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「再生可能エネルギー」という言葉から、ソーラーパネルの海や風力タービンがそびえ立つ光景が思い浮かぶのは、あなただけではないはずです。 太陽や風からエネルギーを取り入れることは、ますます一般的になってきています。 なぜなら、これらの「クリーン」なエネルギー源は、大気を汚染することなく電気を生み出すからです。 さらに、大気中に二酸化炭素を放出しないことも重要です。 しかし、太陽光発電や風力発電には、大きな欠点があります。 いつでも利用できるわけではないのです。 太陽は日中しか照らさない。 風は吹いては消え、吹いては消える。 常に発電できるほど風が安定して吹いている場所は、ほとんどありません。 また、簡単に聞こえるかもしれませんが、後で使うためにエネルギーを蓄えることは大きな課題であることが証明されています

しかし、海の波はどうでしょう？ 海辺に行ったことのある人ならわかると思いますが、波は朝昼晩と海岸に打ち寄せます。 そのため、24時間体制でエネルギーを生み出すのに最適なのです。

風が水面を吹くと、波が発生します。 風の強い日に海や湖で白い帽子を見たことがある人は、これが実際に起こっているのを見たことがあるはずです。 風が吹くと、水面の水が上下に揺れます。 このとき、水はある場所から別の場所へ移動しているように見えますが、実際にはそれほど遠くへは移動していません。

少なくとも、海のような非常に深いところではそうでしょうね。 そのようにゆるやかに揺れる波を “うねり “と呼びます。

水が浅くなるにつれて、波は円を描くように進むことができなくなります。 地面が邪魔になる。 水が海底にぶつかって、円が楕円につぶされるのです。 人が何かにつまずくのと同じように、水も地面に「つまずく」のである。 上部が下部を飛び越える。

波力エネルギーシステムは、水の動きを利用して電気をつくります。 波力発電は、水の動きを利用して電気を作るシステムです。 また、うねりを利用したものもあります。 また、海底付近の波圧を利用するものもあります。 しかし、波のエネルギーを電気エネルギーに変えるという目的は同じです。 その電気は送電網の電力として利用されます。

波力発電は、海の近くに限られています。 結局のところ、電気を運ぶケーブルは、それほど長くはできないのです。 しかし、世界の人口の40パーセントは、海から100キロメートル以内の場所に住んでいます。

そのような波力への期待から、研究者はさまざまなタイプの発電機が海洋エネルギーをどれだけうまく電気に変換できるかをテストしています。

必要なところに電力を

波力発電の最初のステップは？

すべての沿岸地域が波力発電に適しているわけではありません。 海の下の土地の形によって、波の大きさや形が変わるからです。 また、波力発電装置はコストがかかります。 最適な場所は、波がたくさんあるべきですが、嵐でコンバーターが損傷するほどではないのです。 Joao Morim NascimentoとNick Cartwrightは、オーストラリアの環境エンジニアです。 二人ともクイーンズランド州サウスポートにあるグリフィス大学に勤務しています。 環境エンジニアは、汚染や廃棄物を減らすために働いています。 2人は、自国の南東部沿岸で波力発電のコンバーターに適した場所を探したいと考えていました。 この海岸には、オーストラリアの大都市がいくつかあります。 3439>

研究者たちはまず、SWANと呼ばれる既存のコンピューターモデルから始めました。 (SWANは、オランダのデルフト大学の研究者によって開発されました。 SWANはオランダのデルフト大学の研究者が開発したもので、海洋波のエネルギーの強さと位置を予測します。 そのために、風、海底の特徴、複数の波の相互作用などを考慮します。

Morim Nascimento と Cartwright は SWAN をオーストラリア南東部に適用するように修正しました。 彼らは岸から50キロメートル（31マイル）以内の水深の詳細を追加しました。 また、この地域の風と波のデータも追加しました。 そして、海上のブイから得たデータを使ってモデルをテストしました。 3439>

The model helped the team find “hotspots” – place with what Cartwright describs as “abundance of wave energy”. それぞれの場所は、海岸から5キロメートル（3マイル）以内で、水深は22メートル（72フィート）以下です。 これらの場所は理想的で、遠くから電力を供給するよりも簡単で安価だからです。

「海には十分すぎるほどの自然エネルギーがあります」と彼は言います。 「課題は、人々が利用できるような電力に変換することです。 その課題のひとつは、海そのものにあります。 波が常に機器にぶつかってくる。 また、異常気象に見舞われることもある。 カートライト氏によれば、非常に大きな高波がコンバーターを損傷する可能性があるという。 また、塩分を含んだ海水は金属部品を腐食させ、分解してしまいます。

Sea carpet

科学者とエンジニアは、これらの課題を克服するために、さまざまな方法を試しています。 彼らのアイデアにより、さまざまなタイプの設計が生まれました。 あるコンバーターは、海底の波力発電機につながれて海面に浮かんでいます。 また、片方を海底に固定し、もう片方は波が押し寄せるたびに自由に左右に反転させるものもある。

最新のシステムの1つは、少し平らなカーペットに似ています。 カリフォルニア大学バークレー校の Mohammad-Reza Alam 氏と彼のチームは、泥だらけの海底を模倣するようにコンバータを設計しました。 泥の多い場所は、押し寄せる波を吸収するのに適している、とアラムは説明する。 浅い海で漁をする人たちは、荒れた天候になるとよく泥の多い場所に向かいます。

泥がそれだけのエネルギーを吸収できるなら、泥のように機能するエネルギー変換器も同じように機能するはずだと、アラム氏は推論しました。

彼のコンバーターの「カーペット」部分は、滑らかなゴムのシートでできています。 それは海底の近くに置かれ、波と一緒に曲げたりたわんだりすることができます。 それが上下に動くと、ピストンポンプに投稿が出たり入ったりします。 ポンプはピストンの動きを電気に変換し、電気はケーブルを通って電力網に送られます。

カーペットは波からほとんどすべてのエネルギーを取り除くことができると、アラム氏は言います。 そして、多くの家庭に電力を供給することができるようになるのです。 毎時間、「カーペットの1平方メートルごとに、カリフォルニアの海岸付近の水から約2.5キロワットを得ることができる」と彼は言います。 これは、典型的なアメリカの家庭で毎時間使用される電力の2倍です

“If we want to get the same power from solar,” Alam says “we need 14 square meters of solar panels. “もし、同じ電力をソーラーから得ようと思ったら、14平方メートルのソーラーパネルが必要です。 それは14倍です! 彼によると、フルサイズの波のカーペットは、おそらく幅10メートル（33フィート）、長さ20メートル（66フィート）ほどの大きさになるそうです。 ですから、1時間に500キロワット、つまり400軒以上の家に24時間電力を供給できるはずです。

北ヨーロッパなど他の場所では、もっとエネルギーが強い波があります。 そのため、そこにウェーブカーペットを敷けば、より多くの電気を生み出すことができるとAlam氏は指摘します。 一方、メキシコ湾のような弱い波では、電力網にそれほど多くの電力を送り込むことはできません。

海底に固定された構造全体は、海底のすぐ上に位置しています。 そのため、完全に視界から消えている。 それは、ビーチで過ごす多くの人々にとって重要なことです。 海水浴やセーリングの際に、風力発電のような大きな構造物を見るのは嫌なものなのです。 実際、多くの風力発電所は海岸から離れた場所に設置されているため、ビーチで楽しむ人たちからは見えません。 ところが、ウェーブカーペットは岸に近いところにあることがあります。 そのため、電力を送るケーブルも短くすることができます。

環境にやさしい？

再生可能エネルギーの新しい供給源を見つけることが環境にやさしいということは間違いないでしょう。 汚染が少なく、温室効果ガスが少ないことは、人間や植物、動物にとって良いことです。 しかし、クリーンなエネルギー源はまだ問題を引き起こすことがあります。

風力タービンは、たとえば、渡り鳥やコウモリの邪魔になることがあります。 (回転する巨大な羽根との衝突で、毎年何十万匹もの動物が死んでいるという試算もあります）。 波力発電機は高さが低いので、渡り鳥の邪魔になることはないだろう。 しかし、「海洋環境との相互作用を慎重に考慮する必要があります」とデボラ・グリーヴスは言う。 3439>

1つの懸念は、押し寄せる波からすべてのエネルギーを吸収することによる生態系への影響です。 (結局のところ、波のエネルギーを電気エネルギーに変換することで、電気を発生させているのです)。 波から吸収したエネルギーは、波が岸に向かって押し寄せてくるときに残るエネルギーを減らすことができます。 少なくとも、ある程度の距離の波は小さくなります。 波が小さくなると、水柱（特定の海底とその上の海面との間の水）内の栄養分の混合が少なくなる可能性があります。 そして、そこに生息する生物種に影響を与える可能性があると、グリーブスは言う。 「しかし、それは利点にもなり得ます」と彼女は付け加えます。 3439>