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波力発電って、洋上風力みたいに「海の上に何かを浮かべて発電する」イメージはあるんですけど、実際どんな仕組みで電気を取り出してるんですか？
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いい質問だね。波力発電 (Wave Energy Converter, WEC) は大きく4タイプあって、(1) ブイが波で上下する点吸収体、(2) 細長いソーセージ状のユニットが波で折れ曲がる Attenuator、(3) 防波堤の中に空気室を作って波で空気を出し入れする OWC（振動水柱）、(4) 斜面で波を貯めて落差で発電する Overtopping、の4つが代表的だよ。どれも「波の運動」を機械運動に変えて、最終的に発電機を回す。左の WEC 種別を切り替えると、補足幅比 (CWR) が変わって出力が変わるのが見えるね。
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グラフの「波エネルギー束 P = 13.46 kW/m」ってどう読めばいいんですか？ デフォルトの Hs=2m, T_p=8s でこの値が出てます。
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これは「波の波面 1m あたりに 13.46 kW の電力が運ばれている」という意味だよ。たとえば 100m の長い堤防に正面から波が当たれば、そこを通過する波電力は 1.35 MW にもなる。ただ、装置で全部捕まえるのは不可能で、点吸収体だと CWR ≈ 0.30、つまり装置幅 20m なら補足幅は 6m。だから単機の水力出力は 13.46 × 6 = 80.75 kW、PTO 効率 65% を掛けて電気出力は約 52.5 kW になる。デフォルト設定での計算がまさにこれだね。
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なんで日本では波力発電があまり普及してないんですか？ 日本って海に囲まれてるから、ポテンシャルは高そうですけど…
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技術的なポテンシャル（日本周辺で約 36 GW）と、商用化のしやすさは別物なんだよ。一番の壁は「台風」と「コスト」。日本近海では年に数回、波高 10m を超える台風波が来る。これに耐える構造を作ると、建設費が同出力の陸上風力の3〜5倍になりがち。さらに係留と海底ケーブルのコストが大きい。一方、英国 EMEC（オークニー諸島）やポルトガル Aguçadoura は穏やかな海域で実証が進んでいる。日本でも漁港の防波堤と OWC を兼用する「防波堤一体型」が、コスト共用の観点で有望視されているよ。
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グラフの「容量率 0.30」って何ですか？ 太陽光だと 0.15 くらいって聞いたことありますが…
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容量率 (Capacity Factor) は「年間発電量を、最大出力で 8760h ぶっ通しで運転した場合の発電量で割った値」だね。波力は、デフォルトの Hs=2m が定格点だとしても、実海域ではこれより小さい波が大半を占めるから、平均すると最大出力の 0.20〜0.35 倍。風力（陸上 0.25〜0.40、洋上 0.35〜0.50）と太陽光（0.10〜0.20）の中間くらい。容量率はサイトの波況に大きく依存するから、設計時は最低1年の波浪観測データが必要になるんだ。
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アレイ台数を増やすと、単純に N 倍の電力が出るんですか？ 装置同士の干渉とかありそうですが。
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本ツールでは N 倍として概算してるけど、実際は「アレイ効果」がある。後列の装置は前列が補足した分だけ波が弱くなって出力が下がる「シャドウイング」と、装置間で波が反射・干渉して逆に出力が増す「コンストラクティブ干渉」の両方が起きるんだ。波長 λ の半整数倍くらいの間隔で並べると干渉効果で 10〜20% 増しになる例もある。詳しくは BEM（境界要素法）や WAMIT のような線形ポテンシャル解析でアレイ最適化を行うのが定石だよ。
深海条件でのモノクロマチック波の単位幅あたりエネルギー束は P = ρg²H²T/(32π) ですが、実海域の不規則波は複数の周波数成分を持つため、有義波高 H_s と「エネルギー周期」T_e で表すと P = ρg²H_s²T_e/(64π) になります。係数が 32 から 64 に変わるのは、H_s が実効波高（標準偏差の4倍）として定義されるためです。Pierson-Moskowitz スペクトルでは T_e ≈ 0.857·T_p（ピーク周期）が目安です。Hs=2m、T_p=8s なら P ≈ 13.5 kW/m となり、これが装置1m あたりに当たる入射波電力の上限になります。
補足幅 (Capture Width, CW) とは「装置が波から取り出した水力出力を、入射波エネルギー束で割った長さ」のことです。CWR = CW / 装置幅 で表し、無次元の効率指標になります。共振状態にあるよく設計された点吸収体では CWR 0.30 前後、波の進行方向に沿って並ぶ Pelamis 型 Attenuator では 0.40〜0.50、OWC は 0.20〜0.30、防波堤の Overtopping 型は 0.30〜0.50 が実測値の代表です。理論的には小さな共振器でも CWR が 1 を超えうる（点吸収効果）ことが Budal らにより示されていますが、商用装置では構造強度・PTO制御の制約で 0.3〜0.5 が現実的な上限です。
PTO (Power Take-Off) 効率は「水力出力 → 電気出力」の瞬時変換効率で、油圧+発電機式で 0.6〜0.7、直動リニア発電機で 0.7〜0.8 程度です。一方、容量率は年間発電量を「装置の最大電気出力 × 8760h」で割ったもので、波の変動性を反映した長期平均の負荷率です。Hs=2m・T_p=8s は定格点の例で、実海域ではこの値より小さい波が大半を占めるため、波力発電の容量率は 0.20〜0.35 が一般的です（陸上風力 0.25〜0.40、洋上風力 0.35〜0.50、太陽光 0.10〜0.20）。
技術的にはNEDOや東大、海洋研究開発機構が長く研究してきましたが、商用化の壁は3つあります。第一に、台風・うねりに耐える構造コスト（風荷重の2〜3倍の波荷重に長期間さらされる）。第二に、海底ケーブルと係留系のコストで、建設費が陸上風力の3〜5倍になりやすい。第三に、英国 EMEC のような大規模実海域試験場が日本に少なく、認証や保険の枠組みが未整備。一方で日本海側・太平洋側ともに 5〜15 kW/m の波エネルギー束があり、潜在量は約 36 GW と試算されています。漁港の防波堤を兼ねる OWC など、構造を共用してコストを下げる方向で研究が進んでいます。
英国 EMEC（オークニー諸島）：欧州海洋エネルギーセンターは、英国スコットランド北端のオークニー諸島に設けられた波力・潮流発電の実海域試験場で、20 を超える国際プロジェクトが装置を係留して長期稼働試験を行ってきました。年間平均波エネルギー束が 20〜30 kW/m あり、点吸収体型の Carnegie CETO シリーズ、Aquamarine の Oyster などが代表例。本ツールで Hs=3m、T_p=10s を試すと、EMEC 相当のエネルギー束（25 kW/m 前後）が再現できます。
ポルトガル Aguçadoura 波力発電所：2008 年に世界で初めて商用接続された波力発電所で、Pelamis 型 Attenuator 750 kW 機を3台設置し、合計 2.25 MW を系統に供給。本ツールで「Attenuator」を選び、装置幅 120m（Pelamis P-750 の実寸）に設定すると、補足幅 54m・電気出力 350 kW 級（Hs=2m）が再現でき、定格 750 kW に達するには Hs=3〜4m が必要なことが分かります。
豪州 Garden Island（パース近郊）：Carnegie 社の CETO 6 が実証中で、海底に設置したブイ型点吸収体が波で上下し、油圧でポンプを駆動して陸上で発電と海水淡水化を同時に行う設計。系統電力と淡水を同時に供給する「水とエネルギーのコジェネ」モデルで、離島電化との親和性が高い。
OWC 型防波堤の活用：スペイン・バスク地方の Mutriku 港の防波堤には 16 基・合計 296 kW の OWC が組み込まれており、世界初の系統接続 OWC 発電所として稼働中。防波堤の建設費を波力発電と共用できるため、CAPEX（資本支出）を 30〜50% 圧縮できるのが大きな利点。日本でも 1980 年代に NEDO の海明・マイティホエール実験で同様の検討がなされました。
まず最大の落とし穴が、「波エネルギー束だけ見て地点ポテンシャルを判断する」こと。本ツールの 13.5 kW/m はあくまで「波面 1m あたりの入射電力」で、実際に取り出せる電気出力ではありません。点吸収体なら CWR 0.30 × PTO 0.65 × 容量率 0.30 ≈ 0.06、つまり入射エネルギーのわずか 6% 程度しか年間平均では電力にならない計算です。「波が高い＝即・発電量大」とは限らず、極端な波（10m 超）はむしろ装置を破壊するリスクで、運転を止める必要があります。サイト選定では年間平均ではなく「波高分布全体」と「設計波（50年・100年確率波）」の両方を見ないと、収入と耐久性の両立ができません。
次に、「線形理論の波エネルギー束公式を浅海・砕波域に適用する」こと。本ツールの P = ρg²H_s²T_e/(64π) は「深海・小振幅・規則波」を前提とした線形理論の式で、水深 d が波長 λ の半分以下になる浅海域では、波速と群速度が変化して P は変わります（一般式は P = ρgH_s²·c_g/8 で、c_g は群速度）。砕波領域（H_s/d > 0.7 前後）ではエネルギーが乱れに散逸し、装置に到達する有効エネルギーがさらに減ります。Overtopping 型は意図的に砕波を起こす設計ですが、点吸収体や OWC は砕波の手前で運用するのが基本です。本ツールはあくまで「概算用」と認識してください。
最後に、「PTO 効率と機械効率を混同する」点。PTO 効率 = （電気出力）/（水力出力）であり、ポンプ・配管損失・発電機損失・電力変換器損失をすべて含んだ「ウォール・ツー・ウォール」効率です。発電機単体の効率が 95% でも、油圧ポンプの容積効率や配管圧損で 70〜80% に落ち、さらに低波高時には PTO がアイドリングで損失が乗るため、実機の年平均 η_PTO は 0.55〜0.65 が現実的です。本ツールのデフォルト 65% はやや楽観的な値で、初期検討では 0.5 程度の保守値を入れて感度を見ることを推奨します。