波動エネルギー
Waves are wind energy that the ocean has collected and carried for thousands of kilometres. There is a great deal of it, and it keeps coming at night and in winter. After fifty years of trying, nobody has yet built a wave machine that is both tough and cheap.
P123, via Wikimedia Commons
冬の西海岸に立って、足を通して感じる。数秒ごとに海を渡った水が到着し、崩れる。 波は数千キロメートルの海上を吹き抜ける風によって作られる。 風が弱まった後も夜間と昼間に来ていて、最も強い冬の太陽電池パネルが作らない時に来る。
これは約束であり、それは真実である。 このページは、我々の ファンウォール研究と同じ正直さで書かれており、なぜ約束を守るのが難しいのかについて述べている。 The short version: **the physics works and the resource is large, but a wave machine must harvest ordinary seas while surviving storms that carry fifty times more power. 半世紀後，多くの会社が倒産した後も，波力は太陽光より数倍高価であり，まだ優勝する設計はない。 電力が高く，海が唯一の隣人である場所では，先に勝つことができる。
何だ？
波動エネルギー変換器は，波の運動を電気に変換する機械である。 Unlike wind, where one design (the three-bladed turbine) has won, wave energy still has hundreds of competing ideas. それらはいくつかの家系に分類される。
- 点吸収体浮き輪は上下に揺れ アンカーや重い浮き輪を引っ張ります それはコルパワーのC4だ
- 減衰器波の方向に沿って長い蛇のような浮き輪が つながりで曲がる ペラミスが有名な例である。
- 振動波サージコンバータ海岸近くの海底にあるヒンジ式のフラップが前後に揺れます Aquamarine Power’s Oyster was one.
- 振動水柱水面下に海へ開く部屋 波が内部の水を上下に押し出すと、それはタービンを通して空気を入れ外す。 Mutriku in Spain has sixteen of them built into a harbour wall.
- オーバータップ装置波を上流に流し込むランプで 低水位のタービンで水を排出する
. これに達するには，波浪と共に浮き船の動きが同調しなければならない。 In practice, measured and modelled machines capture typically between a tenth and a third of the power arriving across their own width (Babarit, 2015).
Slow, huge forces. A wave pushes with enormous force but moves slowly, a metre or two every few seconds. 発電機は速く、穏やかな動きを好むので、 波動機械には パワーテイクオフ 油圧ラムとモーター 空気タービン 直接駆動リニア発電機や機械ギヤボックスなどを 変換するものです ここで技術の多くと 失敗の多くが起きる
理論的・実用的限界
The resource. Averaged over the planet, about 2.1 TW of wave power reaches the world’s coastlines, of the same order as the world’s average electricity use of about 3.4 TW (Gunn and Stock-Williams, 2012). 機械は全ての海岸線を整備できず，波が浅い水域に達するとエネルギーが失われ，資源の多くは遠隔な南方の海洋にある。 風力の豊かな海岸は緯度40〜60度付近にあり，西風が強い。 Enclosed seas such as the Mediterranean receive only a few kilowatts per metre.
嵐の問題だ 解説者のストームボタンは，中心難易度を可視化する。 A machine is designed to make most of its money in seas of 1 to 4 m, yet it must survive seas of 10 to 15 m, carrying fifty or more times the power, and single waves higher still. 嵐のために構造を設計すると重く高価になり，平均的な海のために設計すると脆弱になる。 風車は，その翼を風から外に回転させることでこれを解決する。 波動機械は海から出ることができない。
Fatigue. With a period of 8 seconds, a machine meets about four million waves a year, each one bending, pushing and twisting its joints, seals and moorings. Over twenty years that is about eighty million load cycles in salt water.
アクセスと泊地 波力発電機は，海洋エネルギーの他の形態と同様に，安定した天候下でのみ設置・修理が可能であり，また，最悪の天候下においても正確に設置される。 海上の船舶を浮かせる際に，浮き輪は，動く船体を引きずり落とすことなく支えなければならない。
実際のプロジェクト、測定
| プロジェクト | どこ | 種類・サイズ | 何があったの？ |
|---|---|---|---|
| ペラミス | ポルトガル・アグサドゥーラ、後にオークニー島EMEC | 減衰器750kW長120～180m | The first multi-machine wave farm: three machines, 2.25 MW, began exporting in July 2008 and were offline by November 2008 when the project’s owner ran into financial trouble. The later P2-001 machine completed more than 15,000 operating hours at EMEC. Pelamis Wave Power entered administration in November 2014 (Pelamis). |
| カキ | EMEC オークニー島 | 近岸フラップ315kW、800kW | First machine installed in 2009, the second generation tested from 2012 to 2015. Aquamarine Power called in administrators in October 2015 (Aquamarine Power). |
| ムトリク | バスク州 | 港湾防波堤に16基の振動水柱を設置し、296kW | Operating since July 2011. Over 3 GWh in total by the end of 2023; 266 MWh in 2023, a capacity factor of about 10%. Its Wells turbines convert about 30% of the air power into electricity. Cost €6.4 million (Mutriku; Tethys, PNNL). |
| ウェーブ・ハブ | コーンウォール沖海戦 | 20ＭＷまでの機械用グリッド接続テストソケット | Installed in 2010 with public money. By 2018 no electricity had been produced there; the site later turned to floating offshore wind (Wave Hub). |
| コアパワーC4 | アグサドゥーラ | 点吸収ブイ定格300kW幅9m高19m | Exporting since October 2023; survived 18.5 m waves in Storm Domingos in November 2023; reported peaks of up to 600 kW; type certification by DNV in 2026. A small array of further buoys is planned at the same site (CorPower Ocean; CorPower, 2026). |
これは 気を抜かせる 2000年代の最も有名な機械、PelamisとOysterはいずれも海上で動作しており、両社とも次のステップが投資家がリスクを負うよりも高価だったために商業的アレイに到達する前に失敗した。 もっとも長く稼働しているプラントであるムトリクは小さく、いずれにせよ必要な防波堤に建設された。 The newest generation, led by designs such as CorPower’s, has put survival and control first and is only now moving from one machine to a first small array.
どれだけかかる？
また，波浪発電所の建設費用は，プロトタイプとモデルから推定したものである。
| ソース | 何だ？ | 価格 |
|---|---|---|
| ムトリクの計算結果 | €6.4 million for 266 MWh in 2023, 20 years at 7% real, before any running costs | over €2 per kWh |
| Ocean Energy Systems (2015) | 第二波アレイ、平均開発者データ | $0.21 to $0.67キロワット時 |
| Ocean Energy Systems (2015) | 初の商業規模波力発電所：開発者の推定値／独立した参考研究 | $0.12 to $0.28 / $0.28 to $0.48キロワット時 |
| Ocean Energy Systems (2015) | 初期アレイの設置費用 | $4,000 to $18,100ドル/キロワット |
| 私たちのベンチマーク | 建物上の屋根上ソーラー，ファンウォールモデル；Lazard 2026商業及びコミュニティソーラー | $0.19 per kWh; $0.09 to $0.20 |
| Lazard (June 2026) | 新ユーティリティソーラー／オンショア風力／オフショア風力 | $0.04 to $0.10 / $0.04 to $0.10 / $0.11 to $0.17キロワット時 |
ムトリクはコストの公平な試験ではなく，信頼性を考慮して小型タービンを選択した実証である。 しかし，実際のハードウェアが紙の推定値とどれだけ離れているかを示している。 The honest range for a first small array today is roughly $0.30 to $0.70 per kWh, two to four times rooftop solar. The industry’s own studies say commercial farms could reach $0.12 to $0.28, if machines survive, availability is high and costs fall with volume. これらの条件は海上ではまだ示されていない。
勝てる場所と 負けられる場所
勝ち取れるものは
- 海上で、電気がないところで 海洋センサ，航法ブイ，養殖ペン，再充電を必要とする水中機器，および海上プラットフォームは，今や冬にはほとんど動かないバッテリー，ディーゼルまたはソーラーパネルで動いている。 ここでは，小波機械が安価な太陽光ではなく高価なエネルギーと競争している。
- 活発な海岸の島ヘブリディーズ諸島からアゾレス諸島や太平洋に至るまで すでに輸入ディーゼルが電力を供給しています
- 防波堤や海岸壁が建設されるすでに建物の費用が支払われているムトリクと同じように
- 海上風力発電所と並んでまた，風が弱くなっても波浪がない時に発電する。
- 高緯度の冬季電力として太陽光発電が最も少ない時に 波が一番強い場所です
勝てない
- 安価なバルク電力として太陽光発電や風力発電ができる場所はどこでもです
- 海岸と溢れる海の上に平均資源量は数キロワット/メートルです
- 生存を証明する前に 海上での冬を越えていない設計は，どんなに良いタンク結果であってもモデルである。
証明されたもの、可能性のあるもの、推測的なもの
Proven: the physics of wave energy and power flux; the capture limits for oscillating bodies; that wave machines can generate electricity at sea and export it to the grid; that an oscillating water column in a breakwater can run for more than a decade (Mutriku); that the resource is strongest in winter on west-facing coasts at mid-latitudes.
可能性: 2023年に発生したCorPowerのC4と同じような嵐を乗り越えることができる ケーブルやモーリングを共有するアレイは コストを下げる
Speculative: wave power at the cost of offshore wind; a single design winning the way the three-bladed turbine won for wind; large arrays of hundreds of megawatts in the next decade.
開放的な研究課題
- Survival and control together. How to tune a machine to capture the most from ordinary waves while detuning it safely in a storm, reliably, for twenty years.
- パワーテイクオフ ゆっくりとした巨大な力の効率的で持続可能な変換：油圧，磁気歯車，リニア発電機，それ自身が発電機である柔軟な材料。
- Moorings and structure. Less steel per kilowatt, and moorings that do not fail.
- アレイ 機械がどのように集団で互いに影を作り，助け合うか，インフラストラクチャをどのように共有するか。
- 収束 上記のうち，どれが基本的に最も安いかを示した。 舞台裏公演 ウェーブ・エナジー・スコットランド 共有データを使って答えることはできません
- 環境 海底騒音，係留地における海洋哺乳類の巻き込みリスク，大型アレイが波からエネルギーを取り出すときの沿岸堆積物への影響などについて述べた。
実用的なプロトタイプには
波力発電は、アイデアから海へと、よく踏み込まれた経路を持っている。 下記の費用は小規模チームに対する大まかな見積もりです。
| ステージ | ワーク | 証明する事は | 粗費 | タイム |
|---|---|---|---|---|
| 1．数値モデル | 実海状態における機械の周波数領域と時間領域モデル（ＷＥＣ‐Ｓｉｍなどのオープンツールが存在する） | 理論上の捕獲幅，嵐における負荷 | $10k to $40k | 2~4ヶ月 |
| 2.波動タンク | 大学波域における1：50〜1：20のモデル，規則波と不規則波，そして極端な波，計器で測定したシミュレートされた出力離陸を用いた。 | 捕獲幅比と生存荷重を測定した。 | $30k to $150k | 3ヶ月から6ヶ月 |
| 3．防波堤試験 | ＥＭＥＣのスカパフローやスペインのＢｉＭＥＰなどの育成施設で1：4〜1：10の機械を作り，ロードバンクに輸出する。 | 実際の電力、泊地、保守、海上での冬 | $0.5 million to $3 million | 1年から2年 |
| 4.フルスケール | One machine at an open-sea grid-connected berth | 銀行に預けられる性能と生存率データ | $10 million and up | 数年間 |
ステージ2は，ピッチが信頼性を持つようになる段階である：波動タンク内のモデルにパワーテイクオフを測定し，それが捕獲するものと生き残るものを示す。
誰が必要なのか
- 海洋工学者 波動構造の相互作用と制御経験を持つことです
- ウェーブタンク施設 研究室で行われています
- パワーテイクオフ専門家油圧，リニア発電機，磁気ギヤリングなど
- 係留と海上構造技術者。
- 海軍作戦 海上で装置を設置して回収した人々です
- 海洋生態学者 ノイズと干渉のモニタリングに使われています
- 海上のユーザー魚養殖場や海洋観測所、島の公共事業者が 最初の機械を購入するでしょう
もっといい考えは？
財団のメンバーは ピッチを聞く人がいるかもしれない アイデアをピッチするには 実際に電力を生み出す波動タンク内のモデルは，どんなアニメーションよりも多くを言う。 論文のアイデアも歓迎する。物理学と数値が確実なら、ここでウェブサイトに公開できる。 しかし，実用的なモデルがないと資金調達は非常に困難であり，ここでは資金調達やリターン，導入の約束など何もない。
あなたのアイデアを 寄付書類グリーン・イニシアティブを選んだのです Tell us which waves it is designed for, the capture width you expect and why, how it survives a storm, a rough cost per kWh, and the cheapest test that could prove it wrong. The energy sources page compares wave power with eleven other ideas.
ソース
- ガン，Ｋ．とストックウィリアムズ，Ｃ． (2012). 地球規模の波力資源を定量化する。 再生可能エネルギー学会誌，44，296-304.
- ^ ファルネーゼ、J。 (2002). 海洋波動と振動系：波浪エネルギー抽出を含む線形相互作用. ケンブリッジ大学出版局。
- ^ a b あいち (2015). 波エネルギー変換器の捕捉幅比データベースを作成した。 Renewable Energy 80, 610-628.
- 海洋エネルギーシステム（2015年）。 海洋エネルギー技術の国際的な平準化コスト.
- 波力深海パワーフラックス式
- ペラミス波エネルギー変換器ウィキペディア
- アクアマリンパワーウィキペディア
- ムトリク防波堤太平洋北西国立研究所のテティス ムトリク波力発電所.
- ウェーブ・ハブウィキペディア
- コアパワー・オーシャンまた，海洋の環境変化に対する影響を調べるための研究として，ウィキペディアとＣｏｒＰｏｗｅｒ Ｏｃａｎ（2026）がある。 世界初の波力技術DNV認証を取得しました.
- ウェーブエネルギー スコットランド プログラム報告書公開図書館.
- Lazard (June 2026). Levelized Cost of Energy+, version 19.
- Local Solar System ファウンデーション The Fan Wall: open model and benchmark, rooftop solar at $0.19 per kWh.