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PowerBuoyは、ニュージャージー州に拠点を置く再生可能エネルギー企業であるOcean Power Technologies （OPT）が製造する、低炭素排出型の海洋発電所シリーズです。PowerBuoyは、環境に優しい方法で発電された電力を洋上ペイロードに供給するために最も一般的に使用されています。PowerBuoyは無停電電源装置として機能するように設計されており、搭載バッテリーにエネルギーを蓄えることで、発電量が少ない期間でも継続的に電力を供給できます。[ 1 ]
現在、商用利用されているパワーブイのモデルは2種類あり、OPT社はさらに多くのモデルを開発中です。1つ目は、より一般的なオリジナルのPB3パワーブイで、2つ目は、波力エネルギーではなく太陽エネルギーを主に使用するハイブリッドパワーブイです。パワーブイの両モデルは、OPT社が開発した現在および将来のデバイス、システム、機械と連携するように設計されています。[ 1 ] [ 2 ]
PB3 PowerBuoyは、Ocean Power Technologiesが開発したPowerBuoyのオリジナルモデルです。PB3 PowerBuoyは、ポイントアブソーバーとして機能し、波のエネルギーを利用して大量の電力を生成します。[ 3 ] [ 4 ] PB3 PowerBuoyは、簡単に展開でき、自己監視技術を使用して迅速かつ安価なメンテナンスを可能にすることで、運用コストを最小限に抑えるように設計されています。[ 1 ]
PB3 PowerBuoy は、フロート、スパー、係留の3 つの主要部分から構成されています。[ 5 ]フロートは、ブイの水面に浮かぶ部分です。通常、黄色、赤、オレンジなどの明るい色をしています。スパーは、水面下に位置するブイの大きな円筒形の部分です。スパーの底部には、波によるスパーの動きを止める大きな重いプレートがあります。フロートは、スパーに沿って自由に上下に移動できます。[ 5 ] [ 6 ]係留は、ブイを所定の位置に固定するものです。係留は、一連のケーブルを介してスパーに接続され、水面下にあります。各 PB3 PowerBuoy には、特定の PB3 PowerBuoy の状況とニーズに応じて異なる深さに調整できる 1 ～ 3 つの係留があります。[ 1 ] [ 5 ]
PB3パワーブイは3年ごとにメンテナンスを行うように設計されています。[ 1 ]
各PB3 PowerBuoyのフロートには、制御管理システムが搭載されており、PB3 PowerBuoy制御センターに情報を送信するために情報を取得および処理する一連のデバイスで構成されています。このシステムは、自己監視と予防的な情報提供に使用され、より効率的でコストの低いメンテナンスを可能にし、可用性と有効性を向上させます。[ 1 ] [ 5 ] 2020年7月現在、制御管理システムはPowerBuoy監視システムを含むように拡張されています。[ 7 ]
PB3 PowerBuoyは、フロートとスパー間の相対運動を利用して発電します。波によってフロートがスパー上を上下に動くと、スパーは底部の重いプレートによって静止したままになります。フロートが上下に動くと、フロートの上部に接続された大きなプッシュロッドがスパー内に押し込まれます。[ 6 ]ロッドの直線運動は、動力取り出し装置（PTO）を介して電力に変換されます。[ 4 ] PTOは、直線運動を電力に変換する機械や装置を含むスパー内部のシステムです。まず、アクチュエータが直線運動を回転運動に変換します。回転運動は発電機を駆動するために使用され、交流（AC）電力を生成します。AC電力は周期的に方向が切り替わるため、バッテリーでの管理が難しくなります。AC電力は電力管理システムを通過し、直流（DC）電力に変換されます。直流電力は一方向に流れる電力であり、バッテリーで最も一般的に使用される電力です。DC電力は、エネルギー貯蔵システム（ESS）内に蓄えられます。ケーブルはESSから海底変電所へ電力を伝送し、海底変電所はPB3 PowerBuoy群のハブとして機能します。変電所はPowerBuoy群からエネルギーを受け取り、長いケーブルを通して陸上または別のペイロードに送ります。[ 4 ] [ 6 ] PB3 PowerBuoyは、ESSに蓄えられたエネルギーの一部を常に保持するように設計されているため、波のない穏やかな時期には、蓄えられたエネルギーを使用してブイが継続的に電力を供給できます。[ 1 ] [ 6 ]
上記の表は、発電および蓄電能力の平均値を示しています。発電量は場所や時期によって異なるため、データはパワーブイごとに異なります。[ 1 ]
ハイブリッド PowerBuoy は、PB3 PowerBuoy の代替として 2020 年 6 月にリリースされました。ハイブリッド PowerBuoy の目的は、極端な気象条件、荒波、低波などの PB3 PowerBuoy が信頼できない場所で、PB3 PowerBuoy の代わりを務めることです。ハイブリッド PowerBuoy は、発電方法が PB3 PowerBuoy とは異なります。ハイブリッド PowerBuoy は、波の動きを利用する代わりに、ソーラーパネルを搭載し、太陽エネルギーを利用してペイロードに電力を供給します。[ 2 ] [ 8 ]
ハイブリッドパワーブイは、ハイブリッドパワーブイの上部に設置されたソーラーパネルを使用してリン酸鉄リチウム電池を充電します。ハイブリッドパワーブイは、コストを削減し、展開をより迅速かつ効率的にするために、一点係留方式を採用しています。ソーラーパネルが短時間十分な電力を供給できない場合は、スターリングエンジンがバッテリーを充電してバックアップ電源を提供します。 [ 2 ]さらに、ハイブリッドパワーブイの上部にオプションのマストを追加して、PB3パワーブイなどのパワーブイ監視システムと統合することができます。[ 2 ] [ 7 ]
ハイブリッドパワーブイは、搭載されているリン酸鉄リチウム電池から電力を供給されます。これらの電池は主に、ハイブリッドパワーブイに搭載されているソーラーパネルによって充電されます。ソーラーパネルが電池を充電するのに十分な電力を供給できない場合は、バックアップ電池が作動して、ハイブリッドパワーブイを無停電電源装置として維持するために、環境に優しくない電力を供給します。電池は、ペイロードに電力を伝送するケーブルに接続されています。[ 2 ]
PowerBuoy監視システムは2020年7月に発売されました。この監視システムはPowerBuoyの両モデルに統合可能で、既存の通信およびデータ収集装置の拡張機能として機能します。システムには以下のものが含まれます。
ある監視システムは、1,600平方マイルを超える海面を、継続的または定期的に監視することができます。また、システムを連携させることで、広大な海域の可視性と情報を得ることができます。このシステムは、水質や津波活動など、特定のニッチ分野向けに、より多くの機能を追加するようにカスタマイズできます。[ 5 ] [ 7 ]
海底バッテリーは2020年8月に発売された。[ 9 ]
海底バッテリーは、環境に配慮し経済効率に優れたバッテリーで、海底ペイロードへの電力供給を目的として設計されており、PB3 PowerBuoyとHybrid PowerBuoyの両方に統合できます。ただし、単独で使用したり、他の電源と互換性を持たせるように構成することもできます。[ 10 ]
海底バッテリーはリン酸鉄リチウム電池を使用しており、環境に優しい（軽量）金属で作られています。海底バッテリーは10年の寿命を想定して設計されていますが、設置環境によっては多少の変動が生じる可能性があります。[ 10 ]
当初は陸上に住む人々に再生可能エネルギーを提供することを目的として設計されたが、時間の経過とともに、OPTはPowerBuoyの焦点を洋上電力システム、監視、通信装置としてのより具体的なニッチを見つけることに移した。[ 11 ]
PowerBuoyは、常に自己給電が可能で、長期間メンテナンスなしで稼働でき、監視/通信機能も備えているため、防衛やセキュリティに重点を置く組織にとって強力な資産となります。PowerBuoyは、海洋の遠隔地に設置でき、陸上の施設に継続的に情報を提供できます。そのため、人身売買や麻薬密輸などの違法行為が行われている遠隔地の海洋を監視するのに最適です。PowerBuoyを利用する組織は、PowerBuoyが監視している海域に進入する船舶に関する最新情報を継続的に入手できます。[ 7 ] [ 11 ] [ 12 ]
パワーブイは、海洋の遠隔地での研究を費用対効果が高く環境に優しい方法で行います。パワーブイは、科学者や研究者が気候変動、生態系、気象パターンなどを理解するために使用する機械や装置に電力を供給します。パワーブイは運用コストが低く、継続的なメンテナンスも不要なため、長期運用に最適です。[ 8 ] [ 13 ]
パワーブイは、内蔵の監視および通信システムを使用して通信ネットワークを拡張します。遠隔の沖合エリアに設置でき、自己給電も可能なため、パワーブイは既存のネットワークを拡張できる安定した通信プラットフォームとして使用できます。これにより、ユーザーや組織は商業用とレクリエーション用の両方で通信範囲を拡大できます。[ 7 ] [ 14 ]
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