風力発電能力の60%は水深200フィートを超える地域にあり、「現時点では経済的にアクセスできない」と述べています。
エネルギー省によると、アクセス困難な場所のエネルギーをすべて浮体式タービンで利用できれば、現在の米国の電力消費量を満たすのに十分なエネルギーを回収できるという。これは、再生可能エネルギーが米国の電力網を支える可能性を証明する上で大きな役割を果たすだろう。エネルギー省は現在、この可能性を検証しようとしている。
「我々にとっての課題は、エネルギー獲得を最大化しながら、システムから質量とコストをいかに削減するかだ」とエニス氏は主張する。
浮体式風力発電産業の開発
ソフトウェアツールが準備できたことで、サンディア国立研究所のチームは設計のテストと最適化に着手できます。これには、高さや半径などの微調整も含まれます。サンディア国立研究所の科学コミュニケーター、モリー・ラッペ博士はThe Register紙に対し、タービンのサイズは変化する可能性があると語り、最終的な設計も異なる可能性があると指摘しています。
サンディア研究所は発表の中で、同社のソフトウェアツールは、中央タワー式か支線式かを問わず、あらゆるタイプの垂直アクセス型風力タービンの設計をモデル化し、テストすることができると述べており、同様のタービンを開発中の民間企業にも活用できる可能性があるという。
サンディア国立研究所がこのソフトウェアを一般公開する予定があるかと尋ねたところ、ラッペ氏は、ニッチな機能と限られた使用例を理由に、一般公開する可能性は低いと述べた。また、これらの要因は、このソフトウェアがオープンソースプロジェクトとして成功する可能性も低いと付け加えた。
だからといって、研究所がツールのライセンス供与の準備が整っていないわけではありません。ラッペ氏は、サンディア研究所は「設計会社や研究者へのライセンス供与について、今すぐにでも話し合いたい」と述べ、興味のある組織はサンディア研究所の知的財産チームに連絡してほしいと呼びかけました。®
