コストパフォーマンスに優れた再生可能エネルギー発電と蓄電が海上でも可能に

予測不可能で危険が伴う海洋の調査研究は、ただでさえ困難な業務です。業務を遂行するためには基幹となるシステムに安定した電力を供給し、海での活動時間を延ばす必要があります。このため、電源の管理は海洋の事業において極めて重要です。コロンビア・パワー・テクノロジー社（C-Power社）は、米国オレゴン州コーバリスを拠点に世界中で事業を展開する波力発電システムのリーディングカンパニーです。信頼性とコストパフォーマンスに優れた技術で、発電と蓄電、データ通信サービスを提供し、海洋経済の活性化の一翼を担っています。C-Power社の自律型洋上電源システム（AOPS）は、波の機械的エネルギーを電力に変換し、洋上の様々なアプリケーションに貢献しています。SeaRAYと呼ばれる洋上電源システムは、海の波のエネルギーから10W～1MWの発電を行うことができます。小電力のシステムを実現するにあたり、パワーウェイトレシオを高くするために、電力供給ネットワークを極めてコンパクトにする必要がありました。

技術的な課題

30:1 という非常に幅広い入力電圧範囲

幅広く制御可能な出力電圧

小型・軽量

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きわめて変化が大きくかつ予測が不可能な波のエネルギーを利用可能に

Vicorのカスタム電源システムの開発を専門としている設計チーム・Vicor Power Systems (VPS) は、Vicorの最新電源モジュールを取り入れることで、SeaRAYの厳しい要件をクリアしました。30:1という非常に広い入力範囲（大荒れの嵐から比較的穏やかな海まで）で動作し、波のエネルギーの変動に合わせてダイナミックに出力電圧を制御するとともに、外部からの優勢制御も可能な、高電力密度・高効率のソリューションを開発しました。

Vicor の特長

変換効率を50%から90%以上に向上

パルス状のエネルギーから安定した電流を供給を可能に

最小限の電磁干渉とノイズ

高効率、正確な制御、低EMIを実現

海が穏やかなときでも、SeaRay電源システムの安定した運用を維持するためにはVicorの高効率な電源モジュールが必要不可欠でした。システムの稼働時間を確保するためには、船内の電力を節約する必要があるからです。さらに、Vicorのモジュールに採用されている電力変換技術はノイズの発生が少ないので、センサーの測定精度を低下させるようなSeaRAY内の電磁干渉やノイズを最小限にすることができます。

Vicorの電圧変換比固定バスコンバータ BCM^® とレギュレータモジュールPRM™ を採用することで、波のエネルギーを効率よく変換して安定した電力を供給することが可能になりました。Vicor採用前の、従来のディスクリート部品を用いたSeaRAYの変換効率は50%程度でしたが、BCMとPRMを使うことにより、変換効率を94％まで上げることができました。

パルス状の電力を定電流に変換

安定して動作し入力電圧範囲が広いVicorのDC-DCコンバータを使うことで、SeaRAYにより、パルス状の波のエネルギーを様々なDCバス電圧に変換し、様々な電力の電流を供給できるようになりました。このことでC-Powerは必要な制御が可能になりました。海の波が荒く予測不可能な状況では、SeaRAYに搭載される発電機の出力は変動の激しいパルス状の電力になります。このような状況でも、BCMとPRMのアーキテクチャにより、安定した電流を途切れることなく供給することが可能になりました。

C-PowerのCEOリンスト・リースマン氏は次のように述べています。「非常に厄介な特性を持つエネルギーをコスト効率の高い実用的なソリューションに変換し、その電力を可動あるいは固定の様々な機器に利用できるよう調整する技術は、最先端そのものです。これを成功させたという話は他では聞いたことがありません。」

Learn more about the modular approach power.

海からクラウドに情報を送ることで、遠隔地での自律型のデータ通信を可能にするSeaRAYのイメージ。セルラーネットワークや衛星通信を利用してクラウドとSeaRAYとの間でリアルタイムにデータをやり取りすることで、これまでより多くのデータを収集し、頻繁に送信することが可能になりました。