海流の力

海流は大量の水を運ぶことができ、その多くは地球、月、太陽の惑星運動による重力の影響による潮汐によって駆動されます。島と本土の間の海峡や岬周辺の浅瀬では、海底地形が流速を増大させる上で重要な役割を果たし、かなりの運動エネルギーを生み出します。^{[ 1 ]}太陽は主要な駆動力として働き、風や温度差を引き起こします。海流の速度と流れの位置の変動は小さく、方向の変化も最小限であるため、海流はタービンなどのエネルギー抽出装置を設置するのに適した場所となる可能性があります。^{[ 2 ]}温度や塩分の地域差、地球の自転によるコリオリ効果などの他の影響も大きな影響を与えます。海流の運動エネルギーは、さまざまなタイプの開放型ローターを使用して、風力タービンが風からエネルギーを抽出するのとほぼ同じ方法で変換できます。^{[ 3 ]}

世界の海流の総エネルギーは約 5,000 GW と推定されており、エネルギー密度は最大 15  kW/m2 です。フロリダ海峡海流の表面付近では、比較的安定した抽出可能なエネルギー密度は約 1  kW/m2 流域面積です。世界の淡水河川の総流量の 50 倍の水量でナイアガラの滝の 21,000 倍のエネルギーを持つメキシコ湾流から利用可能なエネルギーの 1/1,000 を回収するだけで、フロリダ州の電力需要の 35% を賄えると推定されています。右の画像は、沿岸に沿った高密度の流れを示しており、高速の白い北向きの流れに注目してください。これは海流エネルギーの抽出に最適です。海流エネルギー技術の応用に関心を持ち、追求している国には、欧州連合^{[ 4 ]} 、日本^{[ 5 ]} 、米国^{[ 6 ]}、中国^{[ 7 ]などがあります。}

海洋潮流を利用した発電の可能性は非常に大きい。海洋潮流による発電は、他の再生可能エネルギーと比較して非常に魅力的な要素がいくつかある。

• 流体特性に起因する高い負荷率。資源の予測可能性により、他のほとんどの再生可能エネルギーとは異なり、将来のエネルギー供給量を把握し、計画を立てることができる。^{[ 3 ]}
• 環境への影響をほとんど与えずに利用できる潜在的に大きな資源であり、大規模な発電において最も環境負荷の少ない方法の1つを提供する。^{[ 8 ]}
• 潮流発電設備が基幹系統への電力供給も可能にする実現可能性、特にピーク流量の時期が異なる2つ以上の独立した発電設備が相互接続されている場合。

海洋潮流発電用途に使用できる開放型装置にはいくつかの種類があり、その多くは水車やそれに類するものの現代版です。しかし、風力発電ローターから派生した、より技術的に高度な設計が、将来の大規模な海洋潮流発電シナリオにおいて実用的となるのに十分な費用対効果と信頼性を達成する可能性が最も高いです。これらの開放型水力タービンには一般的に受け入れられている用語はありませんが、一部の資料では水流タービンと呼んでいます。検討される可能性のある水流タービンの主な種類は、軸流水平軸プロペラ（可変ピッチまたは固定ピッチの両方）、水中カイト、およびクロスフローダリウスローターの3 つです。ローターの種類は、水流タービンを支持する 3 つの主な方法のいずれかと組み合わせることができます。浮体係留システム、海底設置システム、および中間システムです。海底設置モノパイル構造は、第一世代の海洋潮流発電システムを構成します。既存の（そして信頼できる）工学ノウハウを利用できるという利点があるが、比較的浅い水域（水深約20～40メートル（66～131フィート））に限定される。^{[ 3 ]}

海流をエネルギー資源として利用する可能性が注目を集め始めたのは、1970年代半ば、第一次石油危機後のことだった。1974年にはマッカーサー・エネルギーワークショップでいくつかの概念設計が発表され、1976年には英国のゼネラル・エレクトリック社が政府資金の一部を受けて調査を行い、海流発電はより詳細な研究に値すると結論付けた。その後まもなく、英国のITDグループは、白ナイル川のジュバに設置された3メートル級のハイドロダリウス・ローターの1年間にわたる性能試験を含む研究プログラムを実施した。

1980年代には、海流発電システムの評価を目的とした小規模な研究プロジェクトが数多く実施された。研究が行われた主な国は、英国、カナダ、日本であった。1992年から1993年にかけて実施された潮流エネルギーレビューでは、英国海域において年間最大58テラワット時（TWh）の発電に適した潮流速度を持つ特定の地点が特定された。これにより、理論的には英国の電力需要の約19％を満たすことができる海流発電資源の総量が確認された。

1994～1995年にEU-JOULE CENEXプロジェクトは、海底面積が2～200  km ²に及ぶ100以上のヨーロッパの地点を特定し、その多くは10 MW/km ²を超える電力密度を有していた。英国政府とEUはともに、地球温暖化対策を目的とした国際的に交渉された協定にコミットしている。このような協定を遵守するためには、再生可能エネルギー源からの大規模な発電の増加が必要となる。海流は、将来のEUの電力需要のかなりの部分を供給する可能性を秘めている。^{[ 3 ]} EUにおける潮力タービンの設置候補地106か所の調査では、年間約50 TWhの発電ポテンシャルが示された。この資源をうまく活用するには、必要な技術が21世紀のクリーンエネルギーを生産する主要な新産業の基盤となる可能性がある。^{[ 9 ]}

これらの技術の現代的な応用例は、潮力発電所のリストで確認できます。潮汐が海流に与える影響は非常に大きく、その流れのパターンはかなり安定しているため、多くの海流エネルギー抽出プラントは潮流速度の高い地域に設置されています。^{[ 10 ]}

海流発電の研究は、スウェーデンのウプサラ大学などで行われており、そこでは直線羽根のダリウス型タービンを備えた試験装置が構築され、スウェーデンのダル川に設置されている。 ^{[ 11 ] [ 12 ]}

海流は、世界中の多くの地域の気候を決定する上で重要な役割を果たしています。海流エネルギーの除去の影響についてはほとんど知られていませんが、海流エネルギーの除去が遠方環境に及ぼす影響は、重大な環境問題となる可能性があります。ブレード衝突、海洋生物の絡まり、音響効果といった典型的なタービンの問題は依然として存在しますが、海流を移動手段として利用する海洋生物の多様な個体群の存在により、これらの問題はさらに深刻化する可能性があります。設置場所が沖合に遠くなる場合、より長い送電ケーブルが必要となり、電磁波出力によって海洋環境に影響を与える可能性があります。^{[ 13 ]} Tethysデータベースは、海流エネルギーの潜在的な環境影響に関する科学文献や一般的な情報へのアクセスを提供します。^{[ 14 ]}

• 海洋温度差発電– 海洋からエネルギーを抽出する 
• 潮力発電― 潮のエネルギーを有用な電力に変換する技術 
• 潮流発電機– 潮力発電技術の一種 
• 波力発電― 風波によるエネルギー輸送と、そのエネルギーを有効活用するための利用 

• 海洋再生可能エネルギーに関する情報ポータルおよびリポジトリ 海洋エネルギー情報への幅広いアクセスを提供するデータベースのネットワーク。
• 海洋エネルギーの基礎：潮流エネルギー 潮流エネルギーに関する基本的な情報。
• 海洋エネルギープロジェクトデータベース 米国および世界各地における海洋エネルギー導入に関する最新情報を提供するデータベース。
• テティスデータベース：海洋エネルギーおよび洋上風力エネルギー開発が環境に及ぼす潜在的な影響に関する情報のデータベース。
• Tethysエンジニアリングデータベース：海洋エネルギー装置の技術設計およびエンジニアリングに関する情報データベース。
• 海洋・水力発電データリポジトリ：米国エネルギー省が資金提供する海洋エネルギー研究開発プロジェクトによって収集されたすべてのデータのデータベース。