研究紹介

高効率な波力発電ファームの開発

脱炭素社会の実現のために、再生可能エネルギーの普及が求められています。四方を海に囲まれた日本では特に海洋由来のエネルギー資源が豊富であり、現在開発の進む洋上風力発電に次いで、将来的には波力発電も主力電源になると期待できます。

当研究室が対象としているのはポイント・アブソーバー型の波力発電です。ポイント・アブソーバー型波力発電装置とは波による浮体の上下動をエネルギーに変えるタイプのデバイスで、波の向きに依らず一定の発電量が期待でき、また他のコンセプトと比べ構造的にシンプルなため、将来的には低コストで建造、保守が可能になると見込まれます。一方で、一つのデバイスでの発電量はさほど多くありません。

発電量を増やすためには、（１）複数のデバイスを用いてファーム化し、総発電量を増やす、（２）デバイスを制御することで発電効率を向上する、といった二つの方向性が考えられます。当研究室では（１）と（２）の両方の戦略を採用し、さらに当研究室独自に開発している波動場のリアルタイム予測を組み合わせています。その構想が次の図で、ポイント・アブソーバー型の波力発電デバイスを複数運用するファーム化することで総発電量を増やすとともに、それぞれのデバイスで計測した運動データから、他のデバイスに入射する数秒～数十秒後の波をリアルタイムに予測し、その予測データを用いてリアルタイムの最適制御を行います。

この構想に向け、現在は複数の波力発電装置の運動や発電量を相互干渉を考慮して高精度かつ高速に計算するスキームの開発、波動場の高精度なリアルタイム予測手法の確立、リアルタイム制御の最適化などを行っています。さらに次の動画のようなリニア式の発電機構部を作製し、水槽試験での検証も行っています。

当研究室の今後の成果にご期待ください。

参考文献：Iida, T. (2023). Decomposition and prediction of initial uniform bi-directional water waves using an array of wave-rider buoys. Renewable Energy, 217, 119137.