海域規模の空間モデリングとウェイク効果を考慮すると中国の洋上風力ポテンシャルの推定値は大幅に下方修正される

なぜクリーンエネルギーにとって重要か

中国には世界でも有数の洋上風力に適した海域があり、多くのエネルギー計画はこれらの風が将来の電力供給の大きな割合を担えると想定しています。本研究は単純だが重要な問いを投げかけます：理想化された地図から実際の風力発電所の雑多な現実に移すと、実際にはどれだけの電力が生み出せるのか？タービンの配置、互いのウェイク（風陰）干渉、プロジェクトコストを注意深く検討すると、従来の中国の洋上風力ポテンシャルに対する期待は楽観的過ぎた可能性があると著者らは示します。

単純な地図を超えて見る

従来の多くの研究は、広大な海域に個々のタービンを均等に配置し、水深や保護区、非常に大まかな機器間隔といった基本的な規則だけを適用して洋上風力ポテンシャルを推定してきました。そしてしばしば単一の粗い割引率（多くは約10％）を用いて、タービン同士が風陰に入ることで失われるエネルギーを表現してきました。実際には、開発者は孤立したタービンを建てるのではなく、各々が綿密に設計されたレイアウトを持つ風力発電所全体を建設します。中国の新しい洋上風力プロジェクトは陸岸からさらに遠く、より深い水域へと移動しており、これが技術設計とコストの双方を変化させます。これらすべての細部が、実際に電力網へ手頃な価格で供給できる量に影響を与えます。

衛星から実際の風力発電所を計測する

研究者らはまず、衛星レーダー画像と公開プロジェクトデータベースを用いて中国の既存洋上風力発電所のほぼ全てをマッピングしました。優勢風に沿った方向と横方向の実際のタービン間隔を測定し、通常いくつの列が使われているかを数えました。その結果、ほとんどの中国の洋上風力発電所は3〜4列のタービンを使用し、風向きに沿ってはおよそロータ直径の8〜12倍、横方向には3〜6倍の間隔があることが分かりました。観測されたこれらのパターンを用いて、研究者らは単一の理想化されたタービングリッドを仮定するのではなく、異なる規模の6つの代表的な発電所レイアウトを設計しました。そしてこれらの現実的な発電所を、中国の排他的経済水域内で水深、陸からの距離、波浪、保護区域が建設を許す場所に配置しました。

利用可能な洋上風力の再評価

これらの発電所がどれだけの電力を生産できるかを推定するために、チームは複数の要素を組み合わせました：過去数十年分の詳細な気象データ、中期世紀の気候モデル予測、現代の4、8、11メガワットタービンに対する現実的な出力曲線、そして発電所内でウェイクがどのように広がるかの精緻なモデルです。単純なものから高度なものまで3種類のウェイクモデルを比較しました。数十のシナリオを通じて、発電所レベルでのウェイク損失は従来の10％という仮定よりも通常かなり大きく、しばしば14〜20％の範囲で、最も保守的なモデルではさらに大きいことが判明しました。その結果、中国の洋上風力の総技術的ポテンシャルは年間約2.5〜4.2ペタワット時にまで落ち込みます。これはしばしば5.6ペタワット時を超え、時には10に近づくとされた多くの以前の推定値を大きく下回ります。

コスト、深海発電所、地域的な限界

本研究はまた、各モデル化された風力発電所の均等化発電コスト（LCOE）を、水深、陸からの距離、設置および保守費用、固定式と浮体式の基礎の違いを考慮して算出しています。浅く陸に近いプロジェクトは一般に単位電力あたりのコストが低いものの、最良の浅場サイトの多くは既に使われています。より深い海域へ進出すると資源は増え、より密な浮体式発電所も可能になりますが、コストは急増します。多くのシナリオで、モデル化した発電所のうち現時点で収益性があるのは一部に過ぎず、追加の支援がなければ利益が見込めないケースが多いことが示されました。著者らはまた、多くの沿岸省は洋上風力だけで自らの電力需要をすべて賄えないことを見出しました。多くの省で自需の60〜80％しか賄えず、上海や河北のように大幅に少ない地域もあります。

クリーン電力計画への含意

非専門家向けの要点は次の通りです。中国の洋上風力資源は依然として非常に大きいものの、実際の工学的制約やタービン間隔を考慮すると、かつて期待されたほど無限で安価というわけではありません。慎重な発電所設計、ウェイク効果の賢い対処、特に深海における浮体式タービンのコスト削減が、洋上風力が多くの気候計画で想定される主役を務めるためには不可欠です。この発電所規模でのレイアウトを考慮した手法は、国家のエネルギー目標を設定し、優先的にどこで建設すべきかを選び、洋上風力と他の低炭素選択肢のバランスを取るための、より慎重で現実的な基盤を提供します。

引用: Xu, S., Yin, G., Hu, P. et al. Substantially lower estimates in China’s offshore wind potential using farm-scale spatial modeling and wake effects. Nat Commun 17, 2043 (2026). https://doi.org/10.1038/s41467-026-68655-2

キーワード: 洋上風力, 中国のエネルギー, 再生可能エネルギーの可能性, 風力発電所の設計, 浮体式風力タービン