科学者たちは、風力タービンをより効率的で耐久性の高いものにするため、絶えず革新の方法を模索しています。
今回、研究者らは洋上風力タービンを、破壊的なハリケーンに耐えられるようにしました。
研究チームは、より手頃で効率的かつ耐久性の高い風力タービンが市場で優位に立ち、洋上風力発電の長期利用に適した選択肢となることを期待しています。
科学者たちは、風力タービンをより効率的で耐久性の高いものにするため、絶えず革新の方法を模索しています。炭素排出量の少ない木製の風力タービンタワーを設計したり、古い風力タービンのブレードを再利用する方法を調べたりと、世界各地で風力エネルギーに関する目覚ましい取り組みが数多く進んでいます。今回、研究者らは、破壊的なハリケーンに耐えられるようにすることで、洋上風力タービンの耐久性をさらに高める方法を見つけました。
現在の風力タービンは高さ490フィートを超えるものも建設できますが、こうした巨大な構造物はハリケーンの強風に弱く、クリーンエネルギーを生み出すために多数の風力タービンが洋上に設置される場合は特に脆弱です。
そこでコロラド大学ボルダー校の科学者たちは、ハリケーンの強風に自然に強いもの、つまりヤシの木から着想を得る設計を考案しました。
「私たちは、こうしたハリケーンの状況を生き延びるヤシの木から大きな着想を得ています」と、同大学の電気・コンピューター・エネルギー工学科でパーマー寄付講座を務めるルーシー・パオ氏は声明で述べました。
風力タービンの新しい設計
風力タービンは通常、吹いてくる風に向けて設置され、ブレードは非常に硬く作られていますが、こうした剛性の高い構造を作るには費用がかかります。一方、研究者らは、風に背を向けたブレードは強風時にタービンタワーにぶつかりにくいことを発見しました。そのため、ブレードをそれほど重く硬く作る必要がありません。代わりに軽量で柔軟性を高められ、コストも抑えられます。ヤシの木のように、ブレードは強風で折れるのではなく、しなやかに曲がります。
研究者らは、バージニア大学、テキサス大学ダラス校、コロラド鉱山大学、国立再生可能エネルギー研究所と協力し、この理論を検証するためにセグメント型超軽量変形ロータータービンを開発しました。4年間の試験を経て、今月、研究成果を無事に発表することができました。最大風速に達しても、このタービンは十分かつ安定して発電しました。
この研究は、2022年米国制御会議論文集で発表されました。気候変動により、専門家が再び平均を上回るハリケーンシーズンを予測する中での成果です。
新たに開発されたセグメント型超軽量変形ローターについては、こうした耐久性の高い風力タービンで何が可能になるのか、また従来型の風上向きタービンにどのような影響を与えるのかを明らかにするため、さらなる研究と試験が行われます。研究の著者らはすでに大規模な洋上風力タービンのモデル化を進めていますが、まだ試験はしていません。
研究チームは、より手頃で効率的かつ耐久性の高い風力タービンが市場で優位に立ち、洋上風力発電の長期利用に適した選択肢となることを期待しています。
「風力タービンのブレードは通常、少なくとも20年間使えるように設計されています」とパオ氏は述べ、「私たちの新しいコンセプトのブレードも同じように長く使えるようにしたいと考えています」と語りました。
