波のエネルギー：歴史、そのしくみ、長所、短所 - 環境 - 2025

波動エネルギーまたは波 - 電力が発生する機械的エネルギーであることにより、 電気エネルギーに変換される波と。それは水の運動エネルギーであり、水体の表面との摩擦における風のエネルギーによって生成されます。

この運動エネルギーは、タービンによって電気エネルギーに変換され、再生可能でクリーンなエネルギーです。このエネルギーの使用の歴史は19世紀にまでさかのぼりますが、ブームが始まるのは20世紀の終わりです。

波の力。ソース：モスタファメラジ

今日、波のエネルギーの形態を利用するために提案された多数のシステムがあります。これらには、波の振動、波の衝撃、または波の下の圧力変動が含まれます。

これらのシステムの一般的な原理は類似しており、波の運動エネルギーを機械的エネルギーに変換してから電気的エネルギーに変換する設計デバイスで構成されています。ただし、設計と実装は非常に多様であり、海岸または沖合に設置できます。

機器は、水中、半水中、フローティング、または海岸線上に構築できます。ペラミスのようなシステムがあり、波の上向きの動きは、発電機に連結されたモーターを作動させる推力によって油圧システムを作動させます。

他の人は、水力ピストンまたはタービンを動かす空気の柱（例：OWCシステム、振動水柱）を押すことにより、海岸で砕波するときに波の力を利用します。

他の設計では、波が岸で砕かれて波を運び、貯水池を満たすために、波の力が使用されます。その後、貯蔵された水の位置エネルギーを使用して、重力によってタービンを動かし、電気エネルギーを生成します。

波力エネルギーは、再生可能で、クリーンで、無料で、環境への影響が少ないため、間違いなく利点があります。ただし、装置が動作する環境条件や波の特性に関連するいくつかの欠点があります。

海洋環境の状態により、構造物は岩壁からの腐食、海洋動物の作用、高日射量、風および嵐にさらされます。したがって、システムのタイプによっては、特に水中またはアンカー付きのオフショアシステムでは、作業条件が困難になる場合があります。

同様に、アンカーは定期的にチェックする必要があるため、メンテナンスは特にオフショアシステムではコストがかかります。一方、システムや地域によっては、ボート、釣り、レクリエーション活動に悪影響を与える可能性があります。

歴史

19世紀にスペインのホセバルフェットが彼が "marmotor"と呼んだものの特許を取得したとき、その前例があります。この機械は波の垂直振動から電気を生み出し、20世紀の80年代まで商品化されませんでした。

バルフェットの装置は、波に合わせて上下に振動し、発電機を駆動する一連のブイで構成されていました。このシステムはあまり効率的ではありませんでしたが、発明者によると、0.36 kWを生成できました。

今日、波の力を利用して電気エネルギーを生成する600を超える特許があります。これらは、垂直振動によって生成された力、または海岸への波の衝撃によって生成された力によって機能します。

波エネルギーはどのように機能しますか？

ポルトガル、ペニシェのペラミスコンバーター。出典：Dipl。Ing。Guido Grassow

波力システムの動作は、波から利用したい動きに依存します。オンショアには、水の垂直振動を利用するフローティングシステムまたはアンカーシステムがあり、他のシステムは、海岸の波の衝撃の力を捕らえています。

同様に、波の表面下の圧力の変動を使用するものがあります。場合によっては、波の運動エネルギーによって海水を貯留し、そのポテンシャルエネルギー（重力降下）を利用して電気タービンを作動させることができます。

他のシステムでは、波の機械的エネルギーが油圧ピストンまたはエアマスの動きを生み出し、油圧モーターまたはタービンを作動させて発電します。

-陸上でのフローティングまたはアンカーシステム

これらのシステムは、半水没または水没が可能で、陸上波によって引き起こされる振動運動を利用します。一部のシステムは表面のうねりの力を使用し、他のシステムは深い動きを使用します。

表面のうねり

ペラミスまたは「海の蛇」などの関節式セグメントのシステムがあり、波は、発電機に接続された油圧モーターシステムをアクティブにする関節式モジュールを動かします。

別の代替案は、軸に固定されたブイが波と一緒にピッチング運動を行い、油圧モーターを作動させるソルターダックです。一方、振動が油圧システムをも活性化するブイに基づく提案のシリーズ全体があります。

深いロッキングモーション

Archimedean Wave Oscillatorは、海底に固定された構造に直列に取り付けられた2つのシリンダーで構成されています。上部のシリンダーはサイド磁石を備えており、波の圧力に応じて垂直方向下向きに移動します。

シリンダーが下がると、空気が含まれている下のシリンダーを押し、波の圧力が発生すると、空気の圧力によってシステムが押し上げられます。着磁されたシリンダーの垂直方向の振動運動は、電気をコイルによって発生させることができます。

ウェーブドラゴン

それは、波に動かされた水を受け取ることができるフィンで底に結び付けられた浮き台で構成され、構造物を氾濫させます。水が溜まり、タービンを介して中央のカラムを循環します。

-沿岸システム

これらのシステムは海岸に設置されており、砕波によって生成されるエネルギーを利用します。これらのシステムの制限は、波が強い海岸でのみ機能することです。

例としては、バスクエンジニアのイニャキヴァッレが設計したシステムがあり、傾斜した海岸に固定されたプラットフォームがレールに磁石で固定されています。波は磁石を上向きに押し上げ、重力によって下降し、その動きがコイルを誘導して電気を生成します。

システム

それは、波の減波と流れで前後に振動するプレートのシステムで構成され、この運動は、ピストンポンプによって、電気タービンを起動します。

のシステム

この場合、波に砕ける力を受けて油圧システムを作動させるのは、海岸に固定された浮動板の問題です。油圧モーターは、電気を発生させるタービンを駆動します。

CETOシステム

これは、海底に固定された一連の水中ブイで構成され、その振動により海水を海岸に運ぶ油圧ポンプが作動します。汲み上げられた水はタービンを作動させて発電します。

潜在的なエネルギーを利用するシステム

海水をタンクに貯蔵し、重力によってカプランタービンを作動させ、発電するシステムは数多くあります。水は、TAPCHANシステム（テーパーチャネル波力システム）またはSSG波エネルギー（海波スロットコーンジェネレーター）のように、波自体によって駆動されるタンクに到達します。

水気柱システム

他の場合では、波によって駆動される水の力は、タービンを通過するときに電気を生成する空気の柱を動かすために使用されます。

たとえば、OWCシステム（振動水柱）では、波の流れの中の水がダクトから入り、室内の空気を動かします。気柱は煙突を通って上昇し、タービンを通過して外に出ます。

波の干満で水が後退すると、空気は煙突に再び入り、タービンを再び動かします。これは、両方のフローで同じ方向に移動するように設計されています。

もう1つの同様のシステムはORECONで、チャンバー内の水の振動によりフロートが駆動され、フロートが空気を押してタービンを通過させます。このシステムは、空気を両方向に移動することで等しく機能します。

利点

ウェーブファーム。出典：P123

再生可能エネルギー

それは、海の波などの実質的に無尽蔵の自然源からのエネルギーです。

エネルギー源は無料です

波のエネルギー源は海洋波であり、その上で経済的所有権は行使されません。

クリーンエネルギー

波力エネルギーは廃棄物を発生させず、現在までにその使用のために提案されたシステムは、プロセスにおいて関連する廃棄物も発生させません。

環境への影響が少ない

水生環境または沿岸環境への干渉は環境への影響を引き起こしますが、提案されているシステムのほとんどは影響が少ないです。

他の生産目的との関連

一部の波力発電システムでは、海水の抽出により脱塩プロセスを実行し、飲料水を取得したり、水素を製造したりできます。

たとえば、TAPPCHANやSSG Wave Energyなど、海岸で海水を収集して貯留する作業を行う企業。

短所

欠点のほとんどは絶対的なものではなく、評価する特定の波動システムに依存します。

波の力と規則性

エネルギー生成の速度は、規則性と強度における波のランダムな動作に依存します。したがって、このエネルギーの使用が効果的な領域は限られています。

波の振幅と方向は不規則になる傾向があるため、入力パワーはランダムです。これは、装置が全周波数範囲にわたって最大の性能を得ることを困難にし、エネルギー変換効率は高くない。

メンテナンス

関係する構造物のメンテナンスは、海洋の硝石の腐食効果と波自体の影響を考えると、特定の困難とコストを伴います。オフショアおよび水没施設の場合、メンテナンスのコストは、アクセスの困難さと定期的な監視の必要性によって増加します。

一般的な気候条件と環境条件

波力エネルギーを捕捉し、それを電気エネルギーに変換するための構造は、海洋環境の極端な条件にさらされます。これらには、とりわけ、湿度、硝石、風、雨、嵐、ハリケーンが含まれます。

嵐は、デバイスが公称値の100倍の負荷に耐えなければならないことを意味します。これは、機器に損傷または全体的な損傷を引き起こす可能性があります。

海上生活

海洋生物も、大型動物（サメ、クジラ目）などの機器の機能に影響を与える可能性のある要素です。一方、機器の表面には二枚貝や藻類が付着し、著しく劣化します。

初期投資

必要な機器とその設置の困難さのため、初期の経済投資は高額です。装置には、特殊な材料とコーティング、気密および固定システムが必要です。

人為的活動への影響

使用されるシステムのタイプによっては、これらは地域のナビゲーション、釣り、観光名所に影響を与える可能性があります。

波力エネルギーを利用する国

Motrico Wave Power Plant（スペイン）。出典：Txo

スペイン

地中海のポテンシャルは波エネルギーの点では低いですが、カンタブリア海と大西洋では非常に高いです。バスクのムトリクの町には、2011年に16基のタービン（出力300 kW）で建設された発電所があります。

サントニャ（カンタブリア）には、波の垂直振動エネルギーを利用して電気を生成するために10個の水中ブイを使用する別の波力発電所があります。カナリア諸島には、海岸の好条件により波力エネルギーを高めるためのプロジェクトがいくつかあります。

ポルトガル

2008年、Ocean Power Delivery（OPD）企業は、ポルトガルの海岸から5 km離れた場所に3台のPelamis P-750マシンを設置しました。これらはPóvoade Varimの近くにあり、設備容量は2.25 MWです。

スコットランド（英国）

OWCテクノロジーは、2000年以来LIMPETと呼ばれるシステムが設置されているオークニー島で使用されています。このシステムの最大生産量は500 KWです。

デンマーク

2004年、デンマークにWave Dragonタイプのパイロットプロジェクトが設置されました。その寸法は58 x 33 mで、最大出力は20 KWです。

ノルウェー

Svaaheia（ノルウェー）でのSSG Wave Energyシステムのプラントの設置が進行中です。

我ら

2002年、パワーブイ装置のパイロットプロジェクトがニュージャージーに設置されました。オフショアブイは直径5 m、長さ14 m、最大出力は50 KWです。

オレゴンでは、ガリバルディ港にSSGウェーブエネルギーパイロットプラントが設置されました。同様に、ハワイでは再生可能エネルギー源を促進しており、マウイ島の場合、主な再生可能源は波力エネルギーです。

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