DeepCwindコンソーシアム

DeepCwindコンソーシアムは、大学、非営利団体、公益事業会社、そして産業界のリーダーからなる全国的なコンソーシアムでした。コンソーシアムの使命は、メイン州を浮体式洋上風力発電技術における全米のリーダーとして確立することでした。コンソーシアムの活動とその結果得られた研究の多くは、米国エネルギー省、国立科学財団、その他からの資金提供を受けました。^[1]

DeepCwindコンソーシアムの努力は、メイン大学が特許出願中のVolturnUSに結実しました。これは、水深45メートル以上の風力タービンを支えることができる浮体式コンクリート船体技術であり、洋上風力発電のコストを大幅に削減する可能性があります。^[2]

概要

DeepCwindコンソーシアムは、2009年に米国エネルギー省によるアメリカ復興・再投資法（ARRA）の一環として資金提供を受けました。メイン大学は、コンソーシアムの設立と浮体式洋上風力タービンのプロトタイプの設計・展開のために710万ドルの資金提供を受けました。この資金提供の一環として、研究計画には「より耐久性が高く、軽量なハイブリッド複合材料の使用、製造可能性、展開ロジスティクスなどの選択肢を評価することによる、浮体式プラットフォームの設計の最適化」が含まれていました。^[3]

10海里（nmi）以上沖合に設置される浮体式深海風力発電所は、エネルギー省が2030年までに風力発電比率を20%にするという目標達成に重要な役割を果たす可能性があります。深海洋上風力は米国の海洋エネルギー資源の主要部分であり、年間約3,100TW-hの潜在能力を有しています。また、以下の特性も備えています。

一部の沿岸プロジェクトを遅延または阻止してきた可視領域の問題を克服します。
エネルギー生産拠点を米国の主要人口密集地の近くに配置します。
より強力なクラス 6 および 7 の風力リソースにアクセスできるようになります。
遠隔地からの送電コストを削減し、展開および保守のロジスティクスを簡素化することで、風力エネルギーのコストを長期的に削減します。

これらの特性を考慮し、メイン州は、米国北東部の再生可能エネルギー需要への貢献として、5GW、200億ドル規模の浮体式洋上風力発電所ネットワークの建設を計画しました。^[4]メイン州は沿岸部で最も深い海域を有し、水深約60メートル（3海里）です。また、メイン州の156GWの洋上風力発電資源の89%は深海にあります。また、メイン州は広範な海事産業インフラを備え、国内最大級のエネルギー市場の一つにも近接しています。

研究成果

DeepCwindコンソーシアムは2011年2月にメイン州洋上風力発電レポートを発表しました。このレポートは、「経済性と政策、電力網の統合、風力と波力、海底地形、土壌、環境に関する研究を検証しています。また、組立・建設現場の概要、プロジェクト開発と許可取得に関する重要な課題、そしてジョーンズ法の影響に関する分析も含まれています。」^[5]

2013年6月、コンソーシアムは20kW ^{[6] 出力の} VolturnUS 1:8を運用開始した。これは高さ65フィートの浮体式風力タービンのプロトタイプで、6メガワット（MW）、ローター径450フィートの設計の8分の1のスケールである。VolturnUS 1:8は、南北アメリカ大陸で初めて系統接続された洋上風力タービンであった。

2016年6月、メイン大学主導のニューイングランド・アクア・ヴェンタスIプロジェクトは、米国エネルギー省（DOE）の洋上風力先進技術実証プログラムにおいて、トップティアの地位を獲得しました。ニューイングランド・アクア・ヴェンタスIは、メイン州沖合14マイル（約22キロメートル）に、メイン・アクア・ヴェンタスGP有限責任会社（Maine Aqua Ventus, GP, LLC）が開発する、出力6MWのタービン2基（12MW）の浮体式洋上風力発電パイロットプロジェクトです。このパイロットプロジェクトの目的は、この技術をフルスケールで実証し、2020年代には米国および世界各地の人目につかない場所に浮体式風力発電所を建設し、沿岸部の人口密集地に低コストでクリーンな再生可能エネルギーをもたらすことです。^[7]

提携組織と独自の研究イニシアチブ

メイン大学が主導するコンソーシアムには、大学、非営利団体、公共事業体、オフショア設計、オフショア建設、海洋構造物製造の幅広い業界リーダー、風力プロジェクトの立地、環境分析、環境法、耐腐食性材料の設計と選択を支援する複合材料、エネルギー投資に関する専門知識を持つ企業、教育と技術移転活動を支援する業界団体が含まれます。

タスク1: マイクロサイト選定、地球物理学的調査、地質工学

マイクロサイティング、地球物理学的調査、および地質工学の主要目的は、メイン湾にあるメイン大学深海洋上風力試験場におけるタービンアンカー設置のための海底環境の特性評価でした。活動は、地質および地質工学情報と、洋上タービン試験、モニタリング、および信頼性タスクで評価された気象海洋力との調整を行い、浮体式洋上風力タービン設計およびラボ試験タスクにおける浮体式洋上風力タービン用の効率的な係留装置およびアンカーの設計を支援しました。このタスクのさらなる目的は、タービンと係留装置設置後の現場位置の文書化と、現場の安全と航行の問題に対処することでした。

パートナー：メイン大学土木環境工学部、ジェームズ・W・セウォール社、メイン海事アカデミー、西オーストラリア大学海洋基礎研究センター

タスク2：環境・生態学的影響の調査

メイン州公共法 270 は、メイン大学深海洋上風力試験場の設立を許可し、試験場の環境監視と計画に関して以下の州および連邦機関に相談することを義務付けました。

内陸漁業野生生物局
海洋資源局
環境保全省
沿岸警備隊
陸軍工兵隊
NOAA漁業局

これらの機関は、敷地選定、航行、プロジェクトの撤去、修復措置、環境・生態系モニタリングに関する計画を要求しました。また、現場での活動に関する報告書と最新情報も要求しました。

マイクロサイト調査および地球物理学的調査活動
水深測量
歴史的に重要な資源の存在を確認するための調査
サイトプランの作成
ナビゲーションと安全計画の作成
環境・生態系モニタリング活動

以下の野生生物に特化した研究が行われる予定でした:

底生無脊椎動物
魚
海洋哺乳類
鳥とコウモリ
環境モニタリング活動のために生きた動物を収集することはありません。

試験場許可申請の一部である環境・生態モニタリング計画の一環として、海洋生物への潜在的な脅威の検討と緩和策の策定が行われました。本報告書で取り上げられた潜在的な懸念事項には、以下のものが含まれます。

係留索や構造物への海洋哺乳類の絡まり。
渡り鳥や餌場の妨害。
鳥とコウモリの衝突。
プラットフォームへの魚類や海洋哺乳類の誘引。
波エネルギーの方向と焦点の中断。
人間の影響。
視覚的なインパクト。
歴史的または文化的に重要な地域を乱す可能性がある。

すべてのマイクロサイトの選定、環境/生態系のモニタリング、および許可活動は、2010 年のプロジェクト開始から 2012 年のプロジェクト終了まで実施されました。

パートナー：メイン大学海洋科学部、メイン大学生物学・生態学部、アイランド研究所、メイン湾研究所、ニュージャージー・オーデュボン協会、パシフィック・ノースウェスト国立研究所

タスク3: 許可とポリシー

最近制定されたメイン州法2009第270章（LD 1465）に基づき、メイン大学深海洋上風力発電試験場は、州が選定したモンヒガン島付近に位置しています。^[8]この試験場は、州の試験場選定プロセスを通じて詳細に分析されました。

メイン州による試験地指定を受け、許可・政策チームは、関係するすべての地方、州、連邦の許可当局から、提案されたプロジェクトに関する特定許可を取得しました。申請要件に従い、LD 1465に基づく一般許可を取得するため、許可・政策チームは、マイクロサイト選定チームおよび生態学的モニタリングチームと連携し、以下の内容を記載した報告書を必要な州および連邦機関に提出しました。

プロジェクトエリアにおける既存の商業漁業およびその他の用途、および海洋資源。
底生無脊椎動物、魚類、海洋哺乳類、鳥類野生生物の詳細な監視計画。
プロジェクトの建設に関連する可能性のある周囲の騒音レベルの監視計画、および必要に応じてその後の作業と回避および軽減措置。
ナビゲーション公共安全計画。
プロジェクト削除計画。

チームは、連邦、州、地方の機関、および利害関係者と協議しながら、これらの計画の策定に取り組みました。

パートナー: James W. Sewall Company、Kleinschmidt、HDR/DTA

タスク4：浮体式タービンの設計、材料選定、実験室試験

浮体式タービン設計タスクの主な目的は次のとおりです。

NREL によって開発された結合空力弾性/流体力学モデルを部分的に検証します。
より耐久性があり、軽量なハイブリッド複合材料を統合することで、プラットフォーム設計を最適化します。
メイン大学深海洋上風力試験場への配備に向けて、10 kW ～ 250 kW の範囲の風力タービンをサポートできる 1 つ以上のスケール浮体式タービンプラットフォームの完全な設計を開発します。

パートナー: Advanced Structures and Composites Center、Maine Maritime Academy、Technip USA、National Renewable Energy Laboratory、Sandia National Labs、Ashland, Inc.、Kenway Corporation、Harbor Technologies、PPG Industries、Owens Corning、Zoltek、Polystrand, Inc.

タスク5: 洋上タービンの試験、監視、信頼性

メイン大学物理海洋学グループ（PhOG）は、モンヒガン島沖のメイン大学深海洋上風力試験場において、リアルタイムテレメトリー機能を備えた海洋データブイを設置・運用しました。この海洋データブイは水槽試験に先立って設置され、プロジェクト期間中を通して運用され、海洋、気象、および一般環境の状況をモニタリングしました。モニタリングは、風速と風向、視程、波向、水柱流に重点が置かれました。

パートナー：メイン大学物理海洋学グループ、メイン大学海洋科学部

タスク6：教育とアウトリーチ

メイン大学、メイン州海洋アカデミー、ノーザンメイン・コミュニティカレッジは、メイン州に熟練した労働力を育成するため、複数の学位プログラムを開発しました。地域社会全体に私たちの研究開発を理解してもらうため、DeepCwindコンソーシアムは、目標、活動計画、研究成果を共有し、議論する機会を数多く設けました。コンソーシアムは、メイン大学深海洋上風力発電試験場の立地選定について議論するための公開会議を開催し、州内および全米各地の会議で発表を行ったほか、メイン州全域の500人以上の小中高生を対象に、インタラクティブな風波水槽試験アクティビティを指導しました。これらの活動をはじめとする様々な活動は、プロジェクト期間中を通して継続されました。

パートナー: メイン大学先端構造複合材料センター、メイン大学工学部、メイン大学産業協力部、メイン海事アカデミー、ノーザンメインコミュニティカレッジ、アメリカ複合材料製造業者協会、メイン複合材料連盟、メイン風力産業イニシアチブ

タスク8：製作と展開メイン大学とその下請け業者は、約1/8スケールの浮体式風力タービンプラットフォームの製作と展開を主導しました。展開調査では、展開と設置における主要な要因を特定することを目指しました。1/8スケールのプラットフォームから収集された性能データは、NRELなどが開発したプラットフォーム数値モデルのさらなる検証に使用されました。

パートナー: Advanced Structures and Composites Center、Cianbro Corporation、General Dynamics Bath Iron Works、Maine Maritime Academy、Emera Maine、Central Maine Power Company、Technip USA、Reed and Reed、SGC

参照

参考文献

^ 「DeepCwindコンソーシアム」メイン大学先端構造複合材センター. メイン大学. 2016年7月5日閲覧。^{[永久リンク切れ]}
^ 「ニューイングランド・アクア・ヴェンタスI、エネルギー省が最大3,990万ドルの追加資金を獲得」メイン大学先端構造複合材センター. 2016年7月19日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2016年7月5日閲覧。
^ 米国エネルギー省エネルギー回収法に関する州メモ：メイン州（PDF） . 米国エネルギー省. 2010年6月1日. p. 5. 2016年7月5日閲覧。
^ Dagher, Habib (2012年9月). メイン州深海洋上風力発電レポート(PDF) . メイン州オロノ: メイン大学. p. 567. 2015年10月6日時点のオリジナル(PDF)からアーカイブ。 2016年7月5日閲覧。
^ 「Offshore Wind Report」メイン大学先端構造複合材センター、メイン大学。 2016年7月5日閲覧。
^ 「DeepCwindコンソーシアム - VolturnUS - Dyces Head Test Site」. 4C Offshore . 2016年11月24日閲覧。
^ 「ニューイングランド・アクア・ベンタスI、エネルギー省が最大3,990万ドルの追加資金提供に選定」メイン大学先端構造複合材センター。メイン大学。2016年7月19日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2016年7月5日閲覧。
^ ミラー、ケビン（2009年6月4日）「バルダッチ氏、海洋エネルギー法案に署名」バンゴー・デイリー・ニュース。 2016年7月5日閲覧。

外部リンク

先進構造複合材料センター - DeepCwindコンソーシアム 2017年8月5日アーカイブ - Wayback Machine

[1] 「DeepCwindコンソーシアム」メイン大学先端構造複合材センター. メイン大学. 2016年7月5日閲覧。^{[永久リンク切れ]}

[2] 「ニューイングランド・アクア・ヴェンタスI、エネルギー省が最大3,990万ドルの追加資金を獲得」メイン大学先端構造複合材センター. 2016年7月19日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2016年7月5日閲覧。

[3] 米国エネルギー省エネルギー回収法に関する州メモ：メイン州（PDF） . 米国エネルギー省. 2010年6月1日. p. 5. 2016年7月5日閲覧。

[4] Dagher, Habib (2012年9月). メイン州深海洋上風力発電レポート(PDF) . メイン州オロノ: メイン大学. p. 567. 2015年10月6日時点のオリジナル(PDF)からアーカイブ。 2016年7月5日閲覧。

[5] 「Offshore Wind Report」メイン大学先端構造複合材センター、メイン大学。 2016年7月5日閲覧。

[4c-6] 「DeepCwindコンソーシアム - VolturnUS - Dyces Head Test Site」. 4C Offshore . 2016年11月24日閲覧。

[7] 「ニューイングランド・アクア・ベンタスI、エネルギー省が最大3,990万ドルの追加資金提供に選定」メイン大学先端構造複合材センター。メイン大学。2016年7月19日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2016年7月5日閲覧。

[8] ミラー、ケビン（2009年6月4日）「バルダッチ氏、海洋エネルギー法案に署名」バンゴー・デイリー・ニュース。 2016年7月5日閲覧。