JP2009270491A - Ocean current power generating system in english channel - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、自然に循環し、しかも無料で無尽蔵な海流流動エネルギーを、トンネルという既存の施設を利用し、水中に設置した水車を介して電気
に変換する発電システムに関するものである。
The present invention relates to a power generation system that converts naturally circulating energy flowing freely and free of charge into electricity through a water turbine installed in water using an existing facility called a tunnel.
自然のエネルギーを電気に変換する技術は、川の流れを利用した水車発電、水路式発電、風力発電、太陽光発電、太陽熱発電、波力発電、潮
の干満を利用した潮汐発電、地熱発電、海洋温度差発電など、世界中で実験が行われていたり、実用化もされている。
Technologies that convert natural energy into electricity include turbine power generation using river flows, hydroelectric power generation, wind power generation, solar power generation, solar thermal power generation, wave power generation, tidal power generation using tidal currents, geothermal power generation, Experiments are being carried out around the world, such as ocean thermal power generation, and are being put into practical use.
しかし、川の流れを利用した水車発電、水路式発電に関しては、安価に建設でき、比較的設置に適した場所も多いが、発電量が小さいという欠点
がある。
However, water turbine power generation and water channel power generation using river flow can be constructed at low cost and there are many places suitable for installation, but there is a drawback that the amount of power generation is small.
風力に関しては、デンマーク、ドイツ、オランダ、イギリス、アメリカ、カナダ、日本ほか、世界中に風力発電施設があり、有望地点の大型機設置が
推進されている。コンピューター制御の可変ピッチ型ブレードの開発も行われており、年々その発電量は増大している。しかし、大型化が進めば
進むほどクリーンエネルギーであるはずの風力発電が別の公害を生んでいる。それは、騒音障害、電波障害、景観への影響、野性動物や鳥類への影響、大型ブレードの高速回転に伴う安全性、設備が台風や落雷によって破壊された場合の二次災害などである。これらの問題点に対する対策コストも増加している。
そもそも、風は、季節やその日の天候によって非常に不規則であり、風力も方向も不安定である。したがって無公害で安全で、発電コストに対する発電効率の良い発電方式とは言えなくなってきた。
Regarding wind power, there are wind power generation facilities around the world, including Denmark, Germany, the Netherlands, the United Kingdom, the United States, Canada and Japan, and the installation of large aircraft at promising points is being promoted. Computer-controlled variable pitch blades are also being developed, and the amount of power generation is increasing year by year. However, wind power generation, which should be clean energy, is causing another pollution as the size increases. These include noise, radio interference, landscape effects, wild animals and birds, safety associated with high-speed rotation of large blades, and secondary disasters when facilities are destroyed by typhoons or lightning strikes. Countermeasure costs for these problems are also increasing.
In the first place, the wind is very irregular depending on the season and the weather of the day, and the wind and direction are unstable. Therefore, it can no longer be said that it is a pollution-free, safe, and efficient power generation system with respect to power generation costs.
太陽光発電に関しては、太陽電池パネルの光エネルギー変換効率が5%程度と低く、パネルに使用されるシリコンも高額であるため費用対効果が悪い。
パネルを製造するために新たな資源と費用が大量に消費される事にもなる。さらにパネルの劣化や瑕疵にともなう更新の必要性がある。
また地域によって受光時間と日数に大きな差があり、積雪や雨天、昼夜という宿命的な問題があるので課題も多い。
Regarding photovoltaic power generation, the light energy conversion efficiency of the solar cell panel is as low as about 5%, and the silicon used for the panel is also expensive, so it is not cost-effective.
A large amount of new resources and costs will be consumed to produce the panels. In addition, there is a need to update the panel due to deterioration and wrinkles.
In addition, the light reception time and the number of days vary greatly depending on the region, and there are many problems because there are fateful problems such as snow, rain and day and night.
太陽熱発電に関しては、太陽熱を集熱器で集め、蒸気を作って蒸気タービンを回して発電する方法である。実用には高額な設備投資が予想され、太陽光発電と同じ積雪や雨天、昼夜にどう対処するかという宿命的な問題がある。 Regarding solar thermal power generation, solar heat is collected by a heat collector, steam is generated, and a steam turbine is rotated to generate electricity. For practical use, expensive capital investment is expected, and there is a fatal problem of how to deal with the same snowfall, rain, and day and night as solar power generation.
波力発電に関しては、波の上下運動やうねりなどの動揺運動をエアーポンプで圧縮し、空気タービンを回して発電する方法である。
イギリスの国土2300Kmに打ち寄せる波のエネルギーの1/4を利用できれば、イギリス全電力消費量の1/2を波力発電で賄えると言う。
ところが波のエネルギーはいかにも不安定であり、電力への変換装置の技術開発や開発費用、波の破壊力に対する耐久性など未知の部分が多い。まだ開発段階である。
With regard to wave power generation, a method of generating electric power by compressing an up-and-down motion of a wave and a swaying motion such as a wave with an air pump and turning an air turbine.
If 1/4 of the wave energy hitting the UK's land of 2300km can be used, half of the UK's total electricity consumption can be covered by wave power generation.
However, wave energy is extremely unstable, and there are many unknown aspects such as technological development and development costs for power converters and durability against wave breaking force. It is still in the development stage.
潮の干満を利用した潮汐発電に関しては、当地のフランスではすでに240MWの発電が行われており、米国・カナダの国境になっている
ファンジー湾でも発電所が運転されている。この方式は湾の入り口にダムゲートを作り、干満時にゲートを通る海水で、可逆式円筒水車を回
転させ発電するのである。
したがってダムを作る必要があり、干満の差が大きい適地は限られている。
さらに潮力で発電できる時間帯と電気の需要パターンが一致しないなど、欠点がある。
As for tidal power generation using tides, 240 MW has already been generated in France, and a power plant is operating in the Bay of Fungi, which is the border between the US and Canada. This method creates a dam gate at the entrance of the bay, and generates electricity by rotating a reversible cylindrical water turbine with seawater that passes through the gate during tidal periods.
Therefore, it is necessary to make a dam, and the suitable land where the difference in tidal range is large is limited.
In addition, there are drawbacks, such as the time when electricity can be generated by tidal power and the demand pattern of electricity do not match.
地熱発電に関しては、300mから2000m位の井戸を掘り、地下から100℃から200℃の蒸気を取り出してタービンに導き発電するのである。
井戸には蒸気に含まれる不純物が多く付着し、頻繁に除去しなければならない。また人為的に作る蒸気と違って、蒸気圧力や温度が低く熱効率
は劣るため単機の発電量は小さい。
For geothermal power generation, a well of about 300m to 2000m is dug, steam from 100 ° C to 200 ° C is taken out from the underground, and is led to a turbine to generate power.
Many impurities in the vapor adhere to the well and must be removed frequently. In contrast to artificially generated steam, the steam pressure and temperature are low and thermal efficiency is inferior, so the power generation of a single machine is small.
海洋温度差発電に関しては、海洋表層の温水(20℃から30℃)と深層冷水(4℃から7℃)の温度差を利用するもので、暖かい海水でアンモニア、フロン等の低沸点媒体を加熱して気化させ、その蒸気でタービンを回し発電するのである。使用した蒸気は冷水で冷却して循環させるのである。まだ実験段階である。 Regarding ocean thermal power generation, it uses the temperature difference between hot water (20 ° C to 30 ° C) on the surface of the ocean and deep cold water (4 ° C to 7 ° C), and heats low boiling point media such as ammonia and chlorofluorocarbon in warm seawater. Then, it is vaporized and the steam is used to generate electricity. The used steam is cooled with cold water and circulated. It is still experimental.
上記に示した自然エネルギー利用の発電方式には、いずれも一長一短があり、安定的に火力発電より安価で大容量の電気を生み出してはいない。
本発明は、英仏海峡の流れである流動エネルギーを、水車を介して回転エネルギーに変換して発電機を稼動する。この方法は、水力、火力、原子力で発生した水や蒸気、ガスといった流動エネルギーを、水車やタービンを介して回転エネルギーに変換して発電する方式とまったく同じで、確実に電気として取り出す事が出来るのである。
しかも、火力、原子力発電のように蒸気やガスの流動エネルギーに変換する必要がないので、エネルギーの有効利用効率が高いのである。
Each of the above-mentioned power generation methods using natural energy has advantages and disadvantages, and does not stably produce electricity with a large capacity at a lower cost than thermal power generation.
The present invention operates a generator by converting fluid energy, which is a flow in the English Channel, into rotational energy via a water wheel. This method is exactly the same as the method of generating electricity by converting fluid energy such as water, steam, and gas generated by hydropower, thermal power, and nuclear power into rotational energy via a turbine or turbine, and can be reliably extracted as electricity. It is.
Moreover, since it is not necessary to convert into steam or gas flow energy unlike thermal power and nuclear power generation, the effective use efficiency of energy is high.
英仏海峡は水深が60mと浅く、地質もシールド工法でトンネル掘削が行われたように安定している。したがって日本の青函トンネルを利用した工事よりも、英仏海峡トンネルを利用した海流発電システムの設置工事が容易で安価と考えられる。 The English Channel is shallow with a depth of 60m, and the geology is stable as if the tunnel was excavated by the shield method. Therefore, the installation of the ocean current power generation system using the English Channel tunnel is easier and cheaper than the construction using the Seikan tunnel in Japan.
英仏海峡と英仏海峡トンネルの位置関係の説明。
英仏海峡はイギリスとヨーロッパ大陸の間に位置し、その間に流れる海流は非常に速い。
英仏海峡トンネル総延長は50K500mあり、海峡部は37K900mである。
The English Channel is located between the UK and the European continent, and the currents flowing between them are very fast.
The total length of the English-French Strait tunnel is 50K500m, and the strait is 37K900m.
電気の需要は増加するばかりである。英仏両国は電気需要が非常に高く、環境問題には特に厳しい国である。地球温暖化の主原因と考えられるのはCO2を排出する化石燃料である。その化石燃料の原油、石炭は価格が高騰し、将来も上がり続けることが容易に予想される。しかも、化石燃料はいずれ枯渇する。それらのクリーンな代替エネルギーを模索することは緊急の課題である。 The demand for electricity is just increasing. Both Britain and France have very high demand for electricity and are particularly harsh on environmental issues. The main cause of global warming is fossil fuel that emits CO2. The price of the fossil fuel crude oil and coal is expected to rise rapidly and continue to rise in the future. Moreover, the fossil fuel will eventually be exhausted. Searching for such clean alternative energy is an urgent task.
海には無限のエネルギーが秘められている事は多くの人達が知っている。実際に波力発電や潮力発電、海洋温度差発電に取り組んでいる。
しかし、どの方式にも弱点があり、電気の安価な大量生産が実現していない。
その点、英仏海峡の場合は、海流の流れが速く、幅と方向は一定であり、流量も膨大である。ただ、どの様な方法でこの流れの持っているエネ
ルギーを取り出す事ができるのかが課題であった。
普通は海底下に発電設備を設置する事など、なかなか思いつかない。非常に危険で、技術的困難と莫大な費用と工期がかかるからである。
そこで発案者は英仏海峡トンネルに着目した。
本発明はこの既存の設備を活用して、海流の持っている流動エネルギーを海底に設置した水車を介して回転エネルギーに変換し、発電する事を
最も主要な特徴として、課題を解決しようとするものである。
Many people know that the ocean has infinite energy. In fact, he is working on wave power generation, tidal power generation, and ocean temperature difference power generation.
However, all methods have weaknesses, and inexpensive mass production of electricity has not been realized.
On the other hand, in the case of the English-French Channel, the current flow is fast, the width and direction are constant, and the flow rate is huge. However, the issue was how to extract the energy of this flow in any way.
Usually, it is difficult to think of installing power generation facilities under the seabed. This is very dangerous and requires technical difficulties and enormous costs and construction.
Therefore, the inventor focused on the English Channel tunnel.
The present invention uses the existing equipment to convert the flow energy possessed by the ocean current into rotational energy via a water turbine installed on the seabed, and to generate power, and to solve the problem. Is.
本発明は、海流という未利用で、無料のエネルギーを使用するため、電気を安価で大量に安定供給できる。
しかも、英仏海峡トンネルの経営は2006年に運営会社が破綻するなど厳しいものがあるが、従来の輸送業務以外に、電気という大きな付加価値が産まれるのである。
Since the present invention uses an unoccupied and free energy such as an ocean current, electricity can be stably supplied in large quantities at a low cost.
Moreover, although the management of the English-French Strait Tunnel is severe, such as the management company going bankrupt in 2006, in addition to the conventional transportation business, a great added value of electricity is born.
水車のブレードや他の構造部を空洞化し、海中の浮力を利用すれば超大型の回転装置が設置でき、メンテナンスに伴う脱着、移送も容易である。
夏冬や、潮の干満などその時々における流速の変化には、コンピューター制御により回転ギヤーの組み合わせを自動化し、増減速しながら
回転数をコントロールする事によって、電力を安定して生産できる。
英仏海峡トンネルの長さを勘案すれば複数の発電設備が設置可能で、大容量の発電が行える。
If the blades and other structures of the turbine wheel are hollowed out and the buoyancy in the sea is used, an ultra-large rotating device can be installed, and attachment / detachment and transfer accompanying maintenance are easy.
For changes in current speed such as summer / winter and tides, the combination of rotating gears can be automated by computer control, and the number of rotations can be controlled while increasing or decreasing the speed.
Considering the length of the English Channel tunnel, multiple power generation facilities can be installed and large-capacity power generation is possible.
海峡部分の37K900m区間に、サービストンネルから複数の連絡坑を掘削し、数個の発電室をつくり、海底に設置した水車を回して発電機
を稼動するのである。発生した電気はサービストンネルを使って地上に取り出す。
In the 37K900m section of the strait, several connecting pits are excavated from the service tunnel, several power generation chambers are created, and the generator is operated by turning a water turbine installed on the seabed. The generated electricity is taken out to the ground using a service tunnel.
英仏海峡の海面から60m下に海底がある。大型艦船の喫水線は最深35m程度であり、航行に支障のない水深40メートル以下の海中に発電
装置を設置すれば船舶の航行には影響しない。
この水深であればハリケーンや冬季の強い季節風等の自然災害を受けない。
There is a seabed 60m below the surface of the English Channel. The draft line of a large ship is about 35m in depth, and if a power generator is installed in the sea at a depth of 40m or less that does not hinder navigation, it will not affect navigation of the ship.
At this depth, they will not be subject to natural disasters such as hurricanes and strong seasonal winds in winter.
水車のブレードは海流と同じ速度で回転するため、魚類やその他の海産物に対する影響はきわめて少ない。 Since the blades of the water wheel rotate at the same speed as the ocean current, there is very little impact on fish and other marine products.
発電設備は海中と海底下にあるため騒音、景観には影響がなく、人間が容易に近づけず周辺に危険を及ぼす事がない。
逆にメンテナンス等で水中での作業が増加することが予想されるので、世界有数の優れた造船技術、潜水技術、潜水機械器具を持っている英仏両国であるから、さらに新しい関連技術の開発や改善が進み、別の海洋開発にも役立つと考えられる。
Since the power generation facilities are underwater and under the seafloor, there is no impact on noise and scenery, and humans cannot easily approach them and do not pose any danger to the surroundings.
On the other hand, because underwater work is expected to increase due to maintenance, etc., it is the UK and France that has the world's leading shipbuilding technology, diving technology, and diving machinery and equipment. It will be useful for other ocean development.
安価で安定した電力を必要としている産業は非常に多い。
本案が具体化すれば、地球温暖化防止に役立つだけでなく、燃料費のかからない安価でクリーンな電気を生産できるので、電気を大量に消費している産業には多大な貢献ができる。
There are a lot of industries that need cheap and stable power.
If this plan is realized, it not only helps to prevent global warming, but also can produce cheap and clean electricity that does not require fuel costs, so it can make a significant contribution to industries that consume a large amount of electricity.
1 英仏海峡の水面
2 水車ブレード回転イメージ
3 水車ブレード
4 海流の流れるイメージ
1 Water surface of English Channel 2 Turbine blade rotation image 3 Turbine blade 4 Image of ocean current flowing
Claims (1)
具体的には、英仏海峡トンネルの施設を通路にして専用の発電用トンネル空間を数箇所掘削し、ここに発電設備を設置する。この設備の真上に
当る海底部分に水車を設置して連結し、海流の流動エネルギーを水車のブレードで回転エネルギーに変換して発電機を稼動するのである。
通常、海底下に発電設備を設置する事は、非常に危険で、技術的困難と費用と工期が莫大にかかるものと思われるが、すでに安全に運用されている既存の英仏海峡トンネルを利用するため、これらの問題点を全てクリアーできる。この点がこのシステムの主要な発想点である。 The present invention is a power generation system that attempts to convert a fast-flowing ocean current in the English-French Channel, which is a flowing natural energy, into electricity using an English-French Channel tunnel.
Specifically, several dedicated tunnel spaces for power generation will be excavated using the facilities of the English-French Strait tunnel as a passage, and power generation equipment will be installed here. A turbine is installed and connected to the bottom of the sea, which is directly above the facility, and the generator is operated by converting the flow energy of the ocean current into rotational energy with the blade of the turbine.
Usually, it is very dangerous to install power generation facilities under the seafloor, which seems to be technically difficult, costly and time-consuming. Therefore, all these problems can be cleared. This is the main idea of this system.
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CN105043777A (en) * | 2015-09-15 | 2015-11-11 | 绍兴文理学院 | Double-action wave peak self-searching type ocean wave energy engine test board |
CN105092252A (en) * | 2015-09-15 | 2015-11-25 | 绍兴文理学院 | Ocean wave energy water turbine type engine test table |
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2008
- 2008-05-08 JP JP2008121841A patent/JP2009270491A/en active Pending
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