ソルターのアヒル

ソルターズ・ダックは、ノッディング・ダック、または正式名称のエディンバラ・ダックとも呼ばれ、波力を電気に変換する装置である。波の衝撃により洋ナシ型の「アヒル」内部にあるジャイロスコープが回転し、発電機がこの回転を最大90%の全体効率で電気に変換する。ソルターズ・ダックは、1970年代の石油不足に対応するためにスティーブン・ソルターによって発明され、イギリスの波力エネルギー計画に提案された最も初期の発電機設計の1つであった。石油供給が回復し、イギリス政府が代替エネルギー源から離れたため、1980年代初頭にこのプロジェクトへの資金提供は打ち切られた。^[1] 2018年5月現在、波力発電装置の大規模生産は行われていない。

歴史

1973年の石油危機を受けて、ソルターは代替エネルギー源の開発に着手した。ソルターのアヒルを発明するアイデアは、エディンバラ大学在学中にトイレの貯水槽を研究していたときに思いついた。^{[2]彼は1974年にソルターのアヒルを発明し、それを}イギリスの波力エネルギー計画の主力装置にしようとした。この装置を使用する試作品は1976年にドーレスビーチ沖で製作された。この装置は「約20kWの電力を供給する」ために使われることになっていた。^[3]オリジナルの設計から若干変更され、設計に協力したコベントリー大学はシークラムと呼ばれる別のタイプを使用することになった。^[4]

1980年代の石油供給過剰により、すぐに代替エネルギー源が必要であるという認識はその後低下し、1982年に波力エネルギー計画は中止され、ソルターズ・ダックが代替エネルギー運動の主力となる希望は消えた。^[5]その後の調査で、エネルギー技術支援ユニットのコスト算定では、ソルターズ・ダックの建造コストが実際の2倍以上誤って見積もられていたことが判明した。エネルギー技術支援ユニット^[6]は、エネルギー省に代わって1974年に機関として設立された。その機能は再生可能エネルギーと省エネルギーに関する研究プログラムを管理することであったが、運営は英国原子力庁によって行われていた。調査結果に基づくコスト考慮は、1970年代後半に波力エネルギー計画のもとでダックが広範囲に生産されなかった主な要因の1つであった。もう1つの大きな要因は、コンサルティング会社^{[誰?政府の補助金の分配を担当する政府機関は、}ソルターの研究とソルターダックの改良に割り当てられた950万ポンドを流用したため、実際にはソルターと彼のグループに資金が交付されることはなかった。^[7]この暴露と2000年代の代替エネルギー研究の増加により、ソルターダックはイギリスで波力エネルギー研究の一部として使用されるようになった。^[5]

デザイン

ソルターのアヒルの原型は、「中央の背骨を介して連結された、基本的なアヒルの断面を持つ浮遊する羽根の列」で作られていた。この列自体には、「直径 27 cm、長さ 6 m の背骨に取り付けられた 50 cm 幅の」12 羽のアヒルが取り付けられていた。このアヒルはコベントリー大学で、レディメイドコンクリート社とインシチュフォーム社の材料を使用して作られた。^[3]最終的な設計では、20 ～ 30 羽のアヒルが関節式の背骨で連結され、各アヒルが波に当たって動き、衝撃のエネルギーを各アヒルの「6 ～ 10 個のポンプ」に伝達する仕組みになっていた。^[4]アヒルの洋ナシ形は、背骨の向きが決まっているため、アヒルが波に面しており、波が当たると揺れてひっくり返る。これにより、内部の 4 つのジャイロスコープが前後に動き、水力エネルギーがタービンまたは発電機に伝達される。^[8]

エネルギー効率

1975年、ソルターのアヒルのエネルギー出力の効率を決定するために、科学者のスウィフトフックらは一連のテストを実施しました。アヒルの最適な範囲は、次の式に従って決定されました。

$0.16<{\frac {r}{\lambda }}<0.2$

この式で小文字のrが使われているのは、アヒルの背中の半径を表しています。また、水中の表面（s）から放出される入射エネルギー（R）もテストする必要がありました。その式は次のとおりです。

${\text{R}}\,\!=\int \limits _{}^{}{\big (}\upsilon _{n}-{\mathit {u_{n}}}{\big )}^{2}{\text{ds}}\,\!\int \limits _{}^{}{\mathit {u_{n}}}^{2}{\text{ds}}\,\!$

この式では、vは物体の速度、uは表面に対して垂直な非摂動流体速度を表します。これにより、吸収効率η (n)をテストする最終的な式を使用できるようになりました。

$\eta ={\big (}1-{\mathit {R}}_{min}{\big )}\times 1{\big (}{\frac {-4\pi d}{\lambda }}{\big )}$

これら 3 つの式を使用することで、スウィフトフックは、ソルターのアヒルが「波のエネルギーの 90% を機械エネルギーに変換できる」と判断することができました。しかし、アヒルを実験室でテストしたとき、この割合はより低かったです。さまざまな現実的な状況では、アヒルの効率は大きく異なり、波の力を十分に変換するために荒天時にアヒルが使用されることが多いため、50% 程度まで低下することがよくあります。逆に、波が十分なエネルギーを出力できないため (変換効率が高くても)、アヒルは穏やかな天候では役に立ちません。^[4]

参考文献

^ 「The coming wave」 2008年6月5日。 2019年1月16日閲覧– The Economist経由。
^ ジョン・モス (1982年2月4日)。「波力発電チームは政府の決定に備える」。ニューサイエンティスト。93 ( 1291 )。リードビジネス情報: 308。2011年5月15日閲覧。
^ ab 「うなずくアヒルがネス湖で弓を引く」。ニューサイエンティスト。72 （1027）。リードビジネスインフォメーション：387。1976年11月18日。2011年5月16日閲覧。
^ abc Charlier, Roger Henri; John R. Justus (1993). 海洋エネルギー: 代替エネルギー源の環境的、経済的、技術的側面。エルゼビア。pp. 141–142。ISBN 978-0-444-88248-6. 2011年5月20日閲覧。
^ ab Holland, Geoffrey; James J. Provenzano (2008).水素時代: クリーンエネルギーの未来を実現するギブス・スミス. p. 144. ISBN 978-1-58685-786-8. 2011年5月15日閲覧。
^ 「1996年、ETSUは民営化によりUKAEAから分離されたAEAテクノロジーの一部となった。」英国国立公文書館); 一方、AEAテクノロジーは核関連事業のすべてを非中核事業として売却した（Wikipedia: AEAテクノロジー）。
^ 「ソルターのアヒル」。ニューサイエンティスト。128 （1737-42）。IPCマガジン：26。1990年。 2011年5月21日閲覧。
^ マーシャル・キャベンディッシュ社 (2006)。科学とともに成長する: ウイルス、コンピューター動物学、第 16 巻。マーシャル・キャベンディッシュ。p. 1982。ISBN 978-0-7614-7521-7. 2011年5月21日閲覧。

[1] 「The coming wave」 2008年6月5日。 2019年1月16日閲覧– The Economist経由。

[2] ジョン・モス (1982年2月4日)。「波力発電チームは政府の決定に備える」。ニューサイエンティスト。93 ( 1291 )。リードビジネス情報: 308。2011年5月15日閲覧。

[Loch-3] 「うなずくアヒルがネス湖で弓を引く」。ニューサイエンティスト。72 （1027）。リードビジネスインフォメーション：387。1976年11月18日。2011年5月16日閲覧。

[Energies-4] Charlier, Roger Henri; John R. Justus (1993). 海洋エネルギー: 代替エネルギー源の環境的、経済的、技術的側面。エルゼビア。pp. 141–142。ISBN 978-0-444-88248-6. 2011年5月20日閲覧。

[Age-5] Holland, Geoffrey; James J. Provenzano (2008).水素時代: クリーンエネルギーの未来を実現するギブス・スミス. p. 144. ISBN 978-1-58685-786-8. 2011年5月15日閲覧。

[6] 「1996年、ETSUは民営化によりUKAEAから分離されたAEAテクノロジーの一部となった。」英国国立公文書館); 一方、AEAテクノロジーは核関連事業のすべてを非中核事業として売却した（Wikipedia: AEAテクノロジー）。

[7] 「ソルターのアヒル」。ニューサイエンティスト。128 （1737-42）。IPCマガジン：26。1990年。 2011年5月21日閲覧。

[8] マーシャル・キャベンディッシュ社 (2006)。科学とともに成長する: ウイルス、コンピューター動物学、第 16 巻。マーシャル・キャベンディッシュ。p. 1982。ISBN 978-0-7614-7521-7. 2011年5月21日閲覧。