は、これから具体的にいろいろなことを考えてていかなければいけません。それを実現するた議論を進めていかなければいけない問題でありめのシステム、どうやってエネルギーを製造します。あとは洋上風のエネルギーを、洋上風力輸送するかについて、洋上風力発電の活用を含発電により電気で使うのか、電気以外に実際にめて、今後検討を進めていかなければいけない産業等を含めていろいろな形のエネルギーが使と思います。今後の課題としては、いろいろなわれていることから、電気以外の形で使うのかことが考えられると思います。

の検討が必要です。化石燃料が将来使えなくな
ると、電気以外の動力源も新しい再エネで作っこれで私からの発表を終わりにしたいと思います。ご清聴、ありがとうございました。

⚔ 第⚓回⽛モノパイル構造の計画・設計・施工⽜
北海道科学大学 名誉教授

白石

悟 氏

((一社)寒地港湾空港技術研究センター 審議役）

まっております（図-4.1）。
再生可能エネルギーの導入につきましては、
もちろん地球温暖化防止ための CO2 削減とい

本日は会場ならびに WEB でご参加いただき

う効果もございますが、我が国においてはエネ

まして、ありがとうございます。白石です。こル ギ ー 自 給 率 が 低 い と い う 現 状 で、原 油 や

れより着席して説明させていただきます。

LNG や石炭という二酸化炭素を排出するエネ

前⚒回は洋上風力発電を取り巻く背景的なおルギー資源を大量に輸入しています。こういっ話をさせていただきましたが、今回より洋上風

たものの消費を削減することにより、エネル

力発電の各構造形式について具体的な事例紹

ギー自給率の向上にも繋がります。再生可能エ

介、設計の考え方、施工の考え方等について説

ネルギーの導入拡大は我が国にとって今後益々明をさせていただきたいと思います。早速です

重要な位置付けになると思っています（図-が、進めさせていただきます。

4.2）。

これは前回も示したスライドですが、今、カー最近の話題について、前⚒回会以降のお話をボンニュートラルということで、脱炭素のためさ せ て い た だ き ま す。ま ず 排 他 的 経 済 水 域に様々な再生可能エネルギーが注目されており（EEZ）における国際法上の諸課題に関する検ます。とりわけ洋上風力発電について注目が高討会の第⚑回が昨年の 10 月⚖日に開催され、

図-4.1

図-4.2
─ 61 ─

これまでに⚕回開催され最終的な報告書がまとます。昨年度指定された海域に加えて新たな海

められております（図-4.3、図-4.4）。

域への展開が始まっています（図-4.6）。

我が国の場合、洋上風力発電が設置される海それから洋上風力発電に関しては、国が主体

域は、欧州に比べて水深が急に深くなるという的に事前の調査区域を選定して調査を行う取りことで、EEZ に建設される事例は今後浮体構造

組みも始まりました。これはセントラル方式とが主になることがまとめられています。

呼ばれる方式として一般的に知られておりま

それから昨年の 12 月 22 日に港湾区域の洋上す。その中で北海道では、ここに示す⚓海域が風力でありますが、秋田港・能代港で商業運転

調査海域として選定され、将来の事業化に向けが開始されました。我が国においても本格的にて国費を使った調査が進められています（図-洋上風力発電が実用化の段階に進む状況にあり

4.7）。

ます（図-4.5）。

先程も申し上げました排他的経済水域（EEZ）

これも昨年末ですが、再エネ海域利用法に基における国際法上の諸課題に関する検討会の取づく洋上風力発電事業者の公募が開始されまし

りまとめが出て参りました。EEZ における洋た。募集された地域はここに示す⚔カ所です。

上風力発電にどのような課題があるかですが、去年の 12 月 28 日～今年の⚖月 30 日まで公募

ここに示しますように、重大な環境リスクを伴占用計画が受付されるスケジュールで進んでいう活動に該当するような場合には、国際法上の

図-4.3

図-4.5

図-4.4

図-4.6
─ 62 ─

義務が生じる可能性があるということです。具

特徴的です。今日お話しする中でいろいろと出体的にどのようなことが関係するかというと、力の単位が出て参りますが、1 kW の 1,000 倍考えられるのは例えば浮体式のチェーンが切れが 1 MW、そ の 1,000 倍 が 1 GW で す（図-て流失して第三国に影響を与えることがこれに

4.11）。この出力量に時間を掛けたものが kWh

該当するものではないかと思います。具体的にという単位で、発電電力量になります。現在、はこのように EEZ における開発に対する考え方も示されつつあります（図-4.8）。
今日はモノパイル構造に特化して洋上風力発電の説明をしていきたいと思います（図-4.9）。
これは風車の構造ですが、風車は風を受ける
ブレード、そして回転の中心となるハブ、そして発電機を格納しているナセル、そしてタワーによって構成されております（図-4.10）。洋上
風力発電については、海洋基礎が必要だということで、海の中に造るためにタワーと発電機を支える海洋基礎が構造としては必要になるのが

図-4.9

図-4.7

図-4.10

図-4.8

図-4.11
─ 63 ─

建設されている洋上風車は 8～10 MW ぐらいあったものを写してきたものです（図-4.13）。

が中心のサイズになります。今年⚕月より石狩

風車の基礎以下の構造がどうなっているかを見

湾新港の港湾区域の中で建設される洋上風車もやすく示しているもので、紹介させていただき

8 MW です。ウインドファームにおける発電出ました。ここの部分が海底面です。この杭がモ力は大きな規模になりますが、GW という単位

ノパイルという基礎杭になっています。この上です。これは 100 万 kW で、平均的な火力発電にタワーと風車が載るわけですが、それを繋ぐ所・原子力発電所の規模に相当します。今、欧部分というのがトランジッションピースという州で開発されている大規模な洋上風力発電所

構造になります。これを図面で示したものがこは、一つのウインドファームで GW という単位

ちらの図になります（図-4.14）。海底面下に設の発電をしています。このような設備容量を持置されるモノパイル、風車を支えるタワーの上

つものが建設されています。

に風車が載ります。その間に介在するのがトラ

モノパイルについて説明させていただきまンジッションピースで、ここの部分で海底のモす。これは風車の構造を示しています。陸上のノパイルとタワー以上の構造物を繋げる形にな

場合は地面に直接タワーを建てれば良いわけでります。

すが、洋上の場合には水深に応じて様々な構造

モノパイルの製造について説明をさせていたにより海中で支える構造物が必要になってきま

だきます。これは私が訪問した EEW 社というす。今日お話をするのはこのモノパイルという構造です。これは⚑本の杭で支持する構造で、特にヨーロッパにおいては遠浅の海域が広がっておりますから、これまで建設された洋上風力発電はこのモノパイル構造が主流になっています（図-4.12）。水深が深くなりますと、ジャケッ
ト構造であるとか、浮体式構造になると思います。
これはモノパイル基礎の模型です。これは私が 2019 年⚙月に、ヨーロッパの洋上風車の基礎メーカーである EEW 社の事務所の玄関に

図-4.13

図-4.12

図-4.14
─ 64 ─

事務所のゲート前のモニュメントでありまし

約 10％ぐらいです。モノパイルは 2018 年当時て、これはモノパイルの部分セクションですが、において主流の構造形式であると言えます（図-このような非常に大口径の杭を海中に打ち込ん

4.17、図-4.18）。

で風車の基礎とするのが、モノパイル構造になります（図-4.15）。

EEW 社ですが、創業が 1936 年で訪問した当時の従業員は約 2,000 人、工場が世界で⚙カ所

私が訪問した EEW という会社の工場は、旧あって、年間の鋼材生産量が約 80 万 t でモノ

東ドイツの領域になりますロストック港にありパイルやジャケットを製造している状況でした

ました。そこで実際の製造工場を見学させてい（図-4.19）。実際に世界のいろいろな場所に工た だ き ま し た。こ れ は 訪 問 し た EEW 社 の場を展開していますが、訪問したのは、
ロストッ2018 年当時の写真です（図-4.16）。訪問したのク工場です（図-4.20）。当時、この会社でどうが 2019 年ですから、その前年のデータといういうものを造っていたかというと、モノパイル、

ことで、データとしては古いのですが、この会

トランジッションピース、それからジャケット

社ではモノパイル構造とジャケット構造を製造です。このジャケット構造については次回説明しております。欧州では、実際にどのぐらいのさせていただきます。それからサブステーショ

構造種別ごとのシェアがあるかというと、モノンといって洋上風力発電の変電所、これは主にパイルがだいたい全体の 80％で、ジャケットがジャケット構造で造られます。このように洋上

図-4.15

図-4.17

図-4.16

図-4.18
─ 65 ─

風力発電に必要な設備全般を製造しています

Beatrice で、これはイギリスの沖合洋上に設置（図-4.21）。

されています（図-4.23）。スコットランドの北

この会社の製造実績ですが、これはドイツ沖

側 海 域 に あ る Offshore Wind Farm で、ジ ャ

合海域に建設されている Baltic Ⅰ＆Ⅱというケット構造です（図-4.24）。それからもう一つ

洋上風力発電所の事例です（図-4.22）。次がの事例が英国の Gwynt y Mor という洋上風力図-4.19図-4.22

図-4.20

図-4.23

図-4.21

図-4.24
─ 66 ─

発電所です（図-4.25）。こちらは Sandbank 洋の洋上風力発電所になります（図-4.29）。

上風力発電所で、これはデンマークの西側に位次に紹介するのは Sif 社です。これはオラン

置しています（図-4.26）。これは確か北ドイツ

ダに本社があるメーカーです。ここは 1948 年

沖合だったと思いますが、Veja Mate という洋に創業して、先程の EEW 社よりも規模は小さ

上風力発電所です（図-4.27）。次は Walney

く、約 600 人の従業員でオランダに⚒カ所の製

Ⅰ-Ⅳ発電所で、これはイギリスの西海岸だったと思います（図-4.28）。ここの設備容量は
1,026 MW で、だいたい 1 GW です。180 基の洋上風車が並んでいますが、ここ⚑カ所で火力
発電所⚑カ所あるいは原子力発電所⚑カ所ぐら
いの設備容量を持つウインドファームです。
ヨ ー ロ ッ パ で は 近 年 GW 規 模 の ウ イ ン ド
ファームが建設されている状況になっています。
それからジャケットによる建造実績もありまして、これは Wikinger というジャケット構造

図-4.27

図-4.25

図-4.28

図-4.26

図-4.29
─ 67 ─

造工場があります。Sif 社の年間鋼材生産量は事例です（図-4.31）。この図はオランダの西海

33 万 t で、先程の EEW 社に比べると約半分以岸の開発状況を示していますが、GW には達し

下になります（図-4.30）。ここでもいろいろなていないのですが、それに近いクラスのウイン

モノパイルの構造が製造されております。これドファームが建設されており、今年運用が開始

は比較的沿岸域に近いところに建設されているされます（図-4.32）。
それから英国の Dogger Bank C です（図4.33）。これも 1,200 MW（1.2 GW）です。これは少し先の計画になっていまして、建設開始
が 2025 年、運用開始が 2026 年です。先行する
Dogger Bank A、Dogger Bank B を加えると全体 で 3.6 GW で、世 界 最 大 規 模 の ウ イ ン ド
ファームです。さらに Dogger Bank D 計画もあ り、こ の 地 帯 で か な り の 規 模 の ウ イ ン ド
ファームが形成されます。
それからもう一つの例として、Hollandse

図-4.30Kust Zuid を紹介します。これはオランダの沖

図-4.31

図-4.33

図-4.32

図-4.34
─ 68 ─

合の海域に建設され、全体として 1.5 GW 規模

していきます。溶接して円筒状の 1 m ないし 2で、11 MW の洋上風車 140 基で構成されますm ぐらいのパイルを造っていきます。それを（図-4.34）。ここでは風車サイズも 11 MW と溶接で繋げていきます。これは連結前の部材がかなり大型化しています。

並んでいるところを示していますが、こういうモノパイルの製造について概要を示します。
直径が大きなものから小さなものまで造れまいった形でモノパイルを製造していきます（図4.36）。

す。これは訪問した当時の EEW 社のパンフ

これは 2019 年⚙月に訪問した工場の写真でレットからの引用ですが、406 mm～10 m まで

す。ま ず 厚 板 を 丸 く 加 工 し て い き ま す（図-とかなり広範囲の直径で最大重量も 1,500 t ぐ

4.37）。丸く加工し、それを連結して繋げていらいまで製造可能です。実績値では 1,302.5 t

きます。こういうところに繋ぎ目らしきものがが最大重量です（図-4.35）。

見えると思います。このように円筒形に加工しモノパイルをどうやって製造するかというたものを繋げて連結していきます。次に丸く加と、肉厚の板を円筒加工して、それを溶接接合工した断面を溶接する工程に入り、このようにして必要長まで拡張します。実際に製造していし て 接 合 し て い き ま す（図-4.38、図-4.39、

る工場では、平板から円筒の構造体にまず加工

図-4.40）。

します。そしてその丸く加工した接合部を溶接世界最大のモノパイル構造は、ホームページ

図-4.35

図-4.37

図-4.36

図-4.38
─ 69 ─

の情報によると、
今年の⚔月から施工が始まり、例も出てきております。それによってモノパイ

来年に運用開始予定の Baltic Eagle Offshore

ルの需要が非常に大きなものに繋がってくるとWind Farm です。9.5 MW の洋上風車が 50 基思います。

建設されます。モノパイルの直径が約 9 m、長モノパイル構造によるウインドファームにつさが 90 m、重量が 1,421 t で、これまで計画さいて、若干幾つかの事例を紹介させていただきれているモノパイル構造の中では最大重量ですます。事例は⚑番から 22 番まであるのですが、（図-4.41）。これが建設基地となる港湾で、こ設備容量の大きな順番に並べております（図-れが実際の施工海域です。この写真は実際に

4.43）。昨年までに稼働が開始された最大規模ヤードの中で部材が並べられている様子を示しのウィンドファームは 1,386 MW の Hornseaて お り、こ れ が 完 成 予 想 図 に な り ま す（図-Project Two というイギリスのプロジェクトで

4.42）。非常に水深も深くなって、設置海域のす。水深が 25～30 m、離岸距離が 89 km、最大

水深は 40～45 m です。モノパイル構造として水深が 30 m、こういう海域に設置されていまは か な り 大 水 深 の 構 造 に な り ま す。水 深す。以下、設備容量の大きい順番に並べるとこ

40～45 m になると、どちらかと言うとジャケッの表になります。

ト構造が選ばれるのですが、モノパイル構造に海域の占有面積と設備容量の関係を示しまよる大規模なものを打設して建設するという事す。当然ながら設備容量が大きければ風車がた

図-4.39図-4.41

図-4.40

図-4.42
─ 70 ─くさん並ぶわけですから、海域の占有面積も大します。これはあまりはっきりした関係はない

きくなります。大きなものになると 600 km でのですが、最近建設されたものについては、風す。このぐらいの海域を一つのウインドファー

車サイズは小さなものから大きなものへと移っ

ムで要している状況です（図-4.44）。

ていく傾向です（図-4.47）。これは稼働開始年

2

それから水深ですが、モノパイルでも最近はと風車のサイズの関係です（図-4.48）。この関40 m が最大水深です。従来だとジャケット構造になっていた水深ですが、40 m というかな
り深い水深にもモノパイル構造で建設される事例があります（図-4.45）。
次は離岸距離と設備容量の関係を示します。
最近の事例では、設備容量が大きく離岸距離が非常に大きいものが造られています。大規模なウインドファームを造ろうと思うと、ある程度距離が離れたところに建設する傾向があります（図-4.46）。
次に最大水深と風車サイズの関係について示

図-4.45

図-4.43

図-4.46

図-4.44図-4.47
─ 71 ─

係を見ると、だいたい右肩上がりに風車のサイ思います。実際には 30 m～40 m が両構造形式

ズが大きくなっている傾向が見られます。近年の境界ラインであると思います（図-4.50）。

建設されている風車は、9 MW とか 10 MW な

新規風車の将来動向について説明します。

どの 8 MW 以上で、風車サイズも大型化が進ん

2020 年～2026 年にヨーロッパではどのようなでいることがこの図からわかるかと思います。

将来動向があるか予測的なことの説明をさせてそれから設備容量です。⚑カ所当たりの風車

いただきます。

のウインドファームの容量も非常に大きなもの

Wind Europe というヨーロッパの風力発電になっています（図-4.49）。図よりはっきりし組織の中でレポートが出ています。この図はた傾向は見えないのですが、近年設備容量の大2021 年までの統計と 2022～2026 年の予想できなものが建設される傾向にあります。

す。濃い青が陸上風車で、水色が洋上風車です。

次に稼働開始年と最大水深の関係を示しま

このラインはこのように将来的に伸びて行くだ

す。これもあまり明確な傾向はないのですが、ろうという一般的な予想になります。別のライ

10 年ぐらい前に比べると、最近は水深が 40 m

ンは低く見積もったらこうなるだろうという予の海域にも建設されており、40 m ぐらいにジャ想です。いずれにしろ⚓～⚔年の間に風車の総ケット構造とするかモノパイル構造とするの量は増えて行くだろうと推定されています（図-か、構造選定の境界ラインがこの辺りにあると

4.51）。陸上風車と洋上風車でどのようになっ

図-4.48

図-4.50

図-4.49図-4.51
─ 72 ─

ていくかというと、濃い青が陸上の新規の建設が新しく建設されるかを示しています。陸上ので、水色が洋上の新規の建設を示しています。

新規についてはドイツが圧倒的に多い予測で今後についても陸上風車の新規容量の方が多い

す。それから洋上新規では英国が 10.8 GW でのですが、イギリスで見ると洋上も比率的には最大です。英国はドイツを引き離して洋上の方多くなっています。例えば 2026 年の見込みでが多い予測になっています。累積導入量になるは洋上も陸上と肩を並べるぐらいに増えるのでと、陸上風力ではドイツが群を抜いて多いのではないかと予測が出さております（図-4.52）。

すが、洋上では英国が他の国を圧倒する形と新規に建設予定されている量を、国ごとに示なっています。英国の洋上風力発電は今後の累したものがこの図です。図からわかりにくいと積容量でも見られるように大きな伸びが予測さころがあるかと思いますが、特徴的にはドイツ

れています（図-4.54）。

と英国の⚒カ国が、特に 2026 年を見ると導入

新規洋上風車の国別の導入予測を示します。

量が大きくなることが示されています。この⚒

これは 2022 年～2026 年の導入量の予測です。

カ国で今後導入が大きく進んでいくと予測されイギリス、ドイツ、オランダ、これらの国でのております（図-4.53）。

洋上風車の導入が今後大きく見込まれている状

こ れ は 国 ご と の 導 入 量 の 予 測 で、2022 年

況です（図-4.55）。これは年度別の洋上風車の～2026 年まで陸上と洋上でどのぐらいの容量導入予測で、ここに示しているように英国、ド

図-4.52

図-4.54図-4.53

図-4.55
─ 73 ─

イツの伸びが大きく、特に洋上では英国の導入す。洋上風車をどこに造るかにより審査が異量が大きいという傾向になっています（図-なってきます。港湾区域に造る場合には港湾法

4.56）。陸上と洋上を足した風力発電全体が今の適用を受けます。それから公募に関するプロ

後どのように推移していくかを示します。これセスです。もう一つは技術基準に適合しているは 2021 年の段階での導入量で、GW という単か確認をするプロセスがあります。併せて電気位です。これが今後約⚕年間で増えて行く予測

事業法をクリアしていなくてはいけませんかです。陸上と洋上を足したものではドイツが多ら、電気事業法に基づくものにも適合している

くて、その次に英国が多いという予測になりまことを確認することが必要になります。二重のす。スペインが今のところ導入量としてはヨー審査を受けるわけですが、このように重複してロッパの中で第⚒位ですが、新規が少ないので、審査を受けるとなると、基準が違うために構造

おそらく陸上と洋上のトータルの容量はイギリ自体が異なるものになってしまう可能性がありスに抜かれるだろうという予測になっていますます。これについてはここに示しているよう（図-4.57）。

に、洋上風力発電設備に関する技術基準の統一

モノパイル構造の構造設計ということで説明をさせていただきます。

的解説という形で、いわゆる技術基準が共通化されており、統一的解説に基づく方法で設計す

これは洋上風車の審査の手順を表したものでれば、それぞれの審査が通るという形になっています。令和⚒年⚓月に洋上風力発電設備に関する技術基準の統一的解説が公表されて、統一的に扱えるようになっております（図-4.58）。
先程は港湾施設の例を示したわけですが、次は海洋再生エネルギー発電設備整備促進区域、
いわゆる一般海域の事例です。一般海域でも、洋上風力発電設備に関する技術基準の統一的解説を使って設計することになります。再エネ海域利用法に基づき、技術基準の統一的な評価によって設計されたものが審査を受けて新設され

図-4.56ていく形になっています（図-4.59）。

図-4.57

図-4.58
─ 74 ─

港湾における洋上風力発電施設等のガイドラ

JIS です。これは IEC 等にも関連しているのでイン（案）が平成 27 年⚓月に国土交通省の港湾

すが、関連する JIS の基準類、こういった基準

局で案が作成されました。港湾区域に加えて一類による設計手法をベースに、技術基準類に基

般海域への適用を加えた統一化が図られ、さらづき法律的に担保ができるということです。そに浮体式洋上風力発電設備への適用も含める形

れらを支えるものとしては、ISO や API とかで、令和⚒年⚓月に洋上風力発電施設に関する

いろいろな基準類が引用され、いわゆる要素と技術基準の統一的解説が出ました。いわゆる電して入って、このような技術体系・基準体系が気事業法によるものと港湾法によるもの、こう構築されています（図-4.61）。

いったものが技術基準について統一的な解説が実際に洋上風車も陸上風車も含めてなのです

出され、併せて浮体構造も加わった体系になっが、これらを設計する時に、非常にたくさんのております（図-4.60）。

イベントを考慮する必要があります。これら荷それではそういった体系がどのようなものを重について組み合わせるとものすごく膨大な荷ベースに基準化されているかを説明します。電重ケースになります。発電中のイベント、この気的なものについては電気事業法に基づくもの

中でもイベントが細かく分かれております。そで、省令やその解釈、さらに逐条解説があって、れから発電中の故障に対する荷重、発電開始時、

これらが体系に取り込まれています。港湾法で発電の停止時、緊急停止、停止時、故障の時、は港湾の技術基準を定める省令、基準・同解説があって、さらにそれに基づいて港湾における洋上風力発電等の技術ガイドライン（案）
があって、こういったものが統一的解説に反映されています。浮体の場合は船舶安全法に基づいて、浮体式洋上風力発電施設の技術基準があって、これをベースに浮体式洋上風力発電施設設計技
術安全ガイドライン、それらがこの洋上風力発
電施設に対する技術基準の統一的解説の中に取り込まれています。これのベースになる風車自体の基準、これは IEC の基準、それから日本の図-4.60

図-4.59図-4.61
─ 75 ─

輸送・設置・メンテナンス・修理時、さらに海生する地震動（極稀地震動）を検討することが氷作用時などです。この様に非常にたくさんの必要です。港湾の基準では、港湾レベル⚑地震

荷重の組み合わせに対して、設計しなければな

動、港湾レベル⚒地震動です。ただし港湾レベらないことが、風車の設計で大きな課題になっル⚒地震動については、風車が港湾の耐震強化ております。これら全部の事例を確認しなけれ岸壁の利用に支障を及ぼす恐れがある場合につばいけないので、膨大な検討ケースが実際に必いてのみ設計するということで、通常の場合は要となっているのが現状です。設計上ではこれ設計しなくていいということです。いずれにしらの支配的な項目に対してまず設計して、それろ建築基準法に由来するものと港湾法に由来すが他の条件に対してパスしているかどうかといるものの両方を検討しなければいけないことにう繋がりで確認していくことになります。いず

なっています。併せて設計津波作用時の検討もれにしても非常に多くの検討ケースを検討して必要です（図-4.63）。

いかなければいけない現状にあります（図4.62）。

荷重効果の計算方法ですが、荷重の特性値をどう評価していくか方法が二つ、統一的解説のそれから、地震の扱いです。この地震の扱い

中に示されております。方法⚑は風車のタワーについては、建築基準法に由来する地震動といを含めて全体で構造解析するという考え方でうことで、稀に発生する地震動、極めて稀に発す。風車やタワー部に風荷重を受ける場合、風図-4.62

図-4.64図-4.63

図-4.65
─ 76 ─

車全体を解析して荷重効果を求めて風車基礎構

SSS という高波浪時海況などの波浪条件を組み造を設計するという考え方が方法⚑であります

合わせて、荷重作用を計算します。ESS、SSS（図-4.64、図-4.65）。

の波を算定する手法も具体的な方法として提案

それからもう一つは方法⚒です。方法⚒につされています（図-4.68）。それから、NSS とい

いては、風車のタワーより下の部分、モノパイ

う通常波浪海況です。こういったものも計算す

ルの部分とトランジッションピースの上側のつる方法が提案されております（図-4.69）。荷重

なぎ目のところ、ちょうどトランジッション

作用に対して、それぞれ要求性能を定めて、安ピースと風車のタワーのつなぎ目の基部のとこ

全性を照査します。要求性能に対して、短期荷

ろに、上からの荷重を荷重とモーメント荷重と重であるとか疲労荷重とかの条件が設定されして求めて、モーメント、せん断力、軸力に荷て、これらの荷重条件に対して要求性能を満足

重係数を掛け算するような形で荷重作用を求めするかどうかの検討が必要です。具体的にはこて、その荷重作用に対して下の部分を構造解析のような照査項目を設定しています（図-4.70）。

モデルで構造解析を行います。こういう方法⚒

この手順は複雑で、計算ケース数としては結構の考え方もあります（図-4.66、図-4.67）。

な数になります。

それから波ですが、波はいろいろな海象条件

それから長期荷重については、破損せず、発があります。例えば ESS という極値海況や

電施設として機能を満足するという要求性能に

図-4.66

図-4.68

図-4.67

図-4.69
─ 77 ─

対して、具体的に示されている照査項目に対しは先程も述べたように、港湾区域の中でその風て照査していくことになります。統一的解説で車が倒れることによって、港湾の耐震強化施設

は、こういったものを参考にしながら設計を進に影響がある場合に検討する必要があります。

めていく手順が示されております（図-4.71）。

海洋再生エネルギー発電設備の一般海域の場合それから稀に発生する地震動です。これはいには、港湾レベル⚒地震動の照査は必要ないと

わゆる建築基準法に基づく地震動であります。
それに対して適応基準はこういったものを参考にして施設が損傷しないことを確認する手順
で、照査項目はここで示したものが対象となります（図-4.72）。それから港湾のレベル⚑地震動についても、必要に応じてチェックしておくことが必要です（図-4.73）。この極稀地震動は、
建設基準法に基づきます（図-4.74）。津波についても津波が作用した時に、倒壊・崩壊しないことが要求されています（図-4.75）。
それからレベル⚒の地震動については、これ

図-4.72

図-4.70

図-4.73図-4.71

図-4.74
─ 78 ─

いうことです（図-4.76）。

考えられます。このようにモノパイル構造では

具体的にはそういった要求性能を満足するか

洗堀対策が重要になります（図-4.79）。

を確認する流れの中で実際に設計していきま

洗堀すると深掘れして杭根入長が短くなるのす。実際に荷重を定めて、構造解析をやって、で、それを抑えるために、根固めの材料を風車

モノパイルの時はどうするか、ジャケットの時の基礎のモノパイルの周辺に洗堀防止工としてはどうするか、重力式の時はどうするか、支持
構造物別の設計手順が示されております（図4.77）。
また、設計に際して注意しなければいけないのは、モノパイルの場合は洗堀の影響です。洗堀によりどのような問題があるかと言うと、まず風車基礎周辺の海底面が洗堀されることによって、風車自体が傾斜してしまう可能性があります（図-4.78）。それから洗堀されると、支持構造を支える有効な根入長が短くなるので、強度、いわゆる杭の耐力が落ちてしまうことが図-4.77

図-4.75図-4.78

図-4.76

図-4.79
─ 79 ─

設置することが考えられます。これは実際に対マークのユトランド半島で、こちらがドイツで策工について、実験でその効果を確かめているす。これはデンマークの首都コペンハーゲンの事例です。こういうふうにモノパイルの洗堀にある島です。ユトランド半島にはエスビアウ港

ついても条件に応じて考えていく必要がありまがあって、洋上風車の積み出し基地となっていす（図-4.80）。

ます。私が訪問した時には SIMENS Gamesa

次にモノパイルの現地施工について説明します。

社と MHI Vestas 社の製作ヤードがありまし
た。MHI Vestas 社については、その後 MHI 社

基本的には風車のタワーを港湾岸壁に設置しが風車の製造から外れて、現在は Vestas 社にておいて、クレーンを用いて SEP 船に載せ、港なっています。エスビアウ港には二社のプレ湾から搬出する形をとります。設置海域では、

アッセンブル工場が進出しているということ

まずモノパイル基礎を海中に打ち込み、その後で、その状況を説明します。

風車タワーを設置し、風車本体のナセルやブ作業ヤードで使用されていたクレーンはレードを付けて、建設していく形になります

1,350 t 吊りのクレーンで風車のタワー部分を（図-4.81）。実際にどのように施工しているか

吊り上げて繋げて行きます（図-4.83）。ブレー

について、私が 2019 年に訪問したエスビアウ

ドは羽根状のものですので、保管架台を設けて港の例で説明します（図-4.82）。これがデン

ブレードを保管しています。この写真は風車の図-4.80

図-4.82

図-4.81

図-4.83
─ 80 ─ブレードを保管している状況です（図-4.84）。

ワーは鉛直に立てていかなければならないの

次の写真はタワーの基部です。数段連結（こので、この装置とクレーンを使って風車タワーを場合は⚓段組）の風車タワーの一番下の部分で縦に立ち上げて繋いでいく作業に使います。ます。ここには PCM（Pulse Code Modulation）

た、ドーリーは工場内でのタワーの輸送にも使という装置が組み込まれます。風車の電気信号

われています（図-4.87）。

（風車の発電機の部分で発電された信号）は、パ

風車のプレアッセンブルの港として、オラン

ルス状の信号であることから、この装置で電流ダのフリッシンゲン港について説明します。風

信号に変換しています。この装置はタワーの一車を組み立てヤードは、この港のちょっと奥

番下の部分に格納されます（図-4.85）。

まった部分です（図-4.88）。これはタワーの仮タワー基部は岸壁前面で固定します。その上置き状況です（図-4.89）。先程説明したドーにタワーを繋いでいきます。工場の中は基本的リーでこの位置まで持って来て、クレーンを用には砕石敷きで舗装がされていません。使用中

いてタワーを吊り上げて立てて行く形で、さらにはこういう穴が出きますから、ヤード内にはに⚒段、⚓段と繋いでいきます。8 MW サイズ

表面補修に使用する砂や砂利が置かれておりま

風車では⚓段組でタワーを繋げる作業をしていした（図-4.86）。これはドーリーといって、タました（図-4.90）。

ワーを立ち上げて行く時に使う装置です。タ

標準的な作業のスケジュールとしては、タ

図-4.84図-4.86

図-4.85図-4.87
─ 81 ─

ワーの組み立てに約⚑日を要します。このようのケーブルが設置され、⚔本束のケーブルがタに最初の段から⚒段、⚓段と繋いでいきます。

ワー中に設置されます。ケーブル束は風車タ

これはちょうど⚓段目を繋いでいるところですワー内の⚓カ所に分けて設置されます。ケーブ（図-4.91）。この繋ぐ作業は約⚑日ででき、ボルの整線には約⚓日掛かるということです。こルトで連結部を締めていきます。内部に 12 本の一番下タワーには先程説明した PCM というモジュレーターが収納されます（図-4.92）。
このように、タワーは⚓段重ねで据え付けて積み上げて行って、岸壁に立ち上げて行くという形になります。この写真はタワーを支える基礎部分で、治具を用いて転倒しないように支えています（図-4.93）。
このタワー基部周辺をどのように保護しているかについて説明します。ここの場合は木材を並べて、周辺を保護しています。16 cm の角材⚖本をボルトで繋いで接合し、角材で面を造っ

図-4.88て、その上に風車のタワー部分を載せていくこ

図-4.89図-4.91

図-4.90

図-4.92
─ 82 ─

とを行っています（図-4.94）。

これはモンマーでモノパイルを打ち込んでいる

ナセルの保管状況を説明します。これは風車状況です。モノパイルを打設している時の写真のナセルの部分です。ここの部分も舗装はされです。SEP 船を使って直立させるためにガイていなく、砂利敷きのヤード上に架台を置き、ドで保持しながらモノパイルを打ち込んでいまその上にナセルを載せます。ブレードも同じよす（図-4.98）。この写真は実際に打設ハンマー

うに治具を置いて、ブレードが変形しない形をとって保管しています（図-4.95）。
次にモノパイルの施工について具体的に説明します（図-4.96）。この図はモノパイルの施工の手順を示しています。モノパイルを海底に打ちこみ、その上に風車を立てて、送電ケーブルを繋げます。また、プラットフォーム構造で、洋上変電所が建設されます。このようにしてウインドファームを建設し、海底送電線を陸上の変電所に繋げて行きます（図-4.97）。
モノパイルの施工・打設について説明します。

図-4.95図-4.93図-4.96

図-4.94図-4.97
─ 83 ─

で海中にモノパイルを打ち込んでいる状況です

ジッションピース（TP）を設置します。TP を（図-4.99）。モノパイルをこのようにどんどん設置した上に SEP 船に載せたタワーを繋いで打設していくと、水中の衝撃波によってこのよいきます。この事例では、写真の奥の方から順うな海面の状況になります（図-4.100）。

番に SEP 船が移動しながら洋上風車を設置し次にモノパイルの打設後、その上にトランています（図-4.101）。その後に設置されたタ
ワーの上にナセルやブレードを据え付ける作業順序になっています。これはタワーの上にナセルを付けて、ローターとブレードをナセルに取り付ける状況の写真です（図-4.102）。タワーの内部については、岸壁の前面において内部配線を行っています。電力や通信ケーブルについては、岸壁にタワーを設置した段階で内部にあら か じ め 配 線 し て い く 形 に な り ま す（図4.103）。
モノパイル構造のメンテナンスについて説明

図-4.98

します。O ＆ M の基地港湾ということで、私図-4.99図-4.101

図-4.100

図-4.102
─ 84 ─

が 2019 年⚙月、新型コロナの感染拡大が始ま目です（図-4.106）。

る前年の視察の状況です（図-4.104）。

アルコナウインドファームは 2018 年に建設

ドイツのムクラン港の状況をお話します。こされ、2019 年から稼働開始しています。どの時のムクラン港の沖にはアルコナウインドファー

期から計画があったかについて説明します。こムという洋上風力発電所があります。この地域

れは 2006 年当時の資料です。私が 2006 年にイ

は旧東ドイツ領になります。ここが O ＆ M のンドで開催された世界風力発電会議に出席した基地です。ウインドファームまでだいたい 20

時に、ドイツの人とお話をして、その後に送付

km ぐらい離れていますが、このムクラン港がしていただいた資料のコピーです。2006 年当O ＆ M の基地になります。風車を建設する時時の資料ですが、その中に既にアルコナウイン

もここが基地港湾として機能していました（図-ドファームが記載されておりました。その当時

4.105）。

の資料では、連邦海洋水理庁（BSH）という組

その時に訪れたのが e-on 社という風力発電

織がドイツの中では洋上風力発電の建設稼働に事業者が管理している事務所です。この e-on

対する認可の省庁ということで、2006 年当時、社がどのぐらいのシェアを示しているかという北海海域では 13 海域、それからバルト海海域と、2018 年の新規設置分と累積設置量では、では⚒海域が認可を受けております。2006 年

ヨーロッパの洋上風力発電事業者の中では⚒番にこのアルコナウインドファームについても認図-4.103

図-4.105

図-4.104

図-4.106
─ 85 ─

可を受けていたということです（図-4.107）。

2018 年には風車上物や海底送電ケーブルが設どのような経緯をへてアルコナウインド

置されました。同ウインドファームは 2019 年

ファームが建設されたかを説明します。2006に O ＆ M が開始されました。私が訪問したの年に先程説明した BSH という組織より一次認

は 2019 年⚙月で、O ＆ M が開始された直後の可が下りて、観測塔を設置して洋上風速の観測時期でした（図-4.108）。ここの洋上風車の規を開始しました。ここからいろいろな事前調査

模は 6 MW です。現状では 6 MW は決して大があり、時間がかかっています。2015 年にな

きな風車ではないのですが、計画段階から時間

り、ようやく地盤調査、三次元の音波調査が実をかけて建設が進んだこともあるので、6 MW施されて、系統容量が確保されました。2016 年というのは当時建設された中ではちょっと小ぶになって事業への投資が決まったので、そこかりではありますが、一般的な風車規模になりまら Cone Penetration Test（CPT）という調査方す。建設にはここで示す重量の構造物が使われ法で海底地盤の調査が開始されました。海底地ています。× 60 というのは 60 基あることを示

盤にコーンを刺し込んでそれで地盤の強度を調しています。モノパイルは 800～1,200 t の範べるという方法です。そこから先は建設が一気囲です。水深や地盤条件により風車ごとに異に進んでいき、
モノパイル打設、サブステーショ

なっています。風車のサイズがどのくらいかとン・ジャケット設置という形で基礎工事が進み、言うと、飛行機の A380 と並べるとこんな感じのサイズ比較になります（図-4.109）。
実際のメンテナンス作業では沖合の海域に行く必要があります。風が強い時や波が高い時は現場まで行けないので、作業可否を判断するために予測が行われ、風速・波浪の予測値がメン
テナンス基地のモニターに表示されています。
私が行った時はギリギリ現地に行ける状況だったので、船で現地を見学することができました。
O ＆ M 基地の保管庫にはメンテナンスのためのいろいろな資機材が置かれていました（図-図-4.1074.110）。

図-4.108

図-4.109
─ 86 ─

実際に海域まで船で行った状況を説明します。サブステーションは約 4,000 t になるのす。メンテナンス作業では、洋上風車に近づき、で、ここの支えはモノパイルでは無理なので、トランジッションピースの部分の着桟施設に船

通常はジャケット基礎が使われております。こを着け、梯子を上って、タワー基部のハッチかの 4,000 t の施設を支えるためには、約 1,000 t

ら風車内部に入って保守点検する構造になってのジャケット基礎になります。そしてこのジャいます（図-4.111）。このウインドファームでケットの⚔本の脚を留めるためにスカートパイ

は 60 本の風車が並んでいるのですが、そこをルが海底地盤に打ち込まれております（図-縫うように海底送電ケーブルが敷設されていま

4.113）。

す。まず風車と風車の間は 33,000 ボルトの海底送電ケーブルで繋がっています。それをサブ

ここからは残りの時間になりますので、モノパイルの建設事例を紹介します。

ステーション（洋上変電所）の中で 22 万ボルト

最初に建設されたスウェーデンの洋上風車とに昇圧して、陸上に図に示す形で電気を送っていうのは、0.22 MW（220 kW）の風車で、組杭います。ウインドファームの真ん中辺りに、洋で支持された風車です。既に撤去されてありま

上変電所が設置されているということです（図-

せん。こういう小さな風車で試験的に開始され4.112）。

ました。

洋上変電所については重量構造物になりまデンマークでは 1991 年に 11 基の洋上風車が図-4.110

図-4.112

図-4.111

図-4.113
─ 87 ─

建設されました。これも 0.45 MW ということ

は デ ン マ ー ク の Middelgrunden-Offshore

で、1 MW もない小さな風車です。

Wind Farm です。ここではモノパイルではな

オランダでは 0.5 MW が⚔基建設されまし

くて水深が浅いことから、重力式の構造をとった。これは 1994 年にオランダの淡水湖に建設ています。円弧状に風車が 20 基配置されていされた、この国の最初の事例です。

ます。今から 20 年前にいろいろな方がヨー

スウェーデンでは Bockstigen というところ

ロッパの風車事情を説明する時にスライドでよに、0.55 MW 風 車 が ⚕ 基 建 設 さ れ ま し た。

く使われていたのが、この Middelgrunden-

2018 年に更新されて 5 MW が 10 基という新しOffshore Wind Farm です。

い風車に変わっています。このように当初は 1

そして 2002 年・2003 年になると、デンマー

MW 未満という小さな風車で洋上風車の開発

クで、80 基あるいは 160 基のかなり大規模・本が進められてきました。

格的なウインドファームが建設されるようにな

2000 年には英国で 2 MW の風車⚒基の研究

り ま し た。今 か ら 20 年 前 の こ と で す（図4.115）。

開発が始まりました（図-4.114）。
その後、
どんどん風車のサイズが大きくなり、

ドイツでもパイロット試験で大きな風車が建最初は 2 MW ぐらいの風車で、ウインドファー

設され、英国でも、2 MW とか 3 MW の風車がムが建設されるようになりました。有名なもの

建設されるようになって、洋上風車の大型化が進んできたということです。さらに水深が深い場所では、ジャケット構造のものがパイロット試験で実施されるようになりました。また、ノルウェーでは世界で初めての浮体式の洋上風車の試験研究が行われました。
その後、年を経るに従って、5 MW、6 MW という大型の風車が建設されるようになりました（図-4.116）。
浮体式については Hywind Scotland において、6 MW 風車⚕基の商用運転が開始されるよ

図-4.114

うになりました。それから 2018 年にはジャ図-4.115

図-4.116
─ 88 ─

ケット式でもかなり大型なプロジェクトが進み4.120）。

7 MW 風車 84 基が商用運転され、洋上風車の大型化が進んでいきました（図-4.117）。

それからデンマークの Vindeby という地点の風車、これもまだ小さく 0.45 MW の風車でこれから、初期の事例を含めて若干紹介させていただきます。

す。1991 年に建設されて、2017 年に撤去されています（図-4.121）。撤去の内容については

これはスウェーデンの初期のものです。トリ
ポットという形式で⚓本の足を岩盤の上につけ、水深もまだ浅く規模も小さい 0.22 MW の風車が造られました。
（図-4.118）。
それからオランダの淡水湖に建設された風車です。これも 0.45 MW が⚔基ということで、淡水湖の中に風車が建てられました。これは2014 年に撤去されました（図-4.119）。洋上風車の撤去については講演会の第⚖回でもう少し詳しく説明します。初期のものについては、このように撤去される事例も出てきています（図-

図-4.119

図-4.117

図-4.120

図-4.118

図-4.121
─ 89 ─

第⚖回で説明させていただきます（図-4.122）。

も初期の洋上風車の中では大きくて 2 MW が次はスウェーデンの Bockstigen です。1998 年⚕基です。これも撤去されています。撤去につに建設された当時は 0.55 MW が⚕基というこいてはまた⚘月頃に第⚖回で詳しく説明させてとで、初期としては比較的大きかったのですが、いただきます（図-4.128、図-4.129）。

最近 5 MW の大きな風車に更新されています

これは Middelgrunden Offshore Wind Farm

（図-4.123、図-4.124）。
これは英国で比較的初期の段階の風車です。
これも水深がまだ 6 m～11 m と浅く、2 MW が⚒基ということで、パイロット試験的な開発になります（図-4.125）。
それから Utgrunden Offshore Wind Farm です。これは少し大型化してきました。2000 年運用開始ということで 1.5 MW 風車が⚗基というものです。これも 2018 年に撤去されています（図-4.126、図-4.127）。
Yttre Stengrund Offshore Wind Farm これ

図-4.124

図-4.122

図-4.125

図-4.123

図-4.126
─ 90 ─

で、この風車はコペンハーゲン空港の沖合に建の配置を比較すると、8.3 MW では、風車間隔設されています。この辺に空港があるはずでが非常にまばらになってきています。風車の大す。陸上からも見ることができるのですが、風型化によって配置間隔も大きくなっています

車は円弧状に並んでいます。先程も申し上げま（図-4.131）。これは、Horns REV の写真です

したように、今から 20 年ぐらい前の欧州の風（図-4.132）。

車の運用状況を紹介するスライドの中には必ず登場していた風車です。現在も運用されています（図-4.130）。
洋上ウインドファームの大型化が進んだのは、Horns REV Offshore Wind Farm で、2002
年に 2 MW の風車 80 基が並びました。Horns
REV2 では 2009 年に 2.3 MW 風車 91 基が建設されました。この⚒つのプロジェクトの間では風車はあまり大型化していません。最近建設
さ れ た Horns REV3 は 風 車 の サ イ ズ が 8.3
MW です。風車が 2.3 MW の配置と 8.3 MW

図-4.129

図-4.127

図-4.130

図-4.128

図-4.131
─ 91 ─

同じ時期の 2003 年に運用開始された、デン
マ ー ク の Nysted Offshore Wind Farm で す

ると、5 MW・6 MW が出て来て、洋上風車の大型化が進んでいます。

（図-4.133）。この辺りになると現在のものに比

この表には代表的な洋上ウインドファームをべると風車サイズは小さいのですが基数が多い

示しています。設備容量の大きなものから小さ

ウインドファームが本格的に建設されるようになものへ順番に並べています（図-4.137）。残なりました。今から 20 年ぐらい前の状況です。
これはドイツのパイロット試験機です（図4.134）。
次はイギリスのウインドファームです。2006
年ぐらいになると 3 MW サイズとなりました。
2001 年・2002 年 で は 2 MW だ っ た も の が 3
MW に大きくなっています（図-4.135）。
Horns REV2 です。運用開始は 2009 年です
が、風車サイズはそんなに大きくなっていないのですが、基数が多くなって、2.3 MW 風車が91 基です（図-4.136）。さらに 2010 年以降にな

図-4.134

図-4.132

図-4.135

図-4.133

図-4.136
─ 92 ─

り時間でこれらについて少しだけ紹介させていTriton Knoll も運用開始が 2021 年ということ

ただきます。これは去年までの時点で稼働してで、最近できた大型ウインドファームです。

いる風車の中で一番大きなものです。8 MW 風2020 年ぐらいになると⚘・⚙・10 MW の洋上車が 165 基、1,386 MW（約 1.4 GW）というこ風車がヨーロッパの中では数多く建設される状とで、この⚑カ所のウインドファームだけで火況になっています。この表は設備容量の大きな

力発電所⚑カ所あるいは原子力発電所⚑カ所に匹敵するぐらいの設備容量があります（図4.138）。それから Hornsea Project One、これは 7 MW 風 車 が 174 基、こ れ も 運 用 開 始 は
2019 年からです（図-4.139）。それから Triton
Knoll、これは 9.5 MW 風車が 90 基です。2021
年になると 9.5 MW の洋上風車が建設され、10MW に近い大型洋上風車が実用化されてきました（図-4.140）。次はオランダの事例で、ここは 8 MW 風車が 94 基ということで、これも運用 開 始 が 2020 年 で す（図-4.141）。先 程 の

図-4.139

図-4.137

図-4.140

図-4.138

図-4.141
─ 93 ─

順番に並べています。少し年代が戻ってしまいす（図-4.142）。その他、いろいろな風車を紹介

ますが、2013 年には 3.6 MW で最近のものよ

しております。表はウインドファームの規模順

りは風車サイズが小さいのですが、台数で稼いに並べておりますので、お手元の資料で詳しくでいる London Array という有名なウインド

見ていただければと思います（図-4.143～図-

ファームが、ロンドンの沖合に建設されていま

4.159）。

図-4.142

図-4.145

図-4.143

図-4.146

図-4.144

図-4.147
─ 94 ─

以上説明したように世界の洋上風車の大規模ます。日本の場合は遠浅の海域がないので、同化が進んでいます。日本では規模の大きなウイ

じような規模感の洋上風車やウインドファーム

ンドファームを直ぐに実現するのは難しい状況を建設するのは難しい状況になっています。そですが、ヨーロッパでは遠浅の海域という特徴

れでも昨年は港湾区域の中で能代港・秋田港、を生かして、規模の大きいものが建設されてい今年は同じく港湾区域で石狩湾新港、こういっ

図-4.148

図-4.151

図-4.149

図-4.152

図-4.150

図-4.153
─ 95 ─

たところで洋上風車が建設され、今後は一般海くれるのではないかと思います。

域にも建設されていきます。ヨーロッパの規模

だいたい予定の時間となりましたので、これ感とは少し違うかもしれませんが、ここ数年ので説明を終わらせていただきます。ご清聴、あ間に、我が国の洋上風車も新たな展開を見せてりがとうございました。

図-4.154

図-4.157

図-4.155

図-4.158

図-4.156

図-4.159
─ 96 ─

付録 D

洋上風力発電技術セミナー

主催者挨拶(一社)寒地港湾空港技術研究センター講師
北海道科学大学

名誉教授

理事長

しらいし

白石

(一社)寒地港湾空港技術研究センター
─ 97 ─

写真

さな だ

ひとし

眞田

さとる

悟

仁

氏

審議役

氏

会場の様子①

会場の様子②※令和⚕年度に実施した洋上風力発電技術セミナー（第⚔回～第⚖回）は、次号での掲載を予定しています。
─ 98 ─