陸上風力タービン再稼働のための革新的ハイブリッド構造補強戦略

本論文は、陸上風力タービン基礎に対するハイブリッド構造補強戦略を提案・検証し、既存基礎を解体することなく、より大容量のユニット設置を可能にする再稼働プロジェクトを対象としている。再生可能エネルギー需要の増加とインフラ最適化の文脈において、元の基礎は全体の安定性および使用限界状態（SLS）の要件を満たす主要要素として再利用され、一方、約1.5MWタービンを現在市場の複数メーカーのモデルを代表する4.1MWおよび6.25MWユニットに置換することによって生じる究極限界状態（ULS）の要求には、新設された周辺の鉄筋コンクリート補強システムで対応する。本研究は、風力タービンで世界的に最も一般的な浅層（重力式）基礎および杭基礎の両方のタイプを考慮している。この手法は、南ブラジルの商業風力発電所に実際の荷重データを用いて適用され、新築基礎と比較して浅層基礎で最大80%、杭基礎で最大40%のコンクリート量削減を実証した。構造評価はSAP2000による数値モデリングを用い、3Dソリッド基準モデルと比較検証済みのシェル・ビームハイブリッドモデルと限界状態の解析的検証を組み合わせて行われた。結果は提案手法が全体の使用限界性と適切な究極限界状態耐力を確保し、素材の大幅な最適化を達成することを確認している。これにより、解体、輸送、廃棄コストの削減を含む著しい経済的かつ環境的利益をもたらす、風力タービン基礎の再稼働における持続可能で効率的な代替手段が提供される。