―

特集

海と日本

海岸線を活用する波力発電
りむ

ちゃん きゅ林 昌奎
東京大学 生産技術研究所 教授

海岸に打ち寄せてくる波ある。海水の量が沖合より少ないからであり、波海面は常に揺れている。その揺れのほとんどはのエネルギーは海底との摩擦や砕波により失われ波によるものであり、沖合で発生した波は海岸でる。波のエネルギーは波高の二乗で表し、ある水消え去る。波は周期的な変動を伴い、エネルギー深における波の最大波高を砕波限界波高といい、レベルは波高の二乗に比例し、エネルギーの伝搬砕波限界波高は水深と同程度である。

は方向性を持ち、伝搬の速さは波の周期と水深に波力発電依存する。波力発電は波が持つエネルギーを我々太陽光、風力、水力、地熱、海流・潮流などのが利用できる電気エネルギーに変換する装置であ

波以外の再生可能エネルギーは形を持たず、光エり、波が持つエネルギーは波によって動かされる

ネルギー、運動エネルギー、位置エネルギー、熱海水の運動エネルギーと海面の高さの変化であるエネルギーなど、エネルギーの形態が一種類であ位置エネルギーである。波エネルギーが多いと海ることから、各エネルギー源に対してそれぞれに面は高く大きく揺れる。海洋波は、海流や潮汐・適したエネルギーの変換方法が存在する。ところ

潮流などの他の海洋再生可能エネルギーと異なが、形を持って、運動と位置の両エネルギー形態り、エネルギーの伝搬に物質の移動を伴わず、形を持つ波エネルギーの変換方法は多様である。最を持っている。

も分かりやすい波による海面の上下運動を利用す海洋波の特徴の一つに分散性がある。波の周期る方法についても様々な考え方がある。と波長との関係、波の伝搬速度に関わる波の性質

例えば、海面に浮体を置き、海面の上下運動にであり、波の周期が長くなると波長も長くなり、伴う浮体の上下運動を利用する方法、また、海面波の伝搬速度は速くなる。光や電波が振動数や波にバケツのような容器を逆さまに置き、海面とバ長と関係なく伝搬速度が一定であることとは異なケツで構成される空間作り、海面の上下運動による海洋波の性質である。波が沖合から海岸に伝搬る空間の体積の変化を利用する方法がある。さらしてくると、海底の影響を受けてエネルギーを失に、波による海面の高さの空間変化である波の形い、伝搬速度が遅くなる。海底の影響は水深が波を利用する方法、海面の上下運動により生ずる海長のより浅いところで堅調となり、水深中の水圧の変化を利用する方法があり、そして、がより浅くなると波は分散性を失い、波の伝搬速

海面が高い時に海水を貯め、海面が下がったとき度は水深のみに依存し、水深が浅くなると伝搬速に海水を海に戻す方法などがある。そこに波によ度は遅くなる。海岸に打ち寄せてくる波が海岸にる海水の運動の利用が加わるとエネルギー変換方平行なのは、波の伝搬速度が水深の影響を受ける法はさらに増える。

分のことによるもので、それを波の屈折という。また、

波力発電装置は、波が持つエネルギーを我々が水深の浅い海の波が持てるエネルギーには限界が利用できる電気エネルギーに変換する装置であ

２２Re・・No.

海岸線を活用する波力発電る。常に波にさらされているので、装置にかかるの総平均量は ，送率）

波力に耐える構造物である必要があり、可能な限む折れ線の長さが約 ， km であることから、り多くの波エネルギーを電気エネルギーに変換す日本周辺の平均波パワーは約ることが望まれる。通常は波高がれている。そのうち、m の海であっ万 kW であり、日本を囲kW/m と推定さ

万 kW 程度を海岸に設ても台風などによる大荒れのときは波高が m置する波力発電装置で活用できると考えられ、固を超える。エネルギーに換算すると倍以上と定式振動水柱型波力発電装置と固定型振り子式波なる。ところが、沖合で波高が m を超える波力発電装置がそれに適した波力発電装置であるとであっても、海岸に近づくとエネルギーを失い、考えている。振動水柱型波力発電装置には、日本で水深開発し、世界で初めて実用化された小型浮体式波

m の海岸における波高はm 以下になる。

）

また、一般に波力発電装置の波エネルギーから電力発電装置である益田式航路標識ブイ （写真気エネルギーへのエネルギー変換率は、波を正面を始め、JAMSTEC 沖合浮体式波力装置「マイから受けるとき最も高くなる。水深ティーホエール」（写真〜mの）））など浮体式の波力発海岸に設置する波力発電装置は、水深によって制電装置がよく知られているが、LIMPET（Land In-限された設計波力の下、常に波を正面から受ける

stalled Marine Power Energy Transmitter）（写真

形状の設計が可能となる。海岸形状には一定の制）、Mutriku Breakwater Wave Plant （写真限が付き、発電量は設置場所の波浪条件によるも）など、海岸や防波堤に設置する固定式の振動のの、水深〜m の海岸には、設置場所の波浪条件に関係なく、同じ形状の波力発電装置を展））

水柱型波力発電装置も多数開発され実用化されている。
固定型振り子式波力発電装置は、室蘭工業大学開することができる。
波エネルギーは日本のすべての海岸に広く存在の研究グループにより基本概念が確立され、最近する。特定の海域でのみエネルギー源として利用

では東京大学生産技術研究所の研究グループが実可能な潮汐・潮流、海流に対して、波はより広い用化を目指している、水深海域で利用可能なエネルギー源である。高橋ら）によると、日本周辺の波パワー（波エネルギーの輸〜m の海岸や防波堤の前に設置する波力発電装置である。日本で初めて系統連系した波力発電装置として、

年ⒸJAMSTEC

写真
写真

振動水柱型波力発電装置を利用した航路標識ブイ））

沖合浮体式波力装置「マイティーホエール」※三重県南勢町（現 南伊勢町）沖で実海域実験を行い、平成 年 月に実験を終了した。

Re・・No.

２３

―特集

海と日本

ⒸWave gen

写真

固定型振り子式波力発電装置「久慈波力発電所」）

写真

海岸設置振動水柱型波力発電装置「LIMPET」

能力を増やして平塚波力発電所を設置し、月から年年月まで海域実証が実施された。

海岸線を活用する波力発電
固定型振り子式波力発電装置は環境への影響がほとんどなく、低コストと保守・拡張性に優れている。図の平塚波力発電所の概念図に示すように、波のエネルギーを波受板（Wave Rudder）と油圧機構を介して電気エネルギー変換するシステム
で、機構がシンプルであり、油圧装置などの基本ⒸEnergiaren Euskal Erakundea・Ente Vasco de la Energía

部品は既存の他分野で利用されている部品を活用

写真
防波堤設置振動水柱型波力発電装置）「Mutriku Breakwater Wave Plant」

している。久慈波力発電所と平塚波力発電所の油月に岩手県久慈市の久慈港玉の脇防波堤前に久装置が使用された。今後の本格的な展開において

慈波力発電所（写真

圧装置には船舶の操舵装置に使用されている油圧）が設置され海域実験が進めはエネルギー変換率の向上や低コスト化に向けられている。また、神奈川県平塚市の平塚漁港南て、海岸に打ち寄せてくる波の波高や周期、海面防波堤前に実用化を目指して規模を大きくし発電

水位の変動などの情報をレーダによるリモートセ

図２４Re・・No.

固定型振り子式波力発電装置「平塚波力発電所」の概念図

海岸線を活用する波力発電

ンシング技術を用いることで事前に把握し、発電けて通れない課題である。波力発電は微力ながら装置の最適制御につなぐことや、変動の大きい波今後確実にその一翼を担うことになる。海岸線を力に対応するため電気自動車用に開発されたモー活用する波力発電は、発電装置としての機能のみターを発電機として利用するなど、最先端の技術ならず、沿岸防災、海岸保全、景観や漁業など既を活用するための検討が進められている。水深存産業との調和、エネルギーの自給自足・地産地〜消とも深く関わりながら展開されることになる。

m の海岸に設置する波力発電装置は、陸からのアクセスが便利で装置の点検やトラブルへの対応が容易であり、海岸や防波堤に平行に並べることで総発電量を増やすことができる。定格出力
kW の発電装置を 基並べ る と 幅mのMW 波力発電ファームができる。日本の一般家
庭において、 人が日に消費する電力量は約 ．

kWh（環境省「平成 （令和元）年度 家庭部門の CO 排であり、設備利用出実態統計調査（確報値）」から推定）
率 ％のMW 波力発電ファームが発電する電力量で、約 ， 人が消費する電力量を賄うこと

出所：国土地理院撮影の空中写真「CKT図―C ― 」を加工

漁港を活用した波力発電ファームのイメージ図ができる。波力発電装置は、波のエネルギーを吸収し海岸に打ち寄せてくる波の力を弱めることで海岸浸食防止に貢献でき、魚が集まる魚礁効果も期待できる。なお、同じ製品を大量生産するので製作や維持管理コストの低減にもつながる。
海岸に設置する波力発電装置は、防波堤などの港湾設備の拡張、離岸堤との併用またはその代わり、発電能力を有する新たな海岸設備としての展開が想定される（図能力・）。日本の海岸に総発電万 kW の波力発電装置を展開しようとす

出所：国土地理院撮影の空中写真「CKT図―C ― 」を加工

離岸堤を利用した波力発電ファームのイメージ図

ると、全海岸の ％程度の海岸に設置されることになる。波力発電装置は人工的な構造物・建築物として海岸の日常な風景となり、海岸の景観を構（参考文献））港湾空港技術研究所 資料 （）成する要素の一つになる。その形状は基本機能を）㈱緑星社ホームページ
維持しつつ、周辺の景観と調和する柔軟な外観のhttps : //www.ryokuseisha.com/形成が可能なものにならなければならない。また、）国立研究開発法人海洋研究開発機構ホームページ
https : //www.jamstec.go.jp/
波力発電装置から集められる海岸に打ち寄せてく）The Queen’s University of Belfast : “ISLAY
る波、高潮や津波などによる海面上昇の情報は沿LIMPET WAVE POWER PLANT”, p ,岸災害に対応するための重要な情報となる。
）バスク自治政府エネルギー局（Ente Vasco de la
地球環境やエネルギー問題への対応は人類が避Energía）
ホームページ https : //www.eve.evs/
Re・・No.

２５