Public Relations Office, Government of Japan

科学と技術

海水の温度差を利用して発電

海洋温度差エネルギー（仮訳）

海水は、表面に近い表層と深層ではかなりの温度差がある。表層の温度がもっとも高い赤道近くでは、表層と深層の温度差が25℃前後にも達する。

この温度差を利用して発電する「海洋温度差エネルギー（OTEC：Ocean Thermal Energy Conversion）」は、太陽光や風力などと並ぶ再生可能エネルギーの一つとして、世界各国で研究開発が進む。日本では佐賀大学が中心となり沖縄県のプロジェクトとして、世界に先駆けて沖縄県久米島での実証実験がスタートしたところだ。

表層の温かい海水で発生させた蒸気でタービンを回して発電し、その蒸気を深層の冷たい海水で冷やしてまた液体に戻す循環型プロセスが、一般的なOTECの仕組みだ。蒸気でタービンを回す仕組みは火力発電や原子力発電と同じだが、100℃で沸騰する水ではなく、沸点が-33℃と低いアンモニアなどの低温でも蒸発する物質を作動流体として使う。

気象条件に左右されることなく24時間安定的に発電できるのがOTECのメリットで、表層と深層の温度差が大きいほどこのプロセスを通して抽出できるエネルギーが増える。この条件にもっとも適しているのは、日本では沖縄県周辺や鹿児島県奄美諸島、南伊豆、小笠原諸島である。

実証研究が行われている久米島周辺の海域では、夏の表層の水温が30℃近く、冬でも20℃以上になる。水深1000メートルの深層水は約4℃にも下がり、年間を通じて安定して発電できる。現在の発電能力は50kW程度だが、これらの成果を発展させて数年後には1～2MW（メガワット）級の発電設備を建設する計画だ。

佐賀大学海洋エネルギー研究センターの池上康之教授によれば、「日本の国土面積は世界62位と狭いですが、排他的経済水域を含む海洋面積は世界6位に入るほど広い。しかも、海水を汲み上げるときの土台となる造船技術や液体を蒸気に変える熱交換器など、海洋温度差発電に不可欠な基盤技術には日本が世界をリードする分野が多い」という。

オイルショック以降は欧米諸国でもOTECの研究開発が活発だったが、90年代に原油価格が急落したのを受けて諸外国はこの研究をストップした。しかし、原油価格が高騰した2008年頃から、再び世界が注目。アメリカが10MW級のプラント建設を始めたほか、ヨーロッパや韓国、中国なども開発に力を入れている。現在は世界的な第二次ブームともいうべき状況だが、日本だけは一次ブームから途切れることなく研究・教育を続けてきた。その実績があり、海洋温度差発電に関する特許の件数において日本は世界第1位を誇る。

汲み上げた深層水は発電に使うだけでなく、海洋ミネラル水やビル冷房などにも利用できる。深層水から貴重なリチウムを回収することも可能だ。また、表層水から飲料水や水素を作り出すなど、副次的利用の可能性も大きい。久米島では、既にこれらの複合利用で、年間約20億円規模の重要な新産業に発展している。

問題はOTEC建設にかかる導入費用の高さである。1000kWの発電施設で約50～100億円、100MWで1000億円ものコストがかかる。しかし、稼働率の高さを考えれば、数年でほかの再生可能エネルギー以上のコストメリットが出せるという。

2014年7月、佐賀大学や久米島、沖縄県、琉球大学、東京大学など、52法人・団体による「国際海洋資源・エネルギー利活用推進コンソーシアム」が設立され、実用化に向けて大きな一歩を踏み出した。海に囲まれた島国・日本の強みを活かし、OTECにおけるグローバルリーダーとして世界を牽引していくことが期待される。