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海洋再生エネルギーの市場展望と開発動向    
[コードNo.11STA066]

■監修/ 木下健(東京大学)
■体裁/ A4判上製本 472ページ
■発行/ 2011年 3月 29日 S&T出版(株)
■定価/ 64,800円(税込価格)
■ISBNコード/ 978-4-86428-016-7
 
★再生可能エネルギー最大のポテンシャルを持つ「海洋再生エネルギー」初出版!
★「海外動向」「技術到達点」「実現への道」を国内トップ専門家44名が詳説!

書籍趣旨

 近年欧米諸外国では地球温暖化・環境問題の観点と、国家安全保障の観点からエネルギー源の多様化を急速に進めており、国によって多少異なるものの2020 年までには使用電力の10 〜 49% を再生可能エネルギーで賄うことを目標値として掲げている。欧州では陸上の適地が限界に達したことから洋上に大型のWind Farmが多数稼動しており、今後は領海外の各国の排他的経済水域を覆う広大な海域での計画がたてられている。我が国でも、いささか遅れ気味ではあるものの洋上風力の実証実験の準備が始められ、その他の海洋再生エネルギー利用も、新たなエネルギー革新技術の一つに取り上げられようとしている。
 このような時期に、本書は内外の海洋再生エネルギー利用開発の現状を見渡し、我が国の効果的な開発戦略立案に資することを目指している。まず、海外における海洋再生エネルギーの支援政策の実情を見渡し、日本の課題を洗い出している。さらに海外の海洋再生エネルギープロジェクト、実証実験と企業動向を解説し、つづいて、今までの日本における重要な全ての海洋再生エネルギープロジェクトの概要と要素技術・経済性評価をまとめている。そして、日本における海洋再生エネルギーの賦存量と適地選定について述べ、実現にむけての技術課題を各要素について示す。海洋エネルギー変換器の標準化・規格化の世界動向、海洋再生エネルギー開発に関わる法規制、環境への影響と安全性と続き、最後に実用化・社会化していくための新たな取り組みを述べる。各章、各節の著者には実際に該当プロジェクトを担当された先生方、または我が国でその課題について最も詳しい先生方にお願いした。海洋再生エネルギー利用の現状についての百科事典としてご利用頂ければ幸いである。
(「はじめに」より)

著者

江嵜宏至(株)三菱総合研究所
黒崎明三井造船(株)
経塚雄策九州大学
鈴木英之東京大学
池上康之佐賀大学
永田修一佐賀大学
木下健東京大学
大澤弘敬(独)海洋研究開発機構
豊田和隆佐賀大学
神吉博(株)ジャイロダイナミクス
和氣美紀夫(株)HYPER DRIVE
千葉正毅千葉科学研究所
塩野光弘日本大学
南條宏肇弘前大学
梅田厚彦(財)エンジニアリング振興協会
南佳成(独)海上技術安全研究所
手塚清人北海道せたな町
小松崎衞(株)ウィンド・パワー・いばらき
佐藤郁戸田建設(株)
野本禎久日本ヒューム(株)
高清彦佐世保重工業(株)
宇都宮智昭京都大学
高木健東京大学
大内一之(株)大内海洋コンサルタント
高橋正征東京大学名誉教授/海洋深層水学会会長
須田不二夫東海大学
宮島省吾(株)三井造船昭島研究所
斉藤哲夫(社)日本風力発電協会
原基久五洋建設(株)
七原俊也(財)電力中央研究所
橋本功二東北大学名誉教授/東北工業大学名誉教授
納富良介三菱重工業(株)
八木壮一NTN(株)
中原裕幸(社)海洋産業研究会
多部田茂東京大学
藤久保昌彦大阪大学
石田茂資(独)海上技術安全研究所
谷口信雄東京都
小路泰広国土交通省
馬場治東京海洋大学
中村宏東京海洋大学
長井浩日本大学
松原雄平鳥取大学
太田均青森県

目次

第1章 海外における海洋再生エネルギーの支援政策と日本の課題

1EU の支援政策
1.1再生可能エネルギー白書
1.2再生可能電力推進に関する欧州指令
1.3再生可能な資源からのエネルギー使用の推進に関する指令
1.4欧州戦略的エネルギー技術計画(SET Plan)
1.5SET Plan の実施のための政策提言「低炭素エネルギー技術開発への投資」
1.6欧州研究開発フレームワーク計画
2欧州各国における支援政策
3海洋再生エネルギーの利用を推進していく上での日本の課題

第2章 海外の海洋再生エネルギープロジェクト、実証実験と企業動向

第1節海外における波力発電の動向
1主要国の産業政策
2波力発電技術
2.1波力エネルギー利用技術の特徴
2.2技術開発の現状と新たな課題
2.3波力エネルギーの腑存量
3主要国・地域別動向
3.1英国
3.2ポルトガル
3.3スペイン
3.4アイルランド
3.5スウェーデン
3.6デンマーク
3.7欧州協力プロジェクトSEEWEC の失敗
3.8米国
3.9オーストラリア
4波力発電のコスト
4.1導入目標
4.2発電コストの現状と将来見通し
第2節海外における海流・潮流・潮汐発電のプロジェクトと発電装置
1潮汐発電
1.1ランス潮汐発電所
1.2中国の潮汐発電所
1.3始華湖潮汐発電所
2潮流・海流発電
2.1イギリス
2.2カナダ
2.3アメリカ合衆国
2.4韓国
2.5その他の国
3潮流発電装置
3.1Marine Current Turbines Ltd.
3.2Lunar Energy Power Ltd.
3.3Atlantis Resources Corporation
3.4OpenHydro Group Limited
3.5Ocean Flow Energy Ltd.
3.6Venturi Diffuser 付き
4実証実験サイト
4.1EMEC(European Marine Energy Centre)
4.2NaREC(New and Renewable Energy)
第3節海外における洋上風力発電のプロジェクト、実証実験と企業動向
1世界の風力発電導入に向けた目標
2風力発電の動向
3洋上風力発電のプロジェクト
4実証実験
5企業動向
第4節海外における海洋温度差発電の実証実験と企業動向
1インドにおける実証研究と動向
2米国における動向
3フランスの動向
4台湾の動向
5その他の動向

第3章 日本における海洋再生エネルギーの開発動向・要素技術と経済性評価

第1節波力発電の開発動向・要素技術と経済性評価
1我が国の波力発電の開発動向・要素技術開発
1.1振動水柱型装置
1.2可動物体型装置
1.3越波型装置
2波力発電装置の経済性評価
〔1〕伊豆大島周辺の波力発電プロジェクト
1海象・波浪解析
2海況計測ブイによる現場観測
3複数波力発電ブイの干渉影響と係留システムと施工法の検討
4ラウンドテーブル
〔2〕多重共振振動水柱型波力発電
1振動水柱型波力発電の概要
1.1発電原理
1.2発電システム
2振動水柱型波力発電の開発の歴史
2.1大型浮体式波力発電装置「海明」
2.2沖合型浮体式波力装置「マイティーホエール」
3多重共振振動水柱型波力発電の開発
3.1多重共振振動水柱型波力方式の特徴
3.2多重共振振動水柱型波力装置の技術開発
3.3多重共振振動水柱型波力装置の今後の展望
〔3〕後ろ曲げダクトブイ(BBDB)による波力発電
1水槽実験によるBBDB の基本性能の把握
1.1BBDB の発電性能
1.2BBDB に働く漂流力
2BBDB の性能予測のための数値計算
2.1周波数領域での計算
2.2時間領域での計算
〔4〕浮体型振り子式波力発電
1水槽実験による浮体型振り子式波力発電装置の基本特性の把握
1.1実験装置および供試体模型概略
1.2総合変換効率および浮体運動特性
〔5〕ジャイロ式波力発電
1波力発電の特徴とジャイロ式波力発電に至る経緯
2ジャイロ式波力発電の原理と理論
3開発状況
4現状の経済性評価と実用化構想
〔6〕人工筋肉アクチュエータを用いた波力発電システムの現状と未来
1人工筋肉(EPAM)の概要
2発電への応用
2.1発電原理
2.2ブイを利用した波力発電
2.3水流・海流を利用したEPAM 水車型発電
3今後の展望
第2節海流・潮流発電の開発動向・要素技術と経済性評価
1日本における海流・潮流発電の研究開発の概要
2主な要素技術
3海流・潮流発電の経済的評価
〔1〕来島海峡における潮流発電
1来島海峡における潮流
2潮流発電に適用する水車
3ダリウス形水車
4小型モデル水車による水路実験
5第1 回海洋実験(1983.8.24 〜 29)
6第2 回海洋実験(1984.7 〜 8)
7第3 回海洋実験(1986.8 〜 1988.3)
〔2〕生月大橋における潮流発電
1潮流発電の現場と潮流観測結果
2水車の開発
3実海域実験
〔3〕津軽海峡における海流発電
1津軽海流・潮流測定結果
1.1調和解析
1.2各地点の流速値とその比較
1.3流向
1.415 日間の流速測定結果
2海流発電実証試験
2.1大間崎海流発電実用化委員会
3海流発電における課題
3.1技術的課題
3.2環境への課題
3.3今後への課題
〔4〕海流発電システムの現状と課題〜メガワット級海流発電システムへの挑戦〜
1海流エネルギー資源と黒潮
2海流発電とその方式
3世界の海流エネルギー開発への取り組み
4日本の海流エネルギー開発への取り組み
5日本のメガワット級海流発電への取り組み
6課題と展望
〔5〕日本沿岸域に適した低コスト潮流発電システムの開発
1低コスト潮流発電システムのコンセプト
2固定ピッチ弾性タービンの開発
2.1弾性タービンの設計フロー
2.2性能評価試験方法
3コスト評価システムの開発
4試設計
第3節洋上風力発電の開発動向・要素技術と経済性評価
〔1〕洋上風力発電(着床式・浮体式)の開発動向・要素技術と経済性
1洋上風車の課題
1.1塩害
1.2基礎構造
1.3信頼性向上
1.4輸送と据付工事
2着床式の開発動向・要素技術と経済性
2.1着床式洋上風車の経済性
3浮体式の開発動向・要素技術と経済性
〔2〕せたな町洋上風力発電事業〜日本初の洋上風力発電施設「風海鳥」〜
1洋上風車建設の経緯
1.1港湾の有効活用とクリーンエネルギー推進
1.2洋上発電に適した立地条件
2洋上風車「風海鳥」の概要
2.1風車の仕様
2.2発電量及び設備利用率
〔3〕ウィンド・パワーかみす洋上風力発電所
1ウィンド・パワーかみす洋上風力発電所の立地
2ウィンド・パワーかみす洋上風力発電所事業概要
3洋上風力への取り組み
4前例の無い取り組み
5「ウィンド・パワーかみす」洋上風力発電所の意義
〔4〕佐世保での浮体式洋上風力発電実証実験
1ハイブリッドスパーの基本コンセプト
2実験概要
3実験結果
4結論および今後の展望
〔5〕洋上風力発電(セイリング式)の開発動向・要素技術と経済性評価
1セイリング式洋上風力発電の開発動向
2セイリング式洋上風力発電の設計技術
2.1構造設計技術
2.2帆走性能設計技術
3セイリング式洋上風力発電のエネルギー輸送技術と運航技術
3.1水素発生技術
3.2運航技術
4セイリング式洋上風力発電の経済性
4.1Energy Profit Ratio(EPR)
4.2発電単価
第4節海洋温度差発電の開発動向・要素技術と経済性評価
1海洋温度差発電の原理
2地球環境問題と海洋温度差発電
3技術開発と要素技術
3.1新しい技術開発の動向
3.2カリーナサイクル
3.3ウエハラサイクル
4佐賀大学における研究と実験
5経済性
〔1〕相模湾での「拓海」プロジェクト
1海洋深層水
2海洋肥沃化実験装置「拓海」
2.1研究プロジェクト内容
2.2拓海の成果と今後の課題
〔2〕深層水冷熱利用空調システム(SWAC)とその他の冷熱利用
1自然界の冷水(冷熱エネルギー)の分布
2“深層水”の冷熱を利用した空調
3“海洋深層水”の冷熱と清浄性を利用した火力発電所の復水器の冷却
4“海洋深層水”の冷熱と清浄性を利用した水産物の安全処理
5“海洋深層水”の冷熱と清浄性を利用した冷水性水産生物の畜養と飼育
6“深層水”の冷熱の農業利用
7“深層水”の冷熱を利用した冷蔵庫・冷凍庫
8“海洋深層水”の塩分と清浄性を利用したシャーベット氷の生産と利用
第5節塩分濃度差発電の開発動向・要素技術〜海外の動向を中心として〜
1逆電気透析(RED)発電
1.1RED 発電の基礎
1.2RED セル出力に影響するパラメータ
1.3最適膜間距離(スペーサーの厚さ)
1.4RED 条件下におけるイオン膜の面抵抗
1.5スペーサー・シャドウ効果と濃度分極
1.6イオン膜対の性能比較
1.7オランダWETSUS 研究所のブルーエネルギー計画
2浸透圧(PRO)発電
2.1PRO 発電の基礎
2.2PRO 発電実証プラント一号機開設
2.32000 年以前のPRO 発電の実験およびモデル研究
2.4PRO 発電における圧力交換器
2.5PRO 発電性能に対する濃度分極の効果
2.6PRO 発電用の半透膜の必要性
3濃度差発電のコスト
3.1コストはまだまだ高い
3.2発電コスト低減のためのアイデア
4RED(逆電気透析)発電か、PRO(浸透圧)発電か?

第4章 日本における海洋再生エネルギーの賦存量と適地選定

第1節波パワーの賦存量と波力発電の適地選定
1波の持つエネルギーとパワー
2日本における波力発電の有望な海域と賦存量
第2節海流・潮流・潮汐発電の賦存量と適地選定
1海流のエネルギー賦存量
2潮流のエネルギー賦存量
2.1潮流のデータソースおよび平均潮流パワー計算法
2.2数値モデルによる適地選定計算例
3潮汐のエネルギー賦存量
第3節洋上風力発電の賦存量とポテンシャル
1算定の前提条件
2洋上風力合計の賦存量
3洋上風力合計のポテンシャル
4着床式洋上風力のポテンシャル
5浮体式洋上風力のポテンシャル
6風力発電の発電コスト(発電原価)
7陸上風力と洋上風力との合計ポテンシャル
8洋上風力発電の適地
9長期導入目標
第4節海洋温度差発電の賦存量と適地選定
1賦存量
1.1世界の賦存量
1.2日本の賦存量
2適地選定

第5章 実現にむけての技術課題

第1節施工・メンテナンスに関わる検討事項
1施工に関わる検討事項
1.1施工条件
1.2施工方法
2メンテナンスに関わる検討事項
2.1維持管理計画
2.2点検項目及び点検頻度
2.3更新及び撤去
第2節耐久性、耐塩害性と対策
1海洋環境における材料の劣化
1.1塩害
1.2疲労による強度低下
1.3磨耗
1.4生物の付着
2防食工法
2.1鋼材
2.2コンクリート
3海洋構造物の塩害対策
3.1基礎および浮体
3.2係留索
3.3発電機等機械類
第3節送電方式
1洋上風力からの送電の特徴
2洋上風力からの送電方式
3洋上風力の電力系統への影響
第4節変動する電力の水素化・メタン化による供給
1キーシステムと材料
1.1水素製造の陰極
1.2海水電解における酸素発生のための陽極
1.3二酸化炭素メタン化触媒
2実証プラントとパイロットプランと
第5節浮体
1浮体式風車のための浮体形式
1.1平面型浮体
1.2柱状型浮体
1.3緊張係留型浮体
2浮体の設計
第6節係留システム
1位置保持方法
2注目される係留技術
2.1アンカー
2.2合成繊維ロープ
第7節風車
1洋上風車の歩み
1.1全般
1.2既設洋上風車の運転状況
1.3既設洋上風車の主な事故例
2風車の大型化
2.1大型化の必要性
2.2大型化の現状
2.3今後の風車の大型化
3信頼性向上
3.1信頼性向上の重要性
3.2信頼性向上対策
3.3洋上風車のドライトレインの開発
3.4コンディションモニタリング
4塩害対策
5メンテナンス性向上
6発電機
6.1全般
6.2発電機のタイプ
6.3洋上風車用同期発電機
6.4永久磁石式発電機の軽量化
6.5高温超伝導発電機
第8節軸受
1洋上風力発電装置の大型化
1.1洋上化
1.2風力発電装置の大型化
1.3軸受の大型化
2風力発電装置用軸受
2.1使用部位
2.2軸受寿命
2.3軸受の大型化と技術課題
3大型軸受の解析取り組み
3.1主軸受
3.2実機シミュレーション試験

第6章 海洋エネルギー変換器の標準化・規格化

1IECにおける標準化・規格化活動
1.1概要
1.2ワーキンググループ(WG)の活動状況
1.3TC114の今後の動き
2IEAにおける標準化・規格化活動
2.1IES-OESのガイドライン紹介
3EMECにおける標準化・規格化活動

第7章 海洋エネルギー開発に関わる法規制

1海洋エネルギー開発に関する基本法制と政策
1.1海洋基本法・基本計画
1.2エネルギー政策基本法・基本計画
1.3「新成長戦略」
2発電事業の推進に関する法規制
3海域利用に関する法規制
3.1区域指定海域および海岸の一時的占用許可
3.2漁業、船舶航行等の他の海域利用との調整
3.3その他の関連法制

第8章 環境への影響と安全性

第1節海洋利用の環境影響評価
1海洋開発の環境影響評価の考え方
1.1環境因子と影響フロー
1.2生態系アセスメント
1.3評価の枠組み
1.4評価手法とモデル
1.5多面的・包括的な評価
2海洋利用の環境影響評価事例
2.1海洋構造物の環境影響
2.2洋上風力発電による環境影響
第2節洋上風力発電浮体の安全性評価
1発電機能喪失を評価関数とする風力発電浮体のリスクベース安全性評価
1.1リスクベース安全性評価
1.2検討対象と検討範囲
1.3HAZID(Hazard Identification)
1.4定量的リスク解析
2ウィンドファームにおける風力発電浮体の連鎖漂流事故リスク評価
2.1連鎖漂流事故リスク評価の必要性
2.2想定するウィンドファーム
2.3漂流シミュレーション方法
2.4連鎖漂流事故リスクの算定例
2.5目標安全レベル
第3節海洋深層水利用と環境
1海洋深層水とは
2海洋深層水の冷熱利用による環境影響の可能性
3海洋深層水の富栄養性利用による環境影響の可能性

第9章 実用化・社会化していくための新たな取り組み

第1節海洋の利用権・実証実験フィールドの実現と社会的コンセンサス
1奇跡の日本列島とその海
2海洋空間利用計画
3海洋エネルギーの実証実験フィールド
4日本という地域性
5海洋エネルギー普及の要件と社会的コンセンサス
6ブームから国家戦略に
第2節東京都の波力発電への取り組みと課題
1東京都の気候変動対策と波力発電
2波力発電検討会設置までの経緯
3波力発電検討会の取り組み内容と成果
4波力発電の実用化に向けた社会的課題〜海洋エネルギーと海洋コモンズ
第3節酒田港における海洋再生エネルギー実海域実験場にむけた取り組み
1自然エネルギー拠点としての酒田港
2新たな実証実験場構想への動き
3酒田港における実海域実証実験場構想の概要
4関係者との協調や連携、将来に向けた拡張性
第4節沿岸域の利用と地域振興
1沿岸漁業の現状
1.1沿岸域環境の変化
1.2漁業就業者の変化
1.3沿岸漁業生産の推移
1.4漁村の立地環境
1.5地域経済の核としての漁業
2沿岸域の利用制度
2.1漁業権の種類
2.2漁場計画
2.3漁業権の意義
3漁村とエネルギー問題
3.1水産業界におけるエネルギー問題の検討例
3.2沿岸域におけるエネルギー対策検討の課題
4海洋エネルギー開発と水産業維持発展の調和に向けて
第5節水産分野におけるエネルギー問題への取り組みと期待
1水産資源とエネルギー問題
2水産分野におけるエネルギー需要
2.1漁船漁業
2.2養殖業と電気の利用
3水産分野における再生可能エネルギーへの取り組み
3.1再生可能エネルギーの特徴とバイオマスエネルギーの活用
3.2海洋エネルギー利用への考えと取り組み
4海洋エネルギーが期待される水産分野
4.1海面養殖場の海底環境の浄化・保全
4.2沖合養殖
4.3その他
第6節漁業組合の風力発電取組み実証と持続可能なエネルギー開発の参画
1はさき漁港風力発電導入プロジェクトの経緯
2はさき漁港における風環境
3委員会の検討事項
4風力発電機の運用結果
5将来導入への有望サイト
第7節鳥取県泊漁港沖における洋上風力発電団地建設プロジェクト
1湯梨浜町沖における洋上風力発電団地プロジェクトの概要
2泊漁港での風況観測結果と隣接風力発電団地との相関について
2.1湯梨浜町泊漁港での風況観測
2.2泊漁港での風況観測結果と北栄町風力発電施設との相関
3洋上発電プロジェクト事業会社と水産業者、住民との関係
第8節青森県における海洋エネルギー発電システムの実証実現に向けて
1津軽海峡における潮流発電の意義
2これまでの取組経過
3大間崎潮流発電実用化委員会の調査研究結果
3.1流況調査
3.2経済性評価
4津軽海峡海流発電の地元への還元
4.1大間漁協で使用する電力の供給
4.2洋上マグロ基地
4.3海水製氷工場
4.4昆布・あわび・ウニの総合養殖
4.5プラグインハイブリッド漁船
4.6海草を使ったバイオエタノール製造
4.7観光資源としての海流発電



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