洋上風力発電のための国内海域および主要国海域の海上風の比較
水圏防災工学研究室 稲川廉
指導教員 犬飼直之

1. はじめに電に期待が持てる．一方，日本は年平均風速が 6m/s

既往研究より，新潟県周辺海域では，村上・胎内沖だ～8m/s 程度と中国同様であるが，風速の季節変動

けではなく佐渡市沖も洋上風力発電に好条件である可が大きく，夏季の月間平均風速がほとんどの地点能性が示唆されている．そこで，本研究では風車の規格で 5m/s を下回ることで発電効率が低下するため，や送電系統等，佐渡市沖での洋上風力発電導入の可能安定した通年発電は難しいと考えられる．

性をより詳細に検討していくため，洋上風力発電の導欧州の年平均仮想風車設備利用率は，45％～入が進んでいる欧州・中国と他県促進区域及び新潟県55％程度と NEDO による設備利用率の指標である沖の風況・海象特性の比較を行った．

30％を下回ることがないため，1 年を通して安定した発電が可能だと考えられる．また，中国・台湾

2. 評価地点及び解析に用いたデータ

は，年平均仮想風車設備利用率が 22％～39％程度

評価地点は，欧州 7 地点，中国 4 地点，台湾 1で，特に設備利用率が悪い中国南部区域 CTGNE地点，日本 8 地点とした．

Yangjiang Shapa は年平均仮想風車設備利用率が解析に用いたデータは，風況特性比較に気象庁30％を超えることがない．一方，日本は冬季に欧が作成する全球客観解析データ（GSM），NASA の州並みの仮想風車設備利用率を期待できる地点も全球データセットを用いた Renewables.ninja1）2），海あるが，風速同様，夏季の仮想風車設備利用率が象特性比較に気象庁が作成する全球波浪数値予報悪いため，年平均仮想風車設備利用率は 25％～モデル（GWM），国際水路機関（IHO）と国連政府36％程度であった．

間海洋学委員会（UNESCOIOC）が共同で推進して中国・台湾と日本は，NEDO の指標を十分に満いる世界の海底地図（GEBCO）を用いた．また，足しているとは言えないため，本研究で比較対象

Renewables.ninja は NASA の衛星データと大気・とした Vestas 社 V164-9.5MW 機は適していないと陸・海洋などを再現する全球数値モデル考えられる．また，日本の促進区域で実際に導入NASAGEOS-5 を組み合わせて再解析を行ったデされる風車は，発電容量が 12MW～18MW と大型ータを基にしたソフトウェアである．

かつ高効率な風車であるため，設備利用率は本研究で導き出した数値より向上すると考えられる．

3. 風況特性の比較

風向は，季節風の吹き込む方角や海陸風の方角

風況特性比較は，風速，風向と仮想風車を設置が一致する海域の方が，風向分布が一直線に定ましたときの設備利用率の比較を行った．

りやすく，効率的に風力エネルギーを取得できる

欧州の風速は，季節変動があるが，年平均風速と考えられる．一方，出現頻度が多い方角が直角が 9m/s を下回ることがないため，1 年を通して安に分布している風向特性や風が多方向からの吹送定した発電が可能だと考えられる．また，欧州とする風向特性の海域は，時間帯別，季節別などの同様に洋上風力発電事業先進国である中国・台湾

風向特性を詳細に把握し，効率的に風力エネルギ

は，年平均風速が 6m/s～8m/s 程度で欧州に比べるーを取得できるよう制御するシステムを導入すると低いが，風速の季節変動が小さいため，通年発必要があると考えられるが，欧州は East Anglia One，1

Hollandse Kust Noord，Solige Nordsjo II，中国・台湾40％を超えていた．また，日本海側の海域は波高 3m

は Huaneng Dafeng phase 1，CGN Daishan 4，CTGNE

以上の波の割合が冬季に 50％に達する海域があるの

Yangjiang Shapa，Formosa II，日本は北海道石狩市

に対し，千葉県銚子市沖と長崎県五島市沖は 10％～沖，青森県日本海沖，秋田県由利本荘市沖，千葉県30％程度であった．

銚子市沖，長崎県五島市沖，新潟県村上市・胎内市

高波の出現頻度を欧州，中国・台湾と比較すると，沖が概ね風向分布が一直線に定まっている．また，日本海側の海域は，欧州，中国・台湾と比べて高いこ

新潟県佐渡市沖，Moray East，Laoting Bodhi Islandとから，設計基準を高く設定する必要があると考えは出現頻度が多い方角が直角に分布している風向られる．また，太平洋側の海域，東シナ海側の海域は，特性，Hornsea，Horns Rev 3，EnBW He Dreiht は風欧州，中国・台湾と同等かそれ以下であった．
欧州のうねりは，全海域で 1 年を通して短いうねが多方向からの吹送する風向特性となっているこりが 50％を超えている．また，ほとんどの海域の中とが明らかになった．

位のうねりは 10％程度，長いうねりは 10％以下であ4. 海象特性の比較った．Moray East，Hornsea，Solige Nordsjo II の北緯
52 度以北の海域は，中位のうねりが 27％～35％程度

海象特性比較は，水深，有義波高，うねり，波向の比較を行った．に達する月も存在した．

欧州及び中国・台湾のウィンドファームは，水深が中国・台湾は，全海域で 1 年を通して短いうねり60m 以下と浅いため，モノパイル式やジャケット式が 60％を超えている．また，中位のうねりは南部に洋上風力発電として事業が進んでいるため，日本の行くほど出現頻度が多い傾向が見られた．一方，長い

北海道石狩市沖，秋田県能代市沖，秋田県由利本荘市

うねりはほとんど出現しない．

沖，千葉県銚子市沖，新潟県村上市・胎内市沖も同様

日本は，日本海側の海域で冬季に，太平洋側の海に着床式想定で事業が行えると考えられる．また，青域，東シナ海側の海域で夏季～秋季に中位のうねり

森県日本海沖，長崎県五島市沖，新潟県佐渡市沖は，が増加する傾向が確認できた．さらに，日本海側の海いずれの海域も水深 100ｍを超えているため，浮体式域は長いうねりの出現頻度が少ないのに対し，太平洋上風力発電が適していると考えられる．

洋側の海域は冬季に，東シナ海側の海域は秋季に長欧州の有義波高は，夏季の波高 1m 未満の波の割いうねりが増加する傾向も確認できた．さらに，太平合が高く，概ね 50％を超えており，最も低い Solige

洋側の海域は他海域に比べると短いうねりの出現頻

Nordsjo II でも 40％程度であった．また，欧州の全海度が少ないことが分かった．

域が共通して冬季に波高 3m 以上の波の割合が増加

これは，夏季～秋季に発生する台風の影響及び波するが，ほとんどの海域は月間割合が 20％を下回る．の伝播距離とうねりの長さが比例関係にある特徴が中国・台湾は，全ての海域で，1 年を通して波高 1m関係していると考えられる．したがって，赤道付近で未満の波の割合が高く 50％を超えている．また，中発生する低気圧の影響を受けるため，太平洋側の海

国近海は波高 3m 以上の波の月間割合が 5％を下回る

域，東シナ海側の海域は長いまたは中位のうねりがのに対し，台湾の Formosa II は 29％に達することが増加すると考えられる．

ある．

欧州は，N 方向または北海の中心からの波向が卓越している．また，Moray East はマレー湾方向からの

日本は，千葉県銚子市沖と長崎県五島市沖以外の海域で，夏季の波高 1m 未満の波の割合が高く 50％波の割合も高い．

を超えていたのに対し，長崎県五島市沖は最も高い

中国・台湾は，海域により波向の特徴が違い，渤海月で 40％であった．千葉県銚子市沖は波高 1m～2mに位置する Laoting Bodhi Island は，北部の遼東湾，の波の割合が最も高く，10 月を除くすべての月で西部の渤海湾，南部の莱州湾のからの波の割合が高2い．
また，黄海に位置する Huaneng Dafeng phase 1 は，その結果，新潟県佐渡市沖は，欧州・中国のウィ黄海から波の割合が高い．その他の海域は，東シナ海ンドファームには満たないが，同じ新潟県周辺海の E 方向からの割合が高い．また，台湾は東シナ海域の村上市・胎内市沖と同等かそれ以上の洋上風の NNE 方向からの割合が高い．

力発電のポテンシャルを秘めている可能性がある

日本も中国同様，海域により波向の特徴が違うが，と確認できた． また，佐渡市沖は水深が深い為，千葉県銚子市沖と新潟県村上市・胎内市沖以外の海浮体式かつ日本の促進区域で実際に導入される大域は，風向と同様の方角が卓越する波向特性となっ型で高効率な風車で事業を進める必要があり，高た．一方，千葉県銚子市沖は，太平洋側の NE，E のい技術力を要すると考えられる．

割合が高く，風向で卓越している SW，SSW 方向の今後は，佐渡市沖が村上市・胎内市沖同様の促波の出現頻度は少ない．また，新潟県村上市・胎内市

進区域に選定されるよう，佐渡市沖での洋上風力沖は，N，NNW の割合が高く，風向で卓越している発電最適地の詳細な検討を行う必要があると考え

S 方向の波の出現頻度は少ない．これは，千葉県銚子る．

市沖の SW，SSW と新潟県村上市・胎内市沖の S は陸側の方角であるため，波の出現頻度が少ないのだ

参考文献と考えられる．

1) Pfenninger, Stefan and Staffell, Iain (2016). Longterm patterns of European PV output using 30 years

以上より，風向と波向は同様の特性を持たない可of validated hourly reanalysis and satellite data.

能性があることが確認できた．

Energy 114, pp. 1251-1265.

5. まとめ2) Staffell, Iain and Pfenninger, Stefan (2016). Using

本研究では，佐渡市沖を含めた新潟県沖での洋Bias-Corrected Reanalysis to Simulate Current and

上風力発電導入の可能性をより詳細に検討していFuture Wind Power Output. Energy 114, pp. 1224-

くために，他県促進区域及び洋上風力発電の開発

1239.

が進んでいる欧州・中国との風況・海象特性の比較を行った．

Wind Velocity（m/s）

1412108642123456789101112Mouth
East Anglia One 英国
Hollandse Kust Noord オランダ
EnBW He Dreiht ドイツ
CGN Daishan 4 中国
北海道石狩市沖
秋田県由利本荘市沖
新潟県村上市・胎内市沖Hornsea 英国
Horns Rev 3 デンマーク
Laoting Bodhi Island 中国
CTGNE Yangjiang Shapa 中国
青森県日本海沖（津軽半島沖）
千葉県銚子市沖
新潟県佐渡市沖

図 1 風速比較

3Morey East 英国
Solige Nordsjo II Phase 3 ノルウェー
Huaneng Dafeng phase 1 中国
Formosa II 台湾
秋田県能代市沖
長崎県五島市沖仮想風車設備利用率（%）

80706050403020100123456789101112Mouth
East Anglia One 英国
Hollandse Kust Noord オランダ
EnBW He Dreiht ドイツ
CGN Daishan 4 中国
北海道石狩市沖
秋田県由利本荘市沖
新潟県村上市・胎内市沖Hornsea 英国
Horns Rev 3 デンマーク
Laoting Bodhi Island 中国
CTGNE Yangjiang Shapa 中国
青森県日本海沖（津軽半島沖）
千葉県銚子市沖
新潟県佐渡市沖Morey East 英国
Solige Nordsjo II Phase 3 ノルウェー
Huaneng Dafeng phase 1 中国
Formosa II 台湾
秋田県能代市沖
長崎県五島市沖

図 2 仮想風車設備利用率比較

出現頻度（風速-風向）積み上げ
N

ENE

E

WSW

ESE

SW
SSW

NNENE

ENE

E

ESE

SE

SSE

S

SSW

SW

WSWW

WNW

NW

NNW

91040NNENE

SE35<3.0m/s<5.0m/s<10m/s<15m/s<20m/s<25m/s<30m/s30

風向頻度(%)

NNW200
150
NW100
WNW
50W0N2520151050SSE

12345S6781112Month

図 3 風速別風向出現頻度例（佐渡市沖）

図 4 月別風向出現頻度例（佐渡市沖）
Lat

Lat

北京

Morey East(49m)

ノルウェー

Laoting Bodhi Island(15m)

Solige Nordsjo II(66m)

英国
Hornsea(30m)

Horns Rev 3(1m)上海

EnBW He Dreiht(36m)

CGN Daishan 4(8m)Huaneng Dafeng phase 1(10m)

East Anglia One(48m)

香港

Formosa II(45m)

Hollandse Kust Noord(21m)
CTGNE Yangjiang Shapa(20m)

Lon図 5 欧州の洋上風力発電事業海域水深比較

Lon

図64

中国・台湾の洋上風力発電事業海域水深比較

北海道石狩市沖(19m)青森県日本海沖(135m)

秋田県能代市沖(15m)秋田県由利本荘市沖(30m)Lat

新潟県佐渡市沖(113m)
新潟県村上市・胎内市沖(36m)千葉県銚子市沖(14m)長崎県五島市沖(120m)

Lon

図 7 日本の洋上風力発電事業海域水深比較

頻度

<0.5m

<1.0m

<1.5m

<2.0m

<2.5m

<3.0m

<3.5m

3.5m≦

100%
90%
80%
70%
60%
50%
40%
30%
20%
10%
0%
1月

2月

3月

4月

5月

6月 7月
Month

8月

9月

10月 11月 12月

図 8 月別有義波高出現頻度例（佐渡市沖）

頻度

短い（周期8.0s以下）
長い（周期11.4s以上）

中位の（周期8.1s～11.3s）

100%95%
90%
85%
80%
75%
70%
65%
60%
55%
50%

1月

2月

3月

4月

5月

6月 7月
Month

8月

9月

図 9 月別うねり出現頻度例（佐渡市沖）
510月 11月 12月

出現頻度（波高₋波向）積み上げ
N
NNE
NE

WNW

500

ENE

W

0E

WSW

ESE

SW
SSW

SE

<0.5m
<1.0m
<1.5m
<2.0m
<2.5m
<3.0m
<3.5m
＜10m

NNE

NE

ENE

E

ESE

SE

SSE

S

SSW

SW

WSW

W

WNW

NW

NNW

910403530

風向頻度(%)1500
NNW
NW 1000

N25201510SSE
S

5012345678Month

図 10 有義波高別波向出現頻度例（佐渡市沖）図 11 月別波向出現頻度例（佐渡市沖）61112