エンジニアリング、経済、環境科学分野の国際的コンサルティンググループCOWI社（以下COWI）のエンジニアは、着床式・浮体式風力発電の基礎構造の設計と構造解析において、DNVの有力ソフトウェアBladed、Sesam、Simaを統合的に用いて風力発電及び基礎構造の荷重を計算しています。BladedとSesamを併用することで、荷重が正確に反映され、基礎構造が最適化された精度の高い初期設計が実現します。設計を早期に最適化することにより、COWIは大きなコストがかかる設計変更のリスクを軽減することができます。
着床式・浮体式洋上風力発電の基礎構造設計の最先端を行くCOWI
COWIのシニアエンジニア兼プロジェクトマネージャーJason McNeill氏は、世界中で洋上風力発電プロジェクトに携わり、風力発電施設の設計・製造・建設に対応する高リスクプロジェクトの統括・管理を主に担当しています。彼は、着床式洋上風力発電向けのBladedとSesamの2つのワークストリームの統合と、両プログラムの計算の連続実行の実現に取り組んできました。これにより、設計過程において、より短時間で、より多くの反復作業部分の解析ができるようになります。
COWIの海洋構造物エンジニアStian Fiskvik氏は、着床式・浮体式洋上風力発電の荷重及び基礎構造の設計・解析にBladed、Sesam、Simaのワークフローを利用しています。Fiskvik氏は2020年にノルウェー科学技術大学で海洋テクノロジー分野の修士号を取得し、オスロを拠点に働いています。
BladedとSesamの併用で初期設計の精度をより高く
McNeill氏は、BladedとSesamの統合がエンジニアにもたらすメリットを次のように説明します。「私たちがこのワークフローを好む理由の一つは、早い段階で、基礎部分の初期設計を洗練された最終設計に近いものにすることができるという点です。これによりリスクの軽減が図れます」特に重要なポイントは、基礎構造に使用する鋼材の量をより早い段階で正確に把握できるようになるので、プロジェクトの見通しが立てやすくなることです。
風力発電メーカー「WTM」が提供する仮の荷重データは、モノパイル式構造では有効ですが、ジャケット基礎のような複雑な構造の場合、最終製品の実態を正確に反映していないことがよくあります。統合ワークフローを利用すると、初期設計時にジャケット構造にかかる疲労荷重の精度を向上させることができます。「私たちの当面の目標は、初期設計の精度を上げること、つまり最終設計により近いコンセプトのものを初めから策定することです。そうすればお客様は、後から大きな変更があったと思わないのでより満足していただけます」とMcNeill氏は述べます。
正確な初期設計ができるメリットを示す他の例としては、お客様が地震リスクの大きな地域で開発エリアを探している場合などが挙げられます。「現在、洋上風力発電は世界のさまざまな地域に広がっており、耐震設計に関する疑問を持つお客様もおりますが、通常、プロジェクトの初期段階ではこのような疑問にどうに答えればいいのかわかりません。しかし当社ではBladedの耐震関連機能を活用し、プロジェクトのごく初期段階でかなり詳細な耐震解析を行っています」とMcNeill氏は強調します。
COWIは、発電開発と基礎構造の設計開発を一体化しようと、発電モデル及びその荷重解析のデータを統合的に集めたライブラリの構築にも取り組んでいます。発電モデルに関するデータベースを収めるライブラリができれば、プロジェクトごとにわずかな修正・変更を加えるだけで済むため、COWIはより機敏にいつでもプロジェクトに対応できるようになります。
浮体式洋上風力発電設備の連成解析・シミュレーション
浮体式風力発電の場合、浮体の流体力学と係留荷重を考慮して解析を行う必要があるため、その設計は複雑なものとなり、高い計算能力が必須となります。DNVは、Bladed、Sesam、Simaを組み合わせた連成解析・シミュレーションを提供しており、これにより浮体式風力発電の複雑な動的応答を正確に把握することが可能になります。
Fiskvik氏は，DNVのソフトウェアを使うことにより、連成効果がより正確に把握できると言います。「基礎構造と発電を一緒にシミュレーションすることで、発電と基礎構造の間に生ずる連成効果がより正確に把握できます。荷重が正確に表されれば、基礎構造設計のためのしっかりとした根拠が得られるのです」
下図に示すように、DNVはBladed、Sesam、Simaを用いた浮体式洋上風力発電設計用のワークフローを提供しています。
唯一無二の専門性
DNVのソフトウェアと当該分野の専門家が、Bladed、Sesam、Simaのワークフローの統合をサポートします。DNVとCOWIの間には緊密な協力関係があり、COWIのエンジニアは、製品の新規リリース等があるたびにDNVからのフィードバックを常に確認しています。
「洋上風力発電に関するDNVの専門性は誰もが認めるところです。DNVの幅広い経験やソフトウェアに関するサポートは、非常に役に立っています」とMcNeill氏。「同レベルの対応を他で得るのは至難の業でしょう。私たちはとても良い協力関係を築いていると思います」
COWI社について
1930年にデンマークで設立されたCOWIは、エンジニアリング、経済、環境科学の分野で世界をリードする国際的コンサルティンググループです。COWIは、独自の全方位的アプローチにより、顧客や社会のために価値を創造しており、世界中に在籍する6600人の社員の優秀な能力を基盤に、多くの優れた視点から課題に取り組み、整合性のあるソリューションを生み出しています。
PROFILE
- お客様企業名: COWI
- ウェブサイト: cowi. com
- マーケットエリア: エンジニアリング、経済学、環境科学
- 従業員数: 2500
- 使用ソフトウェア: Sesam,Bladed
DNVを選んだ理由:
- 荷重に関する多くのケースを扱う大規模な解析も、クラウド計算の利用により迅速に行うことができる
- DNVは、洋上風力発電のマーケットの動向をいち早く掴む先駆的企業の一つである
- Sesamは、洋上風力発電設備の基礎構造に関する解析を個々のケースのニーズに合わせて対応してくれる
- Sesam、特にGeniEはとても使いやすいツールで、エンジニアは使い方を簡単に覚え、すぐに使い始められる
- ソフトウェアのユーザー層が広く、技術者の採用がしやすい
製品の利用から得られたこと:
- DNVとの緊密な協力関係が、製品やソフトウェアの開発に繋がり、COWIに利益をもたらしている
- 新規開発に関する要望にも迅速に対応してくれる
- 着床式基礎構造と浮体式基礎構造双方の構造解析が1つのツールでできる
- 洋上風力発電設備の基礎構造設計でマーケットをリードする立場にあるCOWIがマーケットの最新のニーズに関する情報を把握できる
- DNVからの非常に優れたサポートがある