再生可能エネルギー設備が増加している済州では、電力を生産するだけでなく、保存し安定的に運用する技術も重要になっている。波力発電実海域試験場では、海洋エネルギーで作った電力を水素に転換する実証が行われており、ドゥサンウィンドパワーセンターでは人工知能（AI）を用いて風力発電機の異常徴候を事前に探知する作業が進行中である。
◆海でグリーン水素生産…2031年に浮体式技術検証
海の真ん中に位置する波力発電実海域試験場は、約104万㎡の海域に設置されたアジア初の5㎿級系統連系海洋エネルギー実証施設である。水深15～60mの海域に5つの係留地を設け、海底ケーブルと水中接続装置を設置した。外部で開発された波力・風力発電設備を持ち込み、電力網に接続し、実際の海で性能と安全性を試験することができる。
海に設置されたコンクリート構造物の重さは1万tに達する。陸上で作った構造物を海に移動させ、自重で海底に固定するケーソン方式で設置された。2016年頃に構築されて以来、台風が10回以上通過したが、構造物には異常がなかったと研究所側は説明している。
試験場の構造物の一方には海水を引き上げる銀色のパイプが設置されていた。反対側には各係留地と陸上電力網をつなぐ海底ケーブルが接続されていた。実証設備で生産した電力は海底ケーブルを通じて陸上に送るか、構造物内部で水素に転換される。
ここでは波力と風力で生産した電力を用いて水素を作る実証も進行中である。海洋エネルギーを連携させて海で直接グリーン水素を生産する国内初の試みである。構造物内部には100㎾級の水電解設備と電力・通信制御装置などが設置されている。
陸上とは異なり、海では水電解に必要な淡水を直接供給することが難しい。そのため、海水を淡水化して水素生産に使用し、海水で設備の熱を冷却する。人が常駐しない構造物は、陸上の監視室と大田研究所から遠隔で監視・制御される。
現在まで水素生産の実証を行った時間は720時間を超えている。研究所は水素貯蔵装置と燃料電池を追加で設置している。生産した水素を貯蔵し、再び電力に変換して施設内部で使用する技術を試験するためである。
電力を水素に変換すると、転換過程でエネルギーが当初の約60%に減少する。しかし、水素は長期間保存でき、パイプラインや船舶で輸送することができる。遠洋から陸上まで送電網を建設するのが難しい場合や、船舶燃料のように電力で直接代替するのが難しい分野で活用できる。
研究所側は国内の海洋グリーン水素技術の水準がヨーロッパに比べて遅れていると評価した。済州試験場に設置された設備は100㎾級の固定式である。研究所は2031年まで浮体式水素生産技術を検証し、㎿級に拡大することを目指している。
キム・ギョンファン船舶海洋プラント研究所環境海洋開発研究本部責任研究員は「海上で水素を生産するには塩分や台風に耐えながら海水を淡水化し、設備を遠隔で運用する必要がある」と述べ、「水素生産から貯蔵、活用までのすべての過程を海上で行う技術を開発している」と説明した。
◆AIで風力異常徴候探知…保守非効率20%削減目標
海で作った電力を水素に転換する実験が進行する中、陸上では風力発電機が停止する時間を減らすための作業が続いていた。済州市オラナムロのドゥサンウィンドパワーセンターでは、全国11か所の発電所に設置された風力発電機80基の運転状態を24時間年中無休で遠隔管理している。
センターのモニターには、済州や全南など全国に散らばる風力発電機の出力と運転状態がリアルタイムで表示されている。発電機1基から入るデータは300を超える。職員は温度や振動などの各種信号を分析し故障の可能性を判断し、必要な保守内容を現場に伝えている。
風力発電機は山間部や海に設置されているため、故障が発生しても即座にアクセスすることが難しい。特に海上では波や風が強いと作業者が現場に入ることができない。大型部品は重さが10～20tに達し、交換するには大型クレーンや特殊船舶も動員しなければならない。故障で発電機が停止する前に異常徴候を見つけることが重要な理由である。
ドゥサンエナビリティは独自に開発した遠隔運営システム「ウィンドリンク」を活用して発電機データを収集・分析している。AIとアルゴリズムを用いて既存の運転データから異常徴候を見つけ出し、分析結果に基づいてセンターが現場の職員に点検や部品交換を要請する。
ドゥサンエナビリティの関係者は「発電機1基から300以上のデータがリアルタイムで入ってくる」と述べ、「遠隔でデータを分析し、どの保守が必要かを判断し、現場に対処を要請する」と説明した。
ドゥサンエナビリティが国内に供給した風力発電機は98基、総出力349.5㎿である。ウィンドパワーセンターはこのうち80基を管理している。済州ではドゥサンが供給した40基のうち37基の運転状態を見守っている。センターと各発電所で働く人員30人のうち24人は済州出身である。
ウィンドパワーセンターの運営効果はまだ数値で確認されていない。センターが開設されてから日が浅く、運営前後を比較するデータが十分ではないためである。ドゥサンエナビリティはAIとデジタル技術を活用して保守・修理過程で発生する非効率を20%削減することを目指している。
チェ・インホドゥサンウィンドパワーセンター長は「センター開所前後を比較する資料が十分に蓄積されていないため、稼働率改善効果を数値で示すにはまだ早い」と述べ、「故障を最大限に予防し、発電機が停止している時間を減らすことが保守・修理の最大の目的である」と明らかにした。
* この記事はAIによって翻訳されました。
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