JP2023154848A - 潮流発電設備、発電型放水口および潮流発電方法 - Google Patents

Abstract

【課題】安定的な発電が可能な潮流発電設備を提供する。【解決手段】発電プラントの復水器に冷却水として送られた海水Ｗを海中ＳＷに放水する放水口２と、放水口２から放水される海水Ｗを受けて回転するプロペラ３と、プロペラ３の回転によって発電する発電機４と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、潮流を利用して発電するための潮流発電設備、発電型放水口および潮流発電方法に関する。

近年、再生可能エネルギーを利用した発電が促進され、太陽光発電や風力発電などのほか、潮流発電が開発、運用されている。この潮流発電は、海水の流れの運動エネルギーを水車や羽根で受けて回転エネルギーに変換して発電するものであり、主に、満潮に向かう時間帯や干潮に向かう時間帯に発電が行われる（例えば、特許文献１参照。）。また、一般に、潮流発電には毎秒１ｍ以上の流速が必要とされている。

特開２０１９－９４９０１号公報

ところで、従来の潮流発電では、満潮に向かう時間帯や干潮に向かう時間帯などでしか大きな発電が期待できず、また、海流は、年によって流れる場所や強さが大きく変化する、という海洋調査データもある。このように、従来のように自然な海流のみによって潮流発電を行う場合、非安定的・非効率的な発電となってしまう、という問題があった。

そこで本発明は、安定的な発電が可能な潮流発電設備、発電型放水口および潮流発電方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、請求項１の発明は、発電プラントの復水器に冷却水として送られた海水を海中に放水する放水口と、前記放水口から放水される海水を受けて回転するプロペラと、前記プロペラの回転によって発電する発電機と、を備えることを特徴とする潮流発電設備である。

請求項２の発明は、発電プラントの復水器に冷却水として送られた海水を海中に放水する放水口であって、前記放水される海水を受けて回転するプロペラと、前記プロペラの回転によって発電する発電機と、を備えることを特徴とする。

請求項３の発明は、発電プラントの復水器に冷却水として送られた海水を海中に放水する放水口の周辺に、前記放水口から放水される海水を受けて回転するプロペラを設け、前記プロペラの回転によって発電する、ことを特徴とする潮流発電方法である。

請求項１、請求項２および請求項３に記載の発明によれば、放水口から放水される海水を受けてプロペラが回転し、このプロペラの回転によって発電機で発電される。そして、発電プラントが稼働している間は、常にかつ安定して所定量の海水が所定の流速で放水口から放水されるため、長期間にわたって安定的かつ連続的に発電することが可能となる。また、放水口からの海水の放水は、従来から発電プラントで行われており、この放水のエネルギーを利用して発電するため、運用コストを低くすることが可能となる。しかも、放水のエネルギーを利用するため、二酸化炭素を排出せず環境への負荷が少ない。

また、請求項２に記載の発明によれば、放水口自体にプロペラと発電機を備えるため、海水を効率的にプロペラで受けて、効率的な発電が可能となる。また、海中にプロペラと発電機を設置しないため、海洋生物や海中環境への影響を軽減することが可能となる。

この発明の実施の形態１に係る潮流発電設備を示す概略構成図である。 この発明の実施の形態２に係る発電型放水口を示す概略構成図である。

以下、この発明を図示の実施の形態に基づいて説明する。

（実施の形態１）
図１は、この実施の形態に係る潮流発電設備１を示す概略構成図である。この潮流発電設備１は、潮流を利用して発電するための設備であり、主として、放水口２と、プロペラ３と、発電機４と、を備える。

放水口２は、発電プラントの復水器に冷却水として送られた海水Ｗを海中ＳＷに放水する（戻す）ための水路であり、その開口端は、海中ＳＷに位置している。ここで、発電プラントは、海水Ｗを冷却水として復水器に送るものであれば、火力発電プラントや原子力発電プラントなどどのような発電プラントであってもよいが、一般に次のようにして海水Ｗが利用される。

すなわち、発電プラントにおいて、ボイラー等で生成された水蒸気が、タービンに送られてタービンが回転し、タービンに連結された発電装置によって発電される。また、タービンを通過した水蒸気は、復水器によって復水されて発電用水となり、ポンプでボイラーに送られて、再び水蒸気となる。

一方、海中ＳＷの海水Ｗは、ポンプによって取水口から冷却水として取水され、復水器に送られる。そして、海水（冷却水）Ｗは、復水器において水蒸気を冷却して復水させることで昇温し、放水口２から海中ＳＷに放水・排水されるものである。このような放水口２からの海水Ｗの放水は、その流速が一般に毎秒３ｍ程度で、潮流発電に必要な流速である毎秒１ｍよりも速い流速であり、潮流発電が十分に可能となっている。また、発電プラントが稼働している間は、常時かつ安定して所定量（例えば、毎秒数十トン）の海水Ｗが所定の流速で放水口２から放水される。

プロペラ３は、放水口２から放水される海水Ｗを受けて回転する水車であり、海中ＳＷに設置され、発電機４と連結されている。このプロペラ３は、一般に潮流発電で使用されているプロペラと同等の構造・形状であり、その大きさは、放水口２から放水される海水Ｗを効率的に受けて回転するように設定されている。

発電機４は、プロペラ３の回転によって発電する装置であり、海中ＳＷに設置され、プロペラ３の回転が伝達される回転軸を備える。この発電機４は、一般に潮流発電で使用されている発電機と同等の構造であり、その容量は、放水口２から放水される海水Ｗの流量に適合する（効率的に発電できる）ように設定されている。このような発電機４は、連結されたプロペラ３と潮流発電装置を構成し、脚体４１によって海底に設置される。

このようなプロペラ３と発電機４は、既製・既存のものでもよく、例えば、相反転プロペラ式潮流発電装置を採用することで効率的な発電が可能となる。また、発電機４で発電された電力は、電力ケーブル（図示せず）を介して発電プラントの送電系統に連系されたり、負荷設備に直接給電されたりするようになっている。

次に、このような構成の潮流発電設備１による潮流発電方法について説明すると、まず、発電プラントの復水器に冷却水として送られた海水Ｗを海中ＳＷに放水する放水口２の周辺に、放水口２から放水される海水Ｗを受けて回転するプロペラ３を設ける。すなわち、放水口２の開口端に対向し、放水口２からの海水Ｗを受けて回転するようにプロペラ３を位置させて、プロペラ３の回転によって発電する発電機４とともに海中ＳＷに設置する。そして、放水口２から放水される海水Ｗを受けてプロペラ３が回転することで、発電機４によって発電するものである。

このように、本潮流発電設備１および本潮流発電方法によれば、放水口２から放水される海水Ｗを受けてプロペラ３が回転し、このプロペラ３の回転によって発電機４で発電される。そして、発電プラントが稼働している間は、常にかつ安定して所定量の海水Ｗが所定の流速で放水口２から放水されるため、長期間にわたって安定的かつ連続的に発電することが可能となる。また、放水口２からの海水Ｗの放水は、従来から発電プラントで行われており、この放水のエネルギーを利用して発電するため、運用コストを低くすることが可能となる。しかも、放水のエネルギーを利用するため、二酸化炭素を排出せず環境への負荷が少ない。

（実施の形態２）
図２は、この実施の形態に係る発電型放水口２０を示す概略構成図である。この発電型放水口２０は、発電プラントの復水器に冷却水として送られた海水Ｗを海中ＳＷに放水するための放水口・水路であって、かつ、潮流発電可能なものであり、実施の形態１と同等の構成については、同一符号を付することでその説明を省略する。

発電型放水口２０は、実施の形態１における放水口２と同様に、発電プラントの復水器に冷却水として送られた海水Ｗを海中ＳＷに放水するための水路であり、その開口端は、海中ＳＷに位置している。そして、このような水路の開口端側の内部に、放水される海水Ｗを受けて回転するプロペラ３と、プロペラ３の回転によって発電する発電機４とが配設されている。つまり、発電型放水口２０は、放水口２内にプロペラ３と発電機４とが内蔵されたものである。

ここで、プロペラ３と発電機４は、実施の形態１と同等の構成であり、プロペラ３の大きさは、発電型放水口２０つまり放水口２の内形状・内径よりもやや小さく設定され、漏れなく効率的に海水Ｗを受けられるようになっている。また、プロペラ３と発電機４の配設方法は、どのようなものであってもよいが、この実施の形態では、プロペラ３が連結された発電機４を、放水口２の内壁上部から支持柱４２で吊るして配設している。さらに、海水Ｗをプロペラ３に適正に当ててプロペラ３が効率的に回転するようにするための、案内羽根を設けてもよい。

このような実施の形態によれば、実施の形態１と同様な効果が得られるとともに、放水口２自体にプロペラ３と発電機４を備えるため、海水Ｗを効率的にプロペラ３で受けて、効率的に発電することが可能となる。また、海中ＳＷにプロペラ３と発電機４を設置しないため、海洋生物や海中環境への影響を軽減することが可能となる。

以上、この発明の実施の形態を詳述してきたが、具体的な構成はこの実施の形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても、この発明に含まれる。例えば、上記の実施の形態では、プロペラ３と発電機４を１組設ける場合について説明したが、放水口２から放水・排出される海水Ｗの流量や設置環境などに応じて複数組設けてもよい。

１ 潮流発電設備
２ 放水口
３ プロペラ
４ 発電機
２０ 発電型放水口
Ｗ 海水
ＳＷ 海中

Claims (3)

1. 発電プラントの復水器に冷却水として送られた海水を海中に放水する放水口と、
   前記放水口から放水される海水を受けて回転するプロペラと、
   前記プロペラの回転によって発電する発電機と、
   を備えることを特徴とする潮流発電設備。
2. 発電プラントの復水器に冷却水として送られた海水を海中に放水する放水口であって、
   前記放水される海水を受けて回転するプロペラと、
   前記プロペラの回転によって発電する発電機と、
   を備えることを特徴とする発電型放水口。
3. 発電プラントの復水器に冷却水として送られた海水を海中に放水する放水口の周辺に、前記放水口から放水される海水を受けて回転するプロペラを設け、
   前記プロペラの回転によって発電する、
   ことを特徴とする潮流発電方法。