カーボンファイバー潮流タービンローター、20年耐久試験で実証─サステイナブル・マリン

サステイナブル・マリン（カナダ・ノバスコシア州）は、アイルランド国立大学ゴールウェイ校（NUIゴールウェイ）のMaREIセンターと、エンジニアリングパートナーのショッテル・ハイドロ（ドイツ）を通じて協力し、新しいカーボンファイバー潮流タービンローターが現場で20年間生存可能であることを実証したと報告しています。厳格な試験は、NUIゴールウェイのライアン研究所および工学部（375平方メートルの構造研究室を備える海洋エネルギーセンター）で実施されました。プロジェクトは、EU全域での洋上再生可能エネルギー試験を支援するHorizon 2020プログラム「Marinet2」の下で実施されました。

サステイナブル・マリンの新しい浮体式潮流発電システムは、共通ドライブトレインと2種類のローター直径（6.3メートルと4メートル）を使用し、異なる資源サイトの要件に対応すると報告されています。同社によると、タービン設計はカーボンファイバー製の固定ピッチローターで構成され、過負荷条件下でフレックスとピッチを可能にしています。この「受動適応型」特性により、タービンへの構造荷重が軽減され、より小型でコスト効率の良いコンポーネントが使用可能になるとしています。

NUIゴールウェイで6.3メートルローターの広範な試験を完了した後、同社は同施設に戻り、より強い資源サイト向けに特別に設計された4メートルローターの性能を評価しました。重要なのは、最新鋭の研究室で「加速寿命試験」が実施され、わずか数週間で現場での20年運転に相当する条件下でローターを試験したことです。応力、ひずみ、振動など幅広いパラメータが対象となりました。

「世界トップクラスの試験・研究施設であるNUIゴールウェイとのパートナーシップを拡大できたことを嬉しく思います」と、サステイナブル・マリンのビジネス開発担当副社長ラルフ・シュタルツマン氏は述べています。「ドイツのエンジニアリングパートナー、ショッテル・ハイドロを通じたこの国際協力は、潮流タービン技術の分野で限界を押し広げ、基準を引き上げ続ける当社の意欲を確かなものにしています。限界を押し広げるには、私たちの技術の限界に挑戦できる最先端施設でソリューションを試すことが不可欠です。」

シュタルツマン氏によると、加速寿命試験は通常条件を急速に再現し、構造物が時間の経過とともにどう反応するかをより深く理解するための必須プロセスです。「新しい4メートルローターブレードは『超耐久性』であることが証明されました」と同氏は述べ、「設計と構造的完全性に完全な自信を持てるようになりました。信頼性は潮流タービン開発の鍵であり、特に現在最初の商業プロジェクトに向かっている段階では重要です。」

MaREIセンターでの完全な解析では、疲労荷重下でのローター挙動を検証し、ねじりたわみや全体的な構造性能などを評価しました。さらにショッテル・ハイドロによる社内試験では、極限荷重試験とブレードの破壊までの完全性試験が実施されました。

サステイナブル・マリンは現在、ノバスコシア州ファンダイ湾で世界初の浮体式潮流エネルギーアレイの提供を準備しています。今年初め、同社は新しい4メートル複合材ローターを搭載した420キロワットの「PLAT-I 6.40」浮体式潮流エネルギープラットフォームを打ち上げ、現在はグランドパッセージでコミッショニングと試験を行っています。

NUIゴールウェイ工学部研究・イノベーションディレクターのジェイミー・ゴギンズ教授は、「風力ブレードと比較して著しく高い荷重がかかる短いブレードの性質上、潮流タービンブレード専門の構造試験施設が潮流エネルギー産業を支援するために必要でした。欧州委員会のHorizon 2020を通じた投資、アイルランド政府の科学財団アイルランド（SFI）およびアイルランド持続可能エネルギー庁（SEAI）を通じた投資により、世界トップクラスの潮流タービンブレード試験施設を開発できたことは幸運です」と述べています。

ゴギンズ氏はさらに、このプロジェクトがサステイナブル・マリンの全尺度ブレードのリスク低減に貢献するだけでなく、海洋セクターの商業的実現可能性の達成と次世代エネルギーエンジニアの育成にも寄与すると指摘しています。「これまで100名以上のエンジニアがスタッフまたは学生として当グループで働き、世界有数の企業で活躍しています」と同氏は締めくくっています。