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風力発電ビジネスを「リスクの低い事業」にするために

Windconnect.co.,Ltd

風力発電サイト開発

風況観測タワーの建設

 通常1年以上の風況観測が必要。現在は60m級の観測タワーが一般的です
 風況観測タワーはトラス式が主流。支線3方向、4方向型があります
 また、大規模ウィンドファームでは複数基数の設置が推奨または必要となります
(参考)風況観測の重要性について 

風況観測タワ−(トラス式) 風況観測塔(カップ式風速計)NRG社 風況観測塔(ベーン式風向計)NRG社
トラス式タワー カップ式風速計 風向計 


風況観測サービス(風況観測タワーの保有が不要)こちら
 ※弊社提携企業との共同実施サービス

風力事業者は風況観測タワーを購入(またはリース)で建設する事が一般的ですが設備は固定資産になる事(設備償却等の問題)や、本来必要なのは「観測タワー本体」ではなく、「観測データ」のみであることから、当方で観測タワーを建設・保有し、お客様には「観測データ」のみを提供するサービスです

NRG製データロガー(通信機能付き) 風況観測データのアウトプットtxtファイルで風向、風速を出力)
 データロガー 観測データ 


(風況観測タワー建設までの事前準備)

【事前調査・現地調査】

観測タワー建設の前段階で事前調査(現地、机上)を実施。候補地が有望か否かの判断や、どの程度の規模の設置が可能かを事前検討
特に山林での観測タワー設置の場合は、現地調査が重要です
現地調査は必要に応じて、ドローンを用いて行います

風力発電サイト現地調査(牧場跡地) 風力発電サイト現地調査(山林) 風力発電サイト現地調査(山林2)
風力発電サイト現地調査(牧場跡地2) 風力発電サイト現地調査(民有林) 風力発電サイト現地調査(山林・熊出没注意)
  現地調査の例
風力発電サイト現地調査(農地,要農地転用) 風力発電サイト現地調査(観測タワー設置測量) 風力発電サイト現地調査(風況観測塔設置位置決め)
  観測タワー設置の位置決め  
 風況観測タワー設置場所調査(ドローン)風力発電所空撮
 ドローンの活用


【規制対応、各種行政手続き】

 観測タワー設置では建築確認申請や景観条例届が必要です。
 また地目に応じて各種手続きが必要です
 農地転用や伐採届、国有林における各種申請なども対応可能です(実績あり)

【風車仮割り付け】

ウィンドファームの場合各種制約条件を踏まえて風車を割り付けし開発想定規模を決定します。その規模とレイアウト計画を元に風況観測タワーの設置位置と本数を決めます
割付は土地の規制、地目、地権者の所有地の範囲などの制約がありますが、この他、仮想風況を作成し風況解析シミュレーションを行い風車配置ポイントを仮設定する事も行っています

【観測前風況マップの作成・発電量シミュレーションの実施】


風況観測の前におおよその風況を把握する手法として、

(1)風況解析ソフトウェアMASCOTでの予測
NEDOが提供する風況データ(LAWEPS-DB)を用いてMASCOTで局所地形での風況を算出することができます
 NEDO風況マップは風速カラーマップ表示が空間メッシュ500m、通常の表示での風況データは5kmメッシュで表示されます。これをMASCOTで詳細地形で再計算するものです

(2)風況解析ソフトウェアRIAM-COMPACTでの予測
 気象モデルなどで仮想風況データを構築し、これをRIAM-COMPACTで詳細地形での再計算を行うものです
 1〜3ヶ月程度の観測(観測タワー、ドップラーライダ等)をもとに年間予想風況を作成し、風車の最適配置と概算の風況と年間発電量の算出を行う場合もあります
 ※これらの手法はあくまでも風況の目安、増速領域を把握するための活用となります

ウィンドファーム風車レイアウト(国土地理院) 風車レイアウト環境省風況マップ反映 風況マップ(リアムコンパクトでの風況シミュレーション)
環境省風況マップでの割付や仮想風況マップでの割付も行います
(注)風車の配置は適切ポイントを意図的に外して配置しています  


【風況観測タワーの設置位置の適正判断】

 昨今、風車の不適切な配置での低発電量や乱流による故障の問題がでていますが風況観測タワーの設置場所が適切かも事前に検証が必要です

 観測値が異常となった実際の事例では、事後に風の流れを解析したところ、主方向の一つである北北西の風がきちんと風況観測タワーに当っていない事がわかっています。風況観測タワーの風速計位置(50m)では乱流領域となり、風車タワー高さ(ハブハイト)との乖離が大きくなります
(また、仮にこの位置に風車を建設しても風車のブレード下部が乱流領域となること、また、ブレード旋回エリアの上端と下端で大きな速度シアが生じるなど、風車に大きなダメージが予想されます)

 このような理由から山岳地形などにおいては風況観測タワーでの計測が適切ではないリスクが伴いますので、事前に乱流や増速領域の判定に風況シミュレーション(RIAM-COMPACT)を行い、乱流領域などを回避することを推奨します

風の可視化(風況観測ポール適地評価) 風況観測ポールの場所に風車の配置の例
 風況観測タワー高さ50m 想定した風車(タワー80m) 
詳細はこちら

【風況観測タワーの設置位置の確定と設置サポート】

 設置位置が決まると、観測タワー設置業者とともに各種手続きを進めます(農地転用、建築確認申請、景観条例届、自治体によっては事前協議等)
 申請では正確な位置、面積などの算出も要求される場合もあります。必要に応じてCADで図面を作成、あるいは地権者や農業委員会への説明用のフォトモンタージュを作成します

(山岳地形での設置)
 山岳地形などで風況観測タワーの設置エリアに高低差が大きい、あるいは敷地が限られている場合は、観測タワーのタイプで対応することも可能です
 3方向に支線で設置するタイプが主流ですが60m級タワーでは敷地半径は36m程度必要となります。一方、支線4方向タイプでは半径25m程度で設置可能となります。
このほか、クレーンを用いることが難しい場合は手組みでの設置できるタワーもあります

風況観測タワーの設置図面(農地転用申請用) 
 農地転用申請に用いた図面(公図を元にCAD)

【風況観測タワーの設置手配、各種調整のサポート】

 風況観測タワーの設置に向けてタワー設置業者と工程や各種手続きなどを調整します 。土地状況などに応じて、3支線タイプ、4支線タイプを選定します。

 風況観測塔の建設(トラスの組み立て)  風況観測タワー風向計・風速計の取り付け  風況観測タワー データロガ−の取り付け
 トラスタワーの組立 風向計・風速計の取り付け   データロガーの取り付け 
 風況観測タワー全景(トラス式)
 風況観測タワーの完成

風況観測開始後)

風況観測データは、遠隔通信または定期的なデータ回収が行われます
観測値の都度精査を行い、異常の有無を確認します。落雷や故障などで欠損が生じた場合は、データの「内挿」処理なども必要です
寒冷地では風向・風速計の凍結による欠損も起こる場合があります


ドップラーライダ・ドップラーソーダ】
風況観測タワーだけでなく、最近は高さ200mまで計測可能なドップラーライダの併用する事例もあります
これまで2MWクラスでタワー高さ80mのものが中心でしたが、最近3MWクラスでタワー高さ100m前後のものがでてきている為、ドップラーライダの併用で高さ補正を考慮するケースもあります
※弊社ではドップラーライダの観測データの管理・評価等の業務をおこなっています
三菱電機ウィンドライダー Zephir300、StreamLineで運用実績あり)
※ドップラーライダの特徴・用途についての概略説明はこちら

※ドップラーライダの他、音波を使った観測装置であるドップラーソーダを扱っています。また、ドップラーソーダでの観測データの管理・評価を行っています

ドップラーライダ^ー WINDCUBE(ウィンドキューブ) ドップラーライダー(SpiDAR) ドップラーライダー(三菱電機ウィンドライダー) ドップラーライダー(ZephIR 300)
WindCube v2 SpiDAR  三菱電機  Zephir300  
 ドップラーソーダ(VAISALA TRITON) ドップラーソーダ 
ドップラーソーダ(音波を用いて風を計測します)<運用開始2017.05>


 ドップラーライダーでは風況観測タワーで計測できない60m以上の風速が計測できます
ドップラーライダによる高所計測(風況観測タワーとの比較)
60mの風速からどんな係数で80mの高さの風速を出すのか?風況観測タワーからの推測も可能ですが、実際にドップラーライダで計測することで、より風車タワー高さの風速の信頼性を高める事ができます
ドップラーソーダでの短期間風況調査サービスも行っています

これらの観測データを元に発電量を算出します
 1基で観測タワー位置近傍の場合の算出方法はこちら
 ウィンドファームでの発電量算出方法はこちら

【長期気象変動】
風況観測データは1年〜数年ですが、風力事業は20年を想定しますので、長期気象変動の検証も重要です
観測データ(実測)の期間の風が平年値に対して、プラスなのかマイナスなのか。事業計画ではどの風況を想定すれば良いのか、を検証する必要があります

近隣気象観測所の長期風況変動(平年値及び超過確率毎風速)

金融機関の融資などでのデューデリジェンスでは、長期気象変動を踏まえた超過確率毎の発電量を算出し、事業リスクを評価します。
この際に、どの気象観測所のデータを使うのか、気象モデルなどはどうか?をきちんと考慮しないと実態と異なる平年値(相当)や超過確率毎の発電量を算出してしまう可能性があります
特に過大な発電量を算出した場合、稼働後の事業に大きなリスクを与えます
(過去に事業計画のベースとなるP50{平年値相当}が過大となり、想定収益が得られなかった例も存在します)