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まとめ

• 風力発電の導入量が世界で急拡大している。
• その内、注目の「洋上風力発電」の技術開発が進む。
• 波の力を利用する「波力発電」の実証実験も始まっている。

電力事業者の使命は良質なエネルギーを安全に安く、安定的に需要家に届けること。日夜、さまざまな技術について研究開発が行われているが、なかなか人の目に触れることはない。昨年11月、電力事業者と関連協力企業や研究機関、大学などによる技術発表会、「テクノフェア2018」（主催：中部電力株式会社技術開発本部）を取材し、これまで2回リポートしたが、最後に再生可能エネルギー技術研究の最前線をお伝えする。

再生可能エネルギーというとまず太陽光発電を思い浮かべるかもしれない。しかし、世界では風力発電の導入量が急拡大している。2017年の世界の風力発電の設備容量は、2016年の487,279MWから539,123MWに増加（前年比+10.6%）と、引き続き2ケタ成長が続いている。

日本でも風力発電の導入量は急速に増えており、各地で風車を目にする機会が増えた。

しかし、海に浮かんでいる風車となると、見たことがある人はそう多くはないのではないだろうか。その「洋上風力発電」が今、注目されている。その理由は陸上よりも風況が良く、騒音、景観などの環境問題が少ない。そうしたことから大型タービンが導入しやすいなどのメリットがある。

ではどのような国で洋上風力発電が進んでいるのかというと、英国、ドイツ、オランダ、デンマーク、ベルギーなどの欧州諸国がメインだ。この5カ国だけで、世界の洋上風力全体の9割近くを占めているという。

その洋上風力発電には、着床式と浮体式がある。その名の通り、着床式は、プラントの基礎を海底に固定して建設するもので、海岸から比較的近距離の場所に建設される方式で、遠浅の海岸に適している。浮体式の洋上風力発電は、設備を海に浮かべ、ワイヤーで海底に係留する方式で、水深50ｍより深い場所に建設される。

洋上風力発電の実用化が進んでいる欧州は、遠浅の海岸が多く、気象条件も比較的安定していることから、着床式の洋上風力発電が多い。日本の場合は、近海に遠浅の海岸が少ないことや、台風が多いことから、固定式だと暴風で設備が損傷・損壊する危険性が大きい。それに比べて浮体式は、強風で海が荒れても、基礎が海底に固定されていないため、そうした危険性が比較的少ない。周囲を深い海で囲まれた我が国にとって、浮体式は開発可能量を拡大するために重要な技術だといえる。

浮体式風力発電は、風車を含む浮体を下図のように複数の係留索（チェーン）と錨（アンカー）で海底に固定する。

このように期待されている浮体式洋上風力発電であるが、浮体の動揺や風車の挙動などの特性を解明することが極めて重要だ。今回、最先端の水理模型実験について話を聞く機会があった。

実験設備は以下の通り。水槽はかなり大きなもので、海上のさまざまな風や波を再現できる。

• 水槽：深さ3ｍ、150～300ｍの深海を再現。
• 大型送風機：実際の沖合の洋上で発生する強い風（最大風速60m/s）を再現。
• 造波装置：洋上でのさまざまな条件の波（最大波高15m）を再現。
• 風車模型：大縮尺（1/50～1/100）の浮体式洋上風力発電システムの実験が可能。

浮体式洋上風車は、海上の風や波を受けると、風車全体が揺れたり移動したりする。したがって、風車の構造部材の強度や発電性能などの諸特性に影響を及ぼす動揺特性を正しく評価しなければならない。これだけの大規模な実験装置が必要なわけだ。

政府は風力発電の導入ポテンシャルを陸上で約3億kW、洋上で約15～16億kWと試算している。しかし、台風の襲来が多い日本では構造物の強度とコストが重要課題だろう。洋上風力の商業化に向けて、こうした地道な水理模型実験と数値解析を用いた基礎研究が重要なのだな、と実感した。