耐雷材料の開発とそれを用いた風力発電機の耐雷システムの開発

風力発電は再生可能エネルギーの一翼を担うものとして重要視されているが、落雷による運転停止が安定操業への大きな障害となっている。落雷に対しては旧来よりブレードにレセプタと呼ばれる雷受けを設置し、これを接地して雷電流を逃がす対策が採られていた。しかし、レセプタ溶損、レセプタ外への落雷、等の問題のため旧来の耐雷システムでは不十分な場合があり、依然として落雷は風車の事故理由の大きな部分を占めている。そこで島根県内の株式会社守谷刃物研究所らと雷撃への耐久性の高い導電性材料を開発、探索し、それらを用いて落雷耐性に優れたレセプタやダイバータストリップといったデバイスを開発するに至った。

耐雷レセプタ「らいじん君」

かねてより開発していた高熱伝導性の銅-黒鉛複合材料の放熱性に着目し、落雷の熱による溶融の激しいレセプタへ応用した。人工雷試験の結果、レセプタに多用されるステンレスより溶損が大幅に抑制された。

活用したセンターの保有技術：銅と黒鉛を複合化した高熱伝導材料

人工雷試験によるダメージ（波形10/350μsec.、150±1 kA，90±10 C）

新開発のレセプタについて、風車の雷被害の多い秋田県の風車にて試用したところ、旧来は毎年2回のレセプタ交換が必要であったが、新レセプタは3年以上無交換で耐久した。

高耐久ダイバータストリップ「雷伝」

風車の雷被害の様相に、レセプタ外への落雷がFRPブレードを貫通・破損させるものがある。この対策として、金属小片を並べた雷電流の経路をレセプタまで設け、レセプタ外の落雷の貫通を防ぐ「ダイバータストリップ」というデバイスがあり、航空機では多く用いられている。

しかし風車ブレードには半年に1度程度しか接近整備できないため、航空機用のものは耐久性が不足していた。そこで金属チップの形状と素材を検討し複数回の落雷に耐久し得るものを開発した。

現在、試作品について九州某所の風車で試験を実施中。

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