2023年度成果報告会
プログラムNo.24

風力発電等導入支援事業／着床式洋上ウィンドファーム開発支援事業／着床式洋上ウィンドファーム開発支援事業（洋上風況マップ改定に向けた基礎調査）
発表日： 2024年2月1日

発表者名 佐々木 寛介
団体名 (一財)日本気象協会
問い合わせ先 (一財)日本気象協会

https://www.jwa.or.jp

事業概要①【目的】
これまでNEDOでは、洋上風力発電の導入拡大に資する支援ツールとしてNeoWins（洋上風況マップ）を公開しているところであるが、より信頼性の高い風況情報等の提供ニーズは非常に高く、NeoWinsの改訂が求められている。
本事業では、実海域において洋上風力設備の設置に係る基本設計に必要な自然的条件のデータを収集し、その結果をNeoWinsの改定に活用することを目的とする。
※本調査の結果は、「海洋再生可能エネルギー発電設備の整備に係る海域の利用の促進に関する法律（再エネ海域利用法）」（平成30年法律第89号）に基づく具体的な区域ごとのプロセスにも活用

図 NeoWinsの画面表示例
https://appwdc1.infoc.nedo.go.jp/Nedo_Webgis/index.html

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事業概要②【実施期間】
2020年10月～2025年3月(予定)【目標】
洋上風況マップ(NeoWins)の改定に資する実海域における風況観測データを取得する【成果・進捗概要】

8海域11地点で洋上風況観測を実施。2024年1月現在
で7海域10地点については、1年間の観測が終了。1海域1地点につこれまでに、いて観測を継続中。
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風況観測方法
1台のスキャニングライダーによるPPIスキャンを行い、洋上の風況データを1年間取得

観測マスト

洋上観測点

鉛直ライダー

約2km

約200m

約60m

海域
陸域
スキャニングライダー

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スキャニングライダー(SL)による観測
スキャニングライダーは、Leosphere(Vaisala)社製のWINDCUBE
SCAN 200S(一部海域では400S)を使用した。
Leosphere(Vaisala)社製 WINDCUBE SCAN 200S
測定距離
空間分解能
視線風速測定範囲視線風速測定精度
レーザー種別レーザークラス
防塵防水性能寸法
重量
消費電力50m～6,000m
25m/50m/75m/100m±30m/s＜0.1m/s
パルス波
Class1M
IP65
1,008mm×814mm×1,365mm
232kg
500W～1600W*英弘精機㈱ HPより引用✓ 観測高度は 40m, 100m 160m の3高度
✓ 45°の範囲をPPIスキャン(3°/sec)✓ レンジゲート長は100mで設定
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鉛直ライダー(VL)による観測
鉛直ライダーは、Leosphere(Vaisala)社製のWINDCUBE v2.1を使用した。
Leosphere(Vaisala)社製

WINDCUBE V2.1
観測高度範囲
空間分解能
観測高度数
水平風速測定範囲
水平風速測定精度
水平風向測定精度
レーザー種別レーザークラス
防塵防水性能寸法
重量
消費電力40m～300m
20m
20高度0m/s～55m/s
0.1m/s2deg
パルス波
Class1M
IP67640mm×550mm×640mm
45kg
45W（-5℃～30℃）
100W（-5℃以下）
65W（30℃以上）*英弘精機㈱ HPより引用✓ 鉛直ライダーの観測データは、スキャニングライダー欠測時の補完元データとして主に利用した
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気象観測マストによる観測
高さ60mの気象観測マストを設置し風向・風速センサを取り付けた。

✓ 観測高度は58m,50m,40m,30m の4高度
✓ 凍結防止のためヒーター付きセンサを採用✓ 原則として商用電源で稼働✓ 気象観測マストのデータにより、併設している鉛直ライダーの精度を担保した

図 気象観測マストの設置例
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観測機器の設置例①(男鹿サイト)✓ 沖合約2kmの洋上をターゲットとした✓ 陸上設置地点は海水浴場の跡地✓ 秋田県が土地管理者
約2.1km

国土地理院

SL: スキャニングライダー
VL: 鉛直ライダー

国土地理院

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観測機器の設置例②(男鹿サイト)
スキャニングライダーおよび鉛直ライダーは高さ約1.5mのコンクリー
ト製架台上に設置した。

図 スキャニングライダーおよび鉛直ライダーの設置状況

図 気象観測マストの設置状況
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モニタリング①
観測開始後は、毎日(営業日)観測状況をオンラインカメラにより監視した。観測データは基本的にはすべてリモートで監視できる仕組みを構築。
✓ リアルタイムでの状況把握のほか、過去動画の閲覧も可✓ 夜間も赤外線映像により監視可能✓ スキャニングライダーのヘッドの動きで稼働状況を判定可能✓ 落雷等で停電すると監視カメラもシャットダウンする
が逆に落雷時刻の特定が可能

図 スキャニングライダーおよび鉛直ライダーの監視カメラ画像

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モニタリング②
スキャニングライダーのデータはLTE回線経由で自社運用サーバーに準リアルタイムで収集。観測状況を監視するためのシステムを運用。
✓ 視線風速の観測値をリアルタイムに表示✓ 過去の観測値の時系列変化も閲覧可能✓ 機器温度、傾斜センサの値などの環境情報も表示✓ 収集した観測データはNASにバックアップを自動保存

CNR時系列変化

視線風速時系列変化

図 スキャニングライダー監視ツール(WIND SCAN)による監視画面の例

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調査地点海域が広いため4地点で観測8海域11地点が対象※経済産業省公開資料より作成
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本事業の調査スケジュール
2021年
海域名

地点名

青森県沖日本海(南側)つがる秋田県男鹿市、潟上市
男鹿及び秋田市沖
新潟県村上市及び胎内
胎内市沖

678

9 10 11 12

2022年
12345672023年
8

9 10 11 121234567

2024年
8

9 10 11 1212345678

9 10 11 12

★観測終了
★観測終了
★観測終了

山形県遊佐町沖

遊佐★観測終了

千葉県いすみ市沖

いすみ

★観測終了

せたな

★観測終了

八雲★観測終了

江差

★観測終了

上ノ国

★観測終了

北海道檜山沖北海道松前沖松前

千葉県九十九里沖

九十九里

★観測終了

現在(2024年2月1日時点)は「千葉県九十九里沖」で観測継続中
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観測結果①(北海道檜山沖海域の例)
観測期間:2022年7月～2023年6月
地点名

せたな

測定距離

せたな

2000 m

八雲2310 m

江差

2500 m

上ノ国

1990m

八雲

江差

※ SLはWINDCUBE Scan 200Sを使用
上ノ国

図 北海道檜山沖海域における調査地点
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観測結果②(スキャニングライダー取得率)✓ 年間のデータ取得率は概ね95%以上✓ 高度によるデータ取得率の差はほとんどない✓ 冬季は降雪にともなう視程障害により取得率が低下する傾向

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観測結果③(風況観測結果)

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事業実施に伴い苦労した点など
観測前 (準備段階)• 調査地点の適地選定(設置スペースの確保)• 各種法規制への対応• 借地手続き(地権者の特定)
観測期間中• 落雷による停電・機器損傷• 冬季間の機器の凍結

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適地選定
✓ 設置に適した場所が少ない(特に気象観測マストの設置スペースの確保)
調査対象海域によっては、沿岸部は断崖絶壁が連なり、平地がほとんど存在しない。
観測機器の設置に必要な条件としては下記が挙げられる。
• 自然公園法や森林法などの法規制を満たすこと• 海岸から近いこと• 沖合方向に障害物がなく開けていること• 概ね70m四方のスペースがあること• 商用電源が確保できること• 地面が平坦であること• 資材の搬入路が確保できること• 気象観測マストの設置に十分な地盤であること

奥尻島

八雲地点

図 北海道檜山沖 八雲地点周辺の地形
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各種法規制への対応✓ 本調査のような風況観測を実施するにあたり、関連する主な法規制としては下記が挙げられる。
自然公園法

自然公園内での気象観測マスト設置に大きな制約

森林法

保安林内で作業や樹木の伐採に大きな制約

海岸法

海岸沿いでの工作物の設置に制約

景観条例

気象観測マスト設置に大きな制約

建築基準法

気象観測マスト設置時に申請

農地法

農地を観測地点とする場合に農地転用許可が必要※この他にも、農振法や文化財保護法の適用を受ける場合もある

オンラインで確認できる保安林データベース(EADAS等)と地元自治体等の森
林管理部署の情報で齟齬あったり、境界線があいまいであったりすることもあり。また、保安林の種別や過去の補助金整備事業の実施状況によっても、制約条件が異なる。
→現状では森林管理部署との個別の確認・調整が必要
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落雷
◆山形県遊佐町沖地点の事例
2022/8/13早朝 気象観測マストに落雷し、気象マストの風向風速計がすべて故障した。そのため、センサー交換までの約3週間のデータが欠測となった。
なお、SL・VLについては、停電により、電源復旧までの約30時間が欠測（観測停止）となったが、再稼働後の機器に異常はみられなかった。

風速センサのカップが一部もげており、ここに落雷したものと推測

ブレーカーが破損した

図 当日の落雷状況(東北電力HPより)
電源ユニットにも焦げた形跡

各機器の分電盤に避雷器を導入。
他地点も同様の対策を実施した。

図 落雷被害の状況
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凍結(スキャニングライダー)
降雪時には、視程不良による欠測以外に、SLのレンズ面に着雪しデータ取得率が低下する事象が複数の地点で見られた。
ワイプをしてもすぐに着雪してしまい、効果がなかった。(天候の回復に伴い自然復旧)

レンズ面に”着雪”している

レンズ面が”氷結”している事例

図 降雪時におけるSLレンズ面への着雪(上ノ国地点 2022年12月15日)

機器メーカー(Vaisala社)にも上記事象を報告。新機種ではレンズ面にヒーターが内蔵され、対策済みとのこと。
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凍結(鉛直ライダー)
短時間での大雪時には、鉛直ライダーのワイプが間に合わず、機器本体に雪が積もってしまう事例が発生した(この間は欠測)。また、ワイパーアームの位置ずれや折損も発生した。

ライダー本体が雪に埋もれてしまっている

図 大雪時の鉛直ライダー積雪事例(新潟県村上市・胎内市沖調査地点 2022年12月20日)

図 ウインターキット装着例(北海道檜山沖海域 八雲地点)

多雪地域ではメーカー純正のウインターキットを導入することした。
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まとめ
• 洋上風況マップ(NeoWins)の改定に資するための実海域における風況データを取得した。
• これまでに7海域10地点において、1年間の洋上風況観測を実施した。
• 現在、1海域1地点において観測を継続中。
※本事業の実施においては、調査海域地元自治体の関係各位には多大なご協力を頂きました。この場をお借りして御礼申し上げます。

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