JP2024067779A - 発電設備及び発電方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】再生可能エネルギを効率的に利用することができる発電設備及び発電方法を提供する。【解決手段】磁界の方向と交差する方向において対向するように配置された一対の電極の間に水が流れることによって電極間に起電力を発生させる発電部１１０と、電極での水の電気分解で生じた水素を回収する水素回収部１２０と、を備えている。また、係留された状態で水面に浮かぶ浮体１６０を備え、発電部１１０は、浮体１６０に設けられている。また、発電部１１０の数は、複数とされ、各発電部１１０は、互いに連結されていてもよい。【選択図】図１
Description
本開示は、水流によって発電を行う発電設備及び発電方法に関する。
再生可能エネルギを利用した発電方法の例として潮流発電が挙げられる。
潮流発電には、例えば、海中に没した回転翼を用いて動力を回収する方法や、例えば特許文献１に開示されている潮流ＭＨＤ発電装置を用いた方法がある。
これらの発電方法は、例えば海と広く接している国や地域において有用な発電方法である。
潮流発電には、例えば、海中に没した回転翼を用いて動力を回収する方法や、例えば特許文献１に開示されている潮流ＭＨＤ発電装置を用いた方法がある。
これらの発電方法は、例えば海と広く接している国や地域において有用な発電方法である。
潮流発電に回転翼を用いて動力を回収する方法では、動力の伝達ロス、摺動部品の故障のリスク、大型化の困難性が伴う懸念がある。
また、特許文献１に開示されているような方法では、上記のような懸念はないものの、効率は回転翼を用いて動力を回収する方法よりも劣る可能性がある。つまり、再生可能エネルギを効率的に利用することができない可能性がある。
また、特許文献１に開示されているような方法では、上記のような懸念はないものの、効率は回転翼を用いて動力を回収する方法よりも劣る可能性がある。つまり、再生可能エネルギを効率的に利用することができない可能性がある。
本開示は、このような事情に鑑みてなされたものであって、再生可能エネルギを効率的に利用することができる発電設備及び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、本開示の発電設備及び発電方法は、以下の手段を採用する。
すなわち、本開示の一態様に係る発電設備は、磁界の方向と交差する方向において対向するように配置された一対の電極の間に水が流れることによって前記電極間に起電力を発生させる発電部と、前記電極での水の電気分解で生じた水素を回収する水素回収部と、を備えている。
すなわち、本開示の一態様に係る発電設備は、磁界の方向と交差する方向において対向するように配置された一対の電極の間に水が流れることによって前記電極間に起電力を発生させる発電部と、前記電極での水の電気分解で生じた水素を回収する水素回収部と、を備えている。
また、本開示の一態様に係る発電方法は、磁界の方向と交差する方向において対向するように配置された一対の電極の間に水を流すことによって前記電極間に起電力を発生させ、前記電極での水の電気分解で生じた水素を回収する。
本開示によれば、再生可能エネルギを効率的に利用することができる。
［第１実施形態］
以下、本開示の第１実施形態に係る発電設備について図面を参照しながら説明する。
なお、各図に示されている白抜きの矢印は、水流や水流の向きを意味している。
以下、本開示の第１実施形態に係る発電設備について図面を参照しながら説明する。
なお、各図に示されている白抜きの矢印は、水流や水流の向きを意味している。
発電設備１００は、海上等の水上に設置され、潮流等の水流によって発電を行いつつ水素を生産する設備である。
図１に示すように、発電設備１００は、発電部１１０を備えている。
図１に示すように、発電設備１００は、発電部１１０を備えている。
発電部１１０は、水流によって発電を行ういわゆるＭＨＤ発電（電磁流体発電）装置である。
図２から図５に示すように、発電部１１０は、ダクト１１１、コイル１１３及び電極１１５を有している。
図２から図５に示すように、発電部１１０は、ダクト１１１、コイル１１３及び電極１１５を有している。
ダクト１１１は、筒状（例えば円筒）の部材であり、内側には水が流れる流路１１１ａが形成されている。ダクト１１１は、水中に設置される。
図２及び図３に示すように、ダクト１１１の外周面には、ダクト１１１の長手に沿って延びた２つの環状のコイル１１３が、ダクト１１１の短手方向において対向するように、かつ、ダクト１１１の外周面の形状に適合するように設けられている。
なお、ダクト１１１が円筒の場合、ダクト１１１の長手方向は円筒の軸線方向に一致して、ダクト１１１の短手方向は円筒の半径方向に一致する。
なお、ダクト１１１が円筒の場合、ダクト１１１の長手方向は円筒の軸線方向に一致して、ダクト１１１の短手方向は円筒の半径方向に一致する。
図４から図６に示すように、ダクト１１１の内側に形成された流路１１１ａには、ダクト１１１の長手に沿って延びた一対（２枚）の板状の電極１１５が、ダクト１１１の短手方向（コイル１１３が対向する方向と略直交する方向）において略平行に対向するように設けられている。すなわち、対向する一対の電極１１５は、ダクト１１１に包囲された状態で水中に設置されることになる。
各コイル１１３は、図示しない電源部と接続されており、電流を流すことによって磁界（磁場）が発生するように構成されている。本実施形態の発電部１１０の場合、コイル１１３で発生した磁界は、一方の電極１１５と他方の電極１１５との間を通過する。このとき、電極１１５間を通過する磁界の方向は、電極１１５が対向する方向と交差（具体的には略直交）している。
各コイル１１３は、図示しない電源部と接続されており、電流を流すことによって磁界（磁場）が発生するように構成されている。本実施形態の発電部１１０の場合、コイル１１３で発生した磁界は、一方の電極１１５と他方の電極１１５との間を通過する。このとき、電極１１５間を通過する磁界の方向は、電極１１５が対向する方向と交差（具体的には略直交）している。
なお、図７に示すように、ダクト１１１、コイル１１３及び電極１１５のセットは、ダクト１１１の短手方向に複数並べられてもよい。
ここで、発電部１１０による発電の原理について説明する。
図１に示すように、発電部１１０は水中に没するように設置される。水中に没した発電部１１０のダクト１１１の流路１１１ａには、水流（例えば潮流）によって水が流れる。そして、各コイル１１３で発生した磁界が通過する電極１１５間に導電性を有する水が流れたときに、電極１１５間に起電力が生じて発電が行われる（電磁誘導の法則）。
発電された電気は、図示しない送電部を介して発電設備１００の外部に供給される。なお、送電部は、周波数変換、交流と直流との相互変換、電圧変換など、電力の変換や調整操作の全般を行う機能も有する。
図１に示すように、発電部１１０は水中に没するように設置される。水中に没した発電部１１０のダクト１１１の流路１１１ａには、水流（例えば潮流）によって水が流れる。そして、各コイル１１３で発生した磁界が通過する電極１１５間に導電性を有する水が流れたときに、電極１１５間に起電力が生じて発電が行われる（電磁誘導の法則）。
発電された電気は、図示しない送電部を介して発電設備１００の外部に供給される。なお、送電部は、周波数変換、交流と直流との相互変換、電圧変換など、電力の変換や調整操作の全般を行う機能も有する。
なお、発電効率向上の観点から、コイル１１３の巻き数を増やしたり、コイル１１３において磁力線が発生する部分の面積を増やしたり、コイル１１３に流す電流を増やしたり、電極１１５の面積を増やしたりすることが望ましい。
発電と同時に、各電極１１５では水が電気分解されて、気体の水素が副生成物として発生する。
また、水が海水の場合、各電極１１５では塩素及び苛性ソーダが発生し、それらが反応することで液体の次亜塩素酸ナトリウムが副生成物として生成される。
また、水が海水の場合、各電極１１５では塩素及び苛性ソーダが発生し、それらが反応することで液体の次亜塩素酸ナトリウムが副生成物として生成される。
本実施形態では、副生成物としての水素を積極的に回収することで、発電と同時に水素の生産を行うこととしている。
具体的には、発電設備１００は、水素回収部１２０を備えている。
水素回収部１２０は、発電部１１０の各電極１１５で発生した水素を回収する装置である。
水素回収部１２０は、発電部１１０の各電極１１５で発生した水素を回収する装置である。
水素回収部１２０には、回収空間１２１及び供給流路１２３が形成されている。
回収空間１２１は、発生した水素を回収して一時的に溜めるための空間であり、発電部１１０が有するダクト１１１の開口端に隣接するように設置されている。
供給流路１２３は、回収空間１２１で回収された水素を図示しない水素貯留部に供給するための流路であり、一端が回収空間１２１の上部と接続されている。
回収空間１２１は、発生した水素を回収して一時的に溜めるための空間であり、発電部１１０が有するダクト１１１の開口端に隣接するように設置されている。
供給流路１２３は、回収空間１２１で回収された水素を図示しない水素貯留部に供給するための流路であり、一端が回収空間１２１の上部と接続されている。
電極１１５で発生した水素は、水流に乗ってダクト１１１に形成された流路１１１ａを移動して回収空間１２１まで導かれる。そして、回収空間１２１に溜まった水素は、供給流路１２３を介して水素貯留部に導かれることになる。
なお、例えば水流が潮流の場合、潮流の向きが反転することを考慮して、水素回収部１２０をダクト１１１の両方の開口端に隣接するように設置しておくことが好ましい。
また、図７に示すように、ダクト１１１、コイル１１３及び電極１１５のセットが、ダクト１１１の短手方向に複数並べられている場合、ダクト１１１毎に水素回収部１２０を設けてもよいし、各ダクト１１１で共有された水素回収部１２０を設けてもよい。
なお、例えば水流が潮流の場合、潮流の向きが反転することを考慮して、水素回収部１２０をダクト１１１の両方の開口端に隣接するように設置しておくことが好ましい。
また、図７に示すように、ダクト１１１、コイル１１３及び電極１１５のセットが、ダクト１１１の短手方向に複数並べられている場合、ダクト１１１毎に水素回収部１２０を設けてもよいし、各ダクト１１１で共有された水素回収部１２０を設けてもよい。
水素回収部１２０で回収された水素が貯留される水素貯留部では、例えば、水素が圧縮された状態で貯留される。そのため、水素回収部１２０及び／又は水素貯留部は、水素を圧縮するための機器を有していてもよい。
また、本実施形態では、副生成物としての次亜塩素酸ナトリウムを積極的に利用することで、発電効率を悪化させる海洋生物が電極１１５やダクト１１１に付着することや付着した海洋生物が成長することを抑制している。
具体的には、電極１１５間に電流が流れることで生成された次亜塩素酸ナトリウムは、水流に乗ってダクト１１１に形成された流路１１１ａを移動する。その際に、次亜塩素酸ナトリウムが電極１１５やダクト１１１に触れるので、海洋生物の付着や成長を抑制することができる。
なお、生成された次亜塩素酸ナトリウムは流路１１１ａを潮流の下流に向かって流れるため次亜塩素酸ナトリウムの濃度は流路１１１ａの下流ほど濃くなるが、潮流の向きが反転することを考慮すれば、ダクト１１１の内側は結果的に均一に殺菌されることになる。
なお、生成された次亜塩素酸ナトリウムは流路１１１ａを潮流の下流に向かって流れるため次亜塩素酸ナトリウムの濃度は流路１１１ａの下流ほど濃くなるが、潮流の向きが反転することを考慮すれば、ダクト１１１の内側は結果的に均一に殺菌されることになる。
以上の構成において、発電部１１０は、例えば、係留索１６１によって係留された状態で水上に浮かぶ浮体１６０に設置されている。
具体的には、発電部１１０は、浮体１６０の下部に接続され、水中に没した状態で設置されている。
具体的には、発電部１１０は、浮体１６０の下部に接続され、水中に没した状態で設置されている。
なお、浮体１６０を発電部１１０ではなく水素回収部１２０と接続することで、水素回収部１２０を介して発電部１１０を間接的に浮体１６０と接続してもよい。
また、発電部１１０及び水素回収部１２０の両方を浮体１６０と接続してもよい。
また、発電部１１０及び水素回収部１２０の両方を浮体１６０と接続してもよい。
＜変形例１＞
図８に示すように、ダクト１１１の開口端に絞りダクト１１２を接続してもよい。
絞りダクト１１２の内側には、ダクト１１１の流路１１１ａに向かって流路断面積が縮小する絞り流路１１２ａが形成されている。
これによって、流路１１１ａに向かって流れる水の流速を速くすることができ、発電効率を向上させることができる。
なお、絞りダクト１１２は必ずしも発電部１１０に組み込む必要はなく、水素回収部１２０等の他の装置に組み込んでもよい。
図８に示すように、ダクト１１１の開口端に絞りダクト１１２を接続してもよい。
絞りダクト１１２の内側には、ダクト１１１の流路１１１ａに向かって流路断面積が縮小する絞り流路１１２ａが形成されている。
これによって、流路１１１ａに向かって流れる水の流速を速くすることができ、発電効率を向上させることができる。
なお、絞りダクト１１２は必ずしも発電部１１０に組み込む必要はなく、水素回収部１２０等の他の装置に組み込んでもよい。
＜変形例２＞
浮体１６０上の空間を有効活用するために、浮体１６０に第２の発電部（発電部１１０とは異なるもの）を設置してもよい。
第２の発電部は、発電部１１０とともに発電設備１００の発電源として使用されてもよいし、発電部１１０が有するコイル１１３に電流を流すための電源部として使用されてもよいし、その両方を担ってもよい。なお、発電部１１０で安定的に発電が開始された後は、発電部１１０をコイル１１３の電源部として使用してもよい。
浮体１６０上の空間を有効活用するために、浮体１６０に第２の発電部（発電部１１０とは異なるもの）を設置してもよい。
第２の発電部は、発電部１１０とともに発電設備１００の発電源として使用されてもよいし、発電部１１０が有するコイル１１３に電流を流すための電源部として使用されてもよいし、その両方を担ってもよい。なお、発電部１１０で安定的に発電が開始された後は、発電部１１０をコイル１１３の電源部として使用してもよい。
第２の発電部は、図９に示すように、例えば太陽電池パネル１７１を有している太陽光発電装置１７０や波力タービン１８１及び発電機１８２を有している波力発電装置１８０等が例示される。
波力発電装置１８０は、波力タービン１８１によって回転駆動される発電機１８２によって発電する装置である。
波力タービン１８１は、空間Ｓ１から吐出され、また空間Ｓ１に吸引される空気によって回転される回転機械である。
空間Ｓ１は、浮体１６０の側面と該側面に設けられた外殻１６２とによって画定された空間である。外殻１６２の上端は浮体１６０の上部（水中に没しない位置）に接続され、外殻１６２の下端は水中に没している。外殻１６２の上端付近には、通気口１６２ａが形成されており、この通気口１６２ａを介して空間Ｓ１に空気が出入りするように構成されている。
空間Ｓ１の下方は開放されており、海水（波Ｗ）が進入するように構成されている。空間Ｓ１に進入した波Ｗは、空間Ｓ１において空気が占める容積を変動させる。そして、空気の容積が変動するのに伴って通気口１６２ａを介して空間Ｓ１に空気が出入りして、これによって、波力タービン１８１が回転するよう構成されている。
波力タービン１８１は、空間Ｓ１から吐出され、また空間Ｓ１に吸引される空気によって回転される回転機械である。
空間Ｓ１は、浮体１６０の側面と該側面に設けられた外殻１６２とによって画定された空間である。外殻１６２の上端は浮体１６０の上部（水中に没しない位置）に接続され、外殻１６２の下端は水中に没している。外殻１６２の上端付近には、通気口１６２ａが形成されており、この通気口１６２ａを介して空間Ｓ１に空気が出入りするように構成されている。
空間Ｓ１の下方は開放されており、海水（波Ｗ）が進入するように構成されている。空間Ｓ１に進入した波Ｗは、空間Ｓ１において空気が占める容積を変動させる。そして、空気の容積が変動するのに伴って通気口１６２ａを介して空間Ｓ１に空気が出入りして、これによって、波力タービン１８１が回転するよう構成されている。
＜変形例３＞
図１０に示すように、浮体１６０は２つとされてもよい（双胴式）。
以下の説明において浮体１６０を区別する場合、一方の浮体１６０を符号１６０Ａで記載して、他方の浮体１６０を符号１６０Ｂで記載することとする。
図１０に示すように、浮体１６０は２つとされてもよい（双胴式）。
以下の説明において浮体１６０を区別する場合、一方の浮体１６０を符号１６０Ａで記載して、他方の浮体１６０を符号１６０Ｂで記載することとする。
浮体１６０Ａ及び浮体１６０Ｂは、発電部１１０が有するダクト１１１の長手方向に沿って延びている。
浮体１６０Ａ及び浮体１６０Ｂは、短手方向において略平行に対向するように設けられている。
浮体１６０Ａ及び浮体１６０Ｂは、短手方向において略平行に対向するように設けられている。
浮体１６０Ａと浮体１６０Ｂとの間には、複数の隔壁１６３が設けられている。
各隔壁１６３は、板状の部材とされ、浮体１６０Ａと浮体１６０Ｂとを接続している。
各隔壁１６３は、浮体１６０の長手方向に沿って互いに所定の間隔を空けて設けられている。
各隔壁１６３は、板状の部材とされ、浮体１６０Ａと浮体１６０Ｂとを接続している。
各隔壁１６３は、浮体１６０の長手方向に沿って互いに所定の間隔を空けて設けられている。
浮体１６０Ａ及び浮体１６０Ｂと、長手方向に隣り合う２つの隔壁１６３とによって複数の空間Ｓ１が画定されている。各空間Ｓ１は、上述した波力タービン１８１を駆動するために用いられる。
なお、必ずしも全ての空間Ｓ１に対応するように波力タービン１８１を設ける必要はない。
なお、必ずしも全ての空間Ｓ１に対応するように波力タービン１８１を設ける必要はない。
発電部１１０が有するダクト１１１は、浮体１６０Ａ及び浮体１６０Ｂの下部に設けられている。
水素回収部１２０は、２つのダクト１１１の長手方向における各端部に設けられている。図１０の場合、２つのダクト１１１の端部に共通の水素回収部１２０が設けられている（合計２つ）。ただし、２つダクト１１１の端部に独立した水素回収部１２０を１つずつ設けてもよい（合計４つ）。
水素回収部１２０は、２つのダクト１１１の長手方向における各端部に設けられている。図１０の場合、２つのダクト１１１の端部に共通の水素回収部１２０が設けられている（合計２つ）。ただし、２つダクト１１１の端部に独立した水素回収部１２０を１つずつ設けてもよい（合計４つ）。
図１１に示すように、浮体１６０Ａ及び浮体１６０Ｂを備えている発電設備１００は、複数接続して並べることができる。
複数の発電設備１００は、図１１に示すように短手方向（幅方向）に並べてもよいし、長手方向に並べてもよい。
複数の発電設備１００は、図１１に示すように短手方向（幅方向）に並べてもよいし、長手方向に並べてもよい。
＜変形例４＞
図１２及び図１３に示すように、２つの浮体１６０を備えている発電設備１００において、各浮体１６０の底面（水中に没する位置）に下方に向かって突出したキール１６４を設けてもよい。キール１６４は、例えば、各浮体１６０の長手方向における両端部の近傍に設けられている。なお、図１２及び図１３では、発電部１１０や水素回収部１２０の図示を省略している。
キール１６４を設けることによって、浮体１６０の長手方向の向きを自動的に水流の向きに合わせることができる。言い換えれば、発電部１１０が有するダクト１１１の長手方向の向きを自動的に水流の向きに合わせることができる。そのため、ダクト１１１に水が導かれやすくなる。
図１２及び図１３に示すように、２つの浮体１６０を備えている発電設備１００において、各浮体１６０の底面（水中に没する位置）に下方に向かって突出したキール１６４を設けてもよい。キール１６４は、例えば、各浮体１６０の長手方向における両端部の近傍に設けられている。なお、図１２及び図１３では、発電部１１０や水素回収部１２０の図示を省略している。
キール１６４を設けることによって、浮体１６０の長手方向の向きを自動的に水流の向きに合わせることができる。言い換えれば、発電部１１０が有するダクト１１１の長手方向の向きを自動的に水流の向きに合わせることができる。そのため、ダクト１１１に水が導かれやすくなる。
また、図１４に示すように、平面視したときに発電設備１００の四隅に相当する各浮体１６０の隅部（浮体１６０Ａに２箇所、浮体１６０Ｂに２箇所）を係留索１６１で留め、隅部に設けたリール等の伸縮装置１６５によって係留索１６１を伸縮させることで、発電設備１００の向き、すなわち浮体１６０の長手方向の向きを変更してもよい。
なお、キール１６４と伸縮する係留索１６１とを組みわせてもよい。
なお、キール１６４と伸縮する係留索１６１とを組みわせてもよい。
以上の通り説明した本実施形態の作用効果は以下の通りである。
コイル１１３によって発生した磁界の方向と交差する方向において対向するように配置された一対の電極１１５の間に水が流れることによって電極１１５間に起電力を発生させる発電部１１０を備えているので、水流によって発電することができる（いわゆるＭＨＤ発電、電磁流体発電）。また、回転翼を用いた水流発電では、動力の伝達ロス、摺動部品の故障のリスク、大型化の困難性が伴うのに対して、回転翼を用いていない本実施形態に係る発電設備１００の発電部１１０では、動力の伝達ロスがなく、摺動部品の故障のリスクもなく、大型化が容易である。
コイル１１３によって発生した磁界の方向と交差する方向において対向するように配置された一対の電極１１５の間に水が流れることによって電極１１５間に起電力を発生させる発電部１１０を備えているので、水流によって発電することができる（いわゆるＭＨＤ発電、電磁流体発電）。また、回転翼を用いた水流発電では、動力の伝達ロス、摺動部品の故障のリスク、大型化の困難性が伴うのに対して、回転翼を用いていない本実施形態に係る発電設備１００の発電部１１０では、動力の伝達ロスがなく、摺動部品の故障のリスクもなく、大型化が容易である。
また、電極１１５での水の電気分解で生じた水素を回収する水素回収部１２０を備えているので、発電部１１０での発電によって生じる副生成物としての水素（気体）を効率的に回収することができる。つまり、発電を利用して水素を生産することもできる。
また、水が海水の場合、海水の電気分解によって生成される副生成物としての次亜塩素酸ナトリウム（液体）を、発電効率を悪化させる海洋生物の付着や成長を抑制するために利用できる。
以上のように、本実施形態に係る発電設備１００によれば、発電と発電に伴う副生成物（水素や次亜塩素酸ナトリウム）を有効に利用することで、再生可能エネルギを効率的に利用することができる。
また、発電部１１０は、浮体１６０に設けられているので、発電部１１０を備えている発電設備１００を水上に設置することができる。
また、流路１１１ａに向かって流路断面積が縮小する絞り流路１１２ａが内側に形成された絞りダクト１１２を備えているので、流路１１１ａに向かって流れる水の流速を絞り流路１１２ａによって速くすることができる。これによって、発電効率を向上させることができる。
また、浮体１６０は、水中に没したキール１６４を有しているので、浮体１６０の向きを自動的に水流の向きに合わせることができる。
［第２実施形態］
以下、本開示の第２実施形態に係る発電設備について図面を参照しながら説明する。
なお、第１実施形態と同様の構成については、同一の符号を付してその説明を省略することとする。
以下、本開示の第２実施形態に係る発電設備について図面を参照しながら説明する。
なお、第１実施形態と同様の構成については、同一の符号を付してその説明を省略することとする。
第１実施形態で説明した発電部１１０や水素回収部１２０をモジュール化して、各種モジュール同士が任意に組み合わされた発電設備１００を構成してもよい。
以下、その具体例について説明する。
以下、その具体例について説明する。
図１５に示すように、モジュール化された発電部１１０を、それぞれの発電部１１０が有する流路１１１ａが一列に並べられた連続流路１１７を形成するように、互いに連結する。
このとき、水素回収部１２０は、一連の連続流路１１７の両端に隣接するように設置すればよく、各流路１１１ａの両端に隣接するように設置する必要はない。
このとき、水素回収部１２０は、一連の連続流路１１７の両端に隣接するように設置すればよく、各流路１１１ａの両端に隣接するように設置する必要はない。
また、図１６に示すように、水素貯留部１３０、電源部１４０及び送電部１５０もモジュール化して、各種モジュール同士が任意に組み合わされた発電設備１００を構成してもよい。
図１６に示された発電設備１００（平面図）の場合、各モジュールは、縦方向及び横方向に並べられ互いに連結されている。具体的には、流れ方向の上流及び下流のそれぞれに複数の水素回収部１２０が隣接するように配置され、それらの間に複数の発電部１１０及び水素貯留部１３０並びに電源部１４０及び送電部１５０が配置されている。
図１６に示された発電設備１００（平面図）の場合、各モジュールは、縦方向及び横方向に並べられ互いに連結されている。具体的には、流れ方向の上流及び下流のそれぞれに複数の水素回収部１２０が隣接するように配置され、それらの間に複数の発電部１１０及び水素貯留部１３０並びに電源部１４０及び送電部１５０が配置されている。
ここで、水素貯留部１３０は、第１実施形態と同様、水素回収部１２０で回収された水素が貯留される装置である。
また、電源部１４０は、第１実施形態と同様、発電部１１０が有するコイル１１３に電流を流す装置である。更に、電源部１４０は、充電／蓄電の機能を有していてもよく、例えば蓄電された電力を発電部１１０（コイル１１３）に供給することもできる。
また、送電部１５０は、第１実施形態と同様、電力の変換や調整操作の全般を行う装置である。
また、電源部１４０は、第１実施形態と同様、発電部１１０が有するコイル１１３に電流を流す装置である。更に、電源部１４０は、充電／蓄電の機能を有していてもよく、例えば蓄電された電力を発電部１１０（コイル１１３）に供給することもできる。
また、送電部１５０は、第１実施形態と同様、電力の変換や調整操作の全般を行う装置である。
発電部１１０、水素回収部１２０、水素貯留部１３０、電源部１４０及び送電部１５０のように機能ごとに分けられた各装置がそれぞれモジュール化された発電設備１００では、図１７に示すように、一部のモジュールだけを取り外すことができる。図１７の場合、４つの発電部１１０が発電設備１００から取り外されている。この場合、発電容量の合計は低下するが、発電設備１００としての機能は損なわれない。
取り外されたモジュール（４つの発電部１１０及び１つの水素貯留部１３０）は、例えばメンテナンス作業にあてられる。
取り外されたモジュール（４つの発電部１１０及び１つの水素貯留部１３０）は、例えばメンテナンス作業にあてられる。
なお、各種モジュールの数、配置、組合せ等は任意に変更できるものであり、図１６や図１７は一例に過ぎない。
以上の通り説明した本実施形態の作用効果は以下の通りである。
発電部１１０の数は、複数とされ、各発電部１１０は、互いに連結されているので、要求される発電量や水域の状態に応じて発電部１１０の数を自在に設定できる。
また、発電部１１０等の各種モジュールの連結の仕方によって、発電設備１００の形状を水域の状態に応じて自在に設定できる。
また、例えば、一部の発電部１１０をメンテナンスしつつ他の発電部１１０によって発電を継続するといった柔軟な運用も可能となる。
発電部１１０の数は、複数とされ、各発電部１１０は、互いに連結されているので、要求される発電量や水域の状態に応じて発電部１１０の数を自在に設定できる。
また、発電部１１０等の各種モジュールの連結の仕方によって、発電設備１００の形状を水域の状態に応じて自在に設定できる。
また、例えば、一部の発電部１１０をメンテナンスしつつ他の発電部１１０によって発電を継続するといった柔軟な運用も可能となる。
また、複数の発電部１１０は、それぞれが有する流路１１１ａが一列に並んだ連続流路１１７を形成するように互いに連結され、水素回収部１２０は、連続流路１１７の両端と隣り合うように発電部１１０と連結されているので、各流路１１１ａ（各ダクト１１１によって形成されるもの）が一列に並んで１つの長い流路（連続流路１１７）を形成する場合、水素回収部１２０を連続流路１１７の両端に配置しておけば足り、流路１１１ａごとに配置する必要がなくなる。
以上の通り説明した各実施形態は、例えば以下のように把握される。
本開示の第１態様に係る発電設備（１００）は、磁界の方向と交差する方向において対向するように配置された一対の電極（１１５）の間に水が流れることによって前記電極間に起電力を発生させる発電部（１１０）と、前記電極での水の電気分解で生じた水素を回収する水素回収部（１２０）と、を備えている。
本開示の第１態様に係る発電設備（１００）は、磁界の方向と交差する方向において対向するように配置された一対の電極（１１５）の間に水が流れることによって前記電極間に起電力を発生させる発電部（１１０）と、前記電極での水の電気分解で生じた水素を回収する水素回収部（１２０）と、を備えている。
本態様に係る発電設備によれば、磁界の方向と交差する方向において対向するように配置された一対の電極の間に水が流れることによって電極間に起電力を発生させる発電部を備えているので、水流によって発電することができる（いわゆるＭＨＤ発電、電磁流体発電）。また、回転翼を用いた水流発電では、動力の伝達ロス、摺動部品の故障のリスク、大型化の困難性が伴うのに対して、回転翼を用いていない本態様に係る発電設備の発電部では、動力の伝達ロスがなく、摺動部品の故障のリスクもなく、大型化が容易である。
また、電極での水の電気分解で生じた水素を回収する水素回収部を備えているので、発電部での発電によって生じる副生成物としての水素（気体）を効率的に回収することができる。つまり、発電を利用して水素を生産することもできる。
また、水が海水の場合、海水の電気分解によって生成される副生成物としての次亜塩素酸ナトリウム（液体）を、発電効率を悪化させる海洋生物の付着や成長を抑制するために利用できる。
以上のように、本態様に係る発電設備によれば、発電と発電に伴う副生成物（水素や次亜塩素酸ナトリウム）を有効に利用することで、再生可能エネルギを効率的に利用することができる。
また、電極での水の電気分解で生じた水素を回収する水素回収部を備えているので、発電部での発電によって生じる副生成物としての水素（気体）を効率的に回収することができる。つまり、発電を利用して水素を生産することもできる。
また、水が海水の場合、海水の電気分解によって生成される副生成物としての次亜塩素酸ナトリウム（液体）を、発電効率を悪化させる海洋生物の付着や成長を抑制するために利用できる。
以上のように、本態様に係る発電設備によれば、発電と発電に伴う副生成物（水素や次亜塩素酸ナトリウム）を有効に利用することで、再生可能エネルギを効率的に利用することができる。
また、本開示の第２態様に係る発電設備は、第１態様において、係留された状態で水面に浮かぶ浮体（１６０）を備え、前記発電部は、前記浮体に設けられている。
本態様に係る発電設備によれば、係留された状態で水面に浮かぶ浮体を備え、発電部は、浮体に設けられているので、発電部を備えている発電設備を水上に設置することができる。
また、本開示の第３態様に係る発電設備は、第１態様又は第２態様において、前記発電部の数は、複数とされ、各前記発電部は、互いに連結されている。
本態様に係る発電設備によれば、発電部の数は、複数とされ、各発電部は、互いに連結されているので、要求される発電量や水域の状態に応じて発電部の数を自在に設定できる。また、発電部の連結の仕方によって、発電設備の形状を水域の状態に応じて自在に設定できる。また、例えば、一部の発電部をメンテナンスしつつ他の発電部によって発電を継続するといった柔軟な運用も可能となる。
また、本開示の第４態様に係る発電設備は、第３態様において、各前記発電部は、前記電極を包囲するとともに水が流れる流路（１１１ａ）が内側に形成されたダクト（１１１）を有し、複数の前記発電部は、それぞれが有する前記流路が一列に並んだ連続流路（１１７）を形成するように互いに連結され、前記水素回収部の数は、複数とされ、前記水素回収部は、前記連続流路の両端と隣り合うように前記発電部と連結されている。
本態様に係る発電設備によれば、各発電部は、電極を包囲するとともに水が流れる流路が内側に形成されたダクトを有しているので、一対の電極の間に水を円滑に、かつ、速い流速で流すことができ、発電効率を向上させることができる。
また、複数の発電部は、それぞれが有する流路が一列に並んだ連続流路を形成するように互いに連結され、水素回収部の数は、複数とされ、水素回収部は、連続流路の一端及び他端と隣り合うように発電部と連結されているので、各流路（各ダクトによって形成されるもの）が一列に並んで１つの長い流路（連続流路）を形成する場合、水素回収部を連続流路の両端に配置しておけば足り、流路ごとに配置する必要がなくなる。
また、複数の発電部は、それぞれが有する流路が一列に並んだ連続流路を形成するように互いに連結され、水素回収部の数は、複数とされ、水素回収部は、連続流路の一端及び他端と隣り合うように発電部と連結されているので、各流路（各ダクトによって形成されるもの）が一列に並んで１つの長い流路（連続流路）を形成する場合、水素回収部を連続流路の両端に配置しておけば足り、流路ごとに配置する必要がなくなる。
また、本開示の第５態様に係る発電設備は、第１態様から第４態様のいずれかにおいて、各前記発電部は、前記電極を包囲するとともに水が流れる流路が形成されたダクトを有し、前記流路に向かって流路断面積が縮小する絞り流路（１１２ａ）が内側に形成された絞りダクト（１１２）を備えている。
本態様に係る発電設備によれば、各発電部は、電極を包囲するとともに水が流れる流路が形成されたダクトを有し、流路に向かって流路断面積が縮小する絞り流路が内側に形成された絞りダクトを備えているので、流路に向かって流れる水の流速を絞り流路によって速くすることができる。これによって、発電効率を向上させることができる。
また、本開示の第６態様に係る発電設備は、第２態様から第５態様のいずれかにおいて、浮体は、水中に没したキール（１６４）を有している。
本態様に係る発電設備によれば、浮体は、水中に没したキールを有しているので、浮体の向きを自動的に水流の向きに合わせることができる。
また、本開示の第７態様に係る発電方法は、磁界の方向と交差する方向において対向するように配置された一対の電極の間に水を流すことによって前記電極間に起電力を発生させ、前記電極での水の電気分解で生じた水素を回収する。
１００ 発電設備
１１０ 発電部（モジュール）
１１１ ダクト
１１１ａ 流路
１１２ 絞りダクト
１１２ａ 絞り流路
１１３ コイル
１１５ 電極
１１７連続流路
１２０ 水素回収部（モジュール）
１２１ 回収空間
１２３ 供給流路
１３０ 水素貯留部（モジュール）
１４０ 電源部（モジュール）
１５０ 送電部（モジュール）
１６０，１６０Ａ，１６０Ｂ 浮体
１６１ 係留索
１６２ 外殻
１６２ａ 通気口
１６３ 隔壁
１６４ キール
１６５ 伸縮装置
１７０ 太陽光発電装置
１７１ 太陽電池パネル
１８０ 波力発電装置
１８１ 波力タービン
１８２ 発電機
Ｓ１ 空間
１１０ 発電部（モジュール）
１１１ ダクト
１１１ａ 流路
１１２ 絞りダクト
１１２ａ 絞り流路
１１３ コイル
１１５ 電極
１１７連続流路
１２０ 水素回収部（モジュール）
１２１ 回収空間
１２３ 供給流路
１３０ 水素貯留部（モジュール）
１４０ 電源部（モジュール）
１５０ 送電部（モジュール）
１６０，１６０Ａ，１６０Ｂ 浮体
１６１ 係留索
１６２ 外殻
１６２ａ 通気口
１６３ 隔壁
１６４ キール
１６５ 伸縮装置
１７０ 太陽光発電装置
１７１ 太陽電池パネル
１８０ 波力発電装置
１８１ 波力タービン
１８２ 発電機
Ｓ１ 空間
Claims (7)
- 磁界の方向と交差する方向において対向するように配置された一対の電極の間に水が流れることによって前記電極間に起電力を発生させる発電部と、
前記電極での水の電気分解で生じた水素を回収する水素回収部と、
を備えている発電設備。 - 係留された状態で水面に浮かぶ浮体を備え、
前記発電部は、前記浮体に設けられている
請求項１に記載の発電設備。 - 前記発電部の数は、複数とされ、
各前記発電部は、互いに連結されている
請求項１に記載の発電設備。 - 各前記発電部は、前記電極を包囲するとともに水が流れる流路が内側に形成されたダクトを有し、
複数の前記発電部は、それぞれが有する前記流路が一列に並んだ連続流路を形成するように互いに連結され、
前記水素回収部の数は、複数とされ、
前記水素回収部は、前記連続流路の両端と隣り合うように前記発電部と連結されている
請求項３に記載の発電設備。 - 各前記発電部は、前記電極を包囲するとともに水が流れる流路が形成されたダクトを有し、
前記流路に向かって流路断面積が縮小する絞り流路が内側に形成された絞りダクトを備えている
請求項１に記載の発電設備。 - 前記浮体は、水中に没したキールを有している
請求項２に記載の発電設備。 - 磁界の方向と交差する方向において対向するように配置された一対の電極の間に水を流すことによって前記電極間に起電力を発生させ、前記電極での水の電気分解で生じた水素を回収する
発電方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2022178104A JP2024067779A (ja) | 2022-11-07 | 2022-11-07 | 発電設備及び発電方法 |
| PCT/JP2023/038836 WO2024101180A1 (ja) | 2022-11-07 | 2023-10-27 | 発電設備及び発電方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2022178104A JP2024067779A (ja) | 2022-11-07 | 2022-11-07 | 発電設備及び発電方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2024067779A true JP2024067779A (ja) | 2024-05-17 |
Family
ID=91032714
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2022178104A Pending JP2024067779A (ja) | 2022-11-07 | 2022-11-07 | 発電設備及び発電方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2024067779A (ja) |
| WO (1) | WO2024101180A1 (ja) |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4151423A (en) * | 1977-04-01 | 1979-04-24 | Hendel Frank J | Flowing saline water magnetohydrodynamic electric generator |
| JPH01173379U (ja) * | 1988-05-20 | 1989-12-08 | ||
| JP2003072675A (ja) * | 2001-09-04 | 2003-03-12 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 水素製造プラントを備えた水素回収システム |
| JP2003214312A (ja) * | 2002-01-25 | 2003-07-30 | Eiji Asari | 電解質溶液による発電システム及びその発電装置 |
-
2022
- 2022-11-07 JP JP2022178104A patent/JP2024067779A/ja active Pending
-
2023
- 2023-10-27 WO PCT/JP2023/038836 patent/WO2024101180A1/ja unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2024101180A1 (ja) | 2024-05-16 |
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