海流発電

海流は大量の水を運ぶことができますが、その主な原因は地球、月、太陽の惑星運動による重力の影響である潮汐です。流速が増大する場所は、島と本土の間の海峡や岬周辺の浅瀬の海底地形が流速を高める上で大きな役割を果たしている場所で、かなりの運動エネルギーを生み出します。^[1]太陽は主な推進力として働き、風と温度差を引き起こします。海流は流速と流れの位置の変動が小さく、方向の変化も最小限であるため、タービンなどのエネルギー抽出装置を配置するのに適した場所である可能性があります。^[2]温度と塩分の地域差や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、さまざまな種類のオープンフロー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]

全世界の海流の総電力は約 5,000 GW と推定されており、電力密度は最大 15 kW/m2 です。フロリダ海峡流の表面付近の比較的一定した抽出可能なエネルギー密度は、流路面積 1 m2 あたり約 1 kW です。世界中の淡水河川の総流量の 50 倍の水流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1,000 分の 1 を捕捉するだけで、フロリダの電力需要の 35% を供給できると推定されています。右の画像は、海岸沿いの高密度の流れを示しています。北向きの高速の白い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]、中国などがあります。^[7]

海の潮流を利用した発電の可能性は非常に大きいです。他の再生可能エネルギーと比較して、海流を利用した発電が非常に魅力的である理由はいくつかあります。

• 流動特性から生じる高い負荷係数。資源の予測可能性により、他の再生可能エネルギーのほとんどとは異なり、将来のエネルギー供給を把握し、計画することが可能です。^[3]
• 環境への影響をほとんど与えずに活用できる潜在的に大きな資源であり、大規模な発電に最も環境へのダメージが少ない方法の1つを提供します。^[8]
• 特に、ピークフロー期間がずれた 2 つ以上の個別のアレイが相互接続されている場合、海洋電流発電設備がベース グリッド電力も供給できるかどうか。

海洋流力発電に使用できるオープンフロー装置には数種類あり、その多くは水車などの現代版である。しかし、風力発電のローターから派生した、より技術的に洗練された設計は、将来の大規模な海洋流力発電のシナリオで実用化できるだけの費用対効果と信頼性を実現する可能性が最も高い。これらのオープンフロー水力タービンには一般に受け入れられている用語はないが、一部の情報源では水流タービンと呼ばれている。考えられる水流タービンの主なタイプは、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）、水中凧、クロスフローダリウスローターの3つである。ロータータイプは、水流タービンを支える主な3つの方法（浮体式係留システム、海底設置システム、中間システム）のいずれかと組み合わせることができる。海底設置モノパイル構造は、第一世代の海洋流力システムを構成している。既存の（そして信頼できる）エンジニアリングのノウハウを活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））に限定されている。^[3]

海流をエネルギー資源として利用できる可能性は、第一次石油危機後の1970年代半ばに注目され始めた。1974年にはマッカーサー・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実施し、海流エネルギーはより詳細な研究に値するとの結論に達した。その後すぐに、英国のITDグループは、白ナイル川のジュバに配備された3メートルのハイドロダリウス・ローターの1年間の性能試験を含む研究プログラムを実行した。^[要出典]

1980 年代には、海流発電システムを評価する小規模な研究プロジェクトが数多く実施されました。研究が行われた主な国は、英国、カナダ、日本です。1992 ～ 1993 年に実施された潮流エネルギー調査では、英国海域で最大 58 TWh/年の発電に適した流速を持つ特定の場所が特定されました。この調査では、理論上、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があることが確認されました。^[要出典]

1994年から1995年にかけて、EU-JOULE CENEXプロジェクトは、海底面積が2～200 km ^{2の100以上のヨーロッパのサイトを特定しました。その多くは、10 MW/km 2}を超える電力密度を誇ります。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協定の締結に取り組んでいます。こうした協定を遵守するには、再生可能資源による大規模な発電の増加が必要です。海流は、EUの将来の電力需要のかなりの部分を供給する可能性があります。^[3] EUの潮力タービンの候補地106か所の調査では、年間約50 TWhの発電能力があることがわかりました。この資源をうまく活用できれば、必要な技術は、21世紀のクリーンな電力を生産する新しい主要産業の基盤となる可能性があります。^[9]

これらの技術の現代的な応用については、潮力発電所のリストをご覧ください。潮流に対する潮の影響は非常に大きく、その流れのパターンは非常に信頼できるため、多くの海流エネルギー抽出プラントは潮流速度が高い地域に設置されています。^[10]

海流発電に関する研究は、スウェーデンのウプサラ大学などで行われており、同大学では直羽根のダリウス型タービンを備えた試験装置が建設され、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で気候を決定する上で重要な役割を果たしている。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ないが、遠方環境に対する海流エネルギーの除去の影響は、重大な環境問題となる可能性がある。ブレードの衝突、海洋生物の絡まり、音響効果といったタービンの典型的な問題は依然として存在するが、海流を利用して移動する海洋生物のより多様な集団が存在するため、これらの問題は拡大する可能性がある。場所は沖合にある可能性があり、そのためより長い電力ケーブルが必要となり、電磁出力で海洋環境に影響を及ぼす可能性がある。 [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と一般情報へのアクセスを提供している。 [ ^{14 ]}

• 海洋温度差エネルギー変換 – 海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 – 潮力発電技術の種類
• 波力発電 – 風波によるエネルギーの輸送、およびそのエネルギーの捕捉による有用な作業

• 海洋再生可能エネルギーに関する情報の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 ネットワーク。
• 海洋エネルギーの基礎: 現在のエネルギー 現在のエネルギーに関する基本情報。
• 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の海洋エネルギーの展開に関する最新情報を提供するデータベースです。
• Tethys 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の潜在的な環境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とエンジニアリングに関する情報のデータベース。
• 海洋および水力学的データ リポジトリ 米国エネルギー省が資金提供した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。