JP3195702U - 港湾内水力発電設備 - Google Patents

Abstract

【課題】輸送船の積荷の有無によって生じる港湾内の水位の変化を利用した再生可能エネルギー生成の発電設備を提供する。【解決手段】港湾内に設置される発電設備であって、全体が鉛直方向に移動可能である輸送船収容プール１と、前記収容プール１の海水を前記収容プール１の外部に導く少なくとも１の出水口１３と、少なくとも１の発電用水車１４とを有し、前記収容プール１を上昇させプール内の海水面が港湾内の海水面よりも高い状態において、前記収容プール１内に収容された輸送船５が空荷の状態から積載の状態に変化する際に、前記出水口から放出される積荷体積分の海水によって前記発電用水車１４が回転し、電力を生成する。【選択図】図１

Description

本考案は港湾内における水力発電の設備に関する。

水力発電は、水が落下するときのエネルギーで発電用水車を回転させることにより電力を得るものである。代表的な再生可能エネルギーの一つであり、山国の日本においては、以前より山間部のダムと斜面を利用した大掛かりな水力発電が一般的であったが、設置場所の選定が困難であることから、現在は新たなものの建設はほとんどない。

一方、原発事故の影響による再生可能エネルギー見直しの機運の中で、農業用水路、ビル屋上の雨水、下水処理施設の放流水等を利用した、いわゆる小水力発電が見直されつつある（非特許文献１参照）。しかしながら、これら再生可能エネルギーの電力全体に占める割合は微小である。

全国小水力利用推進協議会著「小水力発電事例集（２０１３）」クリエイト日報２０１３年

現在、日本のエネルギー自給率は４パーセントで他国に比べて極端に低い（資源エネルギー庁 エネルギー白書２０１１）。また、火力発電等化石燃料を使用した発電の割合については、震災前の２０１０年１２月で６１パーセント、震災後の２０１２年１２月で９０パーセントである（資源エネルギー庁「我が国のエネルギー情勢１」）。このままでは、化石燃料の輸入がストップした場合、日本の経済活動、日常生活に悪影響が発生するばかりか、地球温暖化問題の解決にも逆行する。これらの問題を解決するには、現在、火力発電等に頼っている電力源を、水力、風力、太陽光、地熱発電等の再生可能エネルギーに分散する必要がある。

上述の現状を踏まえて、非特許文献１には、水力発電の分野における様々な取り組みが紹介されている。これらに例示されるように、我が国には、これまで見過ごされていた多くのエネルギー生成の場所と方法が存在する。本考案に係る発電設備は、これまで実施又は開示されていない新たな場所における新たな方式による発電設備であり、日本のエネルギー問題及び地球温暖化問題解決の一助となるものである。
本考案は、輸送船の積荷の有無によって生じる港湾内の水位の変化を利用した再生可能エネルギー生成の設備を提供することを課題とする。

上記課題を解決するために、本考案に係る発電設備は港湾内に設置される発電設備であって、全体が鉛直方向に移動可能である輸送船収容プールと、前記収容プールの海水を前記収容プールの外部に導く少なくとも１の出水口と、少なくとも１の発電用水車とを有し、前記収容プールを上昇させプールの海水面が港湾内の海水面よりも高い状態において、前記収容プール内に収容された輸送船が空荷の状態から積載の状態に変化する際に、前記出水口から放出される積荷体積分の海水によって前記発電用水車が回転し、電力を生成することを特徴とする。

請求項２に記載の発電設備は、前記出水口が収容プールの壁面に設置され、前記発電用水車は収容プールの出水口内又は出水口近傍に設置され、前記出水口を通過する海水又は前記出水口から排出される海水によって前記発電用水車が回転して電力を生成することを特徴とする。

請求項３に記載の発電設備は、前記出水口及び前記発電用水車は収容プールの前記壁面から離隔して設置され、収容プールの壁面と出水口までの間には導水管及び貯水槽が設置され、積荷体積分の海水は前記導水管を経由して一時貯水槽内に貯水され、輸送船が収容プール外に出た後に導水管を通り出水口より排出され、これにより前記発電用水車が回転して電力を生成することを特徴とする。

本考案により、輸送船の積荷重量の変化によって発生する自然エネルギーの電力への変換が可能となり、日本のエネルギー自給率及び再生可能エネルギーの比率を高めることができる。

本考案に係る発電設備の稼働により、二酸化炭素の発生量が減少し、地球温暖化現象の緩和が実現する。

港湾内で本考案に係る発電設備を稼働させることにより、放水に伴う海中酸素量の増加が起こり、これによりプランクトンが育ち、さらに生物多様性の観点から、小魚が育ち、その後、中型魚、やがて、マグロやクジラといった絶滅危惧種の保護へと発展し、港湾近海は豊かな漁場へと変貌する。

実施形態１の港湾内発電設備の概念斜視図である。 実施形態１の港湾内発電設備の概念平面図である。 実施形態２の港湾内発電設備の概念斜視図である。 実施形態２の港湾内発電設備の概念平面図である。

以下、本考案に係る港湾内発電設備の２つの実施形態について図を用いて説明する。実施形態１は請求項２に記載の発電設備、実施形態２は請求項３に記載の発電設備である。

（実施形態１と実施形態２との共通点）
本考案に係る発電設備は港湾内の輸送船接岸壁４に設置される発電設備であって、図１乃至４に示すように、全体が鉛直方向に移動可能である輸送船収容プール１、収容プール１の海水を収容プール１の外部に導く出水口１３及び発電用水車１３によって構成される。実施形態1の発電設備は収容プール１からの直接放水により発電を行う構成をとり（図１及び図２）、実施形態２は収容プール１からの排水を一時貯水し、出船後に放水を行って発電する構成をとる（図３及び図４）。また、輸送船５としては、満積時と空荷時とで喫水線の高さに大きな差が生じるタンカー、石炭運搬船、鉄鋼運搬船、鉄鋼製品輸送船等の重量船を想定している。

全体が鉛直方向に移動可能である輸送船収容プール１は輸送船を収容できるだけの大きさを有し、壁１１及び底面は金属または合成樹脂を素材とする耐圧構造となっている。収容プール１は輸送船５の積載作業開始前までは、海底に沈ませておく。

収容プール１の浮沈原理は潜水艦と同様である。すなわち、壁１１内にバラストタンク（不図示）を有し、外部から圧縮空気をバラストタンク内に注入し海水を放出することにより浮力を得、逆に海水を注入することにより沈下する。

（実施形態１）
本実施形態において、発電に至るまでの手順を説明する。
まず、輸送船５への積載作業が始まる前に収容プール１を浮上させる。図１に示すように、実施形態１においては、複数の出水口１３及び発電用水車１４はプール壁１１に設置されており、輸送船１が空荷の状態で収容プール１を浮上させたときには収容プール１内の海水面１２が港湾内の海水面６よりも高い状態にあり、かつ、出水口１３は収容プール１内の海水面１２より高い位置にある。

上述の状態で荷積を開始すると、積荷の重量により輸送船の船体が徐々に沈んでいき、排水無き場合には積荷体積分だけ収容プール１内の海水面１２が上昇する。しかし、出水口１３が開放された状態では、海水面１２が出水口１３の下縁に届いた瞬間より出水口１３からの放水が始まり、発電用水車１４が回転し、発電が開始される。

発電用水車１４は通常、出水口１３の外部に着設されるが、海水の通路である出水口１３の内部に設置してもよい。また、積荷作業が遅いため海水の流れが水車１４を回すのに十分でない場合には、作業中はすべての出水口１３を閉じておいて、プール内の海水面１２が出水口１３の上縁に達した後に一斉に出水口１３を開放するといった方法をとることもできる。

（実施形態２）
実施形態２は、前述したように、積荷体積分の海水を一旦貯水しておいて、時間をあけて発電を開始する設備である。輸送船の積荷が少なかったり、積荷作業に時間を要したりするために、直接放水では発電に十分な海水の圧力を得られない場合に有効である。

本実施形態においては、図３及び図４に示すように、出水口１３及び発電用水車１４はプールの壁１１から離隔して設置され、プールの壁１１と出水口１３までの間には導水管２及び貯水槽３が設置されている。積荷作業開始前までの手順は実施形態１と同様であるが、プール内の海水面１２の上昇によって放出される海水は導水管２を経由して一時貯水槽内３に貯水され、輸送船５が収容プール１外に出た後に貯水槽３内の海水を導水管２の出水口１３より排出し、水車１４を回転させて発電を開始する。

以上、本考案の有する特徴及び優れた点を上記実施形態に記載したが、本考案は、本考案の原理の範囲内で、本願の実用新案登録請求の範囲で使用されている言葉を広く一般的な意味にまで広げて実施することが可能である。例えば、実施形態１と実施形態２は別形態の設備として説明したが、同じ場所に両者を併設し、輸送船の種類によって使い分けをすることも可能である。また、輸送船収容プール１の形状及び壁面等の素材、浮沈の原理等については様々の実施形態が可能であり、それらについての本実施形態と異なる形態又は方法による実施は、本考案の技術的範囲に含まれるものと解する。

１ プール
１１ プール壁
１２ プール内の海水面
１３ 出水口
１４ 発電用水車
２ 導水管
３ 貯水槽
４ 接岸壁
５ 輸送船
６ 港湾内の海水面

Claims (3)

1. 港湾内に設置される発電設備であって、
   全体が鉛直方向に移動可能である輸送船収容プールと、
   前記収容プールの海水を前記収容プールの外部に導く少なくとも１の出水口と、
   少なくとも１の発電用水車と、
   を有し、前記収容プールを上昇させ前記収容プールの海水面が前記港湾内の海水面よりも高い状態において、前記収容プール内に収容された輸送船が空荷の状態から積載の状態に変化する際に、前記出水口から放出される積荷体積分の海水によって前記発電用水車が回転し、電力を生成することを特徴とする発電設備。
2. 前記出水口は前記収容プールの前記壁面に設置され、
   前記発電用水車は前記収容プールの前記出水口内又は前記出水口近傍に設置され、
   前記出水口を通過する海水又は前記出水口から排出される海水によって前記発電用水車が回転して電力を生成することを特徴とする請求項１記載の発電設備。
3. 前記出水口及び前記発電用水車は前記収容プールの前記壁面から離隔して設置され、
   前記収容プールの前記壁面と前記出水口までの間には導水管及び貯水槽が設置され、
   前記積荷体積分の海水は前記導水管を経由して一時前記貯水槽内に貯水され、
   前記輸送船が前記収容プール外に出た後に前記出水口より排出され、
   前記排出された海水により前記発電用水車が回転して電力を生成することを特徴とする請求項１記載の発電設備。