バイオ燃料・エタノール・新エネルギースレ - 1227192268

1：とはずがたり：2008/11/20(木) 23:44:28: 関連スレ

農業スレ
http://jbbs.livedoor.jp/bbs/read.cgi/study/2246/1060165378/l40
エネルギー綜合スレ
http://jbbs.livedoor.jp/bbs/read.cgi/study/2246/1042778728/l40
環境スレ
http://jbbs.livedoor.jp/bbs/read.cgi/study/2246/1053827266/l40
電力スレ
http://jbbs.livedoor.jp/bbs/read.cgi/study/2246/1081280165/l40
メモ
http://members.at.infoseek.co.jp/tohazugatali/energy/index.html
1415：とはずがたり：2014/12/09(火) 15:08:19: >太陽光発電や風力発電と比較して、天候や季節の影響を受けにくいため、設備の稼働率が高い。このため、「年間発電量＝出力×稼働率」という式に従うと、年間発電量が多くなる。さらに越波式波力発電装置の耐久年数は35年以上と長いため、初期コストを回収しやすい。

2014年09月10日 07時00分更新
打ち上げる「波が下って」電気生む、20本で25kW
http://www.itmedia.co.jp/smartjapan/articles/1409/10/news052.html

協立電機はヨシコンと資本業務提携を結び、新エネルギー・産業技術総合開発機構（NEDO）の実証研究に役立てる。出力25kWの波力発電設備を御前崎に設置する。35年利用でき、40円/kWhの発電が可能な装置を作り上げる。
[畑陽一郎，スマートジャパン]

　ファクトリーオートメーションなどに強みを持つ協立電機は、マンション建設販売やコンクリート事業を手掛けるヨシコンと資本業務提携を結ぶと発表した。2014年9月19日を期して相互に株を持ち合う。

　この発表は一見、エネルギー関連とは無関係に見えるが、そうではない。「当社は約5年半前から東海大学海洋学部海洋建設工学科で教授を務める田中博通氏の波力発電プロジェクトに参加してきた。当初は装置の開発などには加わっていなかったが、2012年9月からは、いであ、市川土木と共に新エネルギー・産業技術総合開発機構（NEDO）の実証研究を進めている＊1）。われわれが開発する設備は幅20mのもので、25kWの出力が得られる。商用ベースではこれを10基並べて設置したい（図1）」（協立電機で執行役員経営企画室長を務める中木照雄氏）。

　ヨシコンはコンクリート構造物の製造、施工、研究に強みがあるため、協立電機が参加するNEDOのプロジェクトへ、途中から参加を目指すという。

＊1）いであは波浪と海洋環境の調査研究を担当する。実証海域の波浪調査の他、海洋環境と生物調査、海域の水質調査、海域のアセスメント、越波式波力発電実証試験推進委員会の取りまとめを行う。市川土木の担当は波力発電装置躯体の研究開発。波力発電躯体の検討と設計条件の他、波圧と揚圧力の検討、杭式と重力式の設計と安全性の検討、杭式と重力式の施工方法の検討を進める。協立電機は発電装置電気機械部門の研究開発を進める。内容は波力発電装置用のタービンの開発、波力発電装置用の発電機の開発、パワーコンディショナーの開発、最適制御アルゴリズムの構築だ。東海大学は市川土木から再委託を受け、波力発電の越波量のアルゴリズム研究開発を担当する。内容は波特性の研究と波エネルギー賦存量の算定、越波量の総合的な理論的・実験的検討、多段水槽の越波量の実験的検討、波圧と揚圧力の実験、越波量のアルゴリズムとシミュレーションの開発だ。

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図1　波力発電設備を10基設置した設置予想図　出典：協立電機

　NEDOの「海洋エネルギー発電システム実証研究」（2011年度～2015年度）の採択テーマ「越波（えっぱ）式波力発電」は、田中氏が研究を続けてきた技術に基づく。3企業と1大学はNEDOの実証研究の前半（2011年度～2013年度）で、実現可能性の検討を終えている。不規則波を生成可能な東海大学の大型水槽を利用し、10分の1スケールの装置を使って検討した。発電効率40％を達成できたという。

　2014年度と2015年度は、実スケール装置の詳細設計と実海域への建設・設置、発電実験、メンテナンス試験、データ解析を全て網羅する予定だ。

　「実現可能性の検討では静岡県牧之原市の相良平田港と、同御前崎市の御前崎港を検討対象とした（図2）。研究の結果、御前崎港の方が波や漁業との関係で条件が良いことが分かった。既に漁業関係者とも打ち合わせており、今後、建設や実験について了解を得る必要がある」（中木氏）。御前崎港は相模湾に面する。
1416：とはずがたり：2014/12/09(火) 15:08:41: 波力発電の実力は

　「波力発電は24時間365日稼働することが強みだ。現在開発中の装置は、50年に1度の波に耐える。台風の波でも大丈夫だ。離島にも向いているだろう」（中木氏）。

　太陽光発電や風力発電と比較して、天候や季節の影響を受けにくいため、設備の稼働率が高い。このため、「年間発電量＝出力×稼働率」という式に従うと、年間発電量が多くなる。さらに越波式波力発電装置の耐久年数は35年以上と長いため、初期コストを回収しやすい。

　NEDOが実証研究で目指す最終目的は、発電コスト40円/kWh以下を実現する発電システムの確立だ。「2013年度までに経済性と安全性は検証できており、概念設計が完了している。開発中の波力発電設備は、波を導くコンクリート製の躯体と、そこに取り付ける発電部分からなる。躯体として杭式と重力式を検討した結果、重力式が有利であることも分かった」（中木氏）。躯体自体は既設の防波堤（消波ブロック）の正面に後施工できる構造だという。これは、発電設備のためのスペースを用意しやすいことを意味する。

波が越えるとはどういうこと？

　越波式波力発電装置がどのように動作するのかを解説する。図3は重力式躯体の断面図だ。図3には3つ半の躯体が描かれている。1つの躯体の幅は20m、奥行き・高さともに5mある。

　図3の右側が外海、左側は海岸線側の海面だ＊2）。躯体の断面は海底に置いた三角形のような形状を採る。このため、沖合から来る波は躯体を「駆け上り」、海水面より高い位置に達する。図3は波が遡上（そじょう）している途中の様子だ。その後、躯体に設けたスリットから、貯水槽に貯まる。貯水槽の底部の穴からプロペラを経由して海水が流れ下る。

　波の運動エネルギーをいったん位置エネルギーに変え、これをプロペラの運動エネルギーに変換することで発電する＊3）。スリットは上下2段に分かれており、合計20のスリットを用意する。落差が少なく流量が大きくなるという特徴がある。

＊2）背後の海面は静穏域となり、新たな漁場として役立てる。越波式発電装置は、躯体下部から海水を吐出する。底層に表層の海水が混ざるため、水質環境改善効果を見込むことができるという。
＊3）海が荒れて発電に向かない強い波が起こると、躯体を駆け上って大部分が背面から静穏域に落下する。波の全エネルギーを受け止める装置よりも、低コストで効率良く電力を取り出すことができる。

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図3　重力式躯体の断面図　出典：協立電機

カートリッジ構成で保守コストを引き下げる

　発電機とプロペラの部分を図4に示す。図4左側の直方体の構造の上方から海水が流れ下り、装置最下部のプロペラを回す。

　「研究開発中の波力発電設備は35年の運用を前提にしている。当然、途中で部品を交換したり修理したりする必要が出てくるだろう。躯体と発電機やプロペラを一体化してしまうと、このような作業に多額の費用が掛かる。急激な海水の流れがある所でダイバーが作業すると危険でもある。そこで、図4のユニットを丸ごと上方に引き出すことができるカートリッジ構成を採った。故障したカートリッジを引き上げて、新しいカートリッジを設置する。故障したカートリッジは故障原因を突き止めて再利用できる」（中木氏）。
1417：とはずがたり：2014/12/09(火) 15:09:00: >>1415-1417

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図4　波力発電用の発電機とプロペラの組み合わせ　出典：協立電機

　越波式波力発電では、協立電機の持つファクトリーオートメーション技術（制御技術）も役に立つのだという。「波力発電設備では発電機をなるべく一定の出力で安定して常時動かしたい。ところが、スリットから流入する海水の量はさまざまな条件によって変わる。そこで、カートリッジ内の発電機に負荷を掛けて回転数を制御する。すると、貯水槽部分の水の抜け方を最適制御できる」（中木氏）。工場での制御と比較すると、緻密な制御はできないことが分かったものの、「制御しない場合よりも性能が向上する」（同氏）。

政府はどのように研究開発を支援しているのか

　冒頭で紹介したNEDOの研究開発は、3種類の研究から成り立っている（図5）。越波式波力発電は6つある海洋エネルギー関連の実証研究の1つだ。

　図5の（2）に要素技術開発とあるのは実証研究よりもさらに将来に役立つことを考えた海洋エネルギー技術の研究だ。実証研究とは異なり、実海洋試験は行わず、実物の数分の1～数十分の1のモデル（スケールモデル）を用いる。目的は発電コスト20円/kWh以下を実現可能な装置を設計することだ。（3）にある共通基盤研究は、以上の2つの研究の性能試験や評価方法に関する検討をする。実機は用いない。

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図5　NEDOの海洋エネルギー技術研究開発　出典：NEDO

　国が関与する海洋エネルギー開発の取り組みは、経済産業省・NEDOの他にもう1つある。内閣官房の総合海洋政策本部だ。技術開発に力点を置くNEDOとは異なり、総合海洋政策本部は立地の整備を重視している。

　海洋エネルギー利用で先行する欧州諸国は、実証実験のために自由に利用できる海域を複数確保している（>>1413-1414）＊4）。例えばスコットランド北部の欧州海洋エネルギーセンター（EMEC）だ。

　日本ではこのような海域がなかった。大学や企業などが実海域で実証実験を進める場合は、その都度、海運関係者や漁業関係者と個別に交渉を行う必要がある。東京大学大学院新領域創成科学研究科海洋技術環境学専攻で教授を務める高木健氏によれば、自ら地元の漁業関係者と交渉し、調整を進めなければならず、研究よりも交渉に時間がかかることがしばしばだという。同氏はNEDOのプロジェクト（水中浮遊式海流発電）に参加している。

　これでは研究開発がなかなか進まない。そこで、総合海洋政策本部は2014年7月、新潟県と佐賀県、長崎県、沖縄県の6海域を10年間以上占用できる実証フィールドとして選定、同時に岩手県と和歌山県、鹿児島県、沖縄県の5海域を次候補として選び出している。なお、静岡県はいずれの海域にも選出されなかった。

＊4） NEDOによれば欧州の研究開発は5つのステージからなる。最初の2ステージは陸上試験、その後の3つのステージは実海域試験だ。多くの研究開発はステージ4や5に達し、一部は商用運転に入ろうとしている。日本は陸上試験の段階にとどまっており、今後実海域試験に入る形だ。