JP2015108366A

JP2015108366A - 潮流発電（複胴式）

Info

Publication number: JP2015108366A
Application number: JP2014042094A
Authority: JP
Inventors: 健秋元; Takeshi Akimoto
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2014-02-17
Filing date: 2014-02-17
Publication date: 2015-06-11

Abstract

【課題】福島原子力発電の事故以来、電気不足が問題視されている。本案は潮流を利用するので水深の深い海峡等に設置される。
【解決手段】フロート３に水路を設け、水車４で潮流エネルギーを取り込む発電方法を計画した。発電時間を１日に１６時間位い期待出来る事もあり、余った電力は地球温暖化対策に生かせる。潮の干満が有る限り、海峡での潮流は絶える事もない。発電時間も考慮すると原価償却期間は約１．２年（豊後水道で試算）となり他の再生可能エネルギーと比較して群を抜いている。また、引き込み力２７に対処する為、浮体１７を中間に設置し力を分解して角度２９を小さくする事でインカーロープ３１に依る海中への引き込み力２７を低減する。
【選択図】図１

Description

本発明は、無公害な発電に関するものである。

海には潮流、波、潮の干満等のエネルギーが複雑に入り交じっている。
更に台風、津波と云った自然災害にも見舞われ、また地球温暖化による海水面上昇も予想される。

再生可能エネルギーと呼ばれるソーラー、風力発電は原価償却期間が１１４〜１２６年と成る。（〔００２２〕，〔００２３〕参照）
よって、東日本大震災で原子力発電に対する不信感が高まっている今、クリーンで安価な発電の可能性は海にしか残されていない。

日本は島国の為、潮の干満による潮流の激しい箇所が幾つか有る。

本案では、インカー１を、海峡という水深の深い所に設置せざるを得ない為、水中に引き込む力２７が働く。（〔図１３〕参照）

潮流発電は流速によって発電効率が決定される。
更に海峡での潮流は潮の干満による水位差で流れ方向は決定されるので正反２通りの流れがある。
地球温暖化による海水面上昇にも配慮が必要とされる。

海峡の水深は急激に深くなるが巾が狭く、水上輸送の要である。
その為、構造物の大きさは制限される。

海峡は波高が小さいと聞くが、更にその影響を低減させる。

潮の干満差を考慮する。

本件の提案に当たり、潮流エネルギーを知る必要に迫られた。

インカー１を水深の深い処に設置すると、海中への引き込み力２７が大となる。

課題を解決しようとする手段

１日に４回流れが変わる事からフロート３の形状は左右対称、フロートの向きは不変とし、インカーにて固定する。

潮の流れ方向によって発電機ギア１６の回転が変わる事から、発電機の回転方向を一定に保つ事が必要になる。

構造物の巾を小さくし、海上交通の障害に成らない様にする。

本体をフロート構造にして、潮の干満に対処する。

波によるブレを防止する目的で、ウォーターアンカー９を設置する。

水路の底が開いている事で前方水車で消費した運動エネルギーを下から補給出来る。

インカーとフロートとの間に浮体１７を設け、海中に引き込まれる力を分解する。（〔図１４〕参照）

発明の効果

フロートに働く力は、角度２９が小となる為、フロートに対する水平力２６が大となり、引き込み力２７は少となった。（〔図１４〕参照）

建設費の計算条件
静岡市のメガフロート（Ｈ＝２．０ｍ）−−−１０万円／ｍ^２
浮力を採る為、高さ３．０ｍで検討する。−−−＞１５万円／ｍ^２
水車３００万円／基
発電機１５０万円／基
建設費：３５．００×４０．００×１５０，０００円／ｍ^２＋３，０００，０００×１５＋１，５００，０００×３基＝２５９，５００，０００円≒２．６億円

原価償却期間の計算
豊後水道の５ノットで試算する。
ｍ＝ｓｖ（「図１０」〔図１１〕参照）であるから

水は空気と比較すると粘性度が高く、又水車構造である為、通過率は１／３位とする。
よって１列３基の内、２基分はエネルギーとして期待出来る。
Ｅ＝１／２ｍｖ^２×水車数×水路数＝１／２×２．００×２．５０×２．５０×２．５０^２×２基（縦）×５基（列）＝３９０．６３ｔｍ
電気料に換算するとＥ＝９．８×３９０．６３ｔ・ｍ＝３８２８．２ＫＷ／Ｈ
１軒の１時間当たりの電気使用量は３ＫＷ／Ｈ（東京電力調べ）であるから
１２７６軒分の電気が賄える事になる。
一般家庭の電気料金は６９８７円（「００２６」参照）であるから１２７６軒×６９８７円×１２月＝１０６，９８４，９４４円／年≒１．０７億円
建設費２．６億円であるから、２．６億／１．０７億＝２．４年で焼却出来る。
更に潮流は正反併せて１６時間位は利用出来る。（「図５」参照）
よって波力発電の償却期間２．４年／２＝１．２年となる。
因みに各海峡の原価償却期間を下表に示す。

再生可能エネルギー原価償却期間の検討

建設費２００〜２５０万円
実体一般家庭の３，４割程度の供給で残りは電力会社から買っているのが現状である。（売電も含めて）（シャープ談）
寸評一般家庭の電気料金は約６９８７円であるからソーラーで浮かせる金額は
６９８７円×０．３５（３〜４割）×１２ヶ月＝２９，３４５円
原価償却期間は２２５万円／２９，３４５円＝７６年となる。
実際は、太陽の照らない日も有る為１．５倍の１１４年とする。

建設費一般的な風力発電の建設コストは３億円（三菱重工談）
実体：１基で１０００ｋｗ／Ｈ位と聞いている。（風力１２．５ｍ／ｓで計算）
実際には７〜８ｍの風速が一般的であるとのこと。
寸評：風速１２．５ｍ／ｓで常に吹いている時の数字である。
１軒の１時間当たりの電気使用量は３ＫＷ／Ｈであるから３３３軒分の電気料を賄える。
実際には７〜８ｍの風速が一般的であると云うが、
風速８ｍを越した初めの北風を「木枯らし１号」と云う。この様な強風が毎日吹きますか？
またｍ＝ｓｖ×質量×（１−通過率）である。（「図１０」参照）

７．０^３／１２．５^３＝０．１７（約２割）−−−風速７．０ｍ／ｓで計算
よって５７軒分の電気料が賄えることになる。
５７軒×６９８７円／月×１２月＝４，７７９，１０８円／年
原価償却期間は３億円／４，７７９，１０８円＝６３年となる。
実際には風の吹かない日も多々あるため、原価償却期間は２倍の１２６年とする。
風速を考慮するとこの限りではない。

各電力の原価償却期間

参考
油差し
既出願の「定水位給水器」を提案する。
粘性の強い油では疑問が残る。（更に受け皿の問題）
先行技術文献
（出願番号「特願２００７−１４６１４９」）
想定外
海上の施設である。よって土嚢には頼れない。
そこで「重力式水嚢」を提案する。（海水は捨てるほどある。）
水を持って、水を制すシステムです。
先行技術文献
（出願番号「特願２００７−１４４１３０」）

平均電気使用量想定
東京電力によると一般家庭の平均契約アンペア数は３４．１０Ａで、
平成１８年度の一般家庭１軒当たり電気使用量は２８７．８８ｋＷ／Ｈである。

原価償却期間が短く、潮の干満による潮流発電は月が無くならない限り存続するから最も安定した安価な発電である。
潮流発電は、限られた地域での自然エネルギーだが、波力発電（複胴式）（先行技術文献「特願２０１１−２５９５２９）と組み合わせれば日本の海を広くカバー出来る。

ソーラー発電と比較すると、倍の時間、発電可能であり地球環境改良システム（先行技術文献「特開２０１１−４３００２」）と組み合わせればオゾン層復元、酸素濃度増幅、地球温暖化防止、海洋酸性化防止と良い事尽しである。
余った電気は、コンデンサーに蓄電するところだがコンデンサーは容量に限度があり、また無駄が多く（放電）、非常に高く付く器機である。
せっかく原価償却期間の短い発電方法を提案しても、相殺されてしまう。
そこで、使用頻度の低い時間には海水の電気分解で使用し、水素、酸素を発生させる。
更に発生した水素を使用して、メタンガスを発生させる。−−−＞熱を吸収し、酸素を増加させる。

又、水素を発生させる為海水の電気分解を行う。

先行技術文献：地球環境改良システム出願番号特願２０１１−４３００２
−−−＞荒廃している地球環境の整備に充てる。
（減少している酸素、及び水素、メタンガス等の生成）
酸素生成はオゾン層修復に繋がる。
−−−＞緊急時には、その生成した水素、メタンガスを燃料にして発電する。
残りは地下に埋蔵すれば吸収した熱を封印し、更には二酸化炭素を減少出来る。

浮体１７による力の分解によって海中への引き込み力２７を低減出来た。

潮流発電平面図Ａ−Ａ断面図Ｂ−Ｂ断面図Ｃ−Ｃ断面図潮流の仕組みＤ部拡大図Ｅ−Ｅ断面図Ｆ部拡大図潮流発電の原価償却検討資料（平面図）水車水没部正面図（潮流エネルギー受け面積）潮流エネルギー側面図水車鳥瞰図インカー部に於ける張力解析図水深が大きくなれば、インカー１の波に対する抵抗力は小となる。−−−＞インカーだけには頼れない。インカー部に於ける張力分解図

１．インカー
２．発電機
３．フロート
４．水車（移動）
５．ブレ防止用金具
６．支保鋼
７．水車接続用ギア（固定）
８．水車軸
９．ウォーターアンカー
１０．水による浮沈抑制力
１１．載荷重
１２．防潮板
１３．波（波長８．２ｍ）
１４．バネ構造
１５．水車移動
１６．発電機ギア
１７．浮体
１８．水車移動
１９．Ｆ部
２０．水車用ギア直径幅
２１．水車水没量
２２．水車正面
２３．水車幅
２４．水の流速：ｖ
２５．潮流で移動
２６．潮流に対する抵抗力
２７．引き込み力
２８．インカーロープの張力
２９．角度
３０．水車水没部の正面面積
３１．インカーロープ
３２．潮流
３３．潮流によって水車移動
３４．発電
３５．１日
３６．正
３７．反

Claims

複数のフロート３を浮かべて水路を設置し、その水路を通る潮流のエネルギーで水車を廻し発電するシステム。（〔図１〕参照）
潮の干満を考慮して本体をフロート構造にして、水路に儲けた水車４で潮流エネルギーを取入れる構造。（〔図３〕参照）
向きを変える潮流により、水車を移動させ、発電機に取り込む回転方向を一定にするギアの組み合わせ。（〔図１２〕参照）
波によるフロートの浮沈を減少させる為、波の流入水路前後に設置するウォーターアンカー９。（〔図８〕参照）
潮流が激しい海峡では水深も深くなる為、インカー設置場所によっては、海中への引き込み力２７が大きくなるがそれを防止する為に、インカーとフロートとの間に浮体１７を設けて引き込み力を小さくする為の組み合わせ。（〔図１３、１４〕参照）