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May 06, 2024

浮体式風力発電所の挑戦的な未来

浮かぶ洋上風力発電所のイラスト提供：ジョン・コンラッド（キャプテン）によるダーメン提供 はるか沖合、果てしなく広がる海の中で、風がリズミカルな波のバレエを奏で、

浮体式洋上風力発電所のイラスト提供：Damen

by John Konrad (gCaptain) はるか沖合、風が波のリズミカルなバレエを奏で、地平線が無限に広がる、果てしなく広がる大洋の中で、新たな巨人の系統が構想されている。 これらは古代の船員の物語に登場する神話上のリヴァイアサンではなく、持続可能な未来の先駆者である浮遊風力タービンです。 技術者らは、これらが空の数百メートルに達し、巨大な浮遊プラットフォームの上に据えられ、深海の深淵に固定され、数千フィート下の海底にまで届く、そびえ立つ構造物であると構想している。 最も過酷な海洋条件に耐えるように作られたこれらのフローターは、揺るぎないゼロエミッションのエネルギーを提供することを約束します。 しかし、そのような安定性の構築には、膨大な人材の動員、大量の資材の調達、膨大な量の鋼鉄の配備など、重大な課題が存在します。 そのためには、塔そのものを超える規模の野心が必要となります。

現在、洋上風力タービンの大部分は、海底にしっかりと置かれた基礎の上に建設されています。 これらの底に固定されたタービンは、風の力を利用して海の哨兵のように高く立っています。 このアプローチは、その安定性と、浅瀬から中深度の海域での設置が比較的容易であり、海岸までの送電線の距離が比較的短いため、好まれてきました。 しかし、海岸からさらに深く、風がより強く安定して吹く深海に進むと、底面固定タービンの限界が明らかになります。 固定基礎の設置にかかるコストと複雑さは水深が深くなるほど大幅に増加するため、深水域では実現が難しくなります。 ここで浮体式風力発電が登場します。

フローターは、風が強い地域や水深数千フィートに設置できます（ちなみに、スペイン語で失われたことを意味するペルディドは、世界で最も深い浮遊石油プラットフォームであり、水深8000フィートに停泊することができます）。視覚的な影響を軽減します。他の海洋用途との潜在的な衝突。 専門家らは、海に浮かぶこれらのリヴァイアサンは洋上風力エネルギーの未来を表しており、深海の膨大な風力資源を活用できる持続可能な発電の新時代を約束すると信じている。

この新境地における先駆者であるハイウィンド スコットランドとキンカーディンのパイロット プロジェクトは、それぞれ 5 隻のフローター軍を指揮しています。 彼らの総合力は？ 驚異的な 80 MW。 しかし、これは単なる導入章にすぎません。 市販されている最大の 15MW タービンによって電力を供給される、1 GW の浮体式洋上風力発電所を想像してください。 このような冒険を実現するには、これらの巨大な基礎を少なくとも 67 基含む艦隊が必要になるか、より少数の巨大な浮遊船ではるかに大きなタービンを支える必要があります。

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業界は時間との闘いに追われ、さまざまなフローター設計の革新と実験を行っています。 ハイウィンド・タンペン・プロジェクトに代表されるように、鉄鋼ではなくコンクリートを選択する企業もいます。 しかし、将来は鉄鋼が有利になるようで、今後数年間の浮体式洋上風力発電所の大部分は鉄鋼ベースになると予想されています。 各フローターの鋼材要件は、底部固定式風力発電所のモノパイル基礎の 2 倍であると推定されています。 これは、浮体式風力発電プロジェクトの資本支出を管理するには、おそらくヨーロッパや米国の設置場所から遠く離れた、コスト効率の高い大規模な製造能力が必要になることを意味します。

なぜ鉄鋼に対するこの飽くなき需要があるのでしょうか? 答えは物理学の領域にあります。

これらのタービンを、頭が空を突き抜け、体が深海の中に突っ込んでいる、そびえ立つ巨人として想像してください。 それらはレバーアームのように高くそびえ立ち、風がタービンのシャフトの高いところに力を及ぼします。 このシナリオは、シーソーに乗って一方の端を全力で押し下げる子供を思い出させます。 タービンはシーソーと同様に、倒れる恐れのあるトルク、つまり回転力を受けます。