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1 ちゅうごく再生可能エネルギー推進ネットワーク 設立キックオフセミナー 潮流を活用した次世代エネルギー発電 瀬戸内海の潮流と橋脚を活用した海洋エネルギー発電について 広島工業大学大学院工学系研究科 共同研究機構長教授上嶋英機

2 ランドサットから見た瀬戸内海

3

4 瀬戸内海の潮汐 平均潮 家島 潮汐 cm 広島 振幅 116.5cm 位相 161.3deg 関門 振幅 3.4cm 位相 119.3deg. 潮汐 cm 15 鞆 振幅 3.4cm 位相 26.5deg. 潮汐 cm 振幅 99.1cm 位相 122.6deg. 潮汐 cm 大阪 振幅 25.1cm 位相 159.3deg. 潮汐 cm 時間 pd. 5 時間 pd 時間 pd. 時間 pd 高松 振幅 55.2cm 位相 157.7deg. 潮汐 cm 時間 pd 潮汐 cm 松山 -3 振幅 91.5cm 位相 19.8deg 時間 pd 紀伊水道 -9 振幅 51.3cm 位相.deg. 潮汐 cm 時間 pd 大分 振幅 62.2cm 位相 75.4deg. 潮汐 cm 時間 pd 宿毛 5 振幅 53.2cm 位相 15.1deg. 潮汐 cm 時間 pd 時間 pd

5 瀬戸内海の流動模式図

6 瀬戸内海大型水理模型平面図

7 瀬戸内海の潮流 ( 大型水理模型実験の成果 ) 潮流変化 最大流速の分布図 明石海峡 : 6.9 ノット鳴門海峡 :1.2 ノット大畠瀬戸 : 7.4 ノット来島海峡 :1. ノット 最適地の選定 潮流エネルギーの賦存量

8 瀬戸内海の主な海峡の諸特性 km 33.2m km 13.6m 明石海峡 備讃瀬戸 豊予海峡 km 43.9m 上段 最大流速 ノット m/s 中段 幅 km 下段 平均深さ m 紀淡海峡 来島海峡 km 16.8m 鳴門海峡 関門海峡 km 18.m km 5.m km 55.9m

9 来島海峡の潮流 海上保安庁資料より引用

10 海峡部における M2 潮流の 1 周期平均エネルギー量 瀬戸内海 中国工業技術試験所研究報告第 7 号より

11 海峡部における M2 潮流の 1 周期平均エネルギー量 九州西岸など 中国工業技術試験所研究報告第 7 号より

12

13 明石大橋

14 鳴門大橋

15 大畠瀬戸

16 瀬戸大橋

17 海洋エネルギーについて ( 種類 ) 海洋エネルギーの種類 潮汐発電 波力発電 潮流発電 海洋温度差発電 海流発電 利用方法 海の干満の差で得られる位置エネルギーを利用して発電 一種の水力発電 波の ( 上下 ) 位置エネルギーや運動エネルギーを利用して発電 潮流の ( 上げ潮 下げ潮 ) 運動エネルギーを利用して発電 海の表層と深層の温度差を利用して ( 熱サイクルを回して ) 発電 海流の ( 一定流 ) 運動エネルギーを利用して発電 ステージ 商用利用 ( フランス 韓国など ) 実海域実証研究 ( 世界各国 ) 要素技術開発 ( 日本がリード ) 要素技術開発 17 NEDO 浮体と海洋エネルギー利用に関するセミナー 資料から引用

18 NEDO 浮体と海洋エネルギー利用に関するセミナー 資料から引用 ポテンシャルの算出結果 ( 世界比較 ) 波力 日本 英国 潮力

19 ポテンシャルの算出結果 ( 潮流分布 ) 19 NEDO 浮体と海洋エネルギー利用に関するセミナー 資料から引用

20 海洋エネルギー利用に関する取組 ( 各国比較 ) 潮流発電波力発電潮汐発電塩分濃度差発電海洋温度差発電 NEDO 事業で拡大 (211~215) NEDO 浮体と海洋エネルギー利用に関するセミナー 資料から引用 IEA OES より

21 海洋エネルギー利用に関する取組 ( 実証研究 ) 波力発電 潮流発電 機械式空気タービン式ジャイロ式海底設置式 パワーブイ ウォール幅 タービン ( 二次変換 ) 本体 ( ジャイロ式発電機 ) ナセル ブレード イメージ 一次変換 浮体 体制 三井造船 ( 株 ) 三菱重工鉄構エンジニアリング ( 株 ) 東亜建設工業 ( 株 ) 日立造船 ( 株 ) ( 株 ) ジャイロダイナミクス 川崎重工業 ( 株 ) 実証海域 ( 検討中 ) 設備容量 ( 検討中 ) 選定中 定格 8kW 級定格 1kW 級定格 1kW 級定格 2kW 級 寸法等 ( 検討中 ) 直径 :1m パワーブイの長さ :3m 対応水深 :5~1m タービン直径 :1.5m ウォール幅 :2m ウォール奥行 :1m 浮体 :15m 9m 1.8m ジャイロの直径 : 約 1.2m 対応水深 :2~1m 海底設置 : 水深 3~5m ブレード方翼 :9m ナセル長 :17m 軽量基礎 :35ton NEDO 浮体と海洋エネルギー利用に関するセミナー 資料から引用

22 海洋エネルギー利用に関する取組 ( 要素技術 ) 海流発電 海洋温度差発電 ブレード イメージ 熱交換器 浮体 ( タービン発電機等 ) 係留索 体制 ( 株 )IHI ( 株 ) 東芝 ( 株 ) 三井物産戦略研究所 東京大学 ( 髙木健教授 ) ( 株 ) 神戸製鋼所 佐賀大学 ( 池上康之准教授 ) 開発項目 要素技術開発 浮体 係留システムの安定性やメンテナンス性の高度化 タービン発電機の高効率化 要素技術開発 熱交換器の熱交換効率向上 熱サイクル効率向上 NEDO 浮体と海洋エネルギー利用に関するセミナー 発表資料から引用

23 実証研究 ( 新規採択候補テーマ ) 潮流発電 ( 浮体式 ) 波力発電 ( 越波式 ) イメージ 風車部 ( 対象外 ) 浮体 ( 発電機等 ) 係留 越波 A B C D E 貯水槽 発電機 潮流部 放流管 体制 三井海洋開発 ( 株 ) 市川土木 ( 株 ) 協立電機 ( 株 ) いであ ( 株 ) 実証海域 選定中 設備容量 ( 予定 ) 定格 5kW 級 定格 25kW 級 寸法等 ( 予定 ) 垂直軸ローター : 直径 15m 長さ 2m 浮体 : 直径 25m 高さ 7m 水深対応 :18m 以上 デバイス幅 :2m 奥行 :5m 高さ :5m NEDO 浮体と海洋エネルギー利用に関するセミナー 資料から引用

24 要素技術 ( 新規採択候補テーマ ) 潮流発電 ( 油圧式 ) 潮流発電 ( 橋脚利用式 ) 同期式発電機 イメージ 体制 佐世保重工業 ( 株 ) 東京大学 ( 林教授 ) 九州大学 ( 経塚教授 ) ナカシマプロペラ ( 株 ) 五洋建設 ( 株 ) 広島工業大学 ( 上嶋教授 ) 項目 ( 予定 ) 要素技術開発 ツインブレードの開発 高効率油圧制御システムの開発 要素技術開発 対称ブレードの開発 橋脚設置用の基礎開発 NEDO 浮体と海洋エネルギー利用に関するセミナー 資料から引用

25 風力等自然エネルギー技術研究開発 / 海洋エネルギー技術開発 / 次世代海洋エネルギー発電技術開発 / 橋脚利用式潮流発電 ( 平成 24 年度 ~25 年度 ) 瀬戸内海の潮流と橋脚を活用した海洋エネルギー発電について

26 研究開発の背景と目的 背景 東日本大震災以降に次世代エネルギーへの関心が増大 太陽光や風力をはじめとする自然エネルギー活用技術の実用化が急務 潮流は周期的で予測可能なため安定的供給が期待される自然エネルギー 瀬戸内海では海峡 瀬戸域で潮流が増幅される 目的 何処に どのような発電機を どのように置くのか 橋脚下海洋空間を活用した潮流発電技術の開発 ⅰ) 潮流発電の実現性検証 ⅱ) 潮流発電システムの構築 ⅲ) 潮流発電施設の設計 施工技術の構築 目標 平成 32 年度に発電コスト 2 円 /kwh を実現する潮流発電システムの要素技術の開発 潮流発電需要の確保 拡充に向けた新社会システムの構築 2

27 研究開発テーマの全体構成 潮流発電システムの構築と橋脚した海洋空間を活用した基本性能評価潮流発電施設設計 施工技術の構築 瀬戸内海の海峡 瀬戸域における橋脚下空間を活用した潮流発電技術の開発 橋脚利用式潮流発電の実現性検証 2 7

28 橋脚利用式潮流発電の実現性検証 (1) 潮流発電研究の事例研究 (2) 瀬戸内海における潮流発電の適地選定 (3) 潮流発電適地における発電量 発電コストの試算 評価 (4) 潮流発電の社会的 経済的視点からの実現性に関する協議と 取りまとめ

29 潮流発電システムイメージ 送電線へ オイルモータ + マニフォード PM 発電機 オイルポンプ 緩衝工 二次変換システム 動力伝達軸 支柱 橋脚 一次変換システム

30 潮流発電システムの構築と基本性能評価 開発する技術 : 対象翼タービンと高効率発電システムの開発 複雑な潮流 ( 流速変化, 流向変化 ) に追従できるタービンの開発 発電システムの基本計画 対称翼スラスタ 対称翼モデルタービンの設計と基本性能評価 対称翼モデルタービンユニットの設計と基本性能評価 発電システムの最適化発電制御方法の開発

31 橋脚利用式潮流発電施設の設置 施工技術の開発 (1) 橋脚利用式潮流発電施設の基礎設計技術の構築 一時発電施設構造形式の基本設計 発電機 制御装置構造形式の基本設計 潮流シミュレーションによる設計外力の算定 (2) 海峡 瀬戸域の橋脚下海洋空間における廉価な設置施工技術 維持管理技術の構築 急流域における施工方法の検討 施設維持管理方法の検討

32 事業化に向けたその他の検討事項 (1) 潮流発電を用いた新社会対応システムの提案 超小型 EV を有効活用した高齢化社会における新生活システムの検討 発電システムを活用したエコロジカル水産業の検討 ( 漁業船舶, 冷凍庫などへの蓄電池利用 ) (2) 送電 蓄電システムの検討 橋脚部 ~ 蓄電場 ~ 利用者への電力供給システム 蓄電池としての供給 回収システム 超小型 EV 大規模 NaS 蓄電池 充電ステーション 蓄電池船舶 32

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