特集

持ち上げる

先端技術研究１

海の上で吊り上げる−浮体式洋上ウィンドファームの建設−
ほり

堀てつろう

やましたあつし哲郎＊1 山下

しろえだ

篤 ＊2 白枝

てつ じ

哲次＊3

である。

はじめに

事業は平成23年度から始まった第１期実証

昨年11月，経済産業省資源エネルギー庁が研究と平成25年度から始まった第２期実証研推進する浮体式洋上ウィンドファーム実証研

究から成り，各々の実施内容は表−２に示す

究事業の一環として，福島沖に設置された浮とおりである。
実証施設の設置海域は，楢葉町の海岸線か体式洋上風力発電所の実証施設が運転を開始した。浮体式洋上風力発電設備の実証機は世界でも例が少なく，サブステーションを備え

表−１ 福島洋上風力コンソーシアムの構成員と主な役割た浮体式ウィンドファームの実証は初めてのコンソーシアム構成員試みである。

主な役割

丸紅株式会社
事前協議・許認可，維持管理，漁【プロジェクトインテグ
業との共存
レーター】

実証施設の建設において，清水建設株式会社と新日鉄住金エンジニアリング株式会社は特定建設共同企業体（清水・新日鉄住金エン

国立大学法人東京大学
観測予測技術，航行安全性，国民【テクニカルアドバイとの科学・技術対話ザー】

ジ JV）を構成し，２ MW 級洋上風力発電船

三菱商事株式会社

系統連系協議，環境影響評価

三菱重工業株式会社

V 字型セミサブ浮体（７ MW）

ジャパン マリン
ユナイテッド株式会社

アドバンストスパー浮体，浮体サ
ブステーション

三井造船株式会社

コンパクトセミサブ浮体（２ MW）の曳航・据付工事（発注者：三井造船株式会社）と送電ケーブルの敷設・埋設工事（発注者：古河電気工業株式会社）を施工した。そ新日鐵住金株式会社

高性能鋼材の開発の概要を「持ち上げる」という動作の切り口

株式会社日立製作所

洋上変電所の開発を軸に紹介する。

古河電気工業株式会社

大容量ライザーケーブルの開発

清水建設株式会社

海域調査，施工技術

１．浮体式洋上ウィンドファーム実証研

みずほ情報総研株式会 浮体式洋上風力発電に関する情報社
基盤整備

究事業の概要表−２

本事業は福島洋上風力コンソーシアム（表−１）が受託し，平成23年度から平成27年度までに福島県の沖合に実証施設を建設し，浮体式洋上風力発電設備によるウィンドファームの実用化に向けた研究開発を推進するもの

実証研究のスケジュールと実施内容

ステージ

時期

内容

第１期
実証研究

平成23年度〜

２ MW 級ダウンウィンド型浮体式洋上風力発電設備，浮体式サブステーション，海底ケーブルの設置と実証研究

第２期
実証研究

平成25年度〜

７ MW 級等浮体式洋上風力発電設備２基等の設置と実証研究＊１ 清水建設株式会社 エンジニアリング事業本部 新エネルギーエンジニアリング事業部 事業部長
＊２ 新日鉄住金エンジニアリング株式会社 海洋鋼構造事業ユニット プロジェクト部 部長＊３ 清水建設株式会社 エンジニアリング事業本部 新エネルギーエンジニアリング事業部 グループ長

19

土木技術

69 巻 8 号（2014.8）

ᶋ૕ᑼࠨࡉࠬ࠹࡯࡚ࠪࡦ

2MW ⚖ᵗ਄㘑ജ⊒㔚⦁ଥ⇐ࠕࡦࠞ࡯࡮࠴ࠚ࡯ࡦ⸳⟎ଥ⇐ࠕࡦࠞ࡯࡮࠴ࠚ࡯ࡦ⸳⟎ᶏᐩࠤ࡯ࡉ࡞ᢝ⸳

ᒁᒛ⹜㛎㧔ᛠ㚢ജ࠹ࠬ࠻㧕ᒁᒛ⹜㛎㧔ᛠ㚢ജ࠹ࠬ࠻㧕ᶏᐩࠤ࡯ࡉ࡞ၒ⸳

ᶋ૕ᦜ⥶㧔ᮮᵿ㨪⸳⟎ᶏၞ㧕ᶋ૕ᦜ⥶㧔Ꮢේ㨪ዊฬᵿ㧕

ら沖合約18km，水深約120m の海域に設定され，浮体式の洋上サブステーション１基，２MW 級１基と７ MW 級等２基の計３基の浮体式洋上風力発電船，合わせて４基の浮体がᶋ૕⌕ᐩ設置される（図−１）。

㘑ゞ㔚᳇Ꮏ੐

なお，浮体式洋上風力発電設備は法律上，ᶋ૕ᦜ⥶㧔ዊฬᵿ㨪⸳⟎ᶏၞ㧕

船舶として位置づけられ，浮体式サブステー

ᶋ૕ଥ⇐

ᶋ૕ଥ⇐

ションは「ふくしま絆」，２ MW 級洋上風力࡜ࠗࠩ࡯ࠤ࡯ࡉ࡞ᢝ⸳

発電船は「ふくしま未来」と命名されている。

࡜ࠗࠩ࡯ࠤ࡯ࡉ࡞ၒ⸳

図−２

施工フロー

３．２MW 級洋上風力発電船の曳航・据付工事における揚重，吊り上げ・吊り下し作業の概要
２ MW 級洋上風力発電船「ふくしま未来」の水面からの高さは106m，浮体の幅は66mである。係留には自重35t の特殊アンカーと，国内で製造されている中で最大の断面径φ132mm のチェーンを使用した。チェーンは６条で，その長さは750m に及ぶ。
⑴

係留アンカー・チェーン設置における揚重作業

図−１

係留チェーンは施工時及び完成後にキンク風車・浮体のイメージ等が生じないようにする必要がある。キンクが生じると，チェーンウィンチ等の施工機械

２．施工フローに引っかかったり，完成後には係留チェーン

第１期実証研究における実証施設の施工フに想定されていない荷重が作用し，強度に影ローを図−２に示す。浮体式サブステーショ響が生じたりするためである。

ンと２ MW 級洋上風力発電船の曳航・据付

係留チェーンは塊状で運搬船により小名浜は平行して行われ，その工程に合わせて，海港に搬入された。チェーンはねじれが入らな

底ケーブル・ライザーケーブルの敷設及び埋いよう工場から出荷されているが，部分的に設の工程が組み込まれた。

ねじれが入っていることがあるので，チェー

清水・新日鉄住金エンジ JV が施工した２ン敷設船に係留チェーンを積み込むまでの作

MW 級洋上風力発電船の据付及び海底ケー業プロセスの中に，ねじれを解消するプロセブル・ライザーケーブルの敷設・埋設の各工スを組み込む必要があった。今回は作業性を事における吊り上げ・吊り下しの作業につい考え，ふ頭上で塊状のチェーンを展張し，ねて，概要を以下に紹介する。

じれを解きながらすだれ状に並べ，そのままの形でアンカー・チェーン敷設船に積み込む20施工方法を採用している。

係留アンカー・チェーンは敷設船に搭載し整理したチェーンをそのままの状態で吊りたウィンドラス（チェーン専用の巻上げ機械）上げるため，専用の吊り天秤を製作した。こを使用して海底に吊り下した。係留アンカーの吊り天秤を使用することにより，500t 吊ク

は爪が下向きになるよう姿勢を調整する必要

レーン台船が吊り上げられる最長の330m 分があったので，係留アンカーの端部に支援船のチェーンを一機に吊り上げることができから下ろしたワイヤーを接続し，アンカーのる。この吊り作業を２回繰り返すことで，係姿勢を調整しながら吊り下した（写真−３）。

留アンカー・チェーンの敷設船に所定の長さ660m 分のチェーンを１日で積み込むことが⑵引張試験（把駐力テスト）における揚重できた（写真−１）。係留アンカー（写真−２）

作業は係留チェーンの積み込み後に敷設船の船尾引張試験（把駐力テスト）とは係留アンカーに搭載した。の 効 き 具 合 な ど， 保 留 ア ン カ ー 及 び 係 留チェーンの健全性を確認する試験のことで，係留アンカー・チェーンに作用する最大設計張力を作用させ，15分間その状態を維持することを確認することとされている。
要求される試験荷重を作用させるためには，係留チェーンを海面位置において500t の力でけん引する施工機械が必要であった。国内のウィンチは150t の巻上げ能力が最大であり，常時，波浪がある現地海域では，クレー

写真−１ 吊り天秤を用いた敷設船への係留チェー
ン積込状況

ン台船を使用すると吊りフックが揺れるために施工効率が低くなる。そこで，油圧により作動するプーラーユニットを採用した。500tに対応できる機種は存在しなかったので，今回，新規に600t まで対応できる機種を設計・製作し，作業台船上に艤装した（写真−４）。
向かい合う１対の係留チェーン端末を作業台船上に引き上げ，片側をチェーンストッパーに固定し，他方をプーラーユニットに

写真−２

写真−３セットして牽引した（写真−５）。

係留アンカー

係留アンカー・チェーン設置状況

写真−４

21

600t プーラーユニット

土木技術

69 巻 8 号（2014.8）写真−５

引張試験の状況⑶ 浮体係留

写真−７

洋上風力発電船の据付工事において，最も設置完了後の２ MW 級洋上風力発電船の状況

難易度が高いと想定された作業が浮体係留である。浮体デッキ上のチェーンストッパーに，洋上において待機を余儀なくされることも事前に海底に仮置きした係留チェーンを取りあったが，台風が襲来するシーズンを迎える付けるため，洋上でクレーン作業を行う必要前に全６条の係留チェーン接続を終えることがあった。波浪の中で浮体は動揺し，クレーができた（写真−７）。

ン台船も動揺するためにクレーンフックが振４．送電ケーブルの敷設・埋設工事の概要れる。浮体もクレーンフックも異なる揺れ方をする中での揚重作業である。

海底ケーブルやライザーケーブルの敷設作

洋上風力発電船を曳航船２隻で保持しなが業においても，ケーブルの形状に応じた吊りら，500t 吊クレーン台船を洋上風力発電船の上げ・吊り下しを行っている。なお，ライザー近傍に配置し，チェーンストッパー上側のケーブルとは，海底から浮体までの水中に立チェーンを引き上げ，クレーン揚程分毎にち上がったケーブルのことである。今回のラチェーンを切断しながらチェーンに設計の張イザーケーブルは遮水性を高めた特殊なケー力が作用するまでこの作業を繰り返した（写ブルの一部に浮力体を取り付けて S 字型の形真−６）。

状に設置するもので，浮体の移動に合わせて現地海域の海象は厳しく，福島県沖の海域

S 字型のケーブル形状が変形するように設計の特徴である濃霧に悩まされる場面もあり，されている（図−３）。

図−３⑴

海底ケーブル及びライザーケーブルのイメージ

ライザーケーブル敷設
ライザーケーブルの端末は浮体の下部にあ

写真−６ 500t 吊クレーン台船による係留チェーン引上げ作業の状況

るベルマウスに呼び込まれ，そこから続く22

ケーブル引き込み管の中に引き込まれる。こである。作業に使用される主要な船舶の多くれらの作業を行うために，ライザーケーブルに DPS（Dynamic Positioning System）またにはネット状のケーブル把持具を端末や各所はこれに準じたシステムが搭載され，厳しいに取り付けた。吊り上げると，ネットが絞れ海象条件においても高い精度で位置の保持がてケーブルをグリップする仕組みである。各可能であり，吊りものが揺れる中で精度良く浮体のケーブル引き込み管には予めメッセン施工を進めることに有効であった。今後，浮ジャーワイヤーを仕込んであり，ライザー体式洋上風車を始め洋上構造物の建設が本格

ケーブル端末の把持具と接続した後にワイ化するためには，工事において不可欠な吊りヤーを巻き上げてライザーケーブルを浮体内上げ・吊り下しに適切な施工機械を十分に確に引き込んだ。

保できるよう整備する必要があると考える。

海底ケーブルとライザーケーブルの接続

また，もう一つの方向性として，揺れの影響は，各ケーブルの端末を敷設台船上に引き上を受けにくい吊り上げ・吊り下しの方法を検げ，株式会社ビスキャスと富士古河 E&C 株討する必要がある。ウィンチ等の巻上げ機械式会社がジョイントボックスという接続用材を浮体そのものに設置することが一つの解で料に各端末を組み込むことにより行われ，あると思われるが，浮体の設計と施工方法のジョイントボックスは組み立て後に海底に吊一体的な検討を一層発展させ，より合理的なり下ろした。ジョイントボックスを吊り下ろ設計・施工の全体計画づくりを進めることがす際は，ケーブルが許容の曲率以下に曲がる重要と考えられる。

ことが無いようにする必要があるため，ジョ今，浮体の下やケーブルの周りには様々なイントボックスの形状を保ちながら吊り下す魚類が集まっている（写真−９）。浮体式洋ことができるよう，ここでも吊り天秤を用い上風力発電の技術的成果とともに，今後の福た作業を行った（写真−８）。

島の復興において本事業が多面的に貢献することを大いに期待したい。
工事の施工においては，発注者，地元の漁業者や小名浜港利用業者を始め，船舶関連の全国団体，関連諸官庁・自治体など，様々な立場の方々からご支援をいただき，工事の進捗に大変なお力添えをいただいた。この場を借りて，皆様に感謝の意を申し上げたい。

写真−８

ジョイントボックスの設置状況

おわりにここまで，浮体式洋上風車の据付に係る様々な 吊り上 げ・吊り下し の 作 業 を 紹 介し た。
チェーンやケーブルなど，長尺物を取り扱うことが一つの特徴で，各々に要求される条件
写真−９に合わせた作業方法の検討が大切である。
洋上での吊り上げ・吊り下しの施工性を左

浮体の下に集まった魚類

参考文献
1）福島洋上風力コンソーシアム

右する要素として最も影響が大きいのは海象

23

土木技術ウェブページ

69 巻 8 号（2014.8）