期待高まる「洋上風力発電」とNEDOの戦略！≪後編≫　―運転を開始した「銚子沖」と「北九州市沖」の徹底比較―

なぜ日本海側と太平洋側で実証実験を行うのか？

次に日本の実証試験が、なぜ日本海側と太平洋側で実証実験を行うのかを見てみよう。

太平洋（銚子沖）ではうねり波の周期が長いため、大きな波が来る。これは台風は当初、赤道あたりで発生することが多いが、発生した段階からかなり波の影響が出てくる。その波の影響の具体的なものとして、「うねり」が出てくる。そうなると工事などが難しくなるというのが太平洋側である。かつ台風も結構多い。

日本海側の北九州市沖にも台風は来るが、北九州市沖では波の「うねり」というよりも「季節風」、あるいは「低気圧」などによる波というのが特徴である。

このように、波の違いもあるため、太平洋沖と北九州市沖の2カ所で実証研究を行っているというのが理由である。

また、風車にも落雷事故が多いが、日本海側では、冬季雷^注3という雷が発生し、これは夏季の雷（夏季雷）に比べて100倍以上もエネルギーが大きい。これに対応するため、風車の羽根1個1個に避雷針が設置されているが、それでも雷のエネルギーが大きい場合は、羽が割れてしまうこともある。

銚子沖と北九州市沖・洋上風力の構造と特徴

〔1〕洋上風力の仕様と構造

次に、NEDOが開始した洋上風力発電の状況を少し詳しく見てみよう。

表2が、銚子沖と北九州市沖の実証実験の仕様である。銚子沖の場合は、離岸距離約3.1㎞、水深が約12mのところに建設されており、風車は三菱重工業製の2.4MWである。また、洋上風力の心臓部のナセル（風車の軸受け、増速器、発電機などを収納する格納部）は、実に119トン（北九州沖：125トン）もの重さがある。これは自動車の場合で見ると、普通車のセダンの場合は多くても1.5トン程度であるから、ナセルは普通車の約100台分の重さがあることになる。風力の3本のブレード（羽）は1本10トンもの重さとなっており、その風車の先端では最大で200㎞／時で高速回転している。

図3に千葉県・銚子沖、図4に福岡県・北九州市沖の洋上風況観測タワー（図4の左図）および洋上風車の構成を示す。

さらに、図3の右の黄色い部分（重力式基礎：フラスコ型の形状）は5400トンもの重さがあり、洋上風力の「重し」にもなっている。

なお、図3左側の観測タワーの高さは100mであるが、図3に示すように、10mごとにアームが取り付けられており、各アームには観測装置（風速計22基や風向計23基など）が設置され、風況の変化を見ている。

この（銚子沖の）風車を実際に建設したのは鹿島建設、風車の製造は三菱重工業で、風車と基礎の動的解析は東京大学が行い設計を行っている。なお、銚子沖も北九州市沖も海象計といわれる、海底の波向計とか流速計を測定する計測器を海中に沈めている。

〔2〕陸上風力は年平均6m/s、洋上風力は年平均7m/sが必要

陸上の場合、風は地上からの高さが30m、50m、90mと高くなるに従って風速の変化が大きいが、逆に洋上のほうは安定（10〜13m/s）しており、地上からの高さによる大きな差がない。

陸上風力で、風力発電のビジネスを行う場合の風速については、いろいろなデータの考え方があるが、最低でも年平均6m/sの風がひとつの目安として必要である。これに対して洋上風力の場合は、陸上に比べ風力発電の設置コストなどがかかっているので、年平均7m/s以上の風速が必要になる。

〔3〕具体的な風速と発電量の関係

図5は、銚子沖の風速と発電量を示している。例えばグラフから、次のようなことがわかる。

1. 2013年5月10日の1日の平均風速は、3.3m/sしかなかったので2,015kWh の発電量であった。
2. その翌日の2013年5月11日は、1日の平均風速が12.9m/s、発電量は54,206kWhであった。

風速は4倍になったが発電量は26.9倍にもなっているが、このことから、風速がいかに大事かということがわかる。ちなみに図5の右下に示すように、2013年5月の場合、平均風速が7m/sで、設備利用率が37％となり、太陽光発電の11％程度に比べて設備利用率が3倍以上になっていることがわかる。

今後は、年間での変化をデータにとって分析する計画である。

▼ 注3
冬季雷：冬季に日本海沿岸で多く発生する雷。世界的に日本の日本海沿岸とノルウェー西岸でのみ発生する。放電時間が長くエネルギーが非常に大きいのが特徴である。