国立研究開発法人新エネルギー・産業技術総合開発機構（NEDO）、協和コンサルタンツ、アイム電機工業、前田建設工業、九州工業大学、早稲田大学は2017年11月17日、「相反転プロペラ式潮流発電技術」を開発したと発表した。「相反転プロペラ」とは互いに逆方向に回転する2枚のプロペラを指し、1枚のプロペラを使う潮流発電よりも高い発電効率と発電機の小型化を期待できるという。
図 今回開発した「相反転プロペラ式潮流発電技術」を組み込んだ1/7スケールモデルの構造図
出所 国立研究開発法人新エネルギー・産業技術総合開発機構
潮流発電は、潮の満ち引きによる水平方向の流れを利用して発電する技法。潮流の流速が一定の値に安定しないものの、その変化は周期的で予測可能であり、発電量も事前に予測しやすいという利点がある。また、陸地に比較的近い位置に設置できるという点も大きなメリットだ。
従来の潮流発電の機器では、コイルを固定してプロペラの回転で軸となる磁石を回転させることで電力を得ていた。相反転プロペラでは、2段構えのプロペラがそれぞれ磁石とコイルを反対方向に回転させる。磁界を切る相対的な速度が向上するため、発電効率が高くなると期待できる。また、発電機に発生する回転トルクを逆回転で相殺できるため、外部への反作用がなくなり、発電機を支持する構造部分を簡素化でき、設置費用の削減も期待できる。
図 従来の潮流発電機と、相反転プロペラを利用した潮流発電機の違い
出所 国立研究開発法人新エネルギー・産業技術総合開発機構
今回は、NEDOが実用機と想定している機体（プロペラ直径7mで、流速が毎秒4mに場合の定格出力が500kW）の1/7の大きさの試作機を開発し、水槽試験で発電出力や装置の安定性を確認した。その後、実際の海域で試験を実施した。
実海域での試験は、10月17日から20日までの間に長崎県の離島「伊王島（いおうじま）」から沖に2kmほど進んだ地点で実施した。実験では発電装置の試作機を船の後部（船尾）の深さ3.5mの位置に固定し、船を航行させることで潮流に近い水の流れを再現した。その結果、前後2段のプロペラが安定して回転することと、事業の再委託先であるイーグル工業が開発した「メカニカルシール」が高い防水性能を発揮していることを確認できたという。
今回の試作機の定格出力は、流速が毎秒2mの環境で1.38kWだが、今回の試験では流速が毎秒1.3mも条件で379Wの出力を得られたという。発電効率にすると43.1％に相当し、設計時に想定した発電効率42％を上回った。実用機と想定しているプロペラ直径7mの発電機でも同様の発電効率を期待できるなら、流速が毎秒4mの条件で543.6kWの出力を得られる計算になる。
今回の事業では、事業全体の調整を協和コンサルタンツが担当し、アイム電機工業が発電機を設計した。また、取り付け時の施工方法は前田建設工業が検討し、相反転プロペラの基本的な技術開発を九州工業大学と早稲田大学が担当している。NEDOは今後、実海域での試験結果で得られたデータを利用して、数値シミュレーションで実環境下での発電コストの試算に取り組むとしている。
