October 19, 2020
Onshore wind turbines can be found everywhere from the tropics to the Arctic. 30 年前、開発者はそれらを海上の固定基盤に設置し始め、洋上風力発電市場の上昇に火をつけ、2019 年には 6.1GW の新規容量が追加されました。
より最近では、風力産業は、固定基盤ではなく、水中の浮体プラットフォームにタービンを設置するというさらに意欲的な取り組みに着手しています。
では、浮体式洋上風力発電とは何なのでしょう？
それは、まさにその通りです。 風力タービンを海中の固定された土台に設置するのではなく、水中に浮かぶ構造物に取り付けます。 その構造体は海底に固定され、海岸や航路に流れ出さないようにします。
今日の浮体式風力発電の設計では、標準的な洋上タービン、輸出ケーブル、プラント全体の材料を使用することを想定しています。 浮体式洋上風力と固定基礎式洋上風力の主な違いは、後者が水深約165フィートまでに制限されることです。
浮体式洋上風力はどのように機能するのか
タービンをまっすぐ保つために、浮体基礎は氷山の原理を利用しているのです。
現在、世界で唯一の商業用浮体式風力発電所であるスコットランドのハイウィンドでは、各シーメンス SWT-6.0-154 タービンのタワーヘッドの質量は約 350 トンであり、約 6,060 トンの固体バラストと約 13,230 トンの変位を持つ基礎に載っています。 しかし実際には、浮体式基礎の開発者は、建設費が安く、運用と保守の観点から作業しやすい設計に焦点を合わせています。 すべての開発者が異なるコンセプトを持ち、それがベストである理由を説得力ある形で主張しています。
石油・ガス業界での経験を生かし、Equinor（旧Statoil）は、安定性のために重力に依存するスパーブイの設計に基づいて、先駆的なHywind浮体式プラットフォームを開発しました。 スパーブイは分割して組み立てられ、海面下約260フィートまで伸びるため、水深約310～390フィートに適しています。
Principle Power や Hexicon などの他の開発者は、安定性を浮力に依存し、より浅い喫水に適した半潜水型プラットフォームの設計を支持している。
フランスの財団メーカーであるイデオル社が提唱する3番目のデザインは、タービンの安定性を維持するためのダンピングプールを含む四角いバージである。 半潜水型と同様、これは浅い水域に適しており、Ideol社はコンクリート製造がローカルコンテンツの観点から便利であることを宣伝している。
最後に、テンション・レッグ・プラットフォームと呼ばれるコンセプトは、安定性をもたらすために張力係留システムに依存している。 これにより、構造物の物理的な設置面積が小さくなり、競合するモデルよりも安価になる可能性がある。 デンマークの Stiesdal Offshore Technologies 社は、TetraSpar と呼ばれる製品でこのコンセプトの開発をリードしています。
Equinor社は、商業規模の浮体式風力発電所を建設した最初の企業で、今日まで、同社の Hywind デザインが重要な運用実績を持つ唯一のものです。
ノルウェーのエネルギー大手は、スコットランド沖の最初のデモプロジェクトと30メガワットの商業風力発電所の間で、最大70%のコスト削減ができたと主張しています。
2月に、Equinor の浮体式風力発電開発責任者の Sebastian Bringsværd は、2030 年までにメガワット時あたり 40 ～ 60 ユーロ（44 ～ 66 ドル）のコスト目標を挙げました。 こうした急速なコスト削減により、Equinorは今後の浮体式洋上風力の入札で優位に立てる可能性がある
しかし、IHS Markitが照合した今後のプロジェクト数字の2019年5月の分析によると、浮体式洋上風力容量の90％は半潜水型プラットフォームに設置されるようで、その市場をリードするのはプリンシプルパワーであることが分かった。
浮体式洋上風力タービンはどのように設置されるのか？
Equinorのスパーブイ基礎は基本的に中空のスチールシリンダーで、現場まで牽引してから水とバラストで一部満たして、強制的に直立状態を維持できるようにします。 この基礎の最新版は、直立時に少なくとも345フィートの水深を必要とするため、従来の基礎と同様に、タービンの設置は海上で行われる可能性が最も高い。
他の基礎設計では、必要な最低水深がはるかに低いため、タービンの設置は陸上で行い、完全に組み立てられたタービンと基礎を現場まで牽引して、コストを大幅に削減することが可能です。
業界団体 WindEurope の 2017 年の声明によると、米国の利用可能な洋上風力資源の約 60% は、実質的に西海岸の全域を含め、底面固定式基礎タービンの手の届かないところにあります。
ヨーロッパでは、浮体式洋上風力により、大陸のすでにトップレベルの底面固定式容量に加えてさらに 4テラワットをもたらすことができます。 また、日本では、500 ギガワットの容量を提供できる洋上風力発電分野の開発には、浮体式基礎が不可欠です。
膨大な未開発のエネルギー資源を獲得する能力を超えて、浮体式洋上風力は、産業的にも大きな可能性を秘めています。 米国にとっては、これまでかろうじて参入できた自然エネルギー部門に参入する方法となるかもしれません。
誰がこのゲームに参加しているのでしょうか。
まず、ヨーロッパの石油・ガス会社です。 エクイノールが最も顕著な例ですが、ロイヤル・ダッチ・シェルも主要なプレーヤーとして台頭してきており、イタリアの請負業者サイペムは昨年、プラットフォームを発表しました。
フランスのトタルは3月に市場に参入し、今月初めにはイデオルの基盤とMHIヴェスタスのタービンを使用する地中海のEolmedプロジェクトの20％の株式を取得した。
これらの企業は、イデオル、プリンシプル・パワー、スティースダール・オフショアなどの独立系浮体式プラットフォーム開発企業のホストと競合または提携することに熱心なようである。 同時に、石油メジャーはプロジェクト開発や資産所有の役割を担うかもしれない。
Ørsted はまだ浮体式洋上風力発電の計画を明らかにしていないが、EDP Renewables と Engie は WindFloat Atlantic プロジェクト（スペインの石油・ガス会社 Repsol と共に）で協力し、Iberdrola は 3 月に 2 つのパイロットプロジェクトを発表している
最後に、風車メーカーが挙げられる。 シーメンス・ガメサ、MHIベスタス、GEといった洋上風力タービンの大手は、浮体式基礎の複雑な設計から遠ざかっているが、ほとんど心配する必要はないだろう。
Where’s the market going?
米国で普及するかどうかにかかわらず、浮体式洋上風力が世界レベルで普及することは間違いないでしょう。 短期的に見ても、洋上風力発電の分野で面白い展開があるかもしれません。
米国のプリンシプル・パワー社は、たとえば業界の発展で主導的な役割を果たす可能性がありますね。 日本はついに洋上風力を開発することができる。 また、ヨーロッパの石油・ガスメジャーは、風力発電のプレーヤーとして本領を発揮するかもしれません
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