(57)【要約】【課題】風力発電システムや太陽光発電システムは、風力エネルギーや太陽光エネルギーが直接発電量に影響する。無風時や夜間および曇天時は、電力の計画的な供給および量の安定性に欠ける。また、蓄電池を使用したシステムは、大きな初期および運用費用が必要となる。【解決手段】風力発電システムの場合は直接歯車により、太陽光発電システムの場合は電動機により、“おもり”の位置を上昇させる。  ”おもり”を「調整力電源設備」とし、無風や夜間の場合に電力が必要な時に”おもり”の下降により発電機を稼働させて電力を得る。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
風力発電システムおよび太陽光発電システムにおいて、エネルギーの一時的保存媒体として”おもり”を使用していることを特徴とする発電システム。
【請求項２】
風力発電システムにおいては、風力ブレード回転の機械的エネルギーを直接。太陽光発電システムにおいては、発生する電力による電動機稼働にて、”おもり”を上昇させる。”おもり”の自重の降下により発電機を稼働させて電力を発生、位置エネルギーを電気エネルギーに変換することを、特徴とする請求項１記載の発電システム。
【請求項３】
一つの発電システムに複数の”おもり”を有し、上昇および降下は任意に選択可能な請求項１又は２に記載の発電システム。
【請求項４】
”おもり”の上昇を、外部からも機械的に可能な、請求項１乃至３いずれか記載の発電システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、再生可能エネルギーの電力安定供給を支える、発電システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】  風力発電や太陽光発電の自然からの電気エネルギーは、再生可能エネルギーと呼ばれ、二酸化炭素の発生や海水の温度上昇など地球環境に影響を与えず、原子力発電や火力発電に比べ望ましい方式であるが、システム単体での計画的な供給および量の安定性に欠ける点がある。【０００３】  発電機は、定格回転数時に最も高い効率となるケースが多く、変動の無い一定の定格回転数の連続運転が望ましい。
多くの風力発電システムは、適切な制御（ピッチ制御、ヨー制御、発電機制御）により高効率にて発電されるが、風量風力に応じた回転数となり常に一定の電力は発生されず、無風の場合は発電されない。
太陽光発電システムも発電量も一定とはならず、曇り空の場合少なく、夜間は発電されない。【０００４】  風力や太陽光の再生可能エネルギーの電力は、負荷への供給停止回避の為に「調整力電源設備」として、直接電気エネルギーを貯蔵する「蓄電池」や、「溶融塩」などを媒体とし熱エネルギーと電気エネルギーに交互変換させるシステムが一定時間の供給を確保している。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】  風力や太陽光の再生可能エネルギーに、「調整力電源設備」を設けるシステムは、規模の大きさ及び設置場所が限定される。またこれらの「調整力電源設備」による負荷への供給可能電力残量の把握が重要であるが、「蓄電池」設備は、放電率や使用サイクルにより正確性に欠ける場合がある。【０００６】  「蓄電池」を使用した設備は、「蓄電池」の初期導入および定期的な交換や点検のコストを必要とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】  本発明は、発電システムの「調整力電源設備」に”おもり”を用いた機構とし、”おもり”の上昇による蓄電、下降による発電を行う。”おもり”の位置エネルギーを電力の一時的な保存方法とする。【０００８】  ”おもり”を上昇させる方法として、太陽光の場合は発電パネルからの電気エネルギーにて電動機の稼働、風力の場合は風車回転にて機械的に”おもり”を上昇にさせる。発電時は”おもり”の自重の降下により発電機の稼働にて電力を発生させる。
【発明の効果】
【０００９】  本発明は、風力発電や太陽光発電の電力を一時的に“おもり”に蓄電し、無風や夜間の場合に、”おもり”を「調整力電源設備」とする。
風力や太陽光の自然エネルギーを電力として利用する場合、”おもり”に発生と同時に消費される電力を、一時的に位置エネルギーとして蓄え、自然再生可能エネルギーの安定供給を行う。【００１０】  ”おもり”方式の負荷への供給可能電力量の把握は、測定機器の使用以外に、目視により、”おもり”の位置を確認することも可能である。【００１１】  ”おもり”に「蓄電池」の様な経年劣化は無く、メンテナンスに要するコストや時間は他の方式に比べて少ない。山間部などに風力発電システムを構築する場合に、付近の岩石を”おもり”として活用でき、最も重く大きな部品である”おもり”の調達が容易となる場合もある。【００１２】  充電に該当する”おもり”を上昇さる方法は、自然エネルギー以外に、エンジン駆動の車両等のタイヤを経由させて上昇させることも可能である
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】オンデマンド錘発電システムの概略全体図
【図２】ギヤーボックス１２および１３の機能説明図
【図３】おもりの下降による発電機の稼働説明図
【図４】風力ブレード回転によるおもりの上昇説明図
【図５】位置エネルギーとして蓄電と発電の説明図
【図６】位置エネルギーとして蓄電のみの説明図
【図７】無風時の発電機の稼働説明図
【発明を実施するための形態】
【００１４】  本発明の実施の形態を図１と図２および図３に基づいて説明する。
【００１５】  図１はシステム全体を示している。風を受けて風力ブレードが回転することにより、おもりＡを上昇させることができる（風力ブレード→ブレード回転シャフト→ギヤーボックスＡ→駆動ベルトＡ→おもりＡ）。おもりＢの上昇は任意に選択でき、おもりＢのみの選択上昇も可能とする。
おもりＡの下降により（おもりＡ→駆動ベルトＡ→一方向発電機用歯車Ａ→発電回転シャフト  →発電機）、発電機が稼働する。またおもりＡおよびおもりＢを選択して個別に下降が可能である。
【００１６】  図２の一次ギヤーＡは、機能としてクラッチ機能および変速機能を有し、ブレード回転シャフトの回転を二次ギヤーＡに伝え、必要に応じて二次ギヤーＡを空転または回転させることができる。二次ギヤーＡを空転状態とすることにより、おもりＡが下降し駆動ベルトＡを動作させる。
また、二次ギヤーＢを空転状態とすることにより、おもりＢが下降し駆動ベルトＢを動作させる。
【００１７】  図３のワンウェイ歯車Ａは、一方向性伝達機能を有し、おもりＡの下降により駆動ベルトＡが動作し、発電回転シャフトを回転させ発電機を稼働させる。おもりＡの上昇時にワンウェイ歯車Ａは、下降時の逆回転となるが、発電回転シャフトに回転力を伝達しない。ワンウェイ歯車Ｂも同様に、発電回転シャフトはおもりＢの下降時に回転、上昇時は回転しない。
発電回転シャフトは、おもりＡとおもりＢのいずれか又は、両方の下降時に回転する。
【００１８】  おもりＡおよびＢは、位置保持機能を持ち、位置保持機能の稼働時は下降せず位置を保持し、停止時は、一次ギヤーＡおよびＢの保持機能の状態により上昇または下降する。
【実施例】
【００１９】  以下、本発明の実施の例を図１〜図７に基づいて説明する。【００２０】  おもりＡを上昇させる例。
図２の一次ギヤーＡを回転状態、一次ギヤーＢを空転状態とし、図１の風力ブレードが１分間平均１００回転にて２時間連続回転の結果、おもりＡは上昇（図４の位置）し、おもりＢは同一位置にて保持される。【００２１】  おもりＡの下降により発電を稼働させる例。
一次ギヤーＡを空転状態、一次ギヤーＢを回転状態とした場合に、風力発電システムの周囲の風力環境が変わらず、風力ブレードの回転数がその後も１分間平均１００回転にて１時間続いた場合、おもりＡおよびＢは図４の位置から、図５の位置となる。おもりＡの下降により発電機が稼働し、おもりＢは風力ブレードの回転により上昇する。【００２２】  おもりＡおよびＢの上昇、発電機は停止している例。
風力ブレードが回転中は、一次ギヤーＡおよびＢを回転状態とした場合、おもりＡおよびＢは上昇する。駆動ベルトＡおよびＢは、おもりと共に回転するが、おもり下降時の逆方向なのでワンウェイ歯車の一方向性伝達機能により、発電回転シャフトは回転せず発電機は停止の状態。おもりＡおよびＢは図５の位置から、図６の位置となる。
ギヤーボックスＡおよびＢの変速機能により、おもりＡおよびＢの位置は任意に設定ができる。図６は一次ギヤーＢを、おもりの位置をＡよりＢを速く上昇する様に設定した例である。【００２３】  無風時、おもりＡおよびＢの下降により発電機が稼働する例。
無風時においても、当発電システムは電力供給が可能であり、おもりＡおよびＢの下降により発電機が稼働した場合に最大電力の供給となる。おもりＡおよびＢは図６の位置から、図７の位置となる。
【符号の説明】
【００２４】１０      ：風力ブレード
１１      ：ブレード回転シャフト
１２      ：ギヤーボックスＡ
１３      ：ギヤーボックスＢ
１４      ：一次ギヤーＡ
１５      ：一次ギヤーＢ
１６      ：二次ギヤーＡ
１７      ：二次ギヤーＢ
１８      ：支柱Ａ
１９      ：支柱Ｂ
２０      ：駆動ベルトＡ
２１      ：駆動ベルトＢ
２２      ：おもりＡ
２３      ：おもりＢ
２４      ：ワンウェイ歯車Ａ
２５      ：ワンウェイ歯車Ｂ
２６      ：発電回転シャフト
２７      ：発電機
２８      ：ベース
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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