「浮遊軸型風車」で風力発電業界に新風を吹き込むアルバトロス・テクノロジー

2022年11月17日 Environment

「浮遊軸型風車」によるウインドファーム（風力発電所）イメージ（アルバトロス・テクノロジー提供）

　海に設置される洋上風力発電の風車には、大きく分けて「着床式」と「浮体式」がある。これまで主流とされてきたのが、浅い海域の海底に基礎を建設し、組み上げていく「着床式」の風車だ。それに対して近年、水深が深い沖合にも設置が可能な「浮体式」への参入が増えてきた。

　かねてから、洋上風力発電では「浮体式」を採用すべきと考え、浮体式の風力発電に特化した独自開発の「浮遊軸型風車」で風力発電業界に参入をもくろむのが、株式会社アルバトロス・テクノロジー(東京都中央区)だ。

　代表取締役の秋元博路氏(工学博士)は、船舶海洋工学を専門とし、東京大学などで教員を勤めてきた。言わば海とそこに浮かぶものを知り尽くしたプロだ。

日本には浮体式が向いている

　洋上風力発電では、岸から離れた沖合の方がより安定した強風が吹き、発電効率が高まるとされる。秋元氏によると、欧州では日本と違い遠浅の海が広がっているので、着床式の風車を沖合に建てることができる。しかし、浅瀬の面積が小さい日本では、沖合に着床式風車を建設しようとすると、海深が深いため建設コストが大きくふくれ上がる。それで陸地近くに建設せざるを得ないが、それでは風が弱く不安定となり、さらに漁業権や景観破壊の問題も生じる。

　それに対して、海底に基礎を作る必要がない浮体式の風車は、沖合に出て海深が深くなっても建設コストがはね上がることはない。浮体式では風車を支える基礎を浮かべ、それを海底にワイヤーで係留する。水深が深くなってもワイヤーの長さが変わるぐらいだ。つまり、浮体式の風車の方が経済性は良いと秋元氏は説明する。

船舶海洋工学に基づいた「浮遊軸型風車」を開発

　このように、我が国の洋上風力発電は浮体式の方がよいと話す秋元氏だが、従来の浮体式風車には問題がある。浮体式でも、浮かべた基礎の上に高いタワーの風車を立てるのだが、大型台風がやって来る日本では、風車が転倒してしまうリスクが高い。そのリスクに備えるには浮体部分を大きくすることになるが、そうなるとコストがかさむ。

　アルバトロス・テクノロジーが開発した「浮遊軸型風車（Floating Axis Wind Turbine: 以下、FAWT）」は、回転する円筒浮体で垂直軸型風車を支える方式だ。

「船舶海洋工学では、重たいものは浮かべて動かすのが基本であり、浮かべた方が合理的です。そこで現在の形を開発しました」(秋元氏)

　この方式で、大型の風車を稼働させることが可能だと秋元氏は説明する。浮体そのものが風車の回転軸となり、周囲の海水が風車の軸受けとなる単純構造であり、風に吹かれて傾いても性能が低下しにくい特性から、最大出力時に20度程度傾いても大丈夫だという。しかし素人目には、どんどん風が強くなれば風車が傾いて、ついには倒れてしまうのではないかと考えてしまう。

「そこが誤解なのです。浮いているものって、『起き上がり小法師』と同じで転覆させようがないのです。90度傾けても戻ります。土木とか建築関係の人の発想では、こういう風にならないんです」(秋元氏)

　肝心の垂直軸型風車の発電性能はどうなのだろうか。「おおよそ風車直径10m以上のスケールであれば、従来型（水平軸型）風車と同等以上の性能です」（秋元氏）

日本の浮体式風車への本気度

　秋元氏がアルバトロス社を設立したのは、2011年の東日本大震災がきっかけだった。海洋再生可能エネルギーの実用化・商用化を目指して、2012年に会社を設立した。法人を設立したのは、海外特許の維持管理のためが主で、秋元氏は大学で教員をしながら、自腹を切ってその費用を捻出してきた。また、助成金などを活用しながら、これまで水槽実験等を進めてきた。

　浮体式風車による洋上風力発電大手は、プリンシプル・パワー（米国）やBWイデオル（仏）などの海外勢がある。日本の企業も、こうした欧米の有力企業に出資や協業をすることで、国内での実証実験を進めている。しかし、現在の日本には、浮体式風車の本格的な普及に向けて本腰を入れて取り組むメーカーがないと秋元氏は話した。

　秋元氏の考案した浮体式の「浮遊軸型風車」の風車部分は、カーボン複合材料の連続引き抜き成形により低コストで製造でき、発電機も含めて100%国内調達できるデザインであり、日本の技術だけで製造可能だと秋元氏は力説する。