潮の満ち引きを利用する発電には、水位の差を使う方式と、海水が流れる動きを使う方式があります。「満潮で海面が高い」という情報だけでは、どちらの発電量も決められません。何と何の高さを比べる装置なのか、それとも流速を利用する装置なのか。最初に発電方式を見分けます。
海面の上下を示すグラフに、発電量のグラフをそのまま重ねたくなるかもしれません。しかし、水位が最大になる時刻と、場所ごとの潮流が最も速い時刻は、同じものとして扱えません。図の縦軸が「高さ」か「速さ」かを読むだけでも、誤った推測を止められます。
せきの両側にできる高さの差
湾などをせきで仕切り、水門の操作によって内外に水位差を作り、その間を流れる水で発電する方式があります。大切なのは海側の水位単独ではなく、内側にためた水の高さとの差です。両側の水面が同じ高さなら、海面が高い位置にあっても、その高さだけを落差として使えません。
二つの水面は、共通の基準面から測らなければ比較できません。片側を海底から、もう片側を堤防の土台から測った数値では、引き算しても正しい水位差になりません。問題の図で0mの線を一本引き、両側の目盛りをそこへそろえると、計算の意味がはっきりします。
海中の水車は、流れる水を受ける
潮流発電では、流れの中に置いたタービンが水の動きを受けて回ります。この方式を読むときは、満潮の高さだけでなく、装置のある場所の流れの速さと方向を見る必要があります。外洋の潮位表を一つ持ってきても、狭い水道の装置の出力がそのまま分かるわけではありません。
流れは場所の形や深さなどにも影響されます。潮位変化と流速の関係は地域によって異なるので、「満潮ちょうどなら必ず流れがゼロ」とも一律には決めません。入試の資料に流速の記録があるなら、その記録を使います。知っている言葉で資料を上書きしない読み方が必要です。
例題1：海面が高い方が落差も大きい？
架空のせきで、共通の基準から測った水位が、時刻Aでは内側5m・外側4m、時刻Bでは内側4m・外側1mでした。水位差はそれぞれ何mですか。内側から外側へ流す際、より大きな落差を使えるのはどちらですか。
答え・解説： Aは5−4＝1m、Bは4−1＝3mなのでBです。内側の水位自体はAの方が高いのに、差はBの方が大きくなります。5と4だけを比べてAと答えると、出口側の高さを落としています。
ただし、この答えから「Bの発電量はAの3倍」とは言えません。流れる水量や効率、運転時間が示されていないからです。分かったのは水位差の比です。出力や電力量を比べる追加条件まで書いてあるかを、答えの直前にもう一度見ましょう。
例題2：止まっている時間を含めて集計する
ある潮流発電装置の出力記録を、計算用に簡略化します。最初の2時間は40kW、次の1時間は0kW、その次の3時間は20kWでした。この6時間に作った電力量と、6時間全体の平均出力を求めてください。
答え・解説： 電力量は40×2＋0×1＋20×3＝140kWhです。平均出力は140÷6＝23と3分の1kWになります。40・0・20を足して3で割る方法は、各区間の長さが違うので使えません。
運転していた5時間だけで割ると28kWです。それは「発電していた時間内の平均」で、6時間全体の平均とは別の値です。どちらも計算できるため、問題が指定した観察期間を丸で囲み、分母に入れる時間を先に決めておきます。
波力とも、海流とも混ぜない
風によって生じる波の運動を使う波力発電は、潮の満ち引きに伴う流れを使う潮流発電と同じではありません。また、海流と潮流をまとめて「海の流れ」と呼ぶと、それぞれの変化の特徴が見えにくくなります。装置名を暗記する前に、図で受け取る動きを指して説明しましょう。
資料に「予測しやすい」とあっても、いつでも一定の出力が得られるという意味ではありません。変化する時刻を見通しやすいことと、変化しないことは違います。最大出力だけを選ぶより、時間軸に沿って運転区間を色分けする方が、実際に取り出す量に近づけます。
比較表を作るなら、方式、水位差、流速、時間の四つを分けます。使わない条件の欄には、数値を無理に入れず「この資料だけでは不明」と書いて構いません。ある高さの数値から、別の場所の流れや発電量を決めてしまわないことが、海の資料を正確に読む第一歩です。
海流と潮流と、水力発電の流量と落差で用語の違いを確かめられます。
流れの向きが反転する記録では、速さと向きを別の列にすると整理できます。東向きをプラス、西向きをマイナスにした数値を足してゼロになっても、水が全く動かなかったことにはなりません。往復する流れの相殺と、運転中に得た電力量の合計は違います。方向付きの流速を平均した表なのか、発電の出力を平均した表なのかを見出しまで読み、符号が表す意味を確かめましょう。