Takagi Laboratory

洋上風力発電のコスト削減

洋上風力発電は欧州で大きな発電ファームがいくつも建設されている。わが国でも漸く洋上風力発電の建設が始まろうとしている。しかし、洋上風力発電のコストを大きく下げなければ我が国では利用が拡大しないと言われている。一般に何かのブレークスルーを実現する開発が行われるとコストが急激に下がると思われがちであるが、洋上風力発電は建設やOperation & Meintenanceあるいは系統接続のための送電設備など様々な要素技術が複雑に絡み合う大きなシステムであるため、一要素の開発ではコストは下がらない。実際、発電機や発電ロータに掛かるコストは全体の約1/4と言われており、いわゆる風車のコストを下げても全体コストには余り貢献しない。本研究室では発電コストを下げる可能性の高い要素を見つけるためにシステムズ・エンジニアリングの手法を適用したり、社会受容性を高めるためのデータシェアリングを提案するなど、全体システムのコスト削減に寄与する研究を続けている。

海流発電装置の開発

陸上面積の限られた我が国では、政府の目指す再生可能エネルギーの大量導入には排他的経済水域の利用が欠かせない。本研究室では、我が国の特色である黒潮を利用する海流発電が一つの重要な技術になると考え、新形式の海流発電装置を研究している。しかし、このような海洋再生可能エネルギーが我が国の電力源として認知されるためには、例えば１MWクラスの発電装置が数100基設置された巨大な発電ファームを構築しなければならない。それが実現するのは数十年先になるが、その第一歩として、まず小さなクローズドシステムが構築されるであろう。我が国の排他的経済水域に点在する離島はそのようなシステムを構築する重要な拠点になり得る。本研究室では発電装置の開発だけではなく、離島における小さなシステムと、そこから大きなファームに至るまでのロードマップについても検討を行っている。平成23年度からは、IHI,東芝、三井物産戦略研と共にNEDOの委託事業として双発式の実用化を目指している。


※本研究室で研究している海流発電装置がテレビ東京「未来シティ研究所」で紹介されました！
[未来シティ研究所] #29 「未来の海流発電」

海洋エネルギー・資源開発技術に関する研究

海洋には石油・ガスなどのエネルギー資源が眠っており、その産業規模は世界で120兆円/年とも言われています。我が国のEEZには残念ながら大きな海底油田やガス田は存在しないため、現在は大きな海洋産業が育っていませんが、将来は海洋再生エネルギーや改定熱水鉱床などの開発が行われることでしょう。実はこれらの開発には海底石油・ガス開発で培われた海洋技術がつかわれるのです。そこで、このような技術を研究するために寄付講座(RIO DE UT)が設置されました。高木研はこの寄付講座と連携して海底石油・ガス開発に関わる研究もしています。具体的には海上でのオペレーションの安全性を向上させるため複数浮体の運動の予測やモニタリングの研究を実施する予定です。これらの研究ではスポンサー企業やブラジルの大学との共同研究も計画しています。



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個別波浪予測システム　Wave on Demand

近年海洋において、エネルギー、資源開発が進み、それに伴い海上作業の安全性や効率が一層求められています。その一方で、これらに大きく影響を与える「波」の予測はレーダーなどで行われているものの、コストや即時性、精度に課題がありました。この様な背景から、海での作業中に、数秒後に来る波を、周囲に配置した安価なドローンで観測した波を利用して、リアルタイムかつ高精度に予測するシステムの開発を本研究室では行っています。具体的には、観測地点の複数の波のデータから別の地点の波を予測する計算アルゴリズムに関する研究や、波の観測や海上での無線通信を担う装置の設計を行っています。数値シミュレーションや大学内にある水槽での実験、実海域での実験を通してシステムの完成を目指しています。