論文等発表実績

2013年6月 土木学会論文集 B3(海洋開発)Vol.69,No.2に収録及び発表

「港湾施設における使用電力量とその変動特性に関する分析事例」((独)港湾空港技術研究所、足利工業大学、北海道工業大学との共同研究)

2012年11月 第34回風力エネルギー利用シンポジウム(於:科学技術館)にて発表

「固定買取価格制度、電力不足問題で広がる、中型風車活用モデルの可能性」

2012年10月APEC 2012 Workshop: Microgrids for Local Energy Supply to Remote Areas and Islands in APEC Region(於:Far Eastern Federal University)にて発表

「Introduction of the Micro-Grid system with wind power generation for the remote isolated grid area in Federation of Russia」

2011年9月 Coastal Structures 2011(於:パシフィコ横浜)にて発表

「WIND ENERGY UTILIZATION BY USE OF MIDDLE SIZED WIND TURBINE IN COASTAL AREA」((独)港湾空港技術研究所、足利工業大学、北海道工業大学との共同研究)

2011年6月 土木学会論文集 B3(海洋開発) Vol.67,No.4に収録及び発表

「中型風車による港湾・漁港における自立型風力エネルギー活用に関する検討」((独)港湾空港技術研究所、足利工業大学、北海道工業大学との共同研究)

2010年6月 再生可能エネルギー2010国際会議(於:パシフィコ横浜)にて発表

「FIELD EXPERIMENTATION OF THE 300kW WIND POWER GENERATOR AT THE TOKYO-BAY COAST」((独)港湾空港技術研究所、足利工業大学、北海道工業大学との共同研究)
「ESTIMATION OF POWER PERFORMANCE OF 300kW WIND TURBINE LOCATED IN THE SEASIDE DISTRICT」(九州大学、(株)HIKARUWIND LABとの共同研究)

2008年11月第30回風力エネルギー利用シンポジウム(於:科学技術館サイエンスホール)にて発表。

臨海工業地域に設置した300kW風車のサイトキャリブレーション技術を適用した性能計測および性能評価(九州大学、(株)HIKARUWIND LABとの共同研究)
2008年11月 日本風力エネルギー協会誌 通巻87に論文投稿
「臨海工業地域に設置した300kW風車のサイトキャリブレーション技術を適用した性能計測」(九州大学、㈱HIKARUWIND LABとの共同研究)

2008年6月 港湾空港技術研究所資料,No.1180,に収録

「沿岸域中規模風車の開発とその沿岸域への適用について」((独)港湾空港技術研究所、足利工業大学との共同研究)

2007年6月 第7回風力エネルギー利用総合セミナー(於:足利工業大学)

駒井鉄工が開発した日本型仕様の風車について「駒井鉄工・風車KWT300の開発と実証」と題して発表を行いました。

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第7回風力エネルギー利用総合セミナー(2007年6月22日、23日)
「駒井鉄工・風車KWT300の開発と実証」(概要)

駒井鉄工(株)では日本の気象と地形条件にあった300kW風車の開発を行ってきた。昨年8月に建設と初期調整を完了し、運転を開始している。
現在、性能試験を継続して実施中であり、性能確認を順次行っている。
この風車の定格出力の決定に当たっては、ブレード16m以下で風車の各ブロックが10tトラックあるいは15t低床トラックで輸送可能なことを制約条件として考えている。
また、日本における山間部の気流の乱れ強度が高いという条件を考慮し、I15=0.20(風速15m/sにおける乱れ強度)で、従来より10%程度高い数値を使用している。
その他、耐風速(50年再現期間瞬間最大風速)70m/s、耐雷性の条件などについて、国際的な風車の基準であるIECの最高クラスの条件を使用している。
ここでは、風車の概要を説明するとともに、建設の状況、安全・制御システムの概要、性能試験の内容や結果について紹介する。

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2006年10月 再生可能エネルギー2006国際会議(於:幕張)

風力発電分野で“LES simulation of wind field in Japan's rugged mountainous region”と題した論文の発表を行いました。

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再生可能エネルギー2006国際会議(2006年10月9日~13日)
“LES simulation of wind field in Japan's rugged mountainous region”(概要)

Applicable area number:Ⅴ

Preferred mode of presentation: oral

Full title: LES simulation of wind field in Japan's rugged mountainous region

Large-Eddy Simulation (LES) method has been applied to the prediction of the wind field over a rugged mountainous region in central Japan. It computes the large-scale wind motion by modeling the effects of small-scale motion that cannot be resolved by the numerical grid that can be accommodated by readily available computers. The fluctuating instantaneous velocity results and the time-averaged wind field can be used as additional data for selection and identification of optimum locations for windpower generator installation.

Typical sites for windpower installation in Japan are in rugged mountainous regions where the wind speed and the direction change widely both spatially and seasonally and the selection of the installation sites must be made with special care. While field observations give necessary information about the prevailing wind speed and direction, they are limited to the point where the observation instrument is installed. Numerical prediction method, on the other hand, has a potential of providing detailed information of wind characteristics of various regions. But it has also suffered limitations in the areas it can cover and the details it can represent.

Recent advancement of computers and numerical models are making some limited application of numerical prediction methods possible. The present work makes use of the most recent numerical simulation method and the turbulence model in the prediction of the local wind characteristics in mountainous region in Japan. It is based on a semi-implicit fractional-step finite difference method incorporating an energy-conserving scheme for the convective terms with collocated grid arrangement in curvilinear terrain-following coordinates. It uses a Smagorinsky sub-grid turbulence model with a special ground boundary condition to represent different roughness effects of different groundcovers. Although it does not consider compressibility, temperature variation, or the effects of earth rotation, let alone such meteorological factors as the radiation, condensation or evaporation, it computes the turbulent flow within a localized region quite satisfactory.

The method has first been applied to a bench-mark flow over an idealized hill. Fig. 1 shows the results of the present LES simulation compared with the wind-tunnel test data of Meng & Hibi (2000). It is seen that the mean velocity and turbulent intensities are calculated well in this flow with separation and reattachment. Fig.2 now shows the results of the same calculation method applied to the region contained in approximately a few kilometer-square in certain mountainous region where a windpower generator is being planned to be installed. The results show that the wind clime up the gentle slope but follows a valley. These results are reasonable and they can be used to evaluate differences at different candidate sites together with a limited field data.

  • (a) mean velocity distribution in the center vertical plane.

  • (b) turbulence intensity distribution in the center vertical plane.

Figure 1. Results of LES calculation for flow over an ideal isolated hill compared with the wind tunnel data.

  • (a) computational grid .

  • (b) mean-velocity at 30m above ground.

Figure 2. Calculation of flow over Certain mountain region, Japan.

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2006年6月 第6回風力エネルギー利用総合セミナー(於:足利工業大学)

日本の地形や気象条件にあった風車開発の取り組みについて「KWT300風車の開発」と題して発表を行いました。

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第6回風力エネルギー利用総合セミナー(2006年6月)
「KWT300風車の開発」(概要)

風力発電では、風のエネルギーを安全に且つ効率よく引き出すために、発電機の性能を制約条件として、作用する風に応じた荷重条件を設定している。

従来のヨーロッパからの輸入風車は、その地域の風の特性に合わせて比較的乱れの少ない風を対象として開発されている。

日本におけるこれまでの風力発電の設置場所は、風の乱れが小さく、年間を通じて安定した風が作用する海岸部や高原地が選定されてきた。

しかし、わが国は国土のほとんどが山間部であり、今後の風力開発は山間部での開発が増えると予測される。

このような山間部では、起伏の激しい地形条件から風の乱れが大きくなり、従来の設計条件では風車主要部品の疲労損傷等の問題があると指摘されている。

以上のような日本における風車建設状況の検討から、日本における風力発電事業を活発にするためには、山間部において風力発電の導入を促進することのできる、厳しい気象条件および輸送・建設の条件に適合した風車が必要と考えられる。

また、このような仕様の風車は、輸送条件や気象条件の厳しい離島においても適していると考えられる。

駒井鉄工では、以上のような要求条件に適した風車の条件を検討し、300kWの風車開発を行っている。ここではその概要を紹介する。

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