vol.12 2016 社会動向レポート 浮体式洋上風力発電の現状と今後の展望 環境エネルギー第 2 部 チーフコンサルタント 蓮見 知弘 洋上風力発電は、海洋資源開発の実績が多い欧州が主流であったが、近年わが国でも導入が進 んでいる。本稿では、事業化を見据えた実証事業が行われている「浮体式洋上風力発電」の現状 と今後の展望について述べる。 はじめに いて述べたい。 当社がコンソーシアムの 1 社として参画して 風を動力源として電気を起こす風力発電はこ きた福島沖での浮体式洋上風力発電実証研究事 れまで陸上が中心であったが、近年では欧州を 業（Fukushima FORWARD）は、2016年8月に 中心に海上に設置をする洋上風力発電も進んで 3 基目となる5 MW 風車の福島沖実証サイトへ いる。図表 1 に示すとおり、洋上風力発電は、 の設置が完了し、電気系統の工事を経て、本 風車の設置方法により、海底に直接支持構造物 年12月に運転開始を迎える予定である。これ を埋め込み固定する「着床式」と船舶のような により、複数の風車をチェーンでつなげた世界 浮体を海底に固定したアンカーにより係留する 初の浮体式洋上ウィンドファームが完成し、今 「浮体式」に分類され、水深が50 m 程度までは 後は製造・設置から維持管理に主眼を置いたス 「着床式」が、それよりも深いところでは「浮 テージとなる。本稿では、浮体式洋上風力発電 体式」が技術的にも経済的にも有利であるとさ 図表1 洋上風力発電の構造物と水深との関係 （資料）EWEA, Deepwater 1 の特徴や世界の研究開発状況、今後の展望につ 浮体式洋上風力発電の現状と今後の展望 れている。洋上は陸上に比べて風況がよく、大 （1）国別の研究開発動向 型発電機の設置に適している点が強みである 2016年8月末時点における研究開発状況を図 が、洋上特有の技術や経験・ノウハウが求めら 表 5 に示す。左図、右図の縦軸をそれぞれプ れ、現在稼働している国は、わが国を含めて ロジェクトの件数［件］、プロジェクトの規模 10カ国程度でそのほとんどは、欧州（英国、デ ［MW］に設定し、国別に積み上げ、研究開発 ンマーク、ドイツなど）である。なお、フラン の進捗が進んでいることを意味する着工・稼動 スやアメリカでは、計画はあるものの、稼働ま の多い順に並べたものである。 でには至っていない。 わが国では、経済産業省における福島沖、環 浮体式洋上風力発電のコンセプトは1970年 境省における長崎沖での実証および、NEDO 台はじめには立ち上がったものの、技術的な による事業性に特化した技術開発を行ってお ハードルもあり、産業界として取り組み始めた り、世界トップを走っている。ついで、ノル のは1990年台半ばであった。その後、2008年 ウェー、フランス、ポルトガルと続くが、規模 にオランダの Blue H が80 kW の風力発電機を 順ではノルウェーが次点となっている。 イタリア沖に設置し、実証のステージが始まっ 水槽試験の段階まで含めると、プロジェクト た。現在は25を超えるプロジェクトが提案さ 規模別では、英国、米国、ポルトガルの順に れ、研究開発が進んでいる状況である。 なる。これは、5 MW 級の発電機を複数基つな 浮体式洋上風力発電は、これまでの洋上に げたウィンドファームのプロジェクトがこれ おける石油・ガスの開発技術をベースとして、 らの国で計画されているためである。特に英国 TLP、Semi-Sub、Spar の3つのタイプに分類 の Hywind 2 は、2016年第 3 四半期から着工、 することができる。それぞれのタイプの浮体に 2018年の稼動が見込まれている。 は図表 2 に示すような長所と短所がある。 本稿では図表 3 に示す29のプロジェクトに焦 点を当て、 浮体式洋上風力発電の動向を分析し、 今後の展望を考察する。 1. 浮体式洋上風力発電の研究開発動向 浮体式洋上風力発電は、研究開発途上にあ り、そのステージごとにプロジェクトを分類・ （2）浮体の類型の動向 図表2に示したとおり浮体式洋上風力発電は、 TLP、Semi-Sub、Sparの3つの種類があり、そ れぞれに長所と短所がある。計画されているプ ロジェクトにおける浮体の類型の割合をステー ジ別で表したものを図表 6 に示す。図中の割合 は、規模のシェアを意味している。 整理することで、その動向を比較することがで プロジェクトの全体及び水槽試験までの技 きる。一般的な研究開発の流れは、 「① 設計 → 術開発ステージでは、Spar が 3 割、Semi-sub ② 小規模設備の水槽試験 → ③フルスケールで が約 6 割、TLP が約 1 割となっている。しかし の実証」となっている。そこで本稿では、図表 ながら、着工・稼動に限定すると、TLP は事 4 に示すとおり、全プロジェクト（緑：① ∼ ③ 例 が な く、Spar と Semi-sub が そ れ ぞ れ 4 割、 の合計） 、水槽試験段階以上（青：② と ③の合 6 割の水準になっている。TLP で導入が検討さ 計） 、着工・稼動（赤：③ のみ）の 3 つのステー れているドイツの Gicon プロジェクトが稼動予 ジでプロジェクトの動向を比較する。 定となる2017年になると、その割合は、Spar が約3割、Semi-sub が約 6 割、TLP が約 1 割の 2 vol.12 2016 図表2 浮体の類型 浮体の類型 概要 特徴 強制的に半潜水させた浮 体構造物と海底に打設し た基礎杭とを鋼管で接続 し、強制浮力によって生 じる緊張力を利用して係 留する洋上プラットフォ ーム。 構造物の下部が半分海面 下に沈み込んでいる半潜 水式の浮体構造物。 縦長の円筒形型の大型ブ イを係留索で係留した浮 体構造物。 【長所】 ໐ 鉛直方向を中心に変 位が小さい ໐ 係留による占有面積 が小さい 【短所】 ໐ 浮体及び海底側に基 礎基盤の構造や係留 システムのコストが 高い 【長所】 ໐ 港湾施設を有効に活用 して組立が可能 ໐ 凌波性に優れ、上下の 揺れが小さい。 【短所】 ໐ 全体構造が複雑なため 建設コストが高くなる 傾向 【長所】 ໐ 構造が単純であり、浮 体の建造が簡単 ໐ 鋼材量も総じて少なく なる傾向 【短所】 ໐ 風車及び浮体がゆれる 中での施工 ໐ 稼働中の保守管理や修 理において特別なシス テムが必要。 （ドイツ） プロジェクト例 （ポルトガル） （日本） （ノルウェー） （日本） （日本） （注）GOTO-FOWT：環境省が長崎県五島沖で実証をしているプロジェクト名 Fukushima FORWARD：経済産業省が福島沖で実証をしているプロジェクト名 （資料）浮体式洋上風力発電に係る基礎調査（NEDO）、三井海洋開発ホームページによりみずほ情報総研が作成 図表3 プロジェクト一覧 プロジェクト名 （資料）各種資料によりみずほ情報総研作成 図表4 浮体式洋上風力の研究開発段階の区分 （資料）各種資料によりみずほ情報総研作成 3 プロジェクト名 プロジェクト名 浮体式洋上風力発電の現状と今後の展望 図表5 各国における浮体式洋上風力発電の研究開発状況 （資料）各種資料によりみずほ情報総研作成 図表6 各研究開発段階における浮体の類型の動向 （資料）各種資料によりみずほ情報総研作成 水準となり、開発段階における差異はなくなる ものの、Semi-sub を選定する事業が最も多い ことに変わりはない。 （3）着工・稼動しているプロジェクトの動向 浮体式洋上風力発電の2011年∼ 2016年まで の着工を含む稼働状況は、図表 7 に示すとおり、 一般的に、Semi-sub は、浮体の形状が船舶 22.3 MW となり、そのうちの16 MW はわが国 と共通する部分が多く、港湾をベースに建造・ である。現在、着工・稼動している段階にある 施工・曳航できる点が有利であるため、計画・ の は、Hywind（ ノ ル ウ ェ ー） 、WindFloat（ ポ 着工の事例が多い。一方、Spar は海洋工事の ルトガル） 、GOTO-FORT（日本） 、Fukushima 技術水準の高さが必須となるが、設計が容易で FORWARD（ 日 本 ） 、Floatgen（ フ ラ ン ス ）の 鋼材の量が少なくてすむことにより、事業性が 5 つのプロジェクトである。それぞれのプロ 高まることから「着工」の 4 割程度を占めてい ジェクトの概要を図表 8 に示す。 るといえる。 現在の実証では、技術的にも安定した2.0 MW 4 vol.12 2016 図表7 浮体式洋上風力発電の稼動状況（2016年は着工も含む） （資料）各種資料によりみずほ情報総研作成 図表8 稼動・着工している浮体式洋上風力発電プロジェクト 事業規模 実施海域 ノルウェ－ ポルトガル 年 年 日本 日本 年 稼動開始年 設置基数 基 基 基 フランス 年 年 年 基 年着工 基 浮体形状 水深 離岸距離 日立製作所 日立製作所 三菱重工業 風車の容量と メ－カ－ 日立製作所 トン 浮体の製造に 用いた鋼材量 点 係留の本数 （資料）各種資料によりみずほ情報総研作成 5 トン 点 トン 点 トン トン トン 点 点 点 点 浮体式洋上風力発電の現状と今後の展望 級の風力発電機が最も多く採用されている。ま ロットしたものである。例えば、Hywind の場 た、Hywind と GOTO-FOWT、WindFloat と 合は、2.3 MW を 3 本で係留しているため、0.77 Fukushima FORWARD を 比 較 す る と、 同 じ ［MW / 本］となる。縦軸は、係留 1 本にどれだ 浮体形状でも製造に用いた鋼材量に大きな差が けの風車の重さが負荷としてかかっているのか 出ている。その理由としてわが国のプロジェク を意味する指標であり、安全性に重点を置くと トは、台風や、地震による津波といったわが国 値が小さくなる傾向がある。 固有の気象・海象条件を設計に反映するなど安 この図から、現在、稼動・着工しているプロ 全性を十分に担保した設計を優先していること ジェクトでは、はじめての実証事業であるこ が影響しているものと考えられる。 とから、設計を安全サイドの設計になってい 2. 浮体式洋上風力発電の今後の方向性 1． （1）でも述べたとおり、浮体式洋上風力発 ると考えられる。一方で、事業化を見据えた Hywind 2（6 MW× 5基）では、実証の知見を 設計に反映させた結果2.0［MW / 本］に改善し、 電は、単基の実証から複数基をつなげたウィン 安全性と経済性の両立を目指した設計になって ドファームとしての実証に移ろうとしている状 いると考えられる。わが国においても台風をは 況にある。これまでの実証で得られた知見を設 じめとする特徴があるものの、将来的には風車 計に反映させることで、安全性を担保しつつ、 を大型化し、係留の本数を少なくするなどの工 経済性を改善させ、事業化への道筋を立ててい 夫で経済性を改善していくことが求められる。 くことに主眼を置くことになる。ここでは、事 業化を見据えた方向性を安全性の観点から考察 していきたい。 3. おわりに 浮体式洋上風力発電の事業化にあたっては、 図表 9 は、現在、稼動・着工しているプロ 安全性・信頼性を基礎としつつ、経済性を確保 ジェクトにおいて、横軸に風車の規模、縦軸 できるかが最大の課題である。2009年ごろか に係留 1 本あたりの風車の規模［MW / 本］をプ ら実証研究が世界で進められており、現在は、 図表 9 着工・稼動しているプロジェクトにおける 係留1本あたりにかかる風車の規模 得られた経験を設計や維持管理に反映させるこ とで、最終的な発電事業としての実現可能性を 検討する段階となった。 日本においても第 4 次エネルギー基本計画に おいて「世界初の本格的な事業化を目指し、福 島沖や長崎沖で実施している実証研究を進め、 2018年頃までにできるだけ早く商業化を目指 しつつ、技術開発や安全性・信頼性・経済性の 評価、環境アセスメント手法の確立を行う」と 記載されており、次期エネルギー基本計画にお ける位置づけに注目が集まるところである。一 方で、本稿では記載をしなかったが、わが国固 有の問題として、漁業との共存や一般海域の占 （資料）各種資料によりみずほ情報総研作成 有に関するルールなど社会的な課題もある。諸 6 vol.12 2016 外国では、政府にてゾーニングと呼ばれる手法 を用いて、開発海域を指定しているところもあ るが、わが国の文化や法体系等の事情を踏まえ つつ、今後議論を深めていくことで、更なる導 入の加速化につながるものと考えている。 参考文献 1. 主要な浮体式洋上風力発電のプロジェクトは以下 の URL をご参照。 Hywind： http://www.statoil.com/en/TechnologyInnovation/ NewEnergy/RenewablePowerProduction/ Offshore/Hywind/Pages/HywindPuttingWind PowerToTheTest.aspx?redirectShortUrl=http% 3 a%2f%2fwww.statoil.com%2fhywind WindFloat： http://www.principlepowerinc.com/en/windfloat GOTO-FOWT： http://goto-fowt.go.jp/ Fukushima FORWARD： http://www.fukushima-forward.jp/ FloatGen： http://floatgen.eu/ 2. Carbon Trust,“Floating Offshore Wind：Market and Technology Review” （2015年） 3. European Wind Energy Association“Deep water” （2013年）. 4. 経済産業省資源エネルギー庁， 「エネルギー基本計 画」 （2014年4月） 5. NEDO， 「浮体式洋上風力発電にかかる基礎調査」 （2012年） 6. 三井海洋開発株式会社ホームページ： http://www.modec.com/jp/business/domain/fps. html 7
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