波力発電システム

Wave Generation System

羽田野袈裟義（山口大学）

斉藤俊（山口大学）

河野俊一（山口大学）

櫨田操（日本文理大学）

尾崎哲二（青木建設）

Kesayoshi HADANO, Yamaguchi University

Takashi SAITO, Yamaguchi University

Shun-ichi KAWANO, Yamaguchi University

Misao HASHIDA, Nippon Bunri University

Tetsuji OZAKI, Aoki Corporation

Key Words : Wave energy, Energy conversion, Movable-body type

ABSTRACT

Wave energy conversion systems previously proposed is briefly outlined. It is pointed

out that the previous systems of movable body type which gather energy systematically from multiple movable bodies failed to avoid the occurence of the harmful binding force at the elements that transfer the wave power. Then a new type of the system which is free from this problem is proposed. This consists of several sets of float, wire, counter-weight, and rachet mechanism. The up/down motion of several pairs of float and counter-weight produced by water wave is converted into a uni-directional rotational motion through rachet mechanism. In order to obtain almost the same energy from up/down motions of water surface, weight ratio of float / counter-weight was set at almost 2 to 1. Then electrical energy is obtained. Model experiments were made in which wave height, wave period, weight of the float, and horizontal cross-sectional area of the float were changed. Efficiency is affected by wether the wave period is greater than that of free mode of the float and counter-weight system itself. It is shown that the efficiency of the system depends on and increases with the dimensionless quantity defined by [unit weight of water × wave height× horizontal cross-sectional area of float/weight of float]

1. 緒言

人類の生活レベルの向上とともに、資源やエネルギーの使用量は増加の一途をたどっており、これにともない化石燃料の枯渇や火力発電所の排出ガスが地球規模異境に及ぼす影響など多くの深刻な問題が生じている。このような現状でクリーンエネルギーに大きな期待がかかっている。クリーンエネルギーの中で、波力は水力や風力ほどには実用化が進んでいない。しかしながら、エネルギーの分布密度や安定性の面で明らかに風力に比べて有利である。また、海域に立地するため、海水淡水化のエネルギー源としても大いに期待される。本研究は、複数の浮体を用いて波力エネルギーを回転エネルギーに変換するシステムを提案し、その基礎実験の結果を報告するものである

2. 従来の主要な方式とその問題点

従来提案されている波力発電の方式は、?振動水柱型、?可動物体型、?受圧面型に大別される1）。これらのうち、?の受圧面型は海底部の構造物となるため設置や維持管理の問題が多く大規模なエネルギー変換には適さないとされている。ここでは?と?の方式の概要と利害得失を述べる。?の振動水柱型は、容器を海面に伏せた形式で、水面波により容器内外の圧力差をつくり、これにより空気流を起こしてタービンを回すものである。この方式は可動部をもたないため、構造体としての強度上の問題が少なく大規模なエネルギー変換法として大変期待されており、実用化も進んでいる。反面、大規模なエネルギー変換を期待して広い区域の水面変動のエネルギーを抽出するには容器を多数の気密性・水密性の空気室に分割することが必要で、大量の材料と大がかりな加工を必要とする。特に、防波堤設置型では空気室が潮汐による水位変動の範囲をカバーすることが必要で材料の無駄は免れない。また、エネルギー利得は容器内の水面変動に直接依存するが、容器内の水面変動が水面波と容器内外の圧力差に依存するため、これを波の条件、すなわち波高や周期から算定することは現時点で困難である。?の可重力物体型は、ソルター・ダックに代表されるが、水面位置に置かれた物体が水面波により運動することを利用してこれを回転運動に変換するものであ

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