海のエネルギーをどうやって取り込むのか？スタートアップの「対船」発電装置を覗いてみよう
波力エネルギーを捉えて発電する装置を開発するスタートアップ企業、オシラ・パワーは、海洋規模の野望を掲げています。シアトルに拠点を置く同社は、米国西海岸沿いに数千基の装置を設置し、合計でギガワット単位の電力を発電することを構想しています。
それは野心的な夢だが、そもそも波力発電に踏み込むには、ある程度の大胆さが必要だ。
波の潜在能力を最大限に引き出すには、上下動、横揺れ、前後へのうねり、旋回、縦揺れ、そして揺れという6方向の動きを利用する必要があります。海から借用して適応できる陸上のエネルギーシステムは存在しません。そして、嵐が来れば、高性能な装置も自然現象によって破壊されてしまう可能性があります。
オシラ社は波力発電の課題を克服したと信じており、その技術をテストするために2つの実証プロジェクトを展開している。
同社は12月初旬、メイン州沿岸で外洋試験を行うため、Triton装置の6分の1スケール版を打ち上げる予定だ。数千マイル離れた海上では、オシラ社がTriton-Cと呼ばれる小型装置を保有しており、オアフ島沖の米海軍波力エネルギー試験場に設置している。電力網に接続されれば（いつになるか分からないが）、最大出力100キロワットのこのシステムは、海兵隊基地の約25世帯に電力を供給することになる。
「当社は大規模導入、実用規模の導入に最適な技術を持っていると確信しています」とオシラ社のCEO兼共同創業者であるバラクリシュナン（バルキー）・ネア氏は語った。
より大型のトリトンは最終的には実用規模の製品となり、1メガワットの電力を生成でき、アレイに設置できるように設計される一方、トリトンCは遠隔地のコミュニティや養殖施設、海洋観測プラットフォーム、海軍基地などの場所に電力を供給するのに適している。
オシラ社は投資家から750万ドル、米国エネルギー省（DOE）をはじめとする連邦政府、州政府、スコットランド政府から2000万ドルの助成金を調達しており、従業員数は11名です。
しかし、Oscilla 社のいずれかのデバイスが市場に登場するまでには、まだ長い道のりが残っています。
実際、波力発電分野全体はまだ商用化前の段階にあると、パシフィック・ノースウエスト国立研究所沿岸科学部門のシニアアドバイザー、アンドレア・コッピング氏は述べた。「波力発電技術は依然として非常に困難で、試験段階にあるものの、本格的な導入はほんのわずかです」
波力発電の可能性
しかし、波力発電は莫大な再生可能エネルギー源となる可能性があります。ほとんどの大陸の西海岸には、最適な条件が揃っています。米国では、波力発電は理論上、国のエネルギー需要の64%を賄う可能性を秘めていますが、電力網のコストと整備の難しさが、その実現を阻んでいます。
この分野への支援は世界中で少しずつ広がっています。米国、英国、オーストラリア、中国、デンマーク、イタリア、韓国、ポルトガル、スペインなどの国々がこの技術開発に取り組んでいます。
太平洋岸北西部では、オレゴン州立大学がPacWaveというプログラムを実施し、オレゴン州ニューポート近郊に波力エネルギー試験場2カ所を建設している。昨年、エネルギー省はPacWaveに2,500万ドルの資金を交付した。
「海の容赦ない力を利用することは、炭素汚染を削減するクリーンかつ革新的、かつ持続可能な方法であり、アメリカの企業や家庭、特に気候変動の影響を最も受けている沿岸地域に利益をもたらす」と、ジェニファー・グランホルム米エネルギー長官は助成金を発表する声明で述べた。
Oscilla社は、実物大Triton装置の詳細設計を行うために、米国エネルギー省から資金提供を受けている。Nair氏によると、同社は今後2～3年以内にPacWaveにシステムを構築・配備するためのさらなる支援を得たいと考えているという。
「対ボート」の構築
ネール氏とラフル・シェンデュア氏は2009年にソルトレイクシティでオシラ社を共同設立し、2013年にシアトルに移転した。同社はワシントン大学応用物理学研究所と協力し、約10年前に設計を考案して以来、改良を続けている。
「彼らの技術は優れていると思います」とコッピング氏はオシラについて語った。「そして、彼らは強力なエンジニアリングと適応型学習のアプローチを仕事に取り入れています。」
基本的な考え方は、水面にいかだのような浮き輪を置き、その浮き輪をその下に吊るした重いリング状の海錨の 3 か所に固定するというものです。
「私たちが設計しようとしているのは、対船です。ボートは波の中でも非常に安定するように設計されているからです」と、オシラ社の最高技術責任者、ティム・マンドン氏は述べた。「波の中でもできるだけ大きく動けるようにしたいので、極めて不安定なものを設計しようとしているのです。」
「私たちは科学に100%の自信を持っています。そして、私たちが生み出せる電力にも非常に自信を持っています。」
– バルキー・ネア、オシラ・パワーのCEO、社長、共同創設者
水面上の「アンチボート」は、水中に沈んだ安定したリングに対して相対的に動き、2つの物体を繋ぐ3本の「腱」を独立して伸縮させます。この腱の動きによって機械エネルギーが生み出され、油圧駆動装置によって電力に変換されます。システム全体は海底に固定されています。
天候が極端に厳しい場合、この装置はポンプを作動させてバラスト室に液体を満たし、フロートを波の下に沈め、嵐による被害から守ります。
「私たちは科学的知見に100%自信を持っています。発電できる電力についても非常に自信を持っています」とナイア氏は述べた。「コストについては、もう少し確実な情報を得る必要があります。」
デモはそうした財務情報の一部を提供するはずだとナイール氏は述べた。彼は、初期の実用規模のプロジェクトでは太陽光発電の約3倍の価格が実現し、その後のプロジェクトではそこから下がることを期待している。価格が高くなったとしても、波力エネルギーは依然として実現可能であると彼は述べた。なぜなら、太陽光や風力のような間欠的な再生可能エネルギー源は、波力のようなより信頼性の高い電力と組み合わせる必要があるからだ。
次のステップ
前途にはまだ厳しい状況が待ち受けており、成功への最大の課題は資金調達だ。
この点について、洋上風力発電は近年の教訓となっている。波力発電よりもはるかに勢いのあるこのセクターは、最近、ニュージャージー州沖での大規模プロジェクトの中止という痛手を受けた。報道によると、開発業者はサプライチェーンの問題、金利上昇、税額控除の不足を理由に挙げているが、米国では他の海洋風力発電プロジェクトが進行中である。
波力発電装置の建設・設置、そして電力網への接続にかかるコストに加え、この分野はこれまで規制されていなかった分野における許可取得要件にも直面することになる。PNNLの2020年の報告書では、海洋エネルギー装置が海洋生物に与える影響は限定的であることが示されており、これがこのプロセスの改善に役立つ可能性がある。洋上風力発電は、プロジェクトサイト周辺住民からタービンの景観への影響を懸念する反対に直面してきた。しかし、波力発電装置は目立たないため、この点はそれほど問題にはならない。
ナイル氏は、オシラ社よりも波力発電の商業化に近づいている欧州企業はいくつかあるが、勝者になる余地はたくさんあると語った。
「次のステップは、これらのシステムを構築・展開し、実際に運用して人々が話題にし、私たちが何ができるかを示すことです」とナイア氏は述べた。「そのためにはある程度の資金が必要です。」
