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海洋潮流・潮汐発電システム概要

諸外国でも始まっている新エネルギー超低落差利用 海洋潮流・潮汐発電による次世代発電システムのご提案。

■なぜ今海洋へ注目なのか

日本で始まった太陽光発電は飽和状態

買い取り価格も年々減少=投資回収効果が薄くなり、

この先バックアップ電源容量が増えないと、

大規模な設置も難しい。

社会が望むのは安価で、安定したエネルギー源

■自然エネルギーの特徴

広く薄く存在(エネルギー密度が低い)

太陽光発電の例1平方m@=約1kWのエネルギー

風力発電の例1平方m@12.5m/s=約1kWのエネルギー

水力発電の例、風力の約816倍のエネルギー量

太陽光発電も結構な密度のように思うが、

人類が作った内燃機関では、パネル1枚の面積と

その下の体積で、100KWは出せる。

もちろん、20年稼働するためは、そんなフルパワーという訳にはいかないが、・・・

原子力に当たっては、ウランペレット数個で家一軒1年賄える。

結果:密度が低いので、プラントは比較的大規模になる傾向

■投資効果から見た海洋発電システム

自然エネルギーの特徴で記載したが、水力エネルギーの場合、 空気の密度の約1000倍のエネルギー密度となるが、その裏を返せば、 風力発電と同様に、毎秒6m/s程度の流速が確保できる場所である場合、 1/816のサイズのエネルギー取得部で同じ発電が出来ることになる。

しかし、現実はそんなに甘くはなく、毎秒6m(時速21.6km)で動く水流はどこにも無い。

せいぜい、水流は1m/s(人間が歩く程度)となる。また、海洋では1mの落差も得ることも かなり難しいといわざるを得ない。

では、どうしたらよいか・・・

陸上であっても、海洋であっても
水力の発電公式に変わりは無い。
下記の公式でそのエネルギー量が分かる。

P(KW)=9.8QH

Qというのは、流量で単位は1kLiterとなる。
Hというは、落差で単位はmとなる。

上記公式より、
海洋の場合は、超低落差である。
高さHが半分になれば、同じ出力を得るのに、流量を2倍にしなくては成らない。 逆に言うと、落差は殆ど無いと言って良い。

しかし、

その小河川では問題となる、
水量の問題は皆無といえる。
要するには水は大量にある。

そのため、
かなり大きなエネルギー取得はできるが、
大きな問題の一つは場所の問題である。

その場所の問題が大きく存在するが、

これをクリアーすると、安定的で大きなエネルギーが取得できることになる。

■シミュレーション

1平方メートルのランナーの内部を流速1mが流れた場合、
その流量は1kLiterとなる。従いQ=1とイコール。
Hは殆ど無いので、0.1m(わずか10cm)とした場合、
P=9.8x1x0.1=約1(kW)のエネルギーがあることになる。
発電システムの効率を50%とした場合、0.5kWの発電量となる。
いかにも小さな値だが、それほど悲観する必要も無い。
これが20時間くらいは続くことと成ると、0.5kWx20=10kWh/Dの発電量と成る。
そもそも、広い海洋ではこの装置を10台設置することは難しくないと思われる。
しかし太陽光発電のコストに負けている訳にはいかない。
太陽光発電のコストをkWあたり、仮に20万円と過程し、50kWのシステムを作ると
1000万円の投資となる。(土地は別)
その年間発電量といえば、50,000kWh以上だ。
これからの単価で考えた場合、50,000x24=1,200,000円/年=(10万円/月)
1000/120=単純投資回収年月=約8.3年
すると、海洋発電にかけられるコストは逆算でおのずと分かってくる。
あわせるところは、投資回収年月だ。
単純に投資額が同じ1000万円であれば、月当たり10万円の発電を同様に行える
施設で有ればよいことになる。
水力の場合、単価は34円(昨年例)で有るので、
年間1,200,000円/単価34円=35294kWhで良い事になる。
35294/(年間の時間8760x稼働率0.7)=必要発電量(kW)
上記の計算をしてみると
発電機の出力はわずか5.8kWで良い事になる。

理論上では、太陽光発電50KWの設置量に相当する海洋発電の設備容量は約5.8KWで良い事になる。

1平方mの面積を流速1mで通過した場合、0.5kWの発電量があると書いた。
5.8kWを超えるには、12倍すると超えられる。
流速の条件が同じとした場合、12倍の面積がある装置を製造すれば良い事になる。
12倍の面積を計算してみると
単純に4x4mとなることで2乗となり、16倍である。
すでにこの時点で太陽光を上回っている。

太陽光の場合、規模が大きくなっても、単価がそれほど下がらないが、
海洋発電機は大きさが少し変わったくらいで大規模に成るほどコスト低下が著しい。

未知な部分が多く存在する海洋系の発電システムは
いまのところ、解決しなくてはならない問題は多く存在するが、
大型化による投資コストの著しい低下により

海洋系の発電は、
十分未来のエネルギー源となり、
その投資が期待が持てる。