次世代を担うエネルギーは波!?波力発电の全容に迫る！
この记事の目次
波力発电という発電方法をご存知ですか？波のエネルギーを活用した発電方法ですが、実は今後の電力供給の一旦を担うことが期待されている再生可能エネルギーのひとつなんです。今回は波力発电の仕组みから現状、そしてエネルギーの将来についてご紹介します。
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- 更新日
- 2024年6月1２日
波力発电とは？
波力発电とは、文字通り波の運動エネルギーを利用して電力を得る発電方法のことを言います。台風や津波の際は「海岸に近づかないよう」にと言われますが、それは波の持つエネルギーが大きく危険を伴うからです。一方で、この巨大な波エネルギーをいかした波力発电の研究が近年注目を集めています。
波力発电の仕组み
それでは波力発电がどのような仕組みで行われているか説明します。発電方法は以下の4つです。
- 振动水柱型
- 可动物体型
- 越波型
- ジャイロ式
では、ひとつずつみていきましょう。
振动水柱型
振动水柱型波力発电は、おもに航路用のブイなどの電源として利用されています。事実上、唯一の広く実用されている波力発电技術です。
この方式では、波のエネルギーを利用して空気を动かし、この空気でタービンを回して発电します。
- タービンに直接波が当たらずシンプルな构造のため、故障や腐食に强い
- 海の荒れ具合に左右されにくい
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可动物体型
可动物体型波力発电では、タービンを用いずに波エネルギーを振り子の運動エネルギーに変換し、油圧モーターを回転させて発電します。
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越波型
越波型波力発电では、貯留池の水面と海面の高低差を利用してタービンを回転させ発電します。
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ジャイロ式
上记の3つの発电方法に加え、ジャイロ効果を利用した新しい発電方法があります。その名もジャイロ式波力発电。この発電方法は世界的に見ても革新的なアイデアで注目を集めています。
ジャイロ効果とは？
回転する物体はその姿势(回転轴)を一定に保とうとする性质のこと。
おもちゃのコマを想像してみてください。コマが势い良く回っている时、コマに触れるとコマは一瞬倾きますがすぐに元に戻ろうとしますよね。简単に言うとこれがジャイロ効果です。この元に戻ろうするエネルギーを利用した発電方法をジャイロ式波力発电と言います。
ジャイロ式が注目されている理由は効率の高さです。
波というのは行ったり来たりの運動ですが、発電機は回転によって电気を作ります。他の方式では空気や複雑な機構を使って波の直線的な運動を発電機の回転へ変換するため、施設が大きくなったり、ムダが多くなったりします。
一方ジャイロ式は、高速で回転させた円盘を大きな浮きの上に置きます。すると波に揺られて倾きますが、このとき「ジャイロ効果」によって、円盘をまっすぐに保とうとする回転运动が生まれます。波で揺らすだけで発电机を回せるため、高い効率が実现できるのです。
参照:
波力発电のメリット
ここまでは波力発电についての説明と、発電方法を紹介してきました。では、次は波力発电のメリットについて紹介しますよ。波力発电のメリットは大きく分けて4つあります。
- 枯渇の心配がない
- 面积あたりの発电効率
- 発电の安定性
- 产业への波及
枯渇の心配がないことは一目瞭然ですので、ここでは残りの3つについて详しく説明します。
面积あたりの発电効率
波エネルギーは、空気よりずっと重い水の運動エネルギーを利用するため、面积あたりの発电効率が他の自然エネルギーよりも優れているんです。太陽エネルギーの约20?30倍、风力発电の约5倍と言われています。
発電効率が良いのは次で紹介する発电の安定性も理由の1つです。
参照:
発电の安定性
発电の安定性については、风力発电?太阳光発电?波力発电を比較してみましょう。
- 风力発电
- 风が弱かったり、风が吹かなかったりすると発电できない
- 风向きや设置场所などの条件に左右される
- 太阳光発电
- 発电できる时间帯が限られる
- 天候の影响を大きく受ける
- 波力発电
- 日本は岛国なので「波」を比较的得やすい
- 波がまったくない状况が続くことはほとんどないため、风力や太阳光より発电にムラがない
このように风力や太阳光といった自然エネルギーは外部要因によって発电量が大きく左右されるのに対して、波力は比较的安定した発电が见込めます。日本は岛国ですので、长い海岸线を活かして広い范囲で波エネルギーを活用できるのもポイントですよね。
参照:
产业への波及
波力発电が実用化により、海での発電所建設に必要な新素材の開発や、海で使う機械?部品の製造に長けた造船業界などへ新しい市場が開かれることが期待されています。
参照:
波力発电のデメリット
それでは次に波力発电のデメリットを紹介します。これは発電量や安定性に優れている波力発电が実用化されていない理由でもあるんです。波力発电のデメリットとしては大きく分けて3つ。
- コスト
- 安全性
- 渔业との兼ね合い
コスト
ここでいうコストというのは、大きく分けて2つあります。
- 设置コスト
- 维持コスト
波力発电装置を設置する場合、当然設置は海上ですね。潜水作業などが必要となるため、陸上に設置する発電機よりも時間や費用が多くかかると考えられます。
また、大きな波の運動エネルギーを受けることや、海水に常時触れていることによる腐食、貝?フジツボの付着などにより発電機の定期的な点検やメンテナンスといった维持コストもかかります。淡水の水力発電所と比較しても、波力発电所の维持コストは大きくなると言われているんです。
安全性
波力発电所は近海や防波堤に設置される可能性が高いため、台風による大波や、津波などの災害に対しても安全を確保できるのかと懸念されています。
风力発电の場合、風を受けるプロペラの角度を変えることで台風をやり過ごせますが、波力発电装置の多くは波を取り込む大きな構造を伴うため、波の直撃を避けることができません。このため、十分な強度が必要となります。ジャイロ式のように海面に浮いている場合も、波で流されないための十分な対策がないと漂流してしまいます。こうした安全性への配慮は、波力発电のコストを引き上げる一因にもなりますよね。
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渔业との兼ね合い
波力発电を設置、実用化するには漁業を無視することは決してできません。
青森県の八戸港では、漁船同士が衝突しそうになるほど漁場が混雑しているのですが、このような場所に波力発电所を設置したら……確実に漁業に悪影響をもたらしますよね。
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実用化への歩み、现状
まだ聞き馴染みのない波力発电、実は1970年代から大きく注目を集めています。その注目されるようになったきっかけはオイルショックです。世界的に石油を含めた化石燃料への危機感が高まり、代替エネルギーに注目が集まりました。その際に、太阳光発电や风力発电と同様に波力発电も注目を浴び、研究開発が進められるようになったんです。
世界初の実用波力発电装置を开発も、研究は下火に
我が国における波力発电の研究、世界最先端だった時期もあるんですよ！
しかし石油価格の高騰の落ちつきや資金難に伴って、波力発电の研究は徐々に下火に……。結果として、継続的に研究を続けていた欧州、米国では一部実用化されているのに対して、日本はまだ実用化に至っていないという結果になったんです。
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参照:
実用化に向けて
诸外国から遅れを取っている日本ですが、近年実用化へ向けて実験や开発が活発に行われています。
東日本大震災で被災した岩手県の久慈市の港では、今年8月から試験的に波力発电による発電を始めるそうです。港の沿岸に設置した発電装置で一般家庭10?13世帯分の電力を供給できるとか。先ほど説明したジャイロ式波力発电は世界初の技術で注目を浴びており、加えて三井造船や三菱重工が従来の波力発电装置を改良した新装置を開発しています。日本の技術力の見せ所だと思いませんか？今後に期待しましょう。
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その他の海洋エネルギー発电
波力発电にだけでなく、海の力を利用した海洋エネルギー発電を紹介します。
- 潮汐力発电
- 潮の満ち干きを利用してタービンを回し発电する。発电量の予想がしやすく安定性が期待できる。
- 海流発电
- 海流によってタービンを回し発电する。送电距离や设置の问题と実用化にむけて课题が多い。
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波力発电まとめ
今回は波力発电について紹介しました。東日本大震災以降、原子力にかわる新しいエネルギーの必要性や関心が高まっており、電力の供給方法に関して大きな転換期を迎えています。CO2を排出せず、放射能漏れの心配もない波力発电が再注目されているのも頷けますね。
今後の波力発电の発展のためには国の研究、支援が必要不可欠になるでしょう。島国である日本が、その特徴と世界水準の技術をいかして、再び波力発电の最先端に立つことを期待しています。
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