風力発電艦

質問

原発の存在自体は昔から問題視されてます。
実際これ以上増やして欲しくは無いし、もし「本当の意味で廃炉にする技術」が確立されたら直ちに縮小すべき。残念ながら見込みは薄いですが。
なぜ原子力に換わる発電方法が採用されないのか、とても不思議に思います。それさえあれば諸手を挙げて反対派に回るのですが…

…前置き長くてすいません
これより質問です↓

私は風力に期待してます。
なぜ洋上風力が国レベルで実用化されないのかとても不思議です。
周りからは大体以下の回答が返ってきました

1.台風に対する強度

2.フロートの経年耐久性

3.津波によるフロート転覆

4.設置場所の環境変化

5.政府と東電が認めるはずは無い

…まぁ理由.5はともかく
だったら船にして固定設置しなきゃいいじゃん、と思うんです。

全長300M位
平常時は係留し、発電・送電・充電
非常時には退避。
航行中も風で発電、これとバッテリーが動力。
安全が確認され次第帰航、接岸。
送電再開

こんな感じの船って実現不可能なんですかね?

効率・環境・技術・住民感情等、色んな面から提案・意見・反論お願いします

回答No.11

NURU_osan

質問が発電「船」ということでしたので、あえて触れませんでしたが盛んにリンクを張っておられる方がいらっしゃるようなのでメガフロート方式についても追加回答します。

　私自身はリンク先にあるようなハイブリッド発電メガフロートは将来実現すると考えていますが、リンク先はプロパガンダ用サイトなので「都合のいいこと」しか記載されていません。
　アイディアがあるのに実現していないのさまざまな問題があるからであり、それらの問題を解決するために研究をしているのですから、リンク先ではあえて触れられていない「都合の悪いこと」が少なからず存在します。
　本来、当事者がメリットとデメリットを同列で提示すべきですが、あいにくとそうした資料が見つからないので部外の素人考えですがいくつか指摘しておきます（問題があるから駄目ということではなく、「問題は研究によって解決される」とする立場からの発言とご理解ください）。

１．落雷対策
　炭素繊維樹脂は近年様々な分野で採用されていますが、従来素材である金属と比べ落雷に対して弱いことが問題となっています。
　風力発電はただでさえ落雷に逢いやすく、特に冬季雷（冬の雷は夏の雷に比べ破壊力が大きい）の多い日本海側の風力発電所は1年の間に約半数が落雷によって修理を必要とする被害にあっています。当然、洋上は他に障害物が無いため落雷にあう危険性は非常に高いです。
　従来の風力発電機は風車や本体のカバー等にこそ樹脂製品を使用していますが、塔部分や基礎構造には鉄や鉄筋コンクリートを使用しているため、落雷の被害が基礎部分に及ぶことは滅多にありません。しかしSCF研究会の案では（基礎部分を含め）炭素繊維の使用率を増やすことを提唱しており、落雷への耐性が従来風力発電よりも低くなることが予想されます。
　落雷の対策を忘れているわけではないようですが、そもそも風力発電機の落雷対策はまだ決定的な解決策が無く、そこへ基礎部分も含めた構造の大部分の金属を炭素繊維に置き換える事は、冒険的な試みと言えるかもしれません。

２．建造コスト計算に疑問がある
　対波浪性に優れるという理由からセミサブ式メガフロートを採用していますが、セミサブ式メガフロートは想定する波浪の高さと支柱の高さが比例関係にあります。当然、この支柱を高くすればするほどメガフロート建造費用が高くなるため、セミサブ式は「1平方メートルあたり10～13万円」というような目安がありません。
　セミサブ式メガフロートがどれくらいの波高を想定しているか不明確であり、発電量当たりいくらという試算が適当なのかどうか、そして他の建造方式に比べて安いのかどうか判断できません。

３．寿命の比較対象が不明確
　リンク先の更にリンク先である「大規模洋上風力発電」のページに『さびて３０年しかもたない鉄より長い１００年もの耐用性を証明』とされていますが、これは何の寿命と比較しているのかわかりません。
　おそらく船舶の寿命から30年という数値を導き出していると考えられますが、船舶の寿命が30年しかないのは、エンジン等搭載機材の老朽化等が理由で早期に廃棄されるからであり、船体そのものは50年以上の寿命があります。
　また、鋼製ポンツーン式メガフロートの寿命は船舶よりずっと長く、100年以上の寿命を想定されています。つまり100年以上という寿命はSCFコンクリート以外の既存技術でも実現可能です。

４．本当にセミサブ式である必要性があるのかどうかわからない
　対波浪性に優れるということでセミサブ式を選択していますが、ポンツーン式でも波浪に耐えられないわけではありません。ポンツーン式は激しい波浪に晒された場合、揺れが大きくなりやすいため「内海に適している」と言われていますが、支柱より波高が高い波浪に晒された場合の影響はセミサブ式の方が大きくなる可能性があるので、どちらか一方が絶対的に優れているというわけではありません。
　メガフロートが波浪で揺れればその上の風力発電機も揺れてしまいますが、波高が高くなるのは強風が吹いているからであり、強風が吹いている時は風車が過回転で破壊する危険性があるため発電を停止しなければいけません。つまり強い波浪の中ではどの方式のメガフロートであっても発電できないのですから、「風や波浪そのもので壊れない」という条件を満たしさえすれば、より安価なポンツーン式や複合式（ポンツーン式とセミサブ式の組み合わせ）が選択可能なはずです。

５．メンテナンスコストの説明が無い
　セミサブ式メガフロートは大きさの割に表面積が非常の大きいので、メンテナンスコストが高くなります。その費用の説明がありません。

６．水力発電ダムでの実証実験
　リンク先では日本の電力環境を想定しており、日本で実証実験をするような印象を受けます。しかし、ダムは山間部に建設されるものであり、周囲を山に囲まれたダムに風車を浮かべても、風は満足にあたりません。当然、風力発電の実証実験は、実施する前から失敗することが目に見えています。
　リンク先以外の情報によるとSCF研究会は海外の広大な湖面を有するダムを想定しているようで、例としてアスワンハイダムを挙げていました。しかし、こうした巨大ダムを有する国は大抵、広大な土地を持っているので、地上に建設するよりも高いコストを費やしてわざわざ湖面に浮かべる必要性を認められるとは思えません。また、海外に発電用フロートを持っていく(100％現地生産は無理なので、ある程度日本で建造する必要がある)費用が計上されているとは考えにくいものがあります。

７．着床式プラットフォーム
　水深80m以下の海域で着床式プラットフォームを採用するとありますが、リンク先の更にリンク先である「大規模洋上風力発電」のページでは着床式プラットフォームは初期コストが高く、寿命も短く、そして沿岸漁業（沿岸海域の生態系）に悪影響を及ぼす等のデメリットを指摘しています。
　メガフロートは波浪の吸収効果も持っているため、「台風や高波による被害を防ぐ」という目的もある程度果たせる筈であり、なぜメガフロートの利点を主張しながら同じ口で否定した筈の着床式を採用すると言うのか理解しがたい(本当に真剣に考えているのか疑わしい)ものがあります。

８．建造施設
　従来の鋼製メガフロートの建造は造船業界の仕事で実績もあります。しかし大規模SCFコンクリート製メガフロートは既存の造船業者では建造できませんので、事業を本格化する前に新たに建造施設を建設するとともに事業を行う企業を設立する必要があります。そうした事業化についての想定がリンク先の説明にはありません。

９．送電コストの想定が不明確
　洋上発電は海底ケーブルを使わなければならないので、おそらく直流高圧送電になると思います。直流で送電された電気を使用するためには交流に変換する必要があり、送電線とともに直交変換設備を新たに建設する必要があります。
　これら送電設備の建設コストと送電コストがどの程度見込まれているのか不明です。

１０．発電効率の推算が不明確
　風力発電の企画全てに言える事ですが、実質発電量をどれくらい見込んでいるのか不明確（もしくは目論見が楽観的）です。
　風力発電は頑張っても年平均で定格出力の30％しか発電できず、よく成功例とされる北欧の洋上風力発電でも関係者をがっかりさせています。ただでさえ不安定な風任せな上に、冬の日本海側ともなれば落雷で半数が毎年故障する危険性を孕んでおり、その一部は悪天候のため春まで修理不能な状況に陥っています（風車の破損は即風力レンズの破損に繋がるので、ひとたび風車が壊れれば修理コストは他の風力発電より高くなる危険性もあります）。夏場の太平洋側ならば台風のたびに発電中止を余儀なくされるリスクもあります。
　リンク先には『年稼働率を３分の１と想定』という一文が見受けられますが、かなり楽観的な数値であり、既存の風力発電事業の実態からするとかなり甘々な想定と言えます。

　プロパガンダなので仕方のないことですが、以上のような理由からリンク先の記述は非現実的なくらい楽観的展望だと思います。実際にはもっとおとなしいものとなるでしょうから、ハリウッド映画の前評判と同じように話半分程度に受け止めるべきです。どのみち順調に行っても実現するのは数十年後になることは間違いありません。
　長々と拙文をつらね失礼しました。

回答No.10

my-hobby

洋上では、研究されてます。
http://www5.sdp.or.jp/policy/policy/electoric/electoric_hybrid01.htm

回答No.9

NURU_osan

風力発電という発電方法特有の一般的問題（効率やコスト）については他の方と重複するので割愛し、風力発電機を船上に設置する事の問題点だけを指摘します。

　まず、船の上に風力発電機を設置して係留するという方法ですが、風力発電の方法としてはかなり効率の悪い…最悪といっていい設置方法です。

　船舶というものはあまり背を高くすると、横波や横風を受けた時に転覆してしまうため、あまり背を高くできません。
　発電力2MW級（風車直径80m、高さ80m）の風力発電機は総重量で240tぐらいになり、この重量はちょうど戦艦大和の主砲塔１基とほぼ同じ重量です。戦艦大和はこれを3基載せましたが、それでも洋上でトップヘビー（重心が高くて不安定という意味）になることを恐れて、可能な限り低い位置に砲塔を配置するように設計されました。質問で提案されている船は全長300mと大和より二回り位大型なので、240tの重量物を2つ3つ載せるだけなら問題ありませんが、その高さが80mもある（しかもその高さで風を受ける）となると話は全く別です。重心が高くなりすぎ、まず安全を確保できません。

　船というものは風や波の影響で絶えず揺れ動きます。つまり船上の風車が風を受けるベクトルが絶えず変動するため同じ風力発電機を陸上に設置した場合に比べ、風車の効率が落ちます。

　風力発電機は風の運動エネルギーを受け止めて発電します。風力発電機を動かした後の風は運動エネルギーを発電機に奪われてしまうため、それが効率のいい風力発電機であるほど風力が大きく減衰します。
　このため、風力発電機は風に対して縦に並べると効率が大きく低下します。
　船に縦に風力発電機を複数設置して効率よく発電するためには、船体を風に対して真横に向ける必要があります。当然ながら、転覆の危険性が高くなり、転覆の危険を避けるために船首を風上に向かせれば今度は発電効率が半減することになります。

　発電船を係留するということは当然、港湾内に係留することになりますが、港湾というのは船舶を風や波から守るのに適した地形になっています。つまり、地形によって風が減衰する場所なので風力発電機の設置場所としては最悪の地形です。港湾に風力発電機を設置するのであれば、港湾を囲む丘陵等の地上に設置した方が効率ははるかに高くなります。

　発電船から電力を陸上に送電するためのケーブルを接続する必要があります。仮に洋上（港湾の外）に「係留」する場合、船は風や波で流されないように…つまり同じ位置に留まるために…風上に向かって「航行」する必要があります。ちなみに台風等風が強い時は湾内で係留ブイに係留された船舶も風上に向かって「航行」して流されないようにする事があります。本格的な風や波の前に、錨など無力です。
　全長300mくらいのコンテナ船はだいたい10万馬力位のエンジンを必要とします(もちろん、この10万馬力をフルに使っても本格的な嵐になると流されてしまいます)。10万馬力をワットに換算すると7.4MWになります。（風力発電機を載せても転覆しないように船の横幅を広げればもっと馬力が必要になります。）
　全長300mの船上に風力発電機を並べて最大の効率を得るには（転覆の危険を無視しても）2MW級3基が限界です。その合計発電量は最大で6MW、風力発電は定格発電量の10～30％発電できれば良い方なので期待できる発電量はせいぜい1.2MW。風上に船を向ければ発電効率が半減するので0.6～3MW、航行するには足りません。
　発電船は一つの位置に留まるために、せっかく発電したエネルギーの殆どすべてを用いなければならず、嵐や波浪の度に退避する事を考えれば発電エネルギーだけでは不足してしまいます。おそらく陸上に送電できるのは年間平均で定格出力の10％をはるかに下回るでしょう。
　海上設置風力発電は成功すれば年平均で定格出力の30%の発電を期待でき、陸上でも成功すれば20%を期待できますから、10%を下回ることがわかっている発電機を陸上設置風力発電機の倍以上の予算をかけて船上に設置する企業があるとは思えません。

　発電事業目的で船上に風力発電機を設置するのは陸上（または海上）設置型と比較してメリットは、残念ながら無いといって良いと思われます。

回答No.8

DDRSDRAM

他の方が触れていない話をいくつか。

・設置コスト
普通の風車のほかにフロート又は船のコストがかかります。その分だけ高くなります。
常識的に風車より船の値段の方が高そうですが・・陸上の風車に比べて２倍以上の建設コストがかかりそうです。

・ランニングコスト
風車の寿命は十数年です。潮風を考えると寿命は短くなるのではないかと。海底ケーブルの送電線も管理が大変そうです。係留技術も高度なものが必要です。陸上の風車の日本での稼働率は25％～15％です。その分もコスト高につながります。

・二重投資
風まかせなので、風車が全て止まってもいいように火力発電所で同量をまかなうための投資も必要です。すなわち、安い火力又は原子力で電力がまかなえるようにしておいて、風が来たらそれを止めて風力に切り替えるということです。風力はコストが高いので、風が吹けば発電コストが上がるということです。

・技術開発の課題

　　フロート又は船のコストを下げること
　　海中を這わせる送電線の移動や高速巻取り技術の開発
　　塩害対策

　最低でもこれだけは必要でしょう。

蛇足ですが

＞航行中も風で発電、これとバッテリーが動力。

　無意味です。発電時の抵抗でフロートが流されます。その分をスクリューで戻すだけで動けません。風車畳んでバッテリーで走行したほうが無駄が無いでしょう。まあ、なんというか、船の上に扇風機置いて帆に風を当てるようなものです。

回答No.7

blackhill

＃４です。

　すでに実用化されているデンマークの洋上発電の写真を追加します。デンマークは風力への依存度が高くなっていますが、国内での火力発電を減らして電力輸入を増やしているので、マヤカシだという批判もあります。

http://www.sankeibiz.jp/compliance/news/110425/cpd1104250504001-n1.htm

　なお、「洋上発電、写真、デンマーク」で検索すると、航空写真を含めたくさんのデータが見つかります。

回答No.6

my-hobby

http://www5.sdp.or.jp/policy/policy/electoric/electoric_hybrid01.htm

原子力は、利権が有り普及したと思います、
でも今後はその利権に群がる人の意見は通らなく成るので、他の物も普及すると臣ます、
。

太陽光より風力発電効率は数倍良いのですが変動が大きいでも（寿命は長い）、蓄電池が安く成れば、家庭用風力発電が増えると思う「小型風力はフクロウの羽の理屈の特許で音は小さい、

蓄電池も違う理屈で１／１０で販売出来る物１０年後までに販売出来る発表も有った

回答No.5

noname#194317

今ある技術で何とかやれるとしたら、風力発電で作った電気で揚水式水力発電所の水をくみ上げるくらいですかね…本当、蓄電を解決しないと風力にしても太陽光にしても、自然エネルギーは不安定すぎて使えません。ある程度安定が見込めるのは、地熱発電くらい？

規模が小さければ、蓄電はバッテリーや原始的ですがフライホイールなんて方法もあります。なので発電所などと大それたことは考えずに、小規模なご家庭用発電くらいにとどめるのが現実的じゃないですか？至って夢のない話ですけど。

回答No.4

Mokuzo100nenn

誰も住んでいない地域に風車を建てさせてくれというと、野鳥がぶつかって死ぬからとか、景観が悪くなるから、などといって拒絶するのが日本人です。海でも同じでしょう。景観が、とか、うるさくて安眠できないとか言いだしそうですね。

このような反対派に対しては「誠意を見せる」必要が合って、カネがかかるらしいです。

その点、海上には個人の私有件が及ばないので、立地としては有効な選択肢だと思います。

しかし、原子力発電所ぐらいの高密度な装置であればまだしも、風車などという低密度な装置の為に巨大なバージを製造しておっては商売になりませんねぇ。

回答No.3

blackhill

質問のなかで費用について何も触れていないのは何故でしょうか。

　長さ３００メートルの船だと、せいぜい風車３本が関の山かな。これでは到底ペイしない。洋上に風車を並べる方式は、北ヨーロッパでは実施済み。

お礼

すいません、効率＝費用対効果のつもりで書いてました…

ヨーロッパ実用の話は知ってました、国は初見でしたが。ありがとうございます。
他国で出来てるのに…と思って日本で実現するにはどうすればいいのか考えてたらこうなりました。
…にしても三本ですか…
こう、甲板全面に1m位のをバーッと敷き詰めてるのを考えてたんですが…
でもやっぱり大型の方が発電効率高いんでしょうからね。
うーん…ダメか
また何か考えてみます。

回答ありがとうございました!!

回答No.2

0909taka

風力発電が普及しない理由は１～５のどれでもない（しいていえば４だが）
最大の理由は安定して発電できないこと

例えば東京電力管内で夏の午後１～５時の間に６０００万ｋＷ弱の需要がある
つまり東京電力は最大６０００万ｋＷの発電能力があるということで
逆の言い方をすると夏の午後１～５時以外の時間は電力が発電能力に対して余っているってことだ
さらに言えば夏の午後１～５時に確約出来ない電力は電力供給の観点から見た場合にまったく無意味な存在となる

分かりやすく言うと原発に１０００万ｋＷの発電能力があるとして、全て風力に置き換える場合
風力発電は常時最低でも１０００万ｋＷを発電する必要があり、これを下回ることは許されない
もちろん風が吹かないからとか台風だからとかいう言い訳もナシ
しかも夏の午後１～５時ピンポイントで１０００万ｋＷを確約する必要がある

よく風力は最大ＯＯｋＷ発電するとかコストがこれくらいだとかいう話を聞くが
夜の夜中の誰も電気を使わない時間に何百万ｋＷ発電しようがまったく意味が無いし
使われてない電力も含めて発電コストが安いという話自体がナンセンスだ

風力発電が本当に意味のある電力を生み出すためには何らかの形で大容量の蓄電技術の開発が不可欠
だが、現状低コストで大容量の電気を貯めておく技術は無い
逆にこの技術があれば「風力発電艦」なるものが夢物語でなくなるかもしれない

お礼

あー、やっぱり安定性と蓄電容量の話になりますよね
「時間帯に対して」って事では不安定もいい所ですからねぇ…
自然を使う上での当たり前の問題点ですよね。

分かってはいるんです。だからこそ↓
》夢物語
ハッキリ言ってくれてありがとう(苦笑)

早いトコ自然を利用(「制御」ではない)出来る様になるといいんですが…
その日が現実になる事を心から祈って今は一言。

回答、ありがとうございました!!