PRESS RELEASE（2022/10/03）

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日本型風車ウエイクモデルの社会実装の実現に向けて～ジャパン・リニューアブル・エナジー(株)、東京ガス(株)とJSTのA-STEPの産学共同（本格型）に採択～
九州大学応用力学研究所の内田孝紀准教授は、ジャパン・リニューアブル・エナジー株式会社と東京ガス株式会社とともに、国立研究開発法人科学技術振興機構(JST)のA-STEP産学共同（本格型）に採択されました。2022年10月1日より、「洋上ウインドファームの採算性と耐久性の最適設計に資する日本型ウエイクモデルの開発と社会実装」というプロジェクト名で研究開発が開始されます(※1)。本プロジ
ェクトでは、現在実施中の研究プロジェクト(※2)をさらに加速・発展させ、応用力学研究所発の風車ウエイクモデルの社会実装の実現に向けた研究開発を行います。
本プロジェクトのコア技術は、内田准教授が開発している「数値風況予測モデル・リアムコンパクト(※3)」と、「CFDポーラスディスク・ウエイクモデル(※4)」です。これらはすべて純国産技術であり、前者の「数値風況予測モデル・リアムコンパクト」は、陸上(山間部)での風力発電に対して既に多くの実績を有しています。後者の「CFDポーラスディスク・ウエイクモデル」は、洋上風力発電における最重要検討課題である複数の風車ウエイクの相互干渉現象を、風力発電事業者の立場から予測可能です。
日本特有の自然条件（地形・気象・海象）に適合した日本型の洋上風力発電(沿岸/沖合/着床/浮体)を早期にかつ適切に実現するためには、大学と複数の企業が産学連携スキームで一丸となり、スピード感をもって研究開発に取り組むことが重要です。本プロジェクトでは、響灘ウインドエナジーリサーチ
パーク合同会社が所有する福岡県北九州市響灘地区の風力発電設備を対象とし、スーパーコンピュータによる風車ウエイクシミュレーション、大型風洞設備を用いた風車模型実験、リモートセンシング技術(鉛直ライダー)やUAV(ドローン)を用いた野外計測、風車操業データの分析を総合的に実施します。これらを通じて、未だ謎の多い風車ウエイク現象を正確に理解し、以下2項目の予測精度の高度化と社会実装を実現します。さらに、一連の研究成果を足掛かりに、風車ウエイクを積極的に制御することで洋上ウインドファーム全体の発電量を向上させ、風車の故障リスクを低減する手法の構築を目指します。
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CFDポーラスディスク・ウエイクモデルを用いて予測した風車年間発電量が、実測データに対して相対誤差率10%以内の精度 (流体力学的アプローチ)
AIを用いた風車ウエイクモデル(※5)を用いて予測した風車年間発電量が、実測データに対して相対誤差率10%以内の精度 (データサイエンス的アプローチ)

研究者からひとこと：九州大学応用力学研究所・ジャパン・リニューアブル・エナ
ジー株式会社・東京ガス株式会
社は、産学連携スキームにより日本の環境に適した、日本の技術による、日本型大規模洋上ウインドファームの実現を目指します。

内田孝紀

准教授

(参考図)「CFDポーラスディスク・ウエイクモデル」の改良による風車ウエイクの再現事例／応用力学研究所が所有するスーパーコンピュータSX-Aurora TSUBASAによる大規模並列計算

※1 九州大学、ジャパン・リニューアブル・エナジー株式会社、東京ガス株式会社によるプロジェクト
採択について【機関名】 国立研究開発法人科学技術振興機構(JST)【制度名】 研究成果展開事業（研究成果最適展開支援プログラム（A-STEP））【公募名】 A-STEP 産学共同（本格型） 令和4年度公募【課題名(課題番号：JPMJTR221C )】洋上ウインドファームの採算性と耐久性の最適設計に資する日本型ウエイクモデルの開発と社会実装【研究期間】 2022年10月1日～2025年3月31日【JSTのプレスリリース】 https://www.jst.go.jp/pr/info/info1575/index.html※2 九州大学、ジャパン・リニューアブル・エナジー株式会社、東京ガス株式会社によるプロジェクト採択について【機関名】 国立研究開発法人科学技術振興機構(JST)【制度名】 研究成果展開事業（研究成果最適展開支援プログラム（A-STEP））【公募名】 A-STEP 産学共同（本格型） 令和3年度公募【課題名(課題番号：JPMJTR211C)】
洋上風力発電の採算性と耐久性の最適設計に資する日本型ウエイクモデルの開発と大型商用風車を活用した精度検証【研究期間】 2021年10月1日～2023年3月31日【JSTのプレスリリース】 https://www.jst.go.jp/pr/info/info1520/index.html※3 「数値風況予測モデル・リアムコンパクト」について※4 「CFDポーラスディスク・ウエイクモデル(特許出願済)」について「ウエイクモデル」の比較

「CFDポーラスディスク・ウエイクモデル」の改良によるウエイク相互干渉現象の再現事例※5 「AIを用いた風車ウエイクモデル(特許出願済)」について「AIを用いた風車ウエイクモデル」による予測のイメージ

【研究概要など】

本プロジェクトの研究の舞台である、響灘ウインドエナジーリサーチパーク合同会社が所有する福岡県北九州市響灘地区の風力発電設備の写真

本プロジェクトで解明を目指す複数風車のウエイク相互干渉現象のイメージ【役割分担】■精密な模型風車を用いた風洞実験■模型風車・実機風車を対象としたスーパーコンピュータによる再現計算
九州大学応用力学研究所■CFDポーラスディスク・ウエイクモデルの高度化■実機風車の運転データ（操業データ）の分析■実機風車を対象としたウエイク現象の把握
ジャパン・リニューアブル・(鉛直ライダーおよびドローンによるウエイク計測、ウエイクの可視化)

エナジー株式会社■AIを用いた風車ウエイクモデルの開発
東京ガス株式会社■実機風車を対象としたウエイク計測とデータ分析

【参考文献】
雑誌名
論文名
著者名
ＤＯＩ
雑誌名
論文名
著者名
ＤＯＩ
雑誌名
論文名
著者名
ＤＯＩ

energies 2020, 13, 3197（2020年6月19日オンライン掲載）
A New Wind Turbine CFD Modeling Method based on a Porous Disk Approachfor Practical Wind Farm Design
Takanori UCHIDA, Yoshihiro TANIYAMA, Yuki FUKATANI, Michiko NAKANO, Zhiren BAI,
Tadasuke YOSHIDA and Masaki INUI
https://doi.org/10.3390/en13123197
energies 2021, 14, 2101（2021年4月9日オンライン掲載）
Doppler Lidar Investigations of Wind Turbine Near-Wakes and LES Modeling with New
Porous Disc Approach
Takanori UCHIDA, Tadasuke YOSHIDA, Masaki INUI and Yoshihiro TANIYAMA
https://doi.org/10.3390/en14082101
Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics, Volume 220（2021年12月16日オンライン掲載）
Effects of continuously changing inlet wind direction on near-to-far wakecharacteristics behind wind turbines over flat terrain
Takanori Uchida, Yves Gagnon
https://doi.org/10.1016/j.jweia.2021.104869

ＤＯＩWind Engineering（2022年7月18日オンライン掲載）
Numerical visualization of wind turbine wakes using passive scalaradvection-diffusion equation and its application for wake management
Takanori Uchida, Susumu Takakuwa, Keiichiro Watanabe, Seiya Hasegawa, YoshitakaBaba, Reo Murakami, Masahide Yamasaki and Kunihiko Hidaka
https://doi.org/10.1177/0309524X221113011

雑誌名Proceedings of WCCM-APCOM YOKOHAMA 2022（2022年8月）

論文名Developments in Wind Turbine Wake Modeling based on Machine Learning

雑誌名
論文名
著者名

著者名
ＤＯＩ

Masahide Yamazaki, Takanori Uchida, Kunihiko Hidaka, Reo Murakami, Yoshitaka Baba,Susumu Takakuwa
https://doi.org/10.3390/en14082101【学会発表】
最新の研究成果は、2022年12月に開催予定の第44回風力エネルギー利用シンポジウム(科学技術館、東京)にて発表予定です(https://jwea.exblog.jp/32147279/)。
日本型ウエイクモデルの開発と大型商用風車を用いた実証研究
ーその1. CFDポーラスディスク・ウエイクモデルによる数値予測ー
ーその2. 風車模型による風洞実験ーーその3. SCADAデータと鉛直ライダーによるウエイク分析ーーその4. 機械学習モデルによる数値予測ー【お問い合わせ先】【研究全体】
九州大学 応用力学研究所 風工学分野
内田 孝紀（うちだ たかのり）
Tel：０９２－５８３－７７７６
Mobile：０８０－３９５４－５６３１
Fax：０９２－５８３－７７７９
Mail：takanori@riam.kyushu-u.ac.jp

准教授【ジャパン・リニューアブル・エナジー株式会社】
広報CSR部
Tel：０３-６４５５-４９０５
Fax：０３-６４５５-４９０１
Mail：pr@jre.co.jp【東京ガス株式会社】
https://www.tokyo-gas.co.jp/news/press/20221003-01.html