ダイナミック潮力発電

動的潮力発電（DTP）は、潮力発電の未試行だが有望な技術である。海岸に垂直な長いダムのような構造物を作り、遠端に海岸に平行な障壁を設けて大きな「T」字型を形成する。この長いT字型ダムは海岸に平行な潮流の流体力学を妨げ、障壁の反対側に水位差を作り、ダムに設置された一連の双方向タービンを駆動する。大陸棚の海岸に沿って走る振動する潮流は、強力な水流を伴い、中国、韓国、英国など でよく見られる。^{[1] [2] [3] [4]}

このコンセプトは1997年にオランダの沿岸技術者キース・フルスベルゲンとロブ・シュタインによって発明され、特許を取得しました。^[5]

このコンセプトを説明する短いビデオが2013年10月に完成し、英語版はYouTube ^[6]、中国語版はYouku ^{[7]で公開されました。}

DTPダムは、海岸に垂直に建設され、海に向かってまっすぐに伸び、地域を囲むことなく30km以上の長い障壁です。世界の多くの海岸では、主な潮汐の動きが海岸線と平行に走っています。つまり、海水全体が一方向に加速し、日が暮れると反対方向に戻ります。DTPダムは水平潮汐の動きに影響を与えるのに十分な長さがあり、ダムの両側に水位差（水頭）を生み出します。ダムに設置された従来の低水頭タービンの長い列を使用して、水頭を電力に変換できます。^[8]

さまざまなダム構成から得られる最大水頭差の推定は、数値モデルと解析モデルに基づいています。^{[1] [9]}自然障壁を横切る水位差の測定から得られた現場情報により、大きな水頭の発生が確認されています。（最大）水頭差は、定常流の状況（河川など）で予想される値よりも大きくなります。最大水頭差は数メートルにも達しますが、これは潮流の非永続的な性質（加速）に起因すると考えられます。^[10]

最大規模のダムの中には、15GW（15,000MW）以上の設備容量を収容できるものがあると推定されています。^[9] 8GWの設備容量と約30％の設備利用率を持つDTPダムは、年間約21TWhを発電することができます。この数字をわかりやすく表すと、平均的なヨーロッパ人は年間約6800kWhを消費するため、1つのDTPダムは約300万人のヨーロッパ人に電力を供給できます。^[11]

潮力発電は、潮の満ち引き​​が決定論的な性質であるため、天候や気候の変化とは無関係に、非常に予測可能です。発電量は潮の満ち引き​​の段階（干満、小潮、春）によって変わりますが、2 つのダムを一定の距離（150～250 km 程度）で組み合わせることで、短期的な影響は回避できます。2 つのダムは、一方が最小出力のときに他方が最大出力の電力を発電します。これにより、予測可能でかなり安定したベース発電をエネルギー グリッドに提供します。

動的潮力発電には、非常に高い自然の潮位差は必要ありませんが、潮の伝播が海岸に沿っている開放的な海岸が必要です。このような潮汐条件は世界中の多くの場所で見られるため、DTP の理論的な可能性は非常に高いと言えます。たとえば、中国沿岸では、利用可能な電力の総量は 80～150 GW と推定されています。

この長いダムは、沿岸保護、深海港、LNG 港、養殖施設、管理された土地の埋め立て、島と本土間の接続など、さまざまな他の機能と組み合わせることができます。これらの追加機能により投資コストを分担できるため、kWh あたりの価格を下げることができます。

大きな課題は、DTP の機能の証明は実際に使用してみなければできないことです。DTP の概念を小規模な実証プロジェクトでテストしても、ほとんど電力が得られないため、効果的ではありません。ダムの長さが 1 km (0.62 マイル) 程度でも、DTP の原理では、ダムの長さの 2 乗に比例して発電容量が増加するため、発電量は増加します (ダムの長さが長くなると、落差と容積の両方がほぼ直線的に増加し、結果として発電量は 2 乗に比例して増加します)。経済的に実行可能なダムの長さは、約 30 km (19 マイル) になると推定されます。^[12]

中国で検討されている実証プロジェクトでは、ダムの建設は行われず、代わりに狭い地峡（首）を持つ長い半島を通る新しい水路が開削される。水路の落差は約1～2メートル（3.3～6.6フィート）で、フルスケールのDTPで使用されるタイプと同様の低落差双方向タービンが設置される。^[13]

DTPダムを建設するために必要な技術はすべて利用可能であるにもかかわらず、DTPダムはこれまで建設されたことはありません。動的な潮力発電ダムの「落差」または水位差をモデル化して予測するために、さまざまな数学的および物理的モデルが実施されてきました。潮汐と長いダムの相互作用は、デルタワークスやオランダのアフスライトダイクなどの大規模な工学プロジェクトで観察され、記録されています。潮流と自然の半島の相互作用もよく知られており、そのようなデータは潮汐の数値モデルの較正に使用されます。追加質量の計算式を使用して、DTPの解析モデルを開発しました。観測された水位差は、現在の解析モデルと数値モデルとほぼ一致しています。^[1] DTPダムで発生する水位差は、現在、実用的な精度で予測できます。

必要な主な要素は次のとおりです。

• 低落差、高容量環境向けの双方向タービン（両方向に発電可能）。海水用途向けの稼働ユニットがあり、効率は 75% を超えます。
• ダム建設方法。これは、モジュール式のフローティングケーソン（コンクリートのビルディングブロック）によって実現できます。これらのケーソンは陸上で製造され、その後ダムの場所まで浮かべられます。
• DTP を実証するのに適した場所。DTP のパイロット プロジェクトは、DTP に適した環境に建設される海上橋、島嶼接続、深海港、埋め立て、洋上風力発電所などの計画された沿岸開発プロジェクトと統合できます。

2011年12月、オランダ経済・農業・イノベーション省（EL&I）は、Struktonが主導し、ARCADISが管理するPOWERコンソーシアムに補助金を交付した。補助金の最高額は約93万ユーロで、コンソーシアムのパートナーからの同額の共同出資によって同額が賄われる。POWERグループは、中国政府機関と共同で実施する3年間のプログラムで、中国におけるダイナミック潮力発電（DTP）の開発に関する詳細な実行可能性調査を実施している。^[14]国連の 「すべての人のための持続可能なエネルギー」イニシアチブに登録された、2015年までに達成すべきプログラムのコミットメントには、次のものが含まれる。^[15]

• 中国、韓国、英国におけるDTP導入に最適な場所を決定する
• 中国の2つのDTPパイロット発電所の詳細な実現可能性調査を完了
• 中国におけるフルスケールDTP発電所1基の予備的実行可能性調査を完了
• DTPに関する技術情報を関連する対象グループに世界規模で普及させる

2012年8月、中国国家エネルギー局は、水力発電・水資源計画設計総合研究所（中国再生可能エネルギー工学研究所とも呼ばれる）が主導する企業と研究機関のコンソーシアムを結成し、DTPを調査した。2012年9月27日、中国とオランダの間でDTP協力に関する二国間協定が締結された。原則を検証するための技術交流に続いて、モデル化研究が行われ、サイトが選定された。2013年10月、DTPの経済的コストと利益をより深く理解するために、より詳細な経済分析研究が開始された。^[16]

このコンセプトを説明する短いビデオが2013年10月に完成し、英語版はYouTube ^[6]、中国語版はYouku ^{[7]で公開されました。}

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