Proposal for an offshore WF design suitable for the Japanese coast taking into account the interaction between meteorological and wind turbine aerodynamic fields

日本沿岸では着床式洋上ウィンドファームの設置が可能な浅海域は海岸線近傍に限定されるため，陸上地形の影響を十分に考慮した開発が必須となる．本研究では，陸からの風が卓越する沿岸海域において，乱流成分の大きい風況特性を最大限に活用し，気象場と風車空力場の相互作用を考慮した洋上ウィンドファームの最適デザインを提案することを研究目的とする．1年目の研究成果を以下に列記する．1) 内部境界層の構造解析に向けたデータ整理：青森県むつ小川原港において実施されたNEDO事業による風況観測結果を活用し，岸から0km，1.5km，3km，5kmにおける鉛直ライダー，洋上風況観測マスト，フローティングライダー(FLS)による風況観測値の品質管理を行い，内部境界層の時空間構造を解析するための観測データセットを構築した．フローティングライダー（FL）の観測値については，鉛直ライダーや観測マストとの比較及び神戸大学海洋実習施設で実施した陸上動揺実験の結果を含めて検討を行い，経験式に基づく動揺補正を行った．2) 沿岸域における風速場解析に向けたデータ整理：風速の水平風速分布については，上記NEDO事業で得られたスキャニングライダーによる風況観測値の他，衛星搭載合成開口レーダー（SAR）の観測値も利用する．本年度は，C-bandのCentinel-1A/B及びX-bandのASNARO-2のデータ収集・整理を行うと共に，後者については風速変換アルゴリズムの開発を行った．3) 内部境界層シミュレーションの高精度化：メソ気象モデルWRFによる風況シミュレーションを実施し，各種パラメータの調整や計算スキームの選択による計算精度への感度実験を行うと共に，岸沖方向のWRFの計算精度特性を明らかにした．また，OpenFOAMベースのLESモデルの作成に取り組み，むつ小川原港の実地形を用いた計算環境を整備した．

日本沿岸では着床式洋上ウィンドファームの設置が可能な浅海域は海岸線近傍に限定されるため，陸上地形の影響を十分に考慮した開発が必須となる．本研究では，陸からの風が卓越する沿岸海域において，乱流成分の大きい風況特性を最大限に活用し，気象場と風車空力場の相互作用を考慮した洋上ウィンドファームの最適デザインを提案することを研究目的とする．1年目の研究成果を以下に列記する．1) 内部境界層の構造解析に向けたデータ整理：青森県むつ小川原港において実施されたNEDO事業による風況観測結果を活用し，岸から0km，1.5km，3km，5kmにおける鉛直ライダー，洋上風況観測マスト，フローティングライダー(FLS)による風況観測値の品質管理を行い，内部境界層の時空間構造を解析するための観測データセットを構築した．フローティングライダー（FL）の観測値については，鉛直ライダーや観測マストとの比較及び神戸大学海洋実習施設で実施した陸上動揺実験の結果を含めて検討を行い，経験式に基づく動揺補正を行った．2) 沿岸域における風速場解析に向けたデータ整理：風速の水平風速分布については，上記NEDO事業で得られたスキャニングライダーによる風況観測値の他，衛星搭載合成開口レーダー（SAR）の観測値も利用する．本年度は，C-bandのCentinel-1A/B及びX-bandのASNARO-2のデータ収集・整理を行うと共に，後者については風速変換アルゴリズムの開発を行った．3) 内部境界層シミュレーションの高精度化：メソ気象モデルWRFによる風況シミュレーションを実施し，各種パラメータの調整や計算スキームの選択による計算精度への感度実験を行うと共に，岸沖方向のWRFの計算精度特性を明らかにした．また，OpenFOAMベースのLESモデルの作成に取り組み，むつ小川原港の実地形を用いた計算環境を整備した．