(57)【要約】【課題】海流の速い場所で高発電量を得ることができ、海流発電装置を係留するために新設する係留設備の規模や、海流発電装置で発生した電力の送電設備の規模を低減することが可能な海流発電設備及び海流発電設備の係留方法を提供することを目的とする。【解決手段】海流発電設備１は、海流によって回転する翼４、及び、翼４の回転力によって発電する発電機を有する、海中に浮遊して設置される海流発電装置２と、一端が海流発電装置２に接続され、他端が海底２０に対して固定又は係留された石油又は天然ガス生産用プラットフォーム１０に接続される係留ワイヤ３とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
海流によって回転する翼と、前記翼の回転力によって発電する発電機とを有し、海中に浮遊して設置される海流発電部と、
一端が前記海流発電部に接続され、他端が海底に対して固定又は係留された石油又は天然ガス生産用プラットフォームに接続される係留ワイヤと、
を備える海流発電設備。
【請求項２】
前記係留ワイヤに沿って、前記海流発電部と前記プラットフォームとの間に配線される送電ケーブルを更に備える請求項１に記載の海流発電設備。
【請求項３】
海流によって回転する翼と、前記翼の回転力によって発電する発電機とを有する海流発電部を海中に設置するステップと、
係留ワイヤの一端を前記海流発電部に接続し、前記係留ワイヤの他端を海底に対して固定又は係留された石油又は天然ガス生産用プラットフォームに接続するステップと、
を有する海流発電設備の係留方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、海流のエネルギーを利用して発電を行う海流発電設備及び海流発電設備の係留方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
海流発電設備は、同じ位置でほぼ一定の速さ、一定の向きで流れる海流のエネルギーを利用して発電を行う。海流発電設備に設けられる海流発電装置は、翼を有するタービンの回転力を用いて、発電機によって電力を発生させる。発電量は、翼の回転半径の２乗に比例し、海流の流速の３乗に比例する。流速が毎秒１ｍ〜１．５ｍの場所に海流発電設備を設置する場合、翼長が２５ｍほどであれば、０．３ＭＷから１ＭＷの発電量が得られる。
【０００３】
なお、特許文献１では、潮汐を利用して発電する潮流発電設備の発明であって、海底に固定された係留アンカーに対して潮流発電装置を係留する技術が開示されている。特許文献２では、液化ガス貯蔵システムの発明であって、アンカーによって係留された浮体構造物が、再液化装置に電力を供給する海流発電又は潮流発電等の再生可能エネルギー供給手段を搭載することが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−３５１２０１号公報（段落［００１３］〜［００１５］）
【特許文献２】特開２０１０−２６５９３８号公報（段落［００１９］，［００２７］）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
タービン１台当たり１ＭＷ等の高発電量を得るためには、流速が毎秒１ｍ〜１．５ｍといった海流が速い場所に上述したサイズの海流発電装置を設置する必要がある。そのため、海流発電装置を係留するためのアンカー等の係留設備が大規模になり、そのコストも高いという問題がある。また、流速が毎秒１ｍ〜１．５ｍの海流が流れている場所は、通常、陸から離れているため、海流発電装置で発生した電力を陸まで送電するための送電設備が必要になり、かつ、送電距離が長いため電力損失が大きくなる。
一方、海流によるエネルギー量は膨大であり、海流のエネルギーを有効利用できる海流発電が期待されている。
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、海流の速い場所で高発電量を得ることができ、海流発電装置を係留するために新設する係留設備の規模や、海流発電装置で発生した電力の送電設備の規模を低減することが可能な海流発電設備及び海流発電設備の係留方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
そこで、発明者らは、沖合に設置されている石油や天然ガス生産用プラットフォームが海底に対して安定的に固定又は係留されていることや、プラットフォームに生産設備等の電力負荷が存在することに着目し、上記課題を解決することが可能となった。
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明の海流発電設備及び海流発電設備の係留方法は以下の手段を採用する。
すなわち、本発明に係る海流発電設備は、海流によって回転する翼と、前記翼の回転力によって発電する発電機とを有し、海中に浮遊して設置される海流発電部と、一端が前記海流発電部に接続され、他端が海底に対して固定又は係留された石油又は天然ガス生産用プラットフォームに接続される係留ワイヤとを備える。
【０００９】
この構成によれば、海流発電部は、海中に設置されて、翼が海流によって回転することで、発電機が翼の回転力によって発電する。海流発電部は、係留ワイヤに接続されており、かつ、係留ワイヤが、海底に対して固定又は係留された石油又は天然ガス生産用プラットフォームに接続されていることから、海流発電部は、プラットフォームに対して固定される。したがって、海流発電部を係留するためのアンカー等を別途設置することなく、海流発電部を海底に対して固定できる。また、掘削が完了した既設のプラットフォームは撤去が求められているところ、海流発電部の係留に転用することで、プラットフォームを撤去せずに将来にわたって有効利用でき、撤去に伴う費用負担や海洋環境への影響を低減できる。さらに、プラットフォームに電力負荷がある場合、海流発電部で発電した電力をプラットフォームで消費できるため、送電距離を短くでき、設置費用や電力損失を減らすことが可能となる。
【００１０】
上記発明において、前記係留ワイヤに沿って、前記海流発電部と前記プラットフォームとの間に配線される送電ケーブルを更に備えてもよい。
【００１１】
この構成によれば、送電ケーブルを効率良く配線でき、かつ、海流発電部で発電した電力を海流発電部からプラットフォームに送電できる。
【００１２】
また、本発明に係る海流発電設備の係留方法は、海流によって回転する翼と、前記翼の回転力によって発電する発電機とを有する海流発電部を海中に設置するステップと、係留ワイヤの一端を前記海流発電部に接続し、前記係留ワイヤの他端を海底に対して固定又は係留された石油又は天然ガス生産用プラットフォームに接続するステップとを有する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、海流発電装置が係留ワイヤによって石油又は天然ガス生産用プラットフォームに対して固定されることから、海流発電装置を係留するために新設する係留設備の規模や、海流発電装置で発生した電力の送電設備の規模を低減することができる。そして、海流の速い場所でもプラットフォームを用いて確実に海流発電装置を係留できることから、海流の速い場所で高発電量を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態に係る海流発電設備の側面図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る海流発電設備の平面図である。
【図３】本発明の一実施形態の変形例に係る海流発電設備の平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下に、本発明の一実施形態に係る海流発電設備について、図面を参照して説明する。
本発明の一実施形態に係る海流発電設備１は、図１及び図２に示すように、海流発電装置２と、係留ワイヤ３などを備える。海流発電装置２は、海中の所定の位置に浮遊して設置され、海流のエネルギーを利用して電力を発生させる。海流は、通常、同じ位置でほぼ一定の速さ、一定の向きで流れており、例えば、日本近海では黒潮が知られている。
【００１６】
海流発電装置２は、例えば図１に示すように、係留ワイヤ３の一端に接続されて、かつ、係留ワイヤ３の他端が、海底２０に対して固定された石油又は天然ガス生産用のプラットフォーム１０に接続されている。したがって、海流発電装置２は、海底２０に対して固定されたプラットフォーム１０に対して係留される。
【００１７】
ここで、プラットフォーム１０は、海底から石油又は天然ガスを掘削し、採油・生産するために設置される設備である。プラットフォーム１０の上部には生産設備１１が設けられ、生産設備１１と海底２０との間に油井管１２が設置される。
【００１８】
プラットフォーム１０は、海底２０に対してコンクリート製又は鋼製の脚型構造物によって固定される場合（固定式プラットフォーム）や、脚型構造物も海中に浮遊しており海底２０に対してワイヤによって固定される場合（半潜水式プラットフォーム）などがある。本実施形態の係留ワイヤ３は、固定式プラットフォームの脚型構造物及び半潜水式プラットフォームの脚型構造物のいずれの場合にも接続可能である。本実施形態に使用されるプラットフォーム１０は、新設されるものでもよいし、既設されたものでもよい。
【００１９】
海流発電装置２は、図２に示すように、１台の海流発電装置２において一対のタービンを備える。海流発電装置２のタービンは、複数枚の翼４と、ナセル５などを有する。複数のタービン間に設けられた接続部６は、例えば平板状であって、複数のタービンのナセル５を互いに接続する。
【００２０】
翼４は、ナセル５に対して海流の下流側に位置し、ハブに複数枚（例えば２枚又は３枚）設置される。ナセル５は、ハブと接続されたロータ軸、及びロータ軸と接続された発電機を収容する。翼４が海流を受けてロータ軸が回転することによって、発電機が発電する。発電機で発生した電力は、送電ケーブル７によって海流発電装置２から外部に送電される。
【００２１】
１台の海流発電装置２における両側のタービンは、回転方向が互いに反対である。これにより、翼４が回転することによって、海中に浮遊している海流発電装置２が回転することを防止できる。したがって、海流発電装置２には、偶数個のタービンが中心軸に対して対称に設置されればよく、海流発電装置２は、２対以上のタービンを備えてもよい。
【００２２】
海流発電装置２の発電量は、翼４の回転半径の２乗に比例し、海流の流速の３乗に比例する。海流の流速が毎秒１ｍ〜１．５ｍの場所に海流発電設備２を設置する場合、翼４の翼長が２５ｍほどであれば、０．３ＭＷから１ＭＷの発電量が得られる場合がある。この場合、１対のタービンを備える１台の海流発電装置２は、０．６ＭＷから２ＭＷの発電量が得られる。
【００２３】
海流発電装置２は、例えば深さ５０〜数百ｍの位置に浮遊して係留される。
海流発電装置２は、１基のプラットフォーム１０につき、係留ワイヤ３によって１台のみ設置されてもよいし、図１及び図２に示すように、複数台が直列に設置されてもよい。隣り合う海流発電装置２の間隔は、例えば数百ｍから約１ｋｍである。このとき、各海流発電装置２とプラットフォーム１０との間に接続される係留ワイヤ３は、１台の海流発電装置２につき１本ずつ設けられる。または、下流側の海流発電装置２の係留ワイヤ３は、プラットフォーム１０と接続されるのではなく、上流側の海流発電装置２との間に接続されてもよい。
【００２４】
また、１又は複数台の海流発電装置２が、図３に示すように、複数のプラットフォーム１０間に接続された係留ワイヤ３によって設置されてもよい。複数の海流発電装置２を配置するとき、直列方向に配置するだけでなく、図３に示すように、並列して配置してもよい。隣り合う海流発電装置２の間隔は、例えば数百ｍから約１ｋｍである。実際、プラットフォーム１０が数百ｍから数ｋｍ間隔で設置されている海域も存在している。さらに、図示しないが、複数の海流発電装置２は、深さ方向に並列して２段以上に配置してもよい。
【００２５】
係留ワイヤ３は、例えば鋼製ワイヤであり、必要とされる強度は、接続される海流発電装置２の大きさや数、海流の速さなどによって決定される。
【００２６】
送電ケーブル７は、海流発電装置２とプラットフォーム１０の生産設備１１との間に配線される。送電ケーブル７は、係留ワイヤ３とプラットフォーム１０の脚型構造物に沿って配線される。これにより、送電ケーブル７を効率良く配線でき、かつ、海流発電装置２で発電した電力を海流発電装置２からプラットフォーム１０の生産設備１１等に送電できる。
【００２７】
本実施形態に係る海流発電設備１は、以下の方法によって、設置される。
まず、係留ワイヤ３の一端を海流発電装置２に接続し、係留ワイヤ３の他端をプラットフォーム１０に接続する。そして、係留ワイヤ３によってプラットフォーム１０に固定されている海流発電装置２を海上から海中に設置する。その後、海流発電装置２の翼４が海流を受けて回転を開始することによって、海流発電装置２は海中で安定して浮遊状態を保ちながら発電可能となる。
【００２８】
以上、本実施形態によれば、海流発電装置２を係留するためのアンカー等を別途設置することなく、海流発電装置２を海底に対して固定できる。既設のプラットフォーム１０を用いる場合、係留する海流発電装置２の大きさや数によっては、補強等をせずに、そのままの状態で海流発電装置２を係留できる可能性がある。この場合、アンカーが不要になるだけでなく、海流発電装置２を係留するための補強工事も不要である。
【００２９】
また、例えば３０年等の歳月を経て採油できなくなった既設のプラットフォームは撤去が求められているところ、本実施形態によって、海流発電装置２の係留にプラットフォーム１０を転用することで、プラットフォーム１０を撤去せずに将来にわたって有効利用できる。そして、プラットフォーム１０の撤去に伴う費用負担や、撤去による海洋環境への汚染等の影響を低減できる。
【００３０】
さらに、海流発電装置で発電可能であるとしても、海流発電装置が設置されるような流速が毎秒１ｍ〜１．５ｍの海流が流れている場所は、陸から離れた沖合が一般的であり、海流発電装置で発生した電力を陸まで送電するための送電設備が必要になったり、送電距離が長いため電力損失が大きくなったりする。一方、本実施形態では、プラットフォーム１０の生産設備１１において、石油又は天然ガスの採油や輸送、圧縮等による電力負荷がある場合、海流発電装置２で発電した電力をプラットフォーム１０で消費できるため、送電距離を短くでき、新たな送電設備の設置にかかる費用や送電による電力損失を減らすことが可能となる。
【００３１】
発明者らは、沖合に設置されている石油や天然ガス生産用プラットフォームが海底に対して安定的に固定又は係留されていることや、プラットフォームに生産設備等の電力負荷が存在することに着目した。そして、海流の速い場所で高発電量を得ることができ、海流発電装置を係留するために新設する係留設備の規模や、海流発電装置で発生した電力の送電設備の規模を低減するという課題を解決したものである。
【００３２】
石油又は天然ガス生産用のプラットフォームは、世界中で数千基存在し、北海、メキシコ湾、オーストラリア北西部沖、ブラジル沖、西アフリカ沖、ノルウェイ沖などでは特に多数のプラットフォームが存在する。このような領域の中において、海流発電の条件に合う海流が存在すると、本実施形態を利用することによって高発電量を得ることができる。海流によるエネルギー量は膨大であり、海流のエネルギーによる海流発電の有効利用を促進できる。
【００３３】
なお、プラットフォーム１０が海の潮汐によって潮の流れが変化する位置にある場合、一定方向の海流によって発電させる狭義の海流発電装置を係留させるのではなく、潮流（潮汐）発電装置を係留ワイヤ４によって係留させてもよい。なお、本発明の海流発電設備は、一定方向の海流によって発電させる狭義の海流発電装置を用いた設備と、潮流（潮汐）発電装置を用いた設備の両者を含むものとする。
【００３４】
また、上記実施形態では、海流発電装置２で発電した電力をプラットフォーム１０で消費する例について説明したが、本発明はこの例に限定されない。すなわち、海流発電装置２で発電した電力は、プラットフォーム１０で利用されるだけでなく、陸にも送電されて陸上で利用されてもよい。
【符号の説明】
【００３５】
１  海流発電設備
２  海流発電装置（海流発電部）
３  係留ワイヤ
４  翼
５  ナセル
６  接続部
７  送電ケーブル
１０  プラットフォーム
１１  生産設備
１２  油井管
２０  海底
【図１】
2015031204.tif 000003
【図２】
2015031204.tif 000004
【図３】
2015031204.tif 000005