| 翻訳監修の言葉 i |
| 翻訳者一覧 iii |
| 序言 v |
| 編集者と著者の詳細 vii |
| 1章 洋上風力発電の開発－現状と展望 1 |
| Poul Erik Morthorst, Jorgen Lemming, Niels-Erik Clausen |
| 1.1 はじめに 1 |
| 1.2 洋上風力発電の開発と投資コスト 1 |
| 1.3 洋上風力発電の発電コスト 1 |
| 1.4 建設中および計画段階の洋上ウィンドファーム 5 |
| 1.5 将来の技術開発 6 |
| 1.6 将来の洋上風力発電の成長シナリオ 8 |
| 1.7 洋上風車のコストの長期見通し 9 |
| 1.8 新しい洋上風車コンセプト 10 |
| 1.9 結論 12 |
| 2章 風車の基本 15 |
| John Twidell |
| 2.1 はじめに 15 |
| 2.2 風力発電の成長 15 |
| 2.3 風車の機能 16 |
| 2.3.1 ブレードの回転 16 |
| 2.3.2 回転速度 : 周速比λ 17 |
| （1） 可変速と定速 17 |
| （2） 周速比と風車設計 18 |
| 2.3.3 風速変動に伴う回転速度変動 18 |
| （1） 定速風車 18 |
| （2） 可変速風車 19 |
| （3） ギャレス 19 |
| 2.3.4 ブレード枚数 20 |
| 2.3.5 風から取得するパワー 20 |
| 2.3.6 風のエネルギー 20 |
| 2.3.7 出力曲線 21 |
| 2.3.8 設計サイズ 21 |
| （1） 問題回避 22 |
| （2） 遠隔監視と制御 22 |
| 2.4 洋上か陸上か？ 22 |
| 2.5 環境影響 24 |
| （1） ウィンドファームの敷地と利用 24 |
| （2） 景観 24 |
| （3） 騒音 24 |
| （4） バードストライク 25 |
| （5） 電磁干渉 25 |
| 持続可能性 25 |
| 3章 地中海における風と波 27 |
| Luigi Cavaleri and Carrado F. Ratto |
| 3.1 地中海における気象海象特性 27 |
| 3.2 地中海における風と波のデータ 28 |
| 3.2.1 観測 28 |
| （1） 目視観測 28 |
| （2） ブイおよびプラットフォームデータ 29 |
| （3） 衛星データ 29 |
| 3.2.2 モデルシミュレーション 30 |
| （1） 全球モデル 30 |
| （2） 領域モデル 32 |
| （3） 診断モデル 32 |
| （4） 波浪推算モデル 33 |
| 3.3 異なるデ タの整合性のあるデータへの統合 34 |
| 3.4 結果 35 |
| 3.4.1 Medatlasプロジェクト 35 |
| 3.4.2 地中海海域における洋上風の気候 39 |
| 3.4.3 イタリア沿岸の洋上風の賦存量の評価 39 |
| 3.4.4 評価結果の比較 41 |
| 4章 洋上風力発電量の評価/予報のための気候・気象学的な検討 45 |
| RJ. Barthelmie, S.C. Pryor and S.T. Frandsen |
| 4.1 はじめに 45 |
| 4.1.1 目的と本章の構成 45 |
| 4.1.2 大気変動のスケール 45 |
| 4.1.3 大気安定度 46 |
| 4.1.4 風速分布、エネルギー密度、発電量 50 |
| 4.1.5 デンマークに設置済みの洋上ウィンドファーム 51 |
| 4.2 風力資源量評価 52 |
| 4.2.1 長期の風資源量の予測（気候変動の影響） 52 |
| （1） 歴史的な変動 52 |
| （2） 将来の風気候 54 |
| 4.2.2 気候変動がないという仮定の下でのウィンドファームの寿命までの運転期間中の風資源量の予測 59 |
| （1） 風速の観測値 59 |
| 4.2.3 気候学的にロバストな風速と風力エネルギー密度の評価 60 |
| 4.2.4 鉛直風速プロファイルの外挿 61 |
| 4.3 風力資源量から風力発電量の評価（ウェイクの影響） 63 |
| 4.3.1 風車ウェイク 63 |
| 4.3.2 ウェイクモデルの概要 64 |
| 4.3.3 単一ウェイクのウェイク量とウェイクモデル 65 |
| 4.3.4 複数のウェイクの定量化 67 |
| 4.4 短い時間スケールでのウィンドファームの発電量 : 洋上ウィンドファームは陸上ウインドファームと異なるのか？ 68 |
| 4.5 まとめ 69 |
| 5章 風車の電気工学 75 |
| Z. Chen and F. Blaabjerg |
| 5.1 はじめに 75 |
| 5.2 風車の出力制御 76 |
| 5.3 風車用発電機 77 |
| 5.3.1 誘導発電機 78 |
| 5.3.2 同期発電機 78 |
| 5.3.3 ダイレクトドライブ発電機 79 |
| 5.4 最新のパワーエレクトロニクスおよびコンバータシステム 79 |
| 5.5 風車の電力変換システム 83 |
| 5.5.1 定速風車 83 |
| 5.5.2 可変速風車 87 |
| （1） 部分定格のパワーコンバータを用いた可変速風車 87 |
| （2） フルコンバータシステム 87 |
| 5.5.3 風車－発電機システムのまとめ 91 |
| 5.6 風車の制御 92 |
| 5.6.1 かご形誘導発電機を用いたアクティブストール風車 92 |
| （1） 事例 93 |
| 5.6.2 二重給電発電機を用いた可変ピッチ角制御 94 |
| （1） 事例 95 |
| 5.6.3 フルコンバータを用いた風車システム 95 |
| 5.7 ウインドファームのネットワークトポロジ 96 |
| 5.8 風車の大規模系統連系 98 |
| 5.8.1 風車系統連系の要求事項 99 |
| （1） 周波数および有効電力制御 99 |
| （2） 短絡時の出力レベルおよび電圧変動 99 |
| （3） 無効電力制御 100 |
| （4） フリッカ 100 |
| （5） 高調波 100 |
| （6） 安定性 101 |
| 5.8.2 電圧品質評価 101 |
| （1） 定常電圧 101 |
| （2） 電圧変動 102 |
| （3） 高調波 103 |
| 5.9 電力系統における風車性能の改善 103 |
| 5.9.1 電圧フリッカの最小化 104 |
| 5.9.2 電力系統の安定性向上 106 |
| （1） 定常状態の電圧安定性 106 |
| （2） 動的安定性 108 |
| 5.10 結論 110 |
| 6章 洋上ウィンドファームの系統連系 113 |
| Thomas Ackermann |
| 6.1 序章 113 |
| 6.1.1 システムの概要 114 |
| 6.2 洋上集電システム 115 |
| 6.2.1 集電システムのレイアウト 116 |
| 6.2.2 直流集電システム 118 |
| 6.2.3 可変周波数交流集電システム 120 |
| 6.2.4 集電システムの最適化 121 |
| 6.3 洋上変電所 121 |
| 6.4 陸上への送電 123 |
| 6.4.1 高圧交流（HVAC）送電 123 |
| 6.4.2 HVACの送電容量 125 |
| （1） 損失計算 126 |
| （2） 損失計算結果 126 |
| 6.4.3 他励コンバータを用いたHVDC送電 128 |
| （1） 他励HVDCの損失計算 131 |
| （2） 損失計算結果 131 |
| 6.4.4 自励コンバータを用いたHVDC送電 133 |
| （1） 自励HVDCの損失計算 135 |
| （2） 損失計算結果 135 |
| 6.4.5 ハイブリッド送電方式 136 |
| 6.4.6 送電技術のまとめ 136 |
| 6.5 信頼性評価 137 |
| 6.5.1 他励HVDC送電システムの信頼性 138 |
| 6.5.2 供給支障電力量の算出方法 139 |
| 6.5.3 解析結果 142 |
| 6.6 送電システムの経済評価 143 |
| 6.7 結論 143 |
| 7章 風力発電の大規模系統連系と電力市場 149 |
| Carlo Degli Esposti |
| 7.1 序章 149 |
| 7.2 再生可能エネルギーの法規制 149 |
| 7.3 再生可能エネルギー発電に対する支援スキーム 151 |
| 7.3.1 電力市場への参入 151 |
| 7.3.2 現在の支援スキーム 151 |
| （1） 固定価格買取制度（フィードインタリフ） 151 |
| （2） 入札 152 |
| （3） クォータ制あるいはまたはRPS（再生可能エネルギー利用割合基準） 152 |
| （4） グリーン電力証書 152 |
| （5） 財政措置 153 |
| （6） グリーン・プライシング 153 |
| 7.4 電力市場への再生可能電力大規模導入 153 |
| 7.4.1 電力市場における価格とコスト 153 |
| 7.4.2 電力の安定供給 154 |
| 7.4.3 再生可能エネルギー電源の優先接続 154 |
| 7.4.4 再生可能エネルギー価値の輸出入 155 |
| 7.5 系統コスト 155 |
| 7.5.1 系統接続コスト 156 |
| 7.5.2 系統運用コスト 157 |
| 7.6 再生可能エネルギーの大規模系統連系の技術要件 158 |
| 7.6.1 電力系統の拡張 158 |
| 7.6.2 系統安定性 159 |
| 7.6.3 ウィンドファームの需給調整コスト 159 |
| 7.6.4 国際連系線に対する影響 160 |
| 8章 洋上風車の動特性と疲労 161 |
| Jan Van der Temp1e |
| 8.1 はじめに 161 |
| 8.2 用語 161 |
| 8.3 確率過程 161 |
| 8.4 波と潮流 162 |
| 8.4.1 波の表現 162 |
| 8.4.2 不規則波の表現 165 |
| 8.4.3 構造への波荷重 167 |
| （1） 鉛直タワーへの荷重 167 |
| （2） 水平部材ならびに斜め部材 168 |
| （3） 潮流の影響 168 |
| （4） 回折 168 |
| 8.4.4 極大波、非線形波理論、ならびに砕波 169 |
| 8.4.5 長周期波の表現 170 |
| 8.4.6 潮位 : 潮汐 171 |
| 8.4.7 潮流 172 |
| 8.5 風 172 |
| 8.5.1 風速 172 |
| 8.5.2 ウィンドシアーと乱流 173 |
| （1） はじめに 173 |
| （2） ウィンドシアー 173 |
| （3） 乱流 174 |
| 8.5.3 極値風速とガスト 175 |
| 8.5.4 長期の風速分布 176 |
| 8.6 風車 177 |
| 8.6.1 はじめに 177 |
| 8.6.2 出力制御 181 |
| 8.6.3 乱流中の風車 182 |
| 8.7 洋上風車の動特性 184 |
| 8.7.1 動力学の基礎 184 |
| 8.7.2 ソフト設計風車とスティフ設計風車 186 |
| （1） 励振 186 |
| （2） 支持構造物 186 |
| 8.7.3 動力学上の支持構造の選択肢 187 |
| （1） 可変速 187 |
| （2） 風車の大型化 188 |
| （3） 波励振 188 |
| 8.7.4 補償に関して 189 |
| （1） 空力減衰 189 |
| （2） 可変速風車 189 |
| 8.8 疲労の基礎的な考察 189 |
| 8.8.1 はじめに 189 |
| 8.8.2 疲労の例 189 |
| 8.8.3 S-N曲線とMiner則 190 |
| 8.8.4 カウント法 191 |
| （1） レインフローカウンティング 192 |
| 8.9 基礎 193 |
| 8.9.1 地盤条件 193 |
| 8.9.2 基礎のモデル化 194 |
| （1） 水平荷重、垂直荷重、モーメントの伝達 194 |
| （2） 地盤バネ 195 |
| （3） 基礎の剛性マトリックスモデル 195 |
| 9章 浮体式洋上風力発電 199 |
| Andrew R. Henderson |
| 9 1 はじめに 199 |
| 9.2 歴史 199 |
| 9.3 深水域ウィンドファームの利点 202 |
| （1） 風車に対する影響 204 |
| 9.4 コンセプト設計のための設計要件 205 |
| 9.4.1 風車形状 207 |
| 9.4.2 材料および部材技術 208 |
| 9.5 候補となる浮体の形式 209 |
| 9.5.1 緩係留 209 |
| （1） 円盤ブイ型浮体 209 |
| （2） スパー型浮体 210 |
| （3） ディープスパー型浮体 211 |
| （4） トリフローター型浮体 212 |
| （5） マルチフローター型浮体の改良版 213 |
| （6） 2列複数基風車搭載浮体 214 |
| 9.5.2 緊張係留 214 |
| （1） 緊張係留型スパー 215 |
| （2） ミニTLP 215 |
| （3） 4つのフローターを持つTLP 216 |
| 9.5.3 深水域における着床式 216 |
| 9.6 結論および最後の課題 217 |
| 10章 洋上ウィンドファームへのアクセス 221 |
| Goeran Dalen and Mikael Jakobsson |
| 10.1 はじめに 221 |
| 10.1.1 安全性 221 |
| 10.1.2 経済性 221 |
| 10.1.3 その他の複雑な要因 222 |
| 10.1.4 稼働率の改善の必要性 222 |
| 10.2 良いアクセスの必要性 222 |
| 10.2.1 環境条件 222 |
| （1） 通常状態 222 |
| （2） 極限状態 223 |
| （3） 技術的要件 223 |
| （4） アクセスシステムのコスト 225 |
| 10.3 アクセスシステムの要素 225 |
| 10.3.1 最近の船舶市場 226 |
| （1） ゴムボート 226 |
| （2） 単胴船 226 |
| （3） 双胴船 227 |
| （4） 半没水型双胴船 227 |
| （5） ホバークラフト 227 |
| （6） セミサブ 228 |
| （7） ヘリコプタ 228 |
| 10.3.2 船の風車への接岸 228 |
| 10.3.3 作業員の乗り移り 229 |
| 10.4 アクセスシステムの歴史とその分析 230 |
| 10.4.1 スウェーデン・デンマーク・イギリスの例 230 |
| 10.4.2 基礎形式の影響 233 |
| （1） 問題点 233 |
| （2） 鉛直梯子を利用したアクセス方法の分析 233 |
| （3） 重力式基礎へのアクセス方法の分析 234 |
| 10.4.3 上記2つのシステムを組み合わせたシステム 235 |
| 10.4.4 通常アクセスおよび緊急救助のための空輸 236 |
| 10.5 新技術 236 |
| （1） 洋上アクセスシステム（OAS） 236 |
| （2） アンペルマン（Ampelmann） 237 |
| 10.6 まとめ 237 |
| 11章 規格と認証 239 |
| Axel Andreae, Kimon Algyriadis, Peter Dalhoff, Christian Nath and Silke Schwatz |
| 11.1 はじめに 239 |
| 11.2 規格 239 |
| 11.2.1 概観および比較 239 |
| （1） IEC61400-3洋上風車の設計要件 240 |
| （2） GLガイドライン 240 |
| （3） デンマーク推奨 241 |
| （4） DNV-OS-J101 241 |
| （5） IEC WTO1 241 |
| 11.2.2 今後の動向 242 |
| （1） 風車 242 |
| （2） 洋上ウィンドファーム 243 |
| （3） 深水域の洋上風車 244 |
| （4） 海洋エネルギー 245 |
| 11.3 風車およびウィンドファームの認証 245 |
| 11.3.1 一般 245 |
| 11.3.2 設計要件 246 |
| （1） 安全に関する基本的な考え方 246 |
| （2） 荷重 247 |
| （3） 支持構造 250 |
| （4） 機械 253 |
| （5） 洋上風車と陸上風車の適用方法の違い 254 |
| 11.3.3 型式認証 255 |
| （1） GLガイドライン 255 |
| （2） IEC WTO1 28 |
| （3） IECおよびGLの型式認証手順の比較 261 |
| 11.3.4 プロジェクト認証、またはウィンドファームの認証 263 |
| （1） GLガイドライン 263 |
| （2） IEC WTO1 269 |
| （3） IEC WTO1とGLによるプロジェクト認証手順の比較 270 |
| 11.3.5 認証の有効性と再認証 271 |
| 11.4 リスク評価 271 |
| 11.4.1 概要 271 |
| 11.4.2 リスク解析 272 |
| （1） リスク評価方法 272 |
| （2） リスク軽減手法 277 |
| 11.4.3 デューディリジェンス（Due Diligence） 280 |
| 11.4.4 コンディションモニタリング 282 |
| 11.4.5 他の要件 283 |
| （1） 洋上ウィンドファームのその他の部品 283 |
| （2） プロジェクト認証を超える解析と評価 283 |
| 11.5 まとめ 284 |
| 12章 深水域における洋上風車の基礎 289 |
| F.G. Cesari, T. Balestra and F. Tarabolrelli |
| 12.1 はじめに 289 |
| 12.2 構造案 290 |
| 12.2.1 基礎の選定 290 |
| （1） 下部構造の一般的性質 290 |
| （2） 風車の容量および水深と基礎との関係 290 |
| 12.2.2 洋上風車および大水深の地盤デ－タ 292 |
| （1） 風車データ 292 |
| （2） 海底地盤条件 292 |
| （3） 環境データ 293 |
| 12.2.3 中型から大型風車のための鋼製支持構造 294 |
| （1） 構造形式の評価 294 |
| （2） 設置 296 |
| 12.2.4 2MW風車のための支持構造 297 |
| （1） モノパイル 297 |
| （2） トリポッド 298 |
| （3） 3脚ジャケット 299 |
| 12.2.5 4MWおよび6MW洋上風車のための支持構造 300 |
| （1） 3脚ジャケット 300 |
| （2） 4脚ジャケット 300 |
| 12.2.6 浮体式および固定式の下部構造 302 |
| 12.3 下部構造の設計 304 |
| 12.3.1 設計データ 304 |
| （1） 適用される基準 304 |
| （2） 機能に関する要件 304 |
| （3） 環境データ 304 |
| （4） 地質データ 306 |
| （5） 地震データ 306 |
| 12.3.2 設計時の解析 306 |
| （1） 発電時の解析 307 |
| （2） 動的解析および疲労解析 307 |
| （3） 地震応答解析 308 |
| （4） 積出、吊上げおよび輸送の解析 308 |
| （5） 海底面上での安定性解析 308 |
| （6） 自由浮体解析および設置解析 309 |
| （7） 杭打ち解析 309 |
| 12.4 建設および輸送 310 |
| 12.4.1 建設 310 |
| 12.4.2 輸送 310 |
| 12.5 設置および撤去 311 |
| 12.5.1 モノパイル 311 |
| 12.5.2 トリボッド 312 |
| 12.5.3 3脚および4脚ジャケット 312 |
| 12.5.4 風車 314 |
| 12.5.5 供用期間後の撤去 314 |
| 12.6 重量とコストの関係 315 |
| 12.6.1 重量の比較 315 |
| 12.6.2 コストの比較 317 |
| 12.7 まとめ 321 |
| 13章 洋上風車の材料 323 |
| L. Battisti and A. Brighenti |
| 13 1 はじめに 323 |
| 13.2 ローダの材料 326 |
| 13.2.1 ブレード 326 |
| （1） 強化繊維 327 |
| （2） 樹脂 330 |
| （3） コア材 332 |
| （4） 製造技術 332 |
| 13.2.2 締結ボルト 339 |
| 13.2.3 ピッチドライブ 340 |
| 13.2.4 ハブとスピナ 341 |
| 13.3 ナセル部品の材料 342 |
| 13.3.1 主軸 343 |
| 13.3.2 増速機 344 |
| 13.3.3 発電機 344 |
| 13.3.4 ヨードライブ 344 |
| 13.3.5 ベアリング（軸受） 345 |
| 13.3.6 カップリング 346 |
| 13.3.7 機械ブレーキ 346 |
| 13.3.8 ナセルカバー 347 |
| 13.4 支持構造の材料 348 |
| 13.4.1 タワー- 348 |
| 13.4.2 基礎 350 |
| （1） コンクリート基礎 352 |
| （2） 鋼製基礎 352 |
| 13.5 寒冷気候における諸問題 353 |
| 13.5.1 複合材料 354 |
| 13.5.2 金属材料 355 |
| 13.5.3 その他の材料 356 |
| 13.6 洋上風車の材料選定手順 357 |
| 13.6.1 円筒タワーの材料設計 357 |
| 13.6.2 ブレードの材料設計 363 |
| 13.7 結論 367 |
| 索引 371 |
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