海洋工学

海はエネルギーと産業の宝庫 ~人類の課題に海洋工学で挑む


村井基彦先生 横浜国立大学 理工学部 

建築都市・環境系学科 海洋空間のシステムデザイン

第2回 洋上を吹く風、波力、海流、海水の温度差。海には発電の潜在能力がある

 

海洋には、様々な発電の可能性があります。海上を吹く「風力エネルギー」や、その風による「波力エネルギー」だけではなく、「海流エネルギー」、「海洋温度差エネルギー」などがあります。では、日本近海の海洋エネルギーが持つポテンシャル(潜在能力)はどのくらいあるか見ていきましょう。



まずは、洋上風力発電に必要な風力エネルギー。日本は冬場の風は結構強いのですが、夏場はそうでもありません。ヨーロッパなど、風力発電を実用化している国も同様です。


その一方で、オーストラリアの南側やアフリカの南などでは、年間を通して風が強い。こういう場所で風力発電をどんどんやればよさそうなものですが、風があると波が起きます。そして、風が強い場所は波力エネルギーがあるのです。


下の図は波力エネルギーを表していて、赤いほうが波や風が強い場所です。オーストラリアの南側やアフリカの南などの年間平均波高は15mにも及び、20〜30mになる場合もあります。ただ、15mとは、建物約4階分に相当しますので、そんな高波の中で果たして風力発電が実現できるのかといえば、壊れたりする可能性も高く、利用は難しいと思われます。

波力エネルギーのポテンシャル
波力エネルギーのポテンシャル

次は、海流エネルギー。世界には、主要な海流が約14あります。その中で、発電に利用できるとされる、年間の平均流速が3ノットを超える速い海流はメキシコ湾流と黒潮の2つだけです。


海流エネルギーのポテンシャル
海流エネルギーのポテンシャル

その海域を持っている国は、日本とアメリカとイギリスの3カ国しかないので、日本が頑張って取り組めば、この領域では世界のトップになれるでしょう。


温度差で発電できる

意外に知られていないのが、「海洋温度差エネルギー(OTEC:オーテック

=Ocean Thermal Energy Conversion)」です。


温度差発電には、平均20度の程度の差が必要であるとされていますが、深海の冷たい水と海面の温かい水の温度差があればあるほど効率良く発電できるシステムです。下の図は海洋温度差エネルギーの分布を表しています。赤いところほど温度差があります。赤道付近あたりの海は温度差が高いので適していますが、日本の海も排他的経済水域レベルで考えると、先進国の中では数少ない温度差発電が可能な海なのです。

温度差エネルギーのポテンシャル
温度差エネルギーのポテンシャル

実際に昨年から、沖縄で小規模な実証実験がスタートしていますし、今後もう少し大規模な実験をやってみようという動きが出てきています。こうして開発中のものを、ミクロネシアほかいろいろな国々の人が視察に来ていて、技術供与という形で他国への貢献も始まりつつあるという状況です。


村井先生の研究室HP(海洋空間利用工学研究室)

海洋工学が学べる大学・研究者

興味がわいたら Bookguide

※出版元に在庫なし
※出版元に在庫なし

『大規模浮体構造物―新たな海上経済空間の創出』

マリンフロート推進機構(鹿島出版会)

広大な海上空間を活かす浮体構造物。海の上に道をつくる。空港をつくる。発電所をつくる。森をつくる。レジャー施設をつくる…。海上は人が暮らす第二の空間です。浮体構造物の技術は着々と進化し、海に浮かぶ新しい施設の創造が始まっています。本書は浮体構造物に関する研究成果を主に技術的な観点から紹介。浮体構造物の可能性が感じられます。⇒さらに詳しく

『日本の海洋資源 -なぜ、世界が目をつけるのか』

佐々木剛(祥伝社新書)

日本は、実は、水産資源や海洋エネルギー・鉱物資源など、豊富な資源を備えた「海洋資源大国」。本書は、日本が持っていると考えられる資産としての海について紹介しています。海洋エネルギーに関しては、ここ4~5年の最新の動向にも触れています。技術的な話や工学的な視点は多くはありませんが、社会とのつながりなどもデータから見えてきて、誰にでも読みやすい視点だと思います。⇒さらに詳しく

出版社のサイトへ

『日本は世界一の環境エネルギー大国』

平沼光(講談社+α新書)

変化に富んだ日本の自然環境がもたらす様々な再生可能エネルギー、世界に先駆けて開発が進む日本近海に眠る非在来型天然ガスのメタンハイドレート、日本の英知を駆使して今まさに足を踏み出さんとしている宇宙エネルギー開発。「資源に乏しい……」といわれてきた日本ですが、実は自国の中に豊富な資源を抱えているのです。⇒さらに詳しく

出版社のサイトへ

『坂の上の雲』

司馬遼太郎(文春文庫)

第7巻での日露開戦のくだりで、造船や浮体工学での基本のイロハになる専門用語が出てきます。大学1年生の授業を通してその専門用語をきっちり学べば、より理解が進むでしょう。

出版社のサイトへ

『海図 面白くてためになる海の地理本』

ロム・インターナショナル(KAWADE夢文庫)

海と社会についての「へぇ」がいっぱい紹介されています。海に囲まれた国の住人として、海を利用する為には、文も理も関係なく、当たり前に海について知っているとよいなと思います。

出版社のサイトへ

『船舶一問一答』

日本船舶海洋工学会(編集)(海事プレス社)

一般の人に船の魅力を知ってもらうために、海洋工学の基本となっている船舶海洋工学に関して、代表的な原理から少しマニアックな言葉の定義など、一問一答形式にまとめてみました。技術的な話だけでなく、船舶海洋工学を学べる大学も紹介しています。船舶海洋工学を学べる大学が意外と少ない、だからこそ、そこで学べば貴重な存在になれるのです。⇒さらに詳しく

出版社のサイトへ

『海洋エネルギー利用技術(第2版) 発電のしくみとその事例』

近藤俶郎、経塚雄策、永田修一、池上康之ほか(森北出版)

海洋エネルギーの第一線の研究者である著者陣が、多くの図表を用いて平易に解説した技術的な入門書。潮汐、波浪をはじめとする各種エネルギーについて、体系的に網羅しています。海洋深層水利用、スマートグリッド/マイクログリッドといった注目の技術も。また、アジアを中心に建設が進む大型潮汐発電所、先駆的な欧州の実証フィールド、沖縄県の海洋温度差発電実証プロジェクトなど、国内外の最新の動向も紹介しています。技術者向けであり、値段は高いですが、最新動向がわかる数少ない本です。

出版社のサイトへ