○参考人（本間琢也君）　私は筑波大学でエネルギー変換関係の研究をやっております本間でございます。おととしの十一月三十日まで通産省の電子技術総合研究所におりましてやはりエネルギー変換の仕事をしてまいったわけでございます。きょうは海洋エネルギーについて私の意見を述べる機会を与えていただきましたことに御礼申し上げます。
　海洋エネルギーに関しましてまず最初に資源のお話を申し上げまして、それから利用技術について分けてお話し申し上げたいと存じます。
　それできょうお手元に資料がお配りしてあるかと存じますが、海洋エネルギーといいますのは、もともとは太陽エネルギーの変換された過程でございまして、ちょうど海洋が地球の表面積の七一％を占めておりますから、それだけの大きなコレクターになっておる、そういうふうに考えられるかと思うわけでございます。それで、本日山村先生の方から太陽エネルギーの陸上での利用の話がございましたけれども、実は海洋エネルギーも海洋というものを一種のコレクターと考えて、これは自然のコレクターでございますけれども、そのコレクターと考えてそこにためられた太陽エネルギーを使う、そういう意味では広い意味での太陽エネルギーの利用であろう、そういうふうに解釈できるかと存じます。
　それで、まず地球の大気圏に参ります太陽エネルギーを量で申し上げますと、資料にございますように百七十三兆キロワットという量になりますけれども、まずその資料の点線がございますが、これはちょうど大気でございまして、大気圏に入る前に約三〇％は短波長で反射をいたします。結局、地球の中には入ってこないということになるわけでございます。大気圏の中に入ってきました七〇％のうち二つに大体分かれまして、そのうちの一つが海水が蒸発をいたしまして雨が降る、そういう水系に蓄えられるエネルギー、水系のエネルギーに変換されるエネルギー分が四十兆キロワット、これが全体の二一二％に当たっております。その利用方法でいきますと、たとえば水力発電ですとか、海水濃度差発電という、この海水濃度差発電が海洋エネルギー利用の一つになっておるわけです。
　それからその次に、風波とか対流といったようなそういう空気のエネルギー、さらに空気のエネルギーからその海洋に波が起きますけれども、そういうエネルギーが三千七百億キロワットという量になっております。これはもちろん地球規模でのお話でございます。
　それから次に潮汐でございますけれども、これは太陽と地球と月の関係で相対比の関係によりまして、引力の差によって、引力の時間的な変化によって出てくるエネルギーが潮汐エネルギーでございますけれども、これは非常に少なくて三十億キロワット。それから非常に大きい部分がわれわれが地球の表面で太陽光として感じます、あるいはそれが熱に変換されて感じますのがこれが非常に大きくて八十一兆キロワット、全体の約四七％、つまり五〇％近い値になっております。
　それで、その風波とか対流に相当いたします海洋エネルギーが、いまの東先生の風力発電はこれは陸上と考えますと、波力発電それから海流発電がこれに相当することになるわけでございます。それから潮汐エネルギーに対応しますのが潮汐発電、それから熱に対応しますのが海洋の場合ですと海洋温度差発電というふうな形で海洋エネルギーとして利用されておるわけでございます。
　あと光合成のエネルギーでございますけれども、これは後ほど武田さんからお話があるかと存じますけれども、これはバイオマスということで、バイオマスも海洋の中にも植物は生育いたしますので海洋エネルギーの一種でもあるわけでございますけれども、きょうは私の特に担当じゃございませんので余り申し上げないことにいたしたいと思います。
　それで、このように海洋エネルギーと一口に申し上げましてもこのエネルギー形態が非常に多岐にわたっております。たとえば波力発電それから海流、潮汐、そういったような発電、あるいはそのエネルギーの利用ということになりますと、これは主として力学的なエネルギーでございますし、それから海洋温度差発電といいますのは熱のエネルギーでございます。海水にためられた熱のエネルギーでございます。
　それから海水濃度差発電といいますのは、これはちょっと原理的にはわかりにくいかと思いますけれども、海水の中には塩が溶けております。大体標準的には一リットルの海水中に三十五グラムぐらい溶けておりますけれども、そういう海水と淡水とまぜますともっと海水の薄い溶液ができるわけでございますけれども、そのできた溶液のエネルギーというのはもとのエネルギーを足したエネルギーよりも小さい、それだけエネルギーが外へ取り出せるわけです。それが海水濃度差発電の原理でございますけれども、これは一種の物理化学的なエネルギー。
　そういうふうに、海洋エネルギーといいますと非常に多岐にわたったエネルギーでございますので、一口に海洋エネルギーと申しましても体系的に論じるのは非常にむずかしい。そこで、その一つ一つにつきまして技術の種類あるいは問題点が全部変わってまいりますので、一つ一つに分けてお話を申し上げたいと思います。
　その利用技術でございますけれども、まずこの中で一番その見込みがあると思われております技術といいますのは波力とそれから海洋温度差発電、その二つでございます。
　そういうことで、まず波力から申し上げますけれども、波力エネルギーの利用の原理といいますのは、三枚目の図がございますけれども、それの図１あるいは図２にございますように、波によりまして海面が上下に運動いたします。それをパイプの中に取り込みますとそのパイプの中でやはり海面が外の海面に従って上下運動をするわけでございます。それがちょうどピストンのような形になって海面が上がるときにはそのパイプの中の空気を外へ吐き出す、それから逆に海面が下がりますと外から空気を取り入れることになるわけです。そのときに一種の空気の流れができますので、それを弁でうまく整流いたしまして一応交流に直しまして、その直した上でタービンを回転させる、それが波力発電の、特に空気タービン式波力発電の原理でございます。
　これは日本では非常に進んでおりまして、もう二十年ぐらい前から数十ワットぐらいの小型のものはすでに実用化されておりまして、大体千五百個ぐらいはもうすでに売れているのじゃないかと思いますけれども、ただ問題は、これを大型化することができるかどうかということが技術的な問題でございまして、最近、海洋科学技術センターにおきまして「海明」という波力発電ブイを試作いたしまして、これを実験しておるわけでございます。これはたしか昭和五十三年八月から五十四年の四月まで、それから五十四年のやはり八月から五十五年の五月末まで二回実験をいたしました。初年度は日本だけで実験をやりましたけれども、二年度につきましてはＩＥＡの協力テーマになっておりまして、アメリカ、イギリス、カナダ、それからアイルランド、そういう国が参加いたしまして、国際協力で実際の実験つまり実海域での実験をやったわけでございます。
　それで、まず波力につきまして、一体どういう問題が生じたかと申しますと、これは実際実験いたしますと、実験データで最大が、大体七つの発電機を積んでやった場合でございますけれども、七つの発電機で、これは一つの発電機の定格が百二十五キロワットです。それで最大で七百キロワットが出ております。しかしこれを平均いたしますと、大体六分の一ぐらい、これは平均の時間のとり方によりまして非常に変わってまいりますけれども、数百秒ぐらいの間隔で平均いたしましても非常に変動が大きくて、ピークと平均をとりますと大体六分の一ぐらい、つまり平均値が最大値の六分の一ぐらいになっている。そういうことで出力の変動が非常に大きいということ、これが一つの問題かと思います。ですから、今後これをエネルギーの資源として定常的に利用しようといたしますと、この変動の問題を何とか平滑化するような工夫が必要であろう。もちろん電力系統に入れますと、若干の変動は許されるわけでございますけれども、余り激しい変動をいたしますような電力を送電網に入れますと、やはり電力会社さんの方でもお困りになる、そういうことがあるかと思いますので、波力発電の範囲内でなるべく変動を小さくするような工夫が必要かと思います。
　それから、あと大規模化の問題につきましては、これは実際に波力発電機を船なんかに積んでやった場合に、今度は船の運動が入ってまいりまして、船の運動と波力発電の特性が相関関係を持ちますので、この運動が非常に複雑になる。そういうことで、たとえば一基のユニットを十基積んだからといってこれがちょうど十倍になるというふうなことはございませんで、十倍以下にしかならないわけです。そういうことからいきまして、今後大規模に発電しようとする場合にどういう問題があるかというようなことが一つの技術的な問題点かと思います。
　それで、先ほど資源量につきまして世界の資源量を申し上げましたけれども、わが国の資源量についてちょっと触れさしていただきますと、最近科学技術庁で詳細な計算をされまして、あと運輸省の港湾技術研究所とか、あるいは東京大学の前田先生かんかが計算されまして、最近、多分これが正しいと思われておりますのが、大体一メーター当たり十キロワットでございます。日本の海岸線の長きが約三万キロメーターございますので、もし一メーター十キロワットで計算いたしますと約三億キロワットの発電量があるということになるわけでございますけれども、その海岸線をまさか全部波力発電で埋めるというわけにいきませんので、仮にこの一％が利用できるとすれば三百万キロワットになりますし、一〇％であれば三千万キロワット、そういうふうな数字になって、今後海岸線がどれぐらい利用できるかということが一つの問題点になろうかと思います。
　それからその次に、海洋温度差発電でございますけれども、海洋温度差発電は、これは二枚目の四ページの図にございますように、この図６に深度に対する水温の分布がございますけれども、これは海水が太陽光を受けまして、その太陽光によって表層の海水が温められるわけでございます。それで、ちょうど深度百メーターぐらいまでがほぼ一定の非常に高い温度を示す。たとえばこれは熱帯地方でありますと三十度近いような海水温を示します。しかし、海水は熱伝達性能が非常に悪いものですから、なかなか熱が伝わりませんで、深度四百メーターぐらいになってまいりますと、非常に温度が下がって、大体六百メーターから千メーターぐらいのところで六度ないし七度ぐらいの温度で非常に安定いたします。ですから、その間に高いところで二十五度の温度差を持つわけです。
　その図７の上の方にフラスコの図が書いてございますけれども、右の方のフラスコに温水を入れまして、それから左のフラスコに氷を入れまして、それをつないで真空にいたしますと、その温水からどんどん蒸気が発生いたしまして、それがフラスコ１の方、つまり氷片を入れたフラスコの方に流れてきて凝縮して水になる。そういうことで絶えず左のフラスコから右のフラスコに一種の空気の流れができます。ですから、そこにタービンを置いておきますと、タービンは常に回転する、そういうことで発電できるわけでございますけれども、ちょうどこのフラスコ２の方、つまり温水に海洋の表層水を入れまして、それからフラスコ１の方に、これは氷じゃございませんけれども、大体深度五、六百メーターのところから非常に冷たい水を入れまして、片方蒸発させて、片方凝縮させる、そういう形で発電するのが海洋温度差発電の原理でございます。
　それで、この図７の下の方にございますのが、これがいまのちょうどフラスコの原理をそのまま陸上に持ってきたタイプでございまして、これはオープンサイクルの海洋温度差発電というふうに言っておるわけです。つまり、オープンサイクルといいますのは、海水を入れてそれを直接蒸発さしてその水蒸気でタービンを回転させる、そういう意味でオープンサイクルになっておるわけです。ところが、実際に海洋温度差発電をもっと効率のよいものにするためには、どうもクローズサイクルの方がいいらしい。クローズサイクルといいますのは、いまのは水蒸気を直接使ったものでございますけれども、水蒸気じゃなくて、たとえばアンモニアですとかあるいはフロンですとかといったような沸点の非常に小さくて密度の非常に大きい、つまり単位体積当たりの質量の非常に大きい作業流体を使った方がずっと装置が小型化される、したがって非常にコストも安くなるわけでございます。そういうことでクローズサイクルというものが出てきたわけでございますが、それの原理を図８に示しております。
　一番左の方に表層温水というのがございますけれども、これを温水ポンプで引き揚げまして蒸発器というところに入れます。蒸発器の中にはアンモニアが入ってきておりまして、そのアンモニアが蒸発するわけです。それから片方、右の方に凝縮器というのがございますけれども、この凝縮器には深度五、六百メートルの深層の冷たい水を取り入れまして、そこでアンモニアを冷やして、蒸気になったアンモニアを液化する、そういうことで蒸発器から凝縮器の方にアンモニアの流れができます。その流れを利用いたしましてタービンを回転させる、これがクローズサイクル、つまりアンモニアのルーフが一つ閉じておる、そういう意味でクローズサイクルと呼ばれておるものでございます。それが海洋温度差発電の原理でございます。
　それで海洋温度差発電の問題点といいますのは、これは温度差が非常に小さいために効率が非常に小さいわけでございます。大体四％以上の効率というのは不可能なわけです。もちろんこれは普通の燃料を使います場合にはそんな小さい効率ではとても実用化いたしませんけれども、たまたま自然のエネルギーでございますので、効率が低いということは余り問題じゃございませんで、むしろコスト的に合えばよろしいわけです。そういう意味で効率が低いということから必然的に海水の処理量が非常に多くなってまいります。ですから海水の処理をする量をなるべく小さくしたい、海水の処理が多いということは大体機器が非常に大きくなりますし、まずポンプ動力が特に深度五百メーターぐらいのところから海水を引き揚げますと、大体一万キロワットぐらいのポンプ動力が要るわけです、これは出力十万キロワットのブラントを想定いたしました場合でございますけれども、そのときに一万キロワットぐらい要るわけです。ですからいわゆる普通の火力発電なんかと違いまして所内動力が非常にたくさんかかる。所内動力がかかりますと、その分だけネットの出力は減少いたしますので、それをなるべく小さくと。そういうことで熱交換器を非常に高性能化しまして、なるべく海水の処理量を減らすということと同時に、熱交換器自身を非常に小さくしたい、そういうことが一つの大きな問題でございまして、そういうことで熱交換器の開発ということが一つのポイントになっております。
　それからもう一つは、海洋温度差の場合は深度が千メーターぐらいの海に浮かべるわけでございます。これはできれば陸地からなるべく近い方がよろしいわけで、たとえば百キロメーター以内というふうな海域を想定いたしまして、一体日本でどういうところにその海洋温度差発電の立地があるかということを図に示したのが図の９でございます。これはもともとの図はカラーが入っておりまして非常にわかりやすいのですけれども、これはコピーの関係で全部黒くなっておりますので陸と設置場所の区別がつきかねますけれども、陸を除きまして、海の中にあります黒く塗った場所がこれが大体海洋温度差発電の設置可能な場所というふうに考えております。
　そういう海域でございますけれども、大体深度千メーターぐらいの海域に五百メーターぐらいの冷水管をぶら下げたものを設置いたしますと、特に日本の近海におきましては必ず台風が参りますので、その海洋構造物の受ける力というのは非常に大きくなってしまう。大体出力十万キロワットのプラントを設置いたしますと、最大で千トンぐらいの力が働くわけです。これは波とか海流あるいは風と、そういうふうな力が働くわけでございます。そこでこういうしかも十万キロワットの出力ですと、大体二十万トンぐらいの海洋構造物になりますから、そういう二十万トンぐらいの海洋構造物を深度千メーターの海域に設置するということがまた非常に大きな問題でございます。これが二番目の問題かと存じます。
　そういう問題が解決いたしますと、海洋温度差発電といいますのは、前に申し上げました波力などと違いまして、かなりスケールメリットがございますので、ユニット当たりの出力が十万とか五十万とか、そういう大きな単位のユニットになりますから、かなりベースロード用の電力を安定して供給するのには向いているということになるわけです。そういう点が一つの大きなメリットでございます。波力と違いまして余り変動がございませんので、そういう点では海洋温度差発電というのはもし実用化いたしますと、ベース用の電力供給の機器としては非常に有望なものである、そういうふうに考えられております。
　この資源量でございますけれども、この資源量につきましては計算の方法は省略させていただきますが、前の一ページ目の資料にございますように大体二十億キロワットというふうに、これは比較的少な目な数字でございまして、非常に多い人は六百億キロワットぐらいの量を言っておる人もございますけれども、大体二十億キロワット、これは電力に換算した場合の二十億キロワットでございますから、これは効率も入った値でございます。これは世界でございますが、日本の中だけで見ますと、多分三千万キロワットぐらいはそう無理なく可能であろうかと、そういうふうに考えております。
　以上が海洋温度差発電でございます。
　それからもう一つ海洋温度差発電につきましては、昨年の八月に、アメリカのミニオテックという小さな実験装置がございますけれども、これがハワイ沖で実験をいたしました結果五十・二キロワットの出力を出しました。もちろん所内動力、つまり冷水をくみ上げたりあるいは温水をくみ上げたりあるいはサイクルに必要な電力が約四十キロワットですので、正味は十キロワットないし十五キロワットという小さいものでございますけれども、こういう小さい五十キロワットぐらいのスケールですと、どうしてもそういうポンプ動力は相対的に大きくならざるを得ない、そういうことで一応実験といたしましては成功であろうというふうに考えております。ですから、将来いま申し上げました海洋構造物の設置の問題等が片づきましたら、たぶんその海洋温度差発電は実用化するという見込みは非常に高いというふうに一般には評価しております。
　あとは海流、潮汐でございますけれども、海流の場合は、日本の場合は黒潮という非常に大きな海流のエネルギーがございます。大体海流の定義といいますのは、ある程度の幅と長さ、厚みを持って、ある程度以上の速さでほぼ同じ方向に動いている海水の流れというのを海流と定義いたしますけれども、ほぼ安定して同じ方向に流れておる、そういうことでよく海洋中の河川にたとえられます。海流の中でも黒潮というのはアメリカの東海岸のガルフストリームと並んで非常に規模が大きいものでございまして、世界最大の河川はアマゾン川ですけれども、そのアマゾン川の三百倍ないし五百倍ぐらいの流量を持っておる、つまり一秒間に三千万ないし五千万トンぐらいの海水が流れておるわけでございます。それの平均流速をとりましてエネルギーを計算いたしますと、約千五百万キロワットという数字が出てまいります。もちろん千五百万キロワット全部を利用するというのは不可能でございますけれども、それぐらいの資源の潜在量がある、そういうふうに考えられまして、現在科学技術庁を中心といたしまして海流の利用技術について調査が始まっておりますけれども、まだ具体的なプロジェクトを設定するというところまではまいっておりません。
　それからその次に、潮汐エネルギーでございますが、この潮汐エネルギーの場合は、実はフランスのランスの潮汐発電所がすでに実用化されておりまして、これが二十四万キロワットというふうになっておりますけれども、日本は潮の干満差が非常に少なくて、九州の西海岸で非常に高いところがございますけれども、これも最大が五・五メーターという小さいものでございます。ランスの場合は十メーターを超しますけれども、そういう小さいものでございますのでちょっと経済的にペイするような条件にはならない。
　それから、海水の濃度差発電でございますが、これは図の１３あるいは図の１４に示しておりますように、これは浸透圧、浸透圧といいますのは、図の１３で申し上げますと、淡水の中に海水を入れた容器を入れまして、その容器の底に半透膜をつけておきます。この半透膜というのは海水の淡水化に使われるような半透膜でして、水の分子だけは通すけれども塩の分子は通さない、そういう半透膜をつけておきますと淡水がだんだん中に入ってまいりまして、Ｈというふうに示してございますけれども、これが約二百五十メーターぐらいまで上がってそこでとまるわけです。ですから、それだけの水筒ができますので、途中に穴をあけて水を噴出させて水車を回転させればそこで回転力が得られる、そういう原理が使われます。
　あるいはその図の１４にありますように、これは濃淡電池と言っておりますけれども、海水と淡水とを別々な試験管に入れまして、その間をイオン交換膜で隔てる。そうしますと、その間に起電力が発生いたしまして電流が流れる、そういう形で図１５のような形で電池が働くわけでございます。これの問題点はこの膜が非常にいま高いものですから、膜の面積を大きくしませんとなかなかその出力が得られないということがございまして、その膜が非常に高いということでちょっとそう簡単には実用化できるというふうには考えられておりません。ですけれども、勉強はあちこちでされております。
　以上が生物を除きました海洋エネルギーの全般でございますが、もう時間が参りましたので、また後ほど御質問があればお話ししたいかと存じますけれども、一応私のお話を終わらせていただきます。どうもありがとうございました。