HOME 連絡先

HOME > 海洋温度差・波力発電船 


波力発電兼エネルギー運搬船  


<目的>

「波力発電兼エネルギー運搬船」は重い板錘を使用する必要があり、また深海のない国や地域ではエネルギーの回収が困難である。この欠点を「高圧水素発生装置」によって波力発電したエネルギーを水素ガスとして運搬することにより解決するとともに海洋温度差発電システムを取り入れることによりさらに多くの発電ができる波力発電船を提供する。

<波力発電装置の概要>

この波力発電船は「波力発電兼エネルギー運搬船」と同じように船から底板を下げているがその底板は内部が空洞になっているため海中では比重が1程度と軽く作られている。しかし4本の柱で船側に固定されたこの底板は船が波で持ち上げられた側だけでなく波で沈み込む側も水の抵抗を受けるので波の波長が長くてもこの船をほとんど揺れなくすることができる。また各柱の船体との接続部は回転可能であり港内に接岸するときはこの軸を回転させることにより各柱を後方に寝かせて底板を船底まで持ち上げることが可能になっている。
船の内部には左右に複数の槽が並んでおりそれぞれの槽の底部には水力タービンが設置されている。(あるいは槽の上部にエアータービンなど他の発電装置を設置してもよい)

<波力発電装置の効果>

この底板は広い面積を持つので船底から50〜60m程度の深さに設置すれば水の抵抗により波長の長い波でも船体が揺れないようにできる。そのため波による上下両方向の水位の変化で槽内に海水が出入りし発電できる。各槽を直径15mの円筒状とし、平均波高が3mのときの出力を試算する。波の周期が8秒でありこの間に槽内の水面は3mの上下動を繰り返し8秒間に529.8tの海水が出入りして水力タービンを回転させるが最高水位と最低水位の時のみにタービンを回すと考えればこの槽内の海水は平均1.5mの高さにあり、その位置エネルギーを水力タービンに供給すると考えることができる。そのためE=mghよりE=529.8t×9.8×1.5m=7788kJであるので1秒当たりの出力は973.5kWとなる。したがってこの槽を20個備えた船では19470kWとなり、発電効率を80パーセントとすると15576kWの電力が得られる。

 
<遠心式高圧水素製造装置(特許装置)の効果>

この高圧水素発生装置において電気分解セルにおいて個体高分子電解質膜の両面に膜と一体になるように陰極および陽極を接続すれば陽極側に水を供給することによって陰極側に水素ガスを発生させることができる。その場合この水素ガスは固体高分子電解膜によって水と分離できるので供給した水に溶け込むことなく高圧水素ガスタンクに蓄えることができる。しかもこの電解質膜の両面にかかる水圧と気圧が同じ程度になるように装置の回転速度を調整しながら運転するので膜を破ることがなく高圧の水素ガスを容易に生産できる。またこの供給される水は陽極にマンガン系複合酸化物を使用すれば海水でも酸素ガスを発生させることができ、この酸素ガスの浮力によって回転する装置の外周部にある電解セル部から中心筒に向かってエアーリフトポンプと同じように海水流を発生させることができる。(You Tube :Ceramic Diffuser used in a Water Tank)そのためこの海水流は電気分解による吸熱反応によって装置内の海水が凍結するのを防ぐことができるだけでなくその水中ポンプ機能によって深海水を汲み上げ、この海水流を船の後方に噴射することにより推進力を得ることもできる。

<推進力(全揚程)の計算>

装置の回転による遠心力によりパイプ内の海水にはこの酸素ガスによる浮力が働き、酸素ガスは膨張しながら海水とともに回転中心に向かって移動し中心の円筒部から上部に排出され、海水は水流となって船底から船の後部に噴射される。パイプ内の海水にかかる遠心力は回転中心からの距離の二乗に比例するが気泡に働く水圧の差から浮力が計算できる。この酸素ガスの浮力が海水にする仕事は回転中心から電極部までの各部における浮力を積分した値なので装置の回転半径が10m、角速度が40ラジアン/secの場合にこれを計算すると0.5モルの酸素ガスで約5kJとなる。(計算の詳細は連絡先に問い合わせてください)そのため毎秒1モルの水の電気分解をして発生する水流の推進力は約5kWとなる。すなわち平均波高が3mの場合は15576kwの発電ができるので毎秒55.8モルの水を電気分解でき、279kwの推進力が得られる。この推力は279tの力で毎秒1m船を動かすことができることを意味している。そのため波高3mのときの風速は10m/secとされているので断面が30m×50mの船がこの風によって受ける力は風力係数を1.0とすると0.5kg/mより750kgなので風に逆らって船を進められる。そのためたとえ深海にホースを降ろし、船上に洋上風車を設置しても風で船が流されることはなく定位置で発電を続けることができる。また噴射ノズルを下方や左右の方向に向けることにより船の速度の調整や方向転換もできるようになっており、操船に寄与することができる。(ただし船の位置を移動するときはホースを巻き上げ、海表面水のくみ上げによって推進力を得るため海洋温度差発電はできなくなる)

<海洋温度差発電>

この装置では上記のような水流の発生による水中ポンプ作用により海水の取り入れ口から1000m程度の深海までホースを降ろして大量の冷水をくみ上げてその海水を電気分解による吸熱反応によってさらに冷却し、配管により船の後方に導き噴射するようにできる。そのためこの配管にアンモニアガス管を巡らせればこれを冷却し液化する熱交換器の役割をさせることができ、アンモニアの気化は波力発電用の槽を熱交換器として利用して行いこのガスによってガスタービンで発電する。また装置の電解セルやこの波力発電用の槽内では塩素を発生させる電気分解を併せて行うことによって次亜塩素酸ソーダを発生させて海水を殺菌すれば生物の付着を防ぐ事ができ、水力タービンや熱交換器の故障を防ぐ事ができる。
この海洋温度差発電システムでは深海から海水を汲み上げるポンプが不要なばかりでなく熱交換器に海水を循環させるためのポンプも必要ないので従来の海洋温度差発電システムより効率よく発電ができる。

 



 



上述のように平均波高が3mの海域での波力発電によってこの波力発電船では15576kwのエネルギーが高圧水素ガスとして船のタンクに貯蔵し港に運搬することが可能である。この船の年間の稼働率を90%とし、水素ガスで燃料電池などにより発電効率50%で発電できれば15576×0.9×0.5≒7000kWの電力が得られる。この電力を23円/kwhで買い上げていただければ年間約14億円の収入が得られる。また水素ガスの一部を高圧水素として車両のタンクに充填すればガスの圧縮費用が節約できる。(半径15m長さ100mの貯蔵水素ガスタンクで700気圧(約1.3年分)あれば350気圧の車両タンク70,000mの急速充填が可能になる。さらに海洋温度差発電を合わせて行えばより多くの収入が期待できる。
装置の償却期間を5年、メンテナンス費用および人件費を年1億円とし、装置の運転や船の運航を洋上風力発電や酸素ガス気泡浮力による推進力で賄えると仮定すれば五年間の費用が5億円なので14×5−5=65億円以下でこの船を製作できれば波力発電の電気量収入のみで採算が合うことになる。



  出願特許の内容 : 特願・2013-097253号 特許・5347080号



 詳しい内容は下記にお問い合わせください。


住所
 宮城県仙台市太白区茂庭字人来田西8−13
 杜都千愛病院 内 理事長 安ヵ川  誠
TEL
 022−281−0033
FAX
 022−281−0585
E-MAIL  rijityou@midorijuji.or.jp

 

▲ページトップへ




| ホーム | 水中用電子ビーム照射装置 | 沸騰水型核融合発電装置 
| 酸水素ガス掘削機 | 改良型酸水素ガス核融合発電装置 | 高圧水素製造タンク | 高圧式可逆燃料電池 
| 波力発電船によるマンガン団塊採掘システム | 遠心式高圧水素製造装置 | 海洋温度差・波力発電船 
 | 波力発電兼エネルギー運搬船 | セイル型風力発電装置 | 係留スクリュー型海流発電装置 
| ルアー型海流・潮流発電装置  | スクリューポンプ付きスラスト軸受 | 参考 自転力発電装置 

   
Copyrights (C) 2010-2019 Renewable Energy Patents for Sale YASUKAGAWA. All Rights Reserved.
自然エネルギー関連の特許権を販売します 安ヵ川 誠
〒982-0263 宮城県仙台市太白区茂庭字人来田西8-13 TEL:022-281-0033 FAX:022-281-0585