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日本初、沖合における着床式洋上風力発電が千葉県銚子沖に完成

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日本初、沖合における着床式洋上風力発電が千葉県銚子沖に完成

鹿島は、NEDOによる洋上における風力発電の実証研究において、千葉県銚子沖約3kmの海上に建設を進めていた日本で初めての着床式洋上風力発電設備を完成させたと発表した。

太平洋の大きな波やうねりを克服し、海面高さ100mを超える風車(定格出力2,400kW)と風況観測タワーを設置した。同社は、今回の建設工事で、多くの台風や東日本大震災を経験した。今後、厳しい環境下で培った建設のノウハウを、大きな期待が寄せられている洋上風力発電事業に役立てていく考えだ。

NEDOの本実証研究は、台風や地震などの日本の厳しい自然環境に適用できる洋上風力発電技術確立を目的としている。洋上風力発電システムとして風車についてNEDOと東京電力の共同事業で、洋上風況観測システムとして観測タワーについてNEDOから委託を受けた東京電力と東京大学が実証研究を行っている。

鹿島は東京電力の発注を受け、観測タワーと洋上風車の建設を担うとともに、東京電力から再委託で、風車基礎の研究開発を担っている。洋上は障害物が無く、陸上より安定的に強い風力が得られ、発電効率が高いメリットがあるとされ、今後約2年間、風向きや風の強さと発電量の関係などの調査が進められる。

今回、設置された風車と風況観測タワーの工期は2010年12月~2013年1月。洋上風車の基礎の設計では、陸上風車の設計で考慮する荷重に加えて、波浪による力(波力)をはじめ、風力と波力が作用する同時性や、地震発生時の海水の影響を考慮するなど、陸上風車基礎とは大きく異なる設計方法を採用した。

また、建設に先立ち実施した建設地点での波浪観測により、東北地方太平洋沖地震で襲来した銚子沖の津波が観測でき、水理実験で本基礎模型に同様の津波を作用させて安全性を確認した。

基礎の構造は、施工時の可搬性(陸上で製作した基礎を建設地点まで輸送する)を考慮して中詰め材を後施工できるケーソンタイプの重力式コンクリート基礎としている。

(左)風車ケーソン基礎の鉄筋、PC鋼材の配置 (右)完成した風車、観測タワーケーソン基礎

(左)風車ケーソン基礎の鉄筋、PC鋼材の配置
(右)完成した風車、観測タワーケーソン基礎

形状はより大きな波力が作用する海面付近を出来る限り細くした三角フラスコ型を採用し、ケーソン外壁は、軽量化とひび割れ対策のために、プレストレストコンクリート(PC)壁構造とした。PC鋼材の配置には、PC卵形消化槽(下水汚泥を腐敗させ消化するタンク)の螺旋状にPC鋼材を配置する技術を応用し、耐荷性能と耐久性を確保した。

さらに、基礎底面には摩擦を増大させるためのアスファルトマットを取付けることで安定性を確保している。

銚子沖の風車ケーソン基礎据付状況

銚子沖の風車ケーソン基礎据付状況

太平洋の大きなうねり波の影響の中でケーソン基礎の運搬・据付を実施するため、水理実験を実施し起重機船の船体中央部で吊ることにより動揺を最小限に出来ることを確認した。

その結果を施工に反映するため、既存の船としては日本最大級の1,600t吊全旋回起重機船の船体中央の舷側に櫓を艤装し、浮力を利用することで2,400tの重量のケーソンを半潜水式で運搬、据付けることに成功した。

据付後、ケーソンの中詰材として比重の大きな銅水砕スラグを投入し、トータル5,400tの重力式基礎が完成した。

風車の設置には2隻の大型建設用作業船(SEP:Self Elevating Platform)を使用した。銚子沖のうねりの中では、台船に部材を載せてSEP上の650tクレーンで吊り上げることが困難であるため、静穏な東京湾内で全ての部材をSEP2隻に積込み、銚子沖へ曳航し組立てた。作業員の輸送方法として、銚子のうねりに対応できる大型のサプライボートとバスケットで吊移動する方法を採用することで、人員の安全な輸送を可能にし、高い作業稼働率を達成した。

風車のブレード取り付け状況

風車のブレード取り付け状況

【参考】
千葉県沖合で国内初の洋上風力発電(着床式)が設置完了(2012/10/23)
鹿島湾240MWの洋上風力、2017年から段階的に発電開始(2013/1/28)

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