JP2018013069A

JP2018013069A - 人工の池・湖そして自然の湾などを利用する潮汐発電システム

Info

Publication number: JP2018013069A
Application number: JP2016142309A
Authority: JP
Inventors: 義男谷口; Yoshio Taniguchi
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2016-07-20
Filing date: 2016-07-20
Publication date: 2018-01-25

Abstract

【課題】今日一般社会では、原子力発電の抱えたリスクなどより、自然再生可能エネルギーを利用した発電設備が切望されているが、社会全体の電力需要を賄うほどの発電システムは未だに見当たらない。
【解決手段】方策の１つとして、潮汐現象を利用した発電システムを提案する。
潮汐現象は地理的なタイムラグを持つため、広いエリア内ではどこかの地点で潮汐発電が可能である。エリア内の地理的条件を考慮し電力系統の連係運転を緻密に行って電力グリッド化を計れば、需要要請にある程度答えることも可能と思われる。
本提案の潮汐発電システムは、人工で設けた池・湖または自然の湾・入江などを使用し、潮汐の海面変動を活用して流水管とゲート制御により海水の流れで発電するシステムである。
また、この発電システムを構築する際、吸入用パイプを海底に伸ばして海水の吸入位置を沈め発電能力を高める。
【選択図】図２

Description

本発明は、人工の池・湖そして自然の湾などを使用する、潮汐現象を活用する発電システム。

原子力発電は東北大震災が起こるまで、社会全般の電力需要の大半を賄っていたが、福島原発事故は住民避難を余儀なくされ、今なお避難された人たちは重い負担を負わされている。
また、原発から出る廃棄物処理の問題も現在では未解決のままであり、将来に渡り大きな課題となっている。そのような実情と将来の不安などにより、原発再稼働反対の気運さえ生じている。

以上のような事情から、より安全な発電設備の構築が求められ、対案的に自然再生可能エネルギーを利用した発電システムが注目されている。
今日自然再生可能エネルギーを利用する発電システムは、多種多様な方法が開発され実用化されている。例えば風力発電・太陽光発電・地熱発電・バイオマス発電など多くの発電システムが稼働している。しかし自然再生可能エネルギーを利用した発電システムの電力だけでは、社会全体の電力需要を到底賄いきれない。

火力発電により原発の発電能力を大半補うこともできるが、膨大な燃料を外国から調達せざるを得なく、また化石燃料の使用で二酸化炭素排出による地球温暖化に拍車を掛ける危惧にもなっている。

このような社会情勢から、より電力供給可能な自然再生可能エネルギー発電システムなどの活用と構築が早急に求められて、各方面で様々な取り組みと開発が推進中である。

特開２００３-０６５２０１号公報特開２００４-０２７５８２号公報特開２０１２-１４５０９１号公報特開２０１４-０２０２４０号公報

ウィキペディア（ＷＩＫＩＰＥＤＩＡ）に、潮力発電として記載されている。

背景技術の項で記すように、原発稼働反対の気運などに対処すべき考えとして、再生可能エネルギーの発電システムは急務の課題でもある。
しかし、これまでの再生可能エネルギーの各発電システムは、気候・場所・時間などの制約を受け、且つエネルギー自体が小さくまたエネルギー変換効率の問題も有り、社会全体の電力需要を賄うほどの供給能力を持つのは大変困難と思われる。

困難では有るが、自然再生可能エネルギーを利用した発電システムの電力増大化を図り、そして最大限に活用すべきと考える。

本発明では、以上の課題克服の一手段として、潮汐の自然現象を利用した発電システムを提案する。

１. 原発の稼働を縮小に向かわせ、且つ火力発電設備も縮小傾向になる。
２. 火力発電の燃料調達コストを抑えることができ、代替エネルギーの一翼にもなる。
３. 二酸化炭素の排出を抑え、地球温暖化防止に寄与する。

潮汐発電システムの概念図を示す。（実施例１）潮汐現象と「ゲートの開閉」により、海側と流水池との間に設けた「流水管を流れる海水の状態」を示す。（実施例２）「流水管を流れる水圧」とエネルギーの関係を考えるための説明図。（実施例３）流水管を流れる海水の全水圧を高めるための考案で、「吸入側のパイプ」を海底へ延長した状態の説明図。（実施例４）（実施例４）の海底延長パイプを使用した実用化のイメージ図である。（実施例５）流水路を流れる海水のエネルギーを求める計算式を示す。海底に吸入用パイプを延伸（実施例4）したときのエネルギー計算を示す。

海岸線に沿い人工池・湖（これより「流水池」と称す）を設け、海と流水池との間を結ぶ流水管内部の水車で発電する。
流水管には海水の流れを制御するためにゲートを設置する。

流水池の代替えに、入口の狭い「自然の湾」を利用する方法もある。

図１は、本発明の概念図を示す。（実施例１）
流水管にゲートを設けて海水の出入りを制御し、水路内の発電用水車で発電する。

図２は、潮汐の各状態とゲートの開閉により海水の流れをコントロールし、発電用の水車を駆動する図を示す。
潮汐による時間経過を順番で表し、発電状況を示している。（実施例２）
潮汐は１日２回生じるため、海水の流れを１日４回活用し発電を行う。

図３は、流水管を流れる海水エネルギー算出のための基本図を示す。（実施例３）

干満差２メートル（瀬戸内海の年平均潮汐高低差）そして流水管の断面積を１平方メートルとして、流水管を流れる「海水のエネルギーと電力換算」を次の項で求める。

実用的な例題として、縦・横・深さが（１００×１００×２メートル）の池と、（３００×３００×２メートル）の２つの池を流水池として設定し、それぞれの池に流れる海水のエネルギーと電力換算を求める。
計算式は「図６」に記す。

縦・横・深さが（１００×１００×２メートル）の池に流れる海水のエネルギーは、電力換算で１日当たり約1,500メガワット。
縦・横・深さが（３００×３００×２メートル）の池に流れる海水のエネルギーは、電力換算で１日当たり約14,000メガワット。

以上の計算はあくまでも理論式であり、各箇所で生じる損失（例えばオリフィスでの流速係数・水流摩擦など）を省いた計算結果を示す。
また、水力から電力への変換は変換効率が低いため、最終的に電力になるには相当な損失を見込む必要がある。

図４は、流水路を流れる海水の全水圧を上げるため、海水の入口側にパイプを海底へ深く伸ばした図である。（実施例４）
入口側に設けた本案件の延長パイプは、流水路を流れる海水の全水圧を上げ、発電能力を高めるための考案である。
延長パイプは「図４」の「Ｆ記号」で示す。
エネルギー計算は「図７」に記す。

（実施例３）と同じ池で、延長パイプを使用したときのエネルギーは、
縦・横・深さが（１００×１００×２メートル）の池に流れる海水のエネルギーは、電力換算で１日当たり約3,300メガワット。
縦・横・深さが（３００×３００×２メートル）の池に流れる海水のエネルギーは、電力換算で１日当たり約17,800メガワット。

（実施例４）の海底パイプを実用化したイメージ図を示す。
「Ｘ」の流水管は満潮時に使用し、「Ｙ」の流水管は干潮時に使用する。

海岸に面した地域では、電気の地産地消化にある程度貢献できる。

Ａ人工的に設けた池・湖または自然の湾・入江など（流水池）
Ｂ海側と流水池の間の堰
Ｃ潮汐により海水を通す流水管
Ｄ海水の出入り制御用ゲート
Ｅ流水管の内部に設置した水車発電機
Ｆ海水の吸入位置を下げるための吸入用パイプ

Claims

海水を取り入れるために設けた池・湖そして自然の湾・入江などを利用し、流水管とゲート制御により潮汐で生じた海水の流れを活用する発電システム。
「請求項1」の発電システムを構築する際、海水の吸入位置を海底へ更に下げるためのパイプ延長設備。（水圧を更に有効利用するためのもの）