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海洋エネルギー（海洋エネルギー、海洋電力、海洋運動エネルギーとも呼ばれる）とは、海洋における波、潮汐、塩分濃度勾配、温度差から得られるエネルギーを指します。世界の海洋における水の動きは膨大な運動エネルギーを蓄えており、これを電力に変換することで、家庭、交通機関、産業などに電力を供給することができます。
海洋エネルギーには、表面波から得られる波力発電と、水の運動エネルギーから得られる潮力発電が含まれます。しかし、洋上風力発電は、風力タービンが水上に設置されていても風から発電されるため、海洋エネルギーとはみなされません。
海洋は膨大なエネルギーを秘めており、人口密集地の多く、あるいはほとんどが海洋に近い。海洋エネルギーは世界中で相当量の新たな再生可能エネルギーを提供する可能性を秘めている。 [ 1 ]
海洋エネルギーは化石燃料に代わる持続可能なエネルギー源である一方、その開発は海洋生態系、野生生物、および物理的環境に影響を与える可能性がある。潜在的な影響としては、生息地の破壊、騒音公害、海底ケーブルからの電磁界などがあり、魚に優しいタービン設計や環境影響評価などの緩和策が必要となる場合がある。[ 2 ]
政府の政策、経済的インセンティブ、規制枠組みは海洋エネルギーの発展に大きく貢献しており、英国、カナダ、韓国などの国々が潮力発電や波力発電プロジェクトをリードしている。[ 3 ]
海洋エネルギーの世界的な潜在力は大きく、海洋の温度差、塩分濃度の勾配、潮汐、海流、波、うねりから年間2万～8万テラワット時（TWh/y）の電力を発電できると推定されている。[ 4 ]
インドネシアは、4分の3が海洋である群島国家であり、49 GWの既知の海洋エネルギー潜在能力と727 GWの理論的海洋エネルギー潜在能力を有している。[ 6 ]
海洋は、表面波、流体の流れ、 塩分濃度勾配、温度差など、膨大なエネルギー源であり、その多くは未開発のままである。
米国および国際水域における海洋エネルギー開発（MHK）には、以下の装置を使用するプロジェクトが含まれます。
強い海流は、水温、風、塩分濃度、海底地形、そして地球の自転によって引き起こされます。太陽は主要な原動力として働き、風や水温の差を生み出します。海流の速度や流れの位置はわずかに変動するだけで、方向は変わらないため、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。
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。海流エネルギーを除去することの影響についてはほとんど知られていませんが、海流エネルギーを除去することによる遠方環境への影響は、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、海流を利用して移動する多様な海洋生物の存在により、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。[ 7 ]
淡水と海水が混ざり合う河口では、塩分濃度勾配に伴うエネルギーを、圧力遅延逆浸透プロセスと関連する変換技術を用いて利用できる。また、海水に浸したタービンを通して淡水の湧昇を利用するシステムや、電気化学反応を利用したシステムも開発中である。
1975年から1985年にかけて重要な研究が行われ、PROプラントとREDプラントの経済性に関してさまざまな結果が得られました。塩分発電の小規模な調査は、日本、イスラエル、米国などの他の国で行われています。ヨーロッパでは、研究はノルウェーとオランダに集中しており、どちらの場所でも小規模なパイロット試験が行われています。塩分勾配エネルギーは、淡水と海水の塩分濃度の差から得られるエネルギーです。このエネルギー源は、熱、滝、風、波、放射線などの形で自然界に直接発生するものではないため、理解するのは容易ではありません。[ 8 ]
水は通常、直射日光で温められた表面から、日光が届かない深部まで温度が変化する。この温度差は熱帯水域で最も大きいため、この技術は水域で最も適用可能である。多くの場合、流体を蒸発させてタービンを駆動し、発電したり、脱塩水を生成したりする。システムは、開放サイクル、閉鎖サイクル、またはハイブリッドのいずれかである。[ 9 ]
移動する水の塊から得られるエネルギーは、水力発電の一般的な形態です。潮力発電は、潮流発電、潮汐ダム発電、動的潮力発電の3つの主要な形態から構成されます。
太陽からの太陽エネルギーは温度差を生み出し、それが風を引き起こします。風と水面の相互作用によって波が発生し、波は発達する距離が長いほど大きくなります。波のエネルギーポテンシャルは、地球規模の風向のため、両半球の西海岸の緯度30°から60°の間で最大になります。波のエネルギーを技術タイプとして評価する際には、最も一般的な4つのアプローチ、すなわち点吸収ブイ、表面減衰器、振動水柱、越流装置を区別することが重要です。[ 10 ]
波力発電分野は、商業的実現可能性に向けた取り組みが進められ、業界の発展において重要な節目を迎えています。より高度なデバイス開発者は現在、単一ユニットの実証デバイスを超えて、アレイ開発やマルチメガワットプロジェクトへと進んでいます。[ 11 ]大手電力会社の支援は、開発プロセスにおけるパートナーシップを通じて具体化され、さらなる投資や、場合によっては国際協力の道が開かれています。
簡単に言うと、波力発電技術は沿岸域と沖合域の両方に設置可能です。波力発電装置は、深水域、中水域、浅水域といった特定の水深条件に合わせて設計することもできます。基本的な装置設計は、設置場所と対象となる資源の特性によって異なります。
波、潮汐、海流などの再生可能な資源から得られる海洋エネルギーは、化石燃料に代わる持続可能なエネルギー源として広く認識されています。しかし、他のエネルギー技術と同様に、海洋エネルギーにも環境への影響があり、それを慎重に評価する必要があります。これらの影響は、海洋生態系、野生生物、および物理的環境への影響に大別できます。[ 12 ]
海洋エネルギーインフラの展開は、水の流れ、堆積物の輸送、生息地の構造を変化させることで、地域の生態系を変化させる可能性があります。たとえば、水の自然な流れを遮断する潮汐堰は、河口の塩分濃度と堆積物の堆積の変化につながる可能性があります。このような変化は底生生物の生息地を破壊し、これらの環境に依存して生存している種に影響を与える可能性があります。[ 13 ]研究によると、潮力発電プロジェクトは、特に堆積物の組成と水の流れの変化に敏感な種にとって、局所的な生息地の喪失につながる可能性があります。[ 13 ]
波力発電装置（WEC）は海洋生態系にも影響を与える可能性があります。特定の種を引き寄せる人工礁を形成する一方で、他の種を追い出し、資源をめぐる競争を引き起こす可能性があります。場合によっては、これらの構造物が生物多様性を高めることが観察されていますが、全体的な影響は装置の具体的な設計と場所によって異なります。WECに関連する生態学的トレードオフは、エネルギー生産と環境保全のバランスをとるための慎重な計画と監視の重要性を浮き彫りにしています。[ 14 ]
海洋エネルギー技術は、特に水中タービンとの衝突、騒音公害、海底ケーブルによって発生する電磁界（EMF）などを通じて、海洋生物にリスクをもたらします。たとえば、高流速環境で稼働する潮力タービンは、回転するブレードに衝突する可能性のある魚類や海洋哺乳類に脅威を与える可能性があります。衝突のリスクは一般的に低いと考えられていますが、動きの遅い種や回遊性の種にとっては重大なものとなる可能性があり、魚類に優しいタービン設計の開発が必要となります。[ 15 ]
海洋エネルギー設備に関連するもう一つの懸念事項は騒音公害です。装置の建設と運用は水中騒音を発生させ、海洋生物に悪影響を与える可能性があります。クジラやイルカなどの鯨類は、コミュニケーション、航行、採餌に音に大きく依存しています。騒音に長時間さらされると、行動の変化、ストレスレベルの上昇、さらには生息地の放棄につながる可能性があります。これらの影響を最小限に抑えるためには、騒音低減技術や装置の戦略的な配置などの緩和策が必要です。[ 16 ]
海底送電ケーブルから発生する電磁界（EMF）は、海洋生物、特にサメやエイなど電磁刺激に敏感な生物にも影響を与える可能性がある。
海洋エネルギーインフラの設置は、波のパターンの変化や海岸侵食など、海洋環境に物理的な変化をもたらす可能性があります。たとえば、大規模な波力発電所は海岸に到達する波のエネルギー量を減少させる可能性があり、堆積物の輸送などの沿岸プロセスに影響を与える可能性があります。場合によっては、特にそのような変化に対して脆弱な地域では、海岸侵食を悪化させる可能性があります。[ 17 ]
海洋エネルギー装置からの防汚剤やその他の汚染物質の放出などの化学的影響も、潜在的な懸念事項です。これらの影響は一般的に化石燃料の採掘に伴う影響に比べれば軽微ですが、海洋生態系への被害を最小限に抑えるためには、依然として慎重な管理が必要です。定期的なメンテナンスと環境に優しい材料の使用は、これらのリスクを軽減するのに役立ちます。[ 17 ] [ 18 ]
政府や組織は、これらの環境影響に対処するために規制枠組みやベストプラクティスを開発してきました。規制機関は通常、海洋エネルギープロジェクトを展開する前に環境影響評価（EIA）を要求します。これらの評価は、潜在的なリスクを特定し、魚に優しいタービン設計、騒音低減技術、生態系への影響を最小限に抑えるための装置の戦略的な配置などの緩和戦略を導くのに役立ちます。[ 19 ]
国際再生可能エネルギー機関（IRENA）などの国際機関は、持続可能な海洋エネルギー開発のためのガイドラインを発表しています。これらのガイドラインは、海洋エネルギープロジェクトが環境に配慮したものとなるよう、利害関係者の関与、適応的管理、長期モニタリングの重要性を強調しています。これらの原則を遵守することで、海洋エネルギー産業は、再生可能エネルギーの必要性と海洋生態系および野生生物の保護とのバランスを取ることができます。[ 20 ]
海洋エネルギーの開発は、政府の政策、経済的インセンティブ、規制の枠組みに大きく影響されます。これらの要因は、イノベーションを促進し、投資を誘致し、海洋エネルギー技術の持続可能な展開を確保する上で重要な役割を果たします。[ 21 ]
海洋エネルギーはまだ商業化の初期段階にあり、その経済的実現可能性はコスト削減と効率向上にかかっています。海洋エネルギープロジェクトに伴う高額な設備投資（CapEx）と運用費用（OpEx）は、これまで普及の障壁となってきました。[ 22 ]しかし、技術の進歩、規模の経済、政府の支援により、コストは低下しています。例えば、潮力発電と波力発電の均等化発電原価（LCOE）は近年大幅に低下していますが、風力発電や太陽光発電といったより確立された再生可能エネルギー源のLCOEよりは依然として高い水準にあります。[ 23 ]
政府の補助金、助成金、税制優遇措置は、海洋エネルギープロジェクトの高い初期費用を相殺するためによく利用されます。これらの財政メカニズムは、民間セクターの投資を促進し、海洋エネルギー技術の導入を加速するように設計されています。[ 23 ]
政府の政策は海洋エネルギーの開発に大きな影響を与える。多くの国が海洋エネルギーの開発を促進するために、再生可能エネルギー目標、固定価格買取制度、再生可能エネルギーポートフォリオ基準（RPS）を導入している。例えば、欧州連合はグリーンディールの一環として野心的な再生可能エネルギー目標を設定しており、海洋エネルギーは2050年までにカーボンニュートラルを達成するための戦略の重要な要素として位置づけられている。[ 24 ]
英国では、海洋エネルギープログラムが潮力発電と波力発電の開発を支援する上で重要な役割を果たしてきました。[ 25 ]このプログラムは、研究開発（R&D）や実証プロジェクトに資金を提供しています。英国政府はまた、海洋エネルギーから発電される電力の固定価格を保証する差金決済契約（CfD）制度を確立し、開発者に長期的な収益の確実性を提供しています。[ 26 ]
米国は、エネルギー省水力発電技術局（WPTO）を通じて海洋エネルギーを支援する政策を実施している。WPTOは研究開発イニシアチブに資金を提供し、パイロットプロジェクトに助成金を提供している。また、米国水域における海洋エネルギー資源の開発に関する規制枠組みを構築するために、海洋再生可能エネルギー法が提案されている。[ 27 ]
英国：英国は海洋エネルギー、特に潮力エネルギーの分野で世界をリードしています。スコットランドのメイゲン潮力発電プロジェクトは、世界最大級の潮流発電プロジェクトの一つです。政府資金と民間投資に支えられたこのプロジェクトは、大規模な潮力発電の可能性を示しました。CfD制度を含む英国の支援的な政策環境は、このプロジェクトの成功に重要な役割を果たしました。[ 28 ]
カナダ：カナダは、特に世界でも有数の潮位差を誇るファンディ湾に、豊富な海洋エネルギー資源を有しています。ノバスコシア州にあるファンディ海洋エネルギー研究センター（FORCE）は、潮力発電技術の試験場として機能しています。カナダ政府はFORCEに資金を提供し、海洋エネルギープロジェクトの展開を促進するための規制枠組みを確立しました。[ 29 ] [ 30 ]
韓国：韓国は再生可能エネルギー戦略の一環として海洋エネルギーに多額の投資を行ってきた。始華湖潮力発電所は、254MWの発電容量を持つ世界最大の潮力発電所である。このプロジェクトは政府の多大な支援を受けて開発され、大規模な潮力エネルギー導入の代表的な例となっている。[ 31 ]
フランス：フランスには潮力発電開発の長い歴史があり、1966年に稼働を開始したランス潮力発電所に遡ります。ランス潮力発電所は、世界で最も古く、最も成功している潮力発電所の1つです。フランス政府は、再生可能エネルギー容量の拡大を目的とした研究開発資金と政策イニシアチブを通じて、海洋エネルギーを支援し続けています。[ 32 ]