日本のエネルギー創出に新たな一歩が踏み出された。2013年11月、福島県沖20kmで「浮体式洋上風力発電」が始動した。海に巨大な浮体を浮かべ、その上で風車を回す。日本の技術力を結集したこのプロジェクトは、2018年の実用化を目指し実証研究が始まったばかりだが、実用化すれば日本の再生エネルギーの主役に一気に躍り出る可能性が出てきた。それだけではない。洋上風力発電は部品を約2万点必要とし、自動車産業にも匹敵するほど裾野が広い産業だ。福島の復興、新産業の創出といったさまざまな波及効果が期待できる。
この福島洋上風力プロジェクトを率いる技術面でのリーダーが、東京大学大学院工学系研究科の石原孟教授だ。「日本に浮体式の洋上風力を」と訴え続け、実用化への扉をこじ開けた。今の日本に必要なものは「覚悟」だと話す石原教授に、今回のプロジェクトの意味するものや、日本が“浮体式洋上風力発電大国”になる上での見通しや課題を伺った。

前編はこちらから

日本の技術力の結集が福島沖に

2013年11月、いよいよ福島県沖20kmの洋上で、2000kWの風車1基が稼働を始めた。このプロジェクトでは、さらに2015年度までに、より大きな7000kWの風車2基を海に浮かべて実証実験を行う(図3)。

図3 7000kW浮体式洋上風力発電設備の完成予想図

図3 7000kW浮体式洋上風力発電設備の完成予想図(出典:福島洋上風力コンソーシアム)

再生可能エネルギーの中でも、浮体式洋上風力発電が持つ大きなメリットは、大規模集中型の発電所を実現できる点だ。2015年度中に稼働を目指す7000kW級の大型風車を将来100基設置すれば、大型火力発電所や中型原子力発電所に匹敵する。イギリスなど欧州が洋上風力の大型化を目指して力を入れるゆえんである。日本は世界第6位の領海と排他的経済水域を持ち、狭い国土では難しい「規模の経済」を浮体式風力発電に託すことができそうだ。

しかし大きなメリットを持つことは理解できる半面で、素人には浮体式の風力発電装置に対し、素朴な不安や疑問が残る。例えば天変地異による風車や洋上変電所の倒壊などだ。石原教授は、浮体式の風力発電設備の建設途中、台風の影響などにより何度も作業中断を余儀なくされたと明かすが、工事完成後はどうなのだろうか。

石原孟教授「実は台風などによる倒壊を心配しなければならないのは、建設途中の場合です。完成した後の浮体式洋上風車は714mのチェーン6本、洋上変電所は656mのチェーンが4本係留されていますので、史上最大級の台風が襲来してもまったく問題ない安全率を確保して運用しています。将来的にはコストを低減しなければならないので、その場合の安全率をどう確保するか研究していく必要はあります」

では東日本大震災のような大津波に対してはどうか。
「津波については影響を受けません。津波の直後に船が沖合に避難しますが、あれは海岸付近と違って沖合のほうが長い周期の水面変動を受けるだけで済むからです。浮体式洋上風力発電施設も同じことがいえます」

風力に対する「長期的目標設定」と「法整備」を

日本が浮体式洋上風力発電を本格的に実用化させていくため、石原教授は「技術開発」「価格設定」「長期目標」「法整備」という4つのキーワードを挙げる。

石原孟教授「技術開発」と「価格設定」については明るい見通しを持っているという。
技術開発面では、自らが作成し導入しようとしているハイレベルな世界的安全基準に対して、日本はそれをクリアする技術開発力を持っていると太鼓判を押す。価格については、「洋上風力の調達価格に係る研究会」が2013年1月に洋上風力発電の建設コストの試算結果を発表した。早ければ2014年度から、洋上風力の買い取りの新設定価格が適用される。発電事業者は陸上風力などよりも高い値段で電力を買い取ってもらえるので、洋上風力事業に着手する事業者も増えそうだ。

その一方で、「長期目標」と「法整備」について、国の覚悟が必要だと石原教授は語る。
「日本には風力発電に対する明確な目標が示されていませんでしたが、東日本大震災を経て2013年6月に、浮体式洋上風力発電は2018年ごろまでの商業化を目指す(「日本再興戦略」閣議決定)という方針を打ち出しました。

しかしその先、2020年、2030年に向けての明確なロ-ドマップはどうか。本来は国が戦略を練り目標を掲げ、実現のためのロードマップを作るべきであり、国による明確な戦略と目標の設定は普及への近道です。

欧州はこれまで浅瀬を利用した着床式が主流ですが、遠からず浮体式に移行してくるのは明らか。日本がこの分野で世界をリードできるかどうかは、将来を見据えた戦略と目標に沿ったここ数年の開発にかかっています」

法整備についても、「国は海を利用するための法整備をやってほしい」と願う。「欧米のように洋上風力開発のための法律を整備すれば、風力発電産業が成長していきます」

現場近くの港に組立拠点を

風力発電の普及は、さまざまな波及効果も生み出す。「目指しているのは、風力などの再生可能エネルギーの利用による新しい社会を実現していくことです」と石原教授は語る。

風力発電の普及を本気で目指そうとすれば、必然的にインフラストラクチャーの強化が必要となる。それに伴った産業も創出されていくことになる。一例として、石原教授は、洋上風力発電設備を組み立てる基地の構築をあげる。

石原孟教授「風車は巨大です。高層ビルを1年で20棟や30棟造るような工事が近い将来、必要になってきます。ブレード、ナセル、チェーンといった巨大部品を、遠くから輸送してくるのではなく、洋上風力発電施設近くの港で作ることを考えなければなりません。
福島県のいわき市には小名浜港という良港があります。その広大なスペースや、そこから北に広がる浜通り地域などに洋上風力発電のための工場や研究開発施設など、大きな産業を集積させ、新しい産業を起こす拠点の構築が必要です」

洋上風力の先進国ドイツでは、風車が並ぶ北海を臨む港湾都市ブレーマーハーフェンに風力発電関連設備の一大集積地がある。1980年代に造船業の撤退などで廃れていたこの港は、風力発電の組立拠点として息を吹き返した。「ブレーマーハーフェンのような例を参考に、福島県を風力発電産業の一大集積地とする計画を確実に実現していきたいと考えています」

世界で稼働している風力発電装置では、これまで日本の企業が製造した部品が多く使われてきた。風力発電に要する部品の数は2万種類以上にも及び、自動車産業に匹敵する。日本の自動車産業の強みは、高度な素材技術とともに数万点に及ぶ部品の設計と製造をサプライヤーとともに綿密に打ち合わせながら、高精度につくり上げて行く力だ。それは日本が誇る“すり合わせ”といわれるノウハウで、浮体式洋上風力発電には、この両方の技術とノウハウが必要とされる。石原教授は、福島県を中心にした東北地方にはそれに応える力を持った多くの中小企業があると強調する。

「ベアリング部品の約半分が日本製だったという時期もありました。風車の発電機も日本企業の製品が使われています。他国では、日本などの外国の製品に頼る部分が大きい。でも、日本には、自分たちで作れるという強みがあります」

海岸から数十キロ沖合の海上には莫大な風力が存在する。その風をエネルギーとして活用するため、日本が持っている技術力がついに浮体式洋上風力発電に活かされようとしている。
そしてその技術力は、日本の活力にも転換されていくことになる。

図4 世界初の浮体式洋上ウィンドファームの完成予想図

図4 世界初の浮体式洋上ウィンドファームの完成予想図(出典:福島洋上風力コンソーシアム)

text:漆原次郎

石原孟教授

いしはら・たけし
石原 孟

東京大学大学院工学系研究科教授。
1962年北京生まれ。清華大学工学部工程力学系卒業後、東京工業大学理工学研究科土木工学専攻博士課程修了。清水建設(株)技術研究所に研究員として入社。超高層建築物の耐風設計、建物内外の環境シミュレーションおよび関連技術の開発に従事。2000年4月、東京大学大学院工学系研究科社会基盤学専攻助教授。2004年11月より総合研究機構連携工学部門助教授として「安全安心社会の構築のための短・長期風環境予測システムの開発」「気象予測に基づく風力発電量予測システムの開発」「浮体式洋上風力発電に関する研究」などのプロジェクトを推進する。2008年4月より現職。長大橋をはじめ、電力システム、交通システムにおける耐風工学の研究に従事するとともに、風力エネルギー利用のための賦存量評価、風力発電量のリアルタイム予測、風力発電設備の耐風・耐震設計、浮体式洋上風力発電システムの開発などの研究を行っている。


Sponsor Content Presented ByIBM

※日本IBM社外からの寄稿や発言内容は、必ずしも同社の見解を表明しているわけではありません。