SOLUTION 事業内容

風力発電ブレード

LIGHTNING STRIKE MEASURES風力発電ブレード落雷対策部品
高耐久レセプター

風力発電ブレード

風力発電事業において、落雷による風車の損傷は、風車の事故原因の20%近くを占めており、風力発電の事業性を損なう大きな要因の一つに挙げられています。
風車の受雷部であるレセプターに高熱伝導材料を採用することで受雷部の熱を拡散し、レセプター溶損のリスクを低減し、風車の故障低減、稼働率向上につなげます。

構造・メカニズム

通常、風力発電風車のレセプター(受雷部品)はステンレスや銅で作られていますが、落雷による局所的な大加熱により溶損し、場合によってはブレードの破損まで至ってしまうこともあります。
また、雷がブレードを貫通してダウンコンダクタに直接着雷し、ブレードを破損してしまうこともあります。

弊社の高耐久レセプター「らいじん君®」は高熱伝導材料を用いることで落雷による熱を拡散し、溶損リスクを低減することに成功しました。さらに集雷テープを施工することで雷電流をレセプターまで誘導し、ブレードの破損を抑制します。
らいじん君®によりレセプターの溶損およびブレードの破損リスクを低減し、風車の故障低減、稼働率向上につなげます。

ブレード破損の一因(ブレードを貫通して着雷)
らいじん君®システム
模擬雷試験後のレセプターと放熱イメージ
模擬雷試験
電流:約150kA(10/350µs)
雷撃回数:試料あたり5回
累積電荷量:450C以上

フィールドテスト実績

日本海側の落雷多発地域である秋田県の発電用風車に「らいじん君®」を施工し、フィールドテストを実施しました。
当該風車は2006年にブレード交換を必要とするなど、落雷による故障停止が多く、2004年には1年間で12回のレセプター交換が発生していました。
2012年に先行して集雷テープのみ施工したところ、落雷時の大きな破損が減少しました。さらに2014年にレセプターをらいじん君®に交換後、レセプターの交換なしを継続中です。

らいじん君を使用した実験データ らいじん君を使用した実験データ

フィールドテストを実施した風車の10km四方において、2016年4月から2017年12月の21か月で197発の落雷が観測されており、そのうち絶対値50kAを超える大電流の落雷が17発、さらに2016年12月には300kAに迫る非常に大きな電流の落雷がありました。

落雷発生時の計測図 落雷発生時の計測図
らいじん君®施工時
らいじん君®施工1年半後

施工後1年半が経過したものは、落雷による集雷テープの焦げが生じていますが、らいじん君®には溶融などの損傷はありません。(集雷テープは、焦げた状態でもレセプターへの導電が可能です。)

新製品開発

発電風車の更なるメンテナンスコスト低減にむけ、耐久性を向上させた集雷テープ部品の開発を行っております。

特許・知財情報

  • 登録商標第6017330号 らいじん君®
  • 特許第4441768号 高熱伝導性を有する金属-黒鉛複合材料およびその製造方法
  • 特許第5789826号 風車の避雷方法及び装置
  • 特許第6467683号 風車の耐雷装置

※らいじん君®は松江工業高等専門学校および島根県産業技術センターとの共同開発品です

株式会社守谷刃物研究所

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