自然エネルギーを用いたメタンハイドレート生産システムに関する研究

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メタンハイドレートは日本周辺に存在する非在来型の天然ガス資源であり、日本の年間天然ガス使用量の100年分以上の資源があるとされ、注目を集めている。本研究では、メタンハイドレートの埋蔵量が最も多く、日本における開発の候補地となる南海トラフでのメタンハイドレート生産を想定して、南海トラフの自然環境条件に基づいて各種プラットフォーム形式を検討し、最も開発に適する効率の良い浮体形式の一つとしてスパー型浮体に注目し、これを中心に生産システムの標準的な姿を明らかにすることを目的とした。まず、水平坑井による生産、生産プラットフォーム、生産井の掘削、ライザー、パイプライン、処理施設について、初期検討における経済性評価のためのコスト評価式を作成した。作成した評価式については既存の評価ツールと比較し、その妥当性を確認した。ついで、この評価式を用いて20〜30年間の生産期間に対する経済性を明らかにした。この結果、メタンハイドレート生産の経済性はかなり悪く、経済性改善の手段を講じる必要性が明らかにした。本研究ではさらに、メタンハイドレート生産の経済性改善のために、メタンハイドレート分解促進のためのエネルギー供給を自然エネルギーによることを考え、特に風力エネルギーに注目して検討を行った。沖合に設置した浮体式洋上浮力発電システムについて、5MWクラスの大型風車を搭載したスパー型風車のコンセプトを提案した。その上で、応答解析プログラムを作成し、模型実験より妥当性を確認した。ついで作成したプログラムを用いて、スパー型浮体の設計を行い、単純な円筒型にフーティングを設けた形式とすることより、浮体サイズを半分近くに小さくすることが可能となり、経済性を向上できることを明らかにした。