UT Dallas研究者、深海洋風力タービンブレードを開発、浮体式洋上風力発電へ

テキサス大学ダラス校（UT Dallas）機械工学准教授Dr. Todd Griffith氏とそのチームは、米国エネルギー省から330万ドルの助成金を受け、深海洋風を電力に変換する浮体式洋上風力タービン設計のプロトタイプ構築に取り組んでいます。

ATLANTISプログラム

新助成金は、空力タービン・軽量化・浮体化・航海技術・統合サーボ制御（ATLANTIS）プログラムを通じて浮体式洋上風力タービン技術を加速する13プロジェクトに資金供与する2,600万ドルの先端研究計画局・エネルギー（ARPA-E）賞の一部です。

エネルギー省によると、米国沿岸の州・連邦水域と五大湖では、全米発電所合計の2倍のエネルギー生成ポテンシャルがあります。より深い水域での風力タービン導入コスト高が、そのエネルギー収穫の最大障壁の一つとなっており、浮体プラットフォームが必要です。Griffith氏のプロジェクトは、海底ケーブルでの既存エネルギーグリッド接続と設置の課題を克服し、コストを低減することを目指しています。

垂直軸風力タービン設計

従来の3枚ブレード水平軸風力タービンとは異なり、Griffith氏の垂直軸風力タービン設計は、海面から部分的に突出し部分的に海中に沈むプラットフォーム上に垂直ブレードが立つ構造です。プラットフォームは海底に直接アンカー固定するのではなく、ケーブルで海底に係留され、水深少なくとも200フィート（約60m）で運用されます。

設計によれば、タービンブレードは海面から600-700フィート（約180-210m）上空に立ち上がり、最大900フィート（約270m）に達する可能性があります。

Griffith氏は2009年、Sandia国立研究所（米国ニューメキシコ州アルバカーキ）風力エネルギー技術部門の主要技術スタッフ兼洋上技術リーダー時代に垂直軸風力タービン設計の調査を開始。2017年にUT Dallasに着任しました。

制御共設計アプローチ

新助成金の下、UT Dallasチームには博士課程学生、ポスドク研究者、機械工学部長兼Erik Jonsson ChairのDr. Mario Rotea氏が含まれ、プロジェクトの制御システム推進をリードします。制御共設計プロセスを通じて、タービンへの力と変化する気象条件下でのタービン速度管理を含め、最小のタービン作動で最大電力を抽出するために必要なサブシステム開発に取り組みます。

Rotea氏によると、この研究は特に沿岸地域での米国風力エネルギー利用拡大に不可欠です。米国唯一の商用洋上風力プロジェクトは、2016年に運転開始したロードアイランド州ブロックアイランド沖約4マイルのBlock Island Wind Farmです。

UT Dallas研究者は、イリノイ大学アーバナ・シャンペーン校と企業パートナーのAquanis Inc.、VL Offshore、XFlow Energyと協力しています。

「私にとってこれは、優れた多領域エンジニアリングチームと共に素晴らしい研究を行う機会です」とGriffith氏。「構造設計、空力、制御システム、浮体システム、経済性、設置手順を統合します。真のシステムレベルエンジニアリング問題です。ATLANTISプログラムのビジョンを実現するため、この驚異的なグループを率いて全技術を結集できることを楽しみにしています。」