お客様の挑戦
ノーサンバーランド州のブライス、北海の海岸線に位置する 国立再生可能エネルギーセンター（現 ORE Catapult） は、沖合の潮力および風力タービンの研究開発を行うセンターです。現在、一部の大手グローバル企業が独占している市場において、ORE Catapult は、新規参入者がより簡単に設計を評価および検証できるようにするための重要な役割を果たし、業界全体の競争とイノベーションを促進します。
Narec のオペレーションディレクターである Tony Quinn 氏によると、新規参入企業にとって困難となる障壁は、新しいタービン設計の試験にかかる時間とコストであると言います。Quinn 氏は次のように述べています。「これまで、開発者が新しいタービンを試験するには、海に設置するしかありませんでした」「当然、この機器は通常すぐに洋上に出られる状態ではなく、ダメージを受けやすい状態です。つまり、開発者は海底から回収して岸に戻し、修理して再利用しなければなりません。これは非常に費用の掛かるプロセスであり、市場参入の重大な障壁となります。」
加えてコストと時間がかかるだけでなく、この方法は再現性がなく、得られるデータも限られたものになることが多い。12 ヶ月の洋上試験であっても、タービンの信頼性や耐久性を厳密に評価するために必要な条件がすべて揃うという保証はありません。Quinn 氏は次のように述べています。「このプロセスは、機器が経験するその年の風や潮の状態に大きく左右されます」「沖合数キロの場所、つまり海の底で、潮汐や風の発生を待ちます。これは、設計を検証するための健全な方法、または短時間でできる方法ではありません」。
MTS のソリューション
潮力および風力タービンの開発者が洋上試験のコストや不確実性を克服するために、Narec は、最大 3 メガワット（MW）と 15（MW）のタービンのドライブトレインを試験できる 2 つの施設を含む、複合的な研究所を開発しました。MTS の革新的な非トルク負荷（NTL）システムを備えたこれらの施設では、開発者は制御された再現可能な実験環境で、実物大の潮力および風力タービンのドライブトレインに複雑な実環境の負荷をかけ、幅広いオフショア条件を正確に再現することができます。
Quinn 氏は次のように述べています。「MTS が提供する NTL システムを使用すれば、100 年に一度の潮汐現象や 100 年に一度の風力現象を自由に再現することができます」「風や潮汐力を直交する 3 軸で再現し、任意の軸に沿った力や任意の軸を中心とした曲げモーメントを 3 次元で同時に加えることができるのです。 時刻歴を使用して、タービン設計に 10 年分の現実の出来事をわずか 6 ヶ月で経験させることができます。」
NTL システムは、最先端の MTS 油圧機器とコントローラを採用し、回転タービンのドライブトレインに非常に大きな軸外（または非トルク）力とモーメントを高い制御精度で導入します。Narec 社の 3 MW 施設に設置されている NTL システムは、特に潮力タービンのドライブトレインに適しており、15 MW 施設に建設中のシステムは、より大型の洋上風力タービンのドライブトレインの試験に最適です。
Quinn 氏によると、タービン駆動系を効果的に試験するために必要な軸外力は膨大なものであると言います。「7 MW の風車の直径は約 160m、ブレードは 80mです。そのブレードに風が当たると、ドライブトレインに大きな転倒モーメントがかかることが想像できます。洋上タービンの場合、効果は似ていますが、水中にあるため相対的な力はさらに大きくなります。」これらのニーズに応えるため、Narec の 15 MW 施設で稼働する NTL システムは 56 メガニュートンメートル（MNm）の転倒モーメントをかけることができ、3 MW 施設のシステムは 15 MNm までの力をかけることができます。
このような強力な機器を収容するために、両方のドライブトレイン施設は巨大な特別設計の基礎を備えています。例えば、15 MW の設備は、1,000 トンの構造用鋼材と 20 メートルの深さに埋設された 100 本の杭からなる基礎の上に設置されています。Quinn 氏は次のように述べています。「MTS の装置は非常に大きな力をかけることができるため、杭を深く埋設しなければなりませんでした、」
お客様のメリット
管理された環境で実際の潮汐や風のイベントを再現する能力により、Narec のお客様は新しいタービン設計の信頼性と耐久性に関する重要な洞察をより効率的に得ることができ、開発と検証のプロセスを大幅に加速することができます。これは、洋上再生可能エネルギー産業全体の競争力に波及するとともに、風力および潮力エネルギーの全体的な単価にも影響を与えます。
Quinn 氏は次のように述べています。「最終的に私たちが目指しているのは、海洋エネルギーのコストを下げ、天然ガスや石炭に対する競争力を高めることです、」「開発者が製品についていち早く知ることで、信頼性とコストの改善がより早く進み、エネルギーコストをより早く実現することができます。信頼性が高ければ高いほど、投資家に大きな信頼を与えることができ、これは非常に重要なことであり、競争の激化は市場の健全化につながります。」
Quinn 氏は、Narec のドライブトレイン試験能力の確立について、Narec とMTS のエンジニアとの高度な協力関係を評価しています。Quinn 氏は次のように述べています。「このすべての設計は、我々と MTS の素晴らしい努力の賜物です、」「私たちは、率直に言って、世界の誰もが取り組んだことのないエンジニアリング上の課題に取り組んでいます。まさに世界最先端のエンジニアリングが必要だったのです。」
