浮体式洋上風力発電の実証段階および商用運用段階における計測について（2）

３．商用運用段階に求められる計測システム

商用運用段階においては、２節に示すような計測システムの構築は初期コスト・運用コストの増大につながるため、ウィンドファームの維持運用に不可欠な現象のみを計測し、コスト削減につなげることが想定される。そこで、どのような現象の計測が必要となるか、他の現象の計測により代替可能な現象は何か、考えることとする。表2に示した実証段階における計測システムに対し、商用運用段階における重要度を表3のように区分する。ただし、これはあくまで一例であり、安全基準、浮体形式、設計、発電事業者の意向やウィンドファーム内の浮体配置等によって変化することも考えられる。ウィンドファーム内の浮体配置については、例えば図1のようにそれぞれの浮体の役割や近隣施設との距離等により計測システムの密度を変えるというアイディアである。

表3　計測システムの重要度の例
計測機器	計測対象	重要度	特徴
GPS	浮体変位	大	RTK GPS/VRS RTK-GPS等の測位を加えることで高精度の測位が可能。複数個所の測位結果から6自由度の変位も算出可能。アンテナをデッキ上等の人の往来が可能な場所に設置すれば故障時の交換も容易となる。浮体変位から遭遇海象や係留張力の推算も可能^12）。
ジャイロ	浮体傾斜	大	高精度で傾斜角を計測可能、GPSによる傾斜角計測を補完できる。比較的小型で浮体内に配置された場合は交換も容易。
歪計歪ゲージ	タワー・浮体の歪	中	構造部の疲労推算に用いられる¹³⁾。データ同化により計測点数は実証試験よりも削減が可能。計測箇所によっては機器の保護が重要となる。
ロードセル	係留張力	中～小	過酷な環境下にあるため耐用年数に不安。破損時の交換も困難。浮体変位を用いた推算も可能だが、精度検証のための搭載も考えられる。
水位計	バラスト水位	中	浮体形式や設計により重要度は変化する。

（VRS RTK: Virtual Reference Station RTK-GPS）

図2　ウィンドファーム内の浮体の重要度区分の例（○印の浮体が重要度が高いとする） — 図1　ウィンドファーム内の浮体の重要度区分の例（○印の浮体が重要度が高いとする）

デジタルツイン技術等の進歩により、推算可能な現象は増加しそれに伴い計測すべき現象は減少していくと想定される。しかしながら、突発的な事故等により実際の現象を正確に再現できていないことも考えらため、計測対象の選択が重要となる。またデジタルツインによる推算には正確な入力情報が不可欠であるため、気象海象の計測精度が重要となる。

４．おわりに

浮体式洋上風力発電の計測システムについて、実証試験における計測システムを紹介するとともに、将来の実現が期待される商用ウィンドファームにおける計測システムの重要度区分の例を示した。

参考文献

黒岩隆夫，花岡諒，陳曦ら，浮体式風車の弾性模型試験および応答に基づく波浪推定－規則波および長波頂不規則波－，第38回日本船舶海洋工学会春季講演会論文集，2024.
T., Fujikubo, T. Okada, H. Murayama, et al., A digital twin for ship structures—R&D project in Japan, Data-Centric Engineering (2024), 5: e7 Cambridge University Press, 2024.

【著者紹介】
中條　俊樹（ちゅうじょう　としき）
（国研）海上・港湾・工区技術研究所海上技術安全研究所
洋上風力発電プロジェクトチーム　チームリーダー
（兼）海洋先端技術系再生エネルギー研究グループ　グループ長

■略歴
2008年　独立行政法人　海上技術安全研究所入所
2011年　同　主任研究員
2020年　洋上風力発電プロジェクトチーム　チームリーダー
2021年　海洋先端技術系再生エネルギー研究グループ　グループ長
海洋構造物、特に浮体式洋上風力発電の波浪中応答評価、安全性評価に従事。