JP2004068638A

JP2004068638A - 海流発電装置

Info

Publication number: JP2004068638A
Application number: JP2002226086A
Authority: JP
Inventors: Kenji Nakamichi; 中道　憲治
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2002-08-02
Filing date: 2002-08-02
Publication date: 2004-03-04

Abstract

【課題】海上をより有効利用すること。
【解決手段】複数の浮体ユニット２１と複数の水車３とを具えている。複数の浮体ユニット２１は、海洋水に浮き、互いに接合されて地続きの人工地盤２を形成している。複数の水車３は、複数の浮体ユニット２１にそれぞれ設置されている。複数の水車３は、海洋水の水流７を電力に変換する。複数の浮体ユニット２１のそれぞれの位置は、海流発電装置１が配置される地理に基づいて変更される。海流発電装置１は、発電するときに、または、移動するときに、それぞれ異なる形状に変形することができる。海流発電装置１は、さらに、外洋に配置されて発電するときに、または、海峡に配置されて発電するときに、それぞれ異なる形状に変形することができる。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、海流発電装置に関し、特に、潮流または海流を利用して発電する海流発電装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
海流は、海洋の存在する限りあり、風力、太陽光などの他の自然エネルギーに比較してその運動エネルギーが天候に左右されないでほぼ恒常的である。この海流の運動エネルギーを利用して電力を得る海流発電が望まれている。このような海流発電は、石炭、石油や原子力による発電に比較し、公害、汚染といった面もはるかに少なく、好ましい。
【０００３】
図３は、公知の海流発電装置を示している。その海流発電装置１００は、海中水車１０３と、タワー１０２とを備えている。タワー１０２は、海底１０１に固定され、海中水車１０３を海中に支持している。海中水車１０３は、海洋の海流１０４を電力に変換する。このような海流発電装置１００は、建設されるコストが発電量に対して高い。建設コストがより小さい海流発電装置が望まれている。海底に固定される海流発電装置１００は、海流１０４の流路が季節変動するときに、季節により発電量が変化する。海流の季節変動に対応することができる海流発電装置が望まれている。
【０００４】
図４は、特開平１１−２４７７５２号公報に記載されている発電システム構造艇を示している。その発電システム構造艇２００は、海面２０１に浮かべられ、係留索２０２を用いて海底２０３に係留されている。発電システム構造艇２００の底部には、図示されていない発電機と水車とを設置されている。その水車は、海流２０４により回転し、その発電機は、水車の回転を用いて電力を生産する。
【０００５】
建設コストがより小さい海流発電装置が望まれている。さらに、より大きい電力を発電する海流発電装置およびより安定して発電する海流発電装置が望まれている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、建設コストがより小さい海流発電装置を提供することにある。
本発明の他の課題は、より大きい電力を発電する海流発電装置を提供することにある。
本発明のさらに他の課題は、より安定して発電する海流発電装置を提供することにある。
本発明のさらに他の課題は、海上をより有効に利用する海流発電装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
以下に、［発明の実施の形態］で使用される番号・符号を括弧付きで用いて、課題を解決するための手段を説明する。これらの番号・符号は、［特許請求の範囲］の記載と［発明の実施の形態］の記載との対応を明らかにするために付加されたものであり、［特許請求の範囲］に記載されている発明の技術的範囲の解釈に用いてはならない。
【０００８】
本発明による海流発電装置（１）は、複数の浮体ユニット（２１）と、複数の水車（３）とを具えている。複数の浮体ユニット（２１）は、海洋水に浮き、互いに接合されて地続きの人工地盤（２）を形成している。浮体ユニット（２１）は、それぞれ平面を充填可能な図形から形成されていることが好ましい。複数の水車（３）は、複数の浮体ユニット（２１）にそれぞれ設置されている。複数の水車（３）は、海洋水の水流（７）を電力に変換する。複数の浮体ユニット（２１）のそれぞれの位置は、海流発電装置（１）が配置される地理に基づいて変更される。
【０００９】
海流発電装置（１）は、発電するときに、または、移動するときに、それぞれ人工地盤（２）を異なる形状に変形することができる。海流発電装置（１）は、さらに、外洋に配置されて発電するときに、または、海峡に配置されて発電するときに、それぞれ人工地盤（２）を異なる形状に変形することができる。海流発電装置（１）は、水流（７）の流路の変動があるときにも、海洋を移動することにより安定して発電することができる。海流発電装置（１）は、さらに、水車（３）が設置された浮体ユニット（２１）の個数を増加させることにより、大きい電力を生産することができる。このとき、海流発電装置（１）は、海底の地盤に固定される海中水車を必要に応じて増設するより、発電量に対する建設コストが安価である。海流発電装置（１）は、メガフロートに適用されるときに、特に好ましい。
【００１０】
複数の浮体ユニット（２１）により形成される人工地盤（２）に建設される水素製造プラント（４）を更に具えている。水素製造プラント（４）は、電力を用いて、海洋水を水素に電気分解して水素を貯蔵する。水素貯蔵タンクとしては、水素吸蔵合金を備えたタンク、液体水素を圧縮冷却して貯蔵するタンクが例示される。このような海流発電装置（１）は、海上を有効に活用することができる点で好ましい。
【００１１】
海流発電装置（１）は、複数の浮体ユニット（２１）を推進させる推進装置（１６）を更に具えていることが好ましい。推進装置（１６）は、水素を電力に変換する燃料電池（１７）と、電力を浮体の推進力に変換するスクリュー（１８）とを備えていることが好ましい。
【００１２】
海流発電装置（１）は、その電力を陸上に送電するケーブルを更に具えていることが好ましい。
【００１３】
海流発電装置（１）は、複数の浮体ユニット（２１）により形成される人工地盤（２）に建設される二酸化炭素海洋投棄プラントを更に具えている。二酸化炭素海洋投棄プラントは、電力を用いて二酸化炭素を海洋の深層に投棄する。このような海流発電装置（１）は、海上を有効に活用することができる点で好ましい。
【００１４】
海流発電装置（１）は、複数の浮体ユニット（２１）により形成される人工地盤（２）に建設される深層水汲み上げプラントを更に具えている。深層水汲み上げプラントは、電力を用いて深海から海洋深層水を汲み上げる。このような海流発電装置（１）は、海上を有効に活用することができる点で好ましい。
【００１５】
海流発電装置（１）は、複数の浮体ユニット（２１）により形成される人工地盤（２）に建設される淡水化プラントを更に具えている。淡水化プラントは、電力を用いて海洋水を淡水化する。このような海流発電装置（１）は、海上を有効に活用することができる点で好ましい。
【００１６】
海流発電装置（１）は、複数の浮体ユニット（２１）により形成される人工地盤（２）に建設される空港を更に具えている。空港は、電力を消費する。このような海流発電装置（１）は、海上を有効に活用することができる点で好ましい。
【００１７】
海流発電装置（１）は、複数の浮体ユニット（２１）により形成される人工地盤（２）に建設される水質改善プラントを更に具えている。水質改善プラントは、電力を用いて海洋水の水質を改善する。このような海流発電装置（１）は、海上を有効に活用することができる点で好ましい。
【００１８】
海流発電装置（１）は、複数の浮体ユニット（２１）により形成される人工地盤（２）に建設される土質改善プラントを更に具えている。土質改善プラントは、電力を用いて海洋水の海底に建築物の基礎を建設する。このような海流発電装置（１）は、海上を有効に活用することができる点で好ましい。
【００１９】
海流発電装置（１）は、複数の浮体ユニット（２１）により形成される人工地盤（２）に建設される食料生産プラントを更に具えている。食料生産プラントは、電力を用いて食料を生産する。このような海流発電装置（１）は、海上を有効に活用することができる点で好ましい。
【００２０】
海流発電装置（１）は、複数の浮体ユニット（２１）が漂流しないように、浮体ユニット（２１）を海底に係留する係留索（１５）とを更に具えていることが好ましい。
【００２１】
海流発電装置（１）は、水流（７）は、潮の干満により発生する潮流であることが好ましい。水流（７）は、海洋水の海流であることが好ましい。
【００２２】
本発明による海流発電装置運転方法は、本発明による海流発電装置（１）を運転する海流発電装置（１）運転方法であり、水流（７）の変化に基づいて海流発電装置（１）を移動するステップを具えている。海底に固定されていない海流発電装置（１）は、水流（７）が強い位置に移動することができ、より安定して発電することができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
図面を参照して、本発明による海流発電装置の実施の形態を説明する。その海流発電装置１は、図１に示されているように、浮体２が海中水車３とともに設けられている。浮体２は、海上に浮き、広さ数ｈａ以上の規模の人工の地盤を形成している。このような浮体２としては、メガフロートが例示される。浮体２が浮いている場所には、海水が一定の方向に移動する海流７が流れている。なお、海流７は、黒潮のようにほぼ定常的に流れている海流、季節毎に変化する海流、潮の干満により発生する潮流を含む。
【００２４】
海中水車３は、水車５と発電機６とを備えている。水車５は、海流７を回転動力に変換する。発電機６は、その回転動力を電力に変換する。
【００２５】
海洋発電装置１は、さらに、水素製造プラント４が備えられている。水素製造プラント４は、浮体２の上に建設され、海中水車３により生産される電力を消費している。水素製造プラント４は、水電解設備１１、水素液化設備１２、液体水素貯蔵タンク１３および水素吸蔵合金１４を備えている。水電解設備１１は、海中水車３により生産された電力を利用して、水または海水を電気分解して、水素を生成する。水素液化設備１２は、水電解設備１１により生成された水素を圧縮冷却して液化する。液体水素貯蔵タンク１３は、水素液化設備１２により生成された液化水素を加圧冷却して貯蔵する。水素吸蔵合金タンク１４は、水電解設備１１により生成された水素を水素吸蔵合金に吸い込ませて貯蔵する。
【００２６】
海洋発電装置１は、さらに、浮体２を海底に係留する係留索１５を備えている。係留索１５は、海流７および海上を吹く風により浮体２が移動することを防止している。
【００２７】
海洋発電装置１は、さらに、浮体２を推進させる推進装置１６を備えている。推進装置１６は、燃料電池１７とスクリュー１８と備えている。燃料電池１７は、水素製造プラント４により生産された水素を用いて、電力を生成する。スクリュー１８は、燃料電池１７により生産された電力を用いて、回転して浮体２の推進力を生成する。
【００２８】
浮体２は、複数の浮体ユニットが互いに接合されて地続きの人工地盤を形成している。その浮体ユニット２１は、図２に示されているように、長さが５０ｍであり幅が３０ｍである長方形状をしている。複数の浮体ユニット２１は、長方形の辺同士が接合されて浮体２を形成している。浮体ユニット２１は、１２基の海中水車３を備えている。海中水車３は、浮体ユニット２１の長手方向に３列に配置され、その１列の海中水車１２は、幅方向に４基ずつ配置されている。海中水車１２は、それぞれ、直径が３ｍである水車５を備え、浮体ユニット２１の長手方向に流れる海流７に対して発電することができるように、設置されている。このような浮体ユニット２１は、海流７の速さが平均２ｍ／ｓｅｃ．であるときに、１基で１ＭＷの発電量を発電することができる。なお、浮体２は、海中水車３を備えていない他の浮体ユニットをさらに備えることもできる。
【００２９】
海流発電装置１は、推進装置１６またはタグボートにより、海流７が流れている場所に運搬され係留索１５により海底に係留される。このとき、海流発電装置１は、その大きさより狭い海峡などを移動するときに、浮体ユニット２１に分割されて移動され、係留される場所で所定の形状に接合されて１つの大きな浮体２に形成され係留索１５によりその海底に係留される。たとえば、海流発電装置１は、係留される場所が海峡のように狭い場所では、海峡に沿って細長い長方形に形成される。
【００３０】
海流発電装置１は、浮体２が形成された後に、その浮体２の上に水素製造プラント４が建設される。水素製造プラント４は、海中水車３により生産される電力を用いて水素を製造する。水素製造プラント４により生産される水素は、水素運搬船により間欠的に陸上に搬送される。このような水素製造プラント４は、事故が発生したときに、公衆に被害を与えることが少なく好ましい。このような海流発電装置１は、海上を有効に利用することができる。
【００３１】
本発明による海流発電装置の実施の他の形態は、図１に示されている既述の実施の形態における浮体２の上に、送電設備がさらに建設されている。その送電設備は、変電所とケーブルとを備えている。その変電所は、海中水車３により生産された電気の電圧を送電に適した電圧に変換する。そのケーブルは、海流発電装置１から陸上まで海底に這わせて配置され、海中水車３により生産された電力を陸上に送電する。このような海流発電装置１によれば、海上をより有効に利用することができる。
【００３２】
本発明による海流発電装置の実施のさらに他の形態は、図１に示されている既述の実施の形態における浮体２の上に、二酸化炭素海洋投棄プラントがさらに建設されている。その二酸化炭素海洋投棄プラントは、海中水車３により生産された電力を用いて、二酸化炭素を海洋の深層に投棄する。このような海流発電装置１によれば、海上をより有効に利用することができる。
【００３３】
本発明による海流発電装置の実施のさらに他の形態は、図１に示されている既述の実施の形態における浮体２の上に、深層水汲み上げプラントがさらに建設されている。その深層水汲み上げプラントは、海中水車３により生産された電力を用いて、深海から海洋深層水を汲み上げる。汲み上げられた海洋深層水は、深層水汲み上げプラントに一旦蓄積されて水素運搬船により間欠的に陸上に搬送され、または、海流発電装置１から陸上まで海底に這わせて配置されるパイプラインを用いて陸上に搬送される。このような海流発電装置１によれば、海上をより有効に利用することができる。
【００３４】
本発明による海流発電装置の実施のさらに他の形態は、図１に示されている既述の実施の形態における浮体２の上に、淡水化プラントがさらに建設されている。その淡水化プラントは、海中水車３により生産された電力を用いて、海洋水を淡水化して淡水を製造する。製造された淡水は、淡水化プラントに一旦蓄積されて水素運搬船により間欠的に陸上に搬送され、または、海流発電装置１から陸上まで海底に這わせて配置されるパイプラインを用いて陸上に搬送される。このような海流発電装置１によれば、海上をより有効に利用することができる。
【００３５】
本発明による海流発電装置の実施のさらに他の形態は、図１に示されている既述の実施の形態における浮体２の上に、空港がさらに建設されている。その空港は、航空機が定期的に発着する飛行場であり、海中水車３により生産された電力を用いている。このような空港は、騒音に例示される公害を公衆に与えることが少なく好ましい。このような海流発電装置１によれば、海上をより有効に利用することができる。
【００３６】
本発明による海流発電装置の実施のさらに他の形態は、図１に示されている既述の実施の形態における浮体２の上に、水質改善プラントがさらに建設されている。その水質改善プラントは、海中水車３により生産された電力を用いて、細菌や化学物質に例示される海洋水中の汚染物を海洋水から除去して水質改善する。水質改善された海洋水は、海洋に再度放出される。このような海流発電装置１によれば、海上をより有効に利用することができる。
【００３７】
本発明による海流発電装置の実施のさらに他の形態は、図１に示されている既述の実施の形態における浮体２の上に、土質改善プラントがさらに建設されている。埋立地は、建設される場所の海底がヘドロ化されているときに、その軟弱泥土や有機質土を土質改善して、海底を固化することが望まれている。その土質改善プラントは、海中水車３により生産された電力を用いて、海底を固化する。このような海流発電装置１によれば、海上をより有効に利用することができる。
【００３８】
本発明による海流発電装置は、図１に示されている既述の実施の形態における浮体２の上に、食料生産プラントがさらに建設されている。食料生産プラントは、海中水車３により生産された電力を用いて、食用の植物を栽培する。収穫された植物は、食料生産プラントに一旦蓄積されて運搬船により間欠的に陸上に搬送される。このような海流発電装置１によれば、海上をより有効に利用することができる。
【００３９】
本発明による海流発電装置は、図１に示されている既述の実施の形態における浮体２の上に、物流基地、廃棄物・下水処理施設、石油備蓄基地またはスポーツレジャー施設に例示される施設をさらに建設されている。このような施設は、海中水車３により生産された電力を消費する。このような海流発電装置１によれば、海上をより有効に利用することができる。
【００４０】
【発明の効果】
本発明による海流発電装置は、建設コストを低減し、より大きい電力を発電することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明による海流発電装置の実施の形態を示すブロック図である。
【図２】図２は、浮体ユニットの実施の形態を示す斜視図である。
【図３】図３（ａ）は、公知の海流発電装置の実施の形態を示す側面図であり、図３（ｂ）は、公知の海流発電装置の実施の形態を示す正面図である。
【図４】図４は、公知の海流発電装置の実施の他の形態を示す図である。
【符号の説明】
１　：海流発電装置
２　：浮体
３　：海中水車
４　：水素製造プラント
５　：水車
６　：発電機
７　：海流
１１：水電解設備
１２：水素液化設備
１３：液体水素貯蔵タンク
１４：水素吸蔵合金
１５：係留索
１６：推進装置
１７：燃料電池
１８：スクリュー
２１：浮体ユニット

Claims

海洋水に浮き、互いに接合される複数の浮体ユニットと、
前記複数の浮体ユニットにそれぞれ設置される複数の水車とを具備し、
前記複数の水車は、前記海洋水の水流を電力に変換し、
前記複数の浮体ユニットのそれぞれの位置は、当該海流発電装置が配置される地理に基づいて変更される
海流発電装置。
請求項１において、
前記複数の浮体ユニットにより形成される人工地盤に建設される水素製造プラントを更に具備し、
前記水素製造プラントは、前記電力を用いて、前記海洋水を水素に電気分解して前記水素を貯蔵する
ことを特徴とする海流発電装置。
請求項２において、
前記複数の浮体ユニットを推進させる推進装置
を更に具備することを特徴とする海流発電装置。
請求項３において、
前記推進装置は、
前記水素を電力に変換する燃料電池と、
前記電力を前記浮体の推進力に変換するスクリューとを備える
ことを特徴とする海流発電装置。
請求項１において、
前記電力を陸上に送電するケーブル
を更に具備することを特徴とする海流発電装置。
請求項１において、
前記複数の浮体ユニットにより形成される人工地盤に建設される二酸化炭素海洋投棄プラントを更に具備し、
前記二酸化炭素海洋投棄プラントは、前記電力を用いて二酸化炭素を海洋の深層に投棄する
ことを特徴とする海流発電装置。
請求項１において、
前記複数の浮体ユニットにより形成される人工地盤に建設される深層水汲み上げプラントを更に具備し、
前記深層水汲み上げプラントは、前記電力を用いて深海から海洋深層水を汲み上げる
ことを特徴とする海流発電装置。
請求項１において、
前記複数の浮体ユニットにより形成される人工地盤に建設される淡水化プラントを更に具備し、
前記淡水化プラントは、前記電力を用いて前記海洋水を淡水化する
ことを特徴とする海流発電装置。
請求項１において、
前記複数の浮体ユニットにより形成される人工地盤に建設される空港を更に具備し、
前記空港は、前記電力を消費する
ことを特徴とする海流発電装置。
請求項１において、
前記複数の浮体ユニットにより形成される人工地盤に建設される水質改善プラントを更に具備し、
前記水質改善プラントは、前記電力を用いて前記海洋水の水質を改善する
ことを特徴とする海流発電装置。
請求項１において、
前記複数の浮体ユニットにより形成される人工地盤に建設される土質改善プラントを更に具備し、
前記土質改善プラントは、前記電力を用いて前記海洋水の海底に建築物の基礎を建設する
ことを特徴とする海流発電装置。
請求項１において、
前記複数の浮体ユニットにより形成される人工地盤に建設される食料生産プラントを更に具備し、
前記食料生産プラントは、前記電力を用いて食料を生産する
ことを特徴とする海流発電装置。
請求項１〜請求項１２のいずれかにおいて、
前記複数の浮体ユニットが漂流しないように、前記浮体ユニットを海底に係留する係留索
とを更に具備することを特徴とする海流発電装置。
請求項１〜請求項１３のいずれかにおいて、
前記水流は、潮の干満により発生する潮流である
ことを特徴とする海流発電装置。
請求項１〜請求項１３のいずれかにおいて、
前記水流は、前記海洋水の海流である
ことを特徴とする海流発電装置。
請求項１〜請求項１５のいずれかに記載される海流発電装置を運転する海流発電装置運転方法であり、
前記水流の変化に基づいて前記海流発電装置を移動するステップ
を具備する海流発電装置運転方法。