(57)【要約】【課題】天候や風向き及び太陽の位置に応じて、風力発電部とソーラー発電部との発電能力をフルに発揮させて効率のよい発電を行うことを可能とした風力発電とソーラー発電によるハイブリッド発電装置を提供する。【解決手段】風力発電とソーラー発電とのハイブリッド発電装置１は、ポール２と、ポールに設置され、ソーラーパネル５１を設けた羽根３１を有する回転翼３と、回転翼の回転により風力発電を行う風力発電部４と、回転翼の羽根に設けたソーラーパネルによりソーラー発電を行うソーラー発電部５と、回転翼を上半球の全方位に可動させる可動機構６と、上半球の全方位の方向のうちで、風力発電部による風力発電量とソーラー発電部によるソーラー発電量とを比較して、発電量が高い方であってその発電量が最も高い方向に回転翼を向けるように可動機構を制御する制御部７とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポールと、
ポールに設置され、ソーラーパネルを設けた羽根を有する回転翼と、
回転翼の回転により風力発電を行う風力発電部と、
回転翼の羽根に設けたソーラーパネルによりソーラー発電を行うソーラー発電部と、
回転翼を上半球の全方位に可動させる可動機構と、
上半球の全方位の方向のうちで、風力発電部による風力発電量とソーラー発電部によるソーラー発電量とを比較して、発電量が高い方であってその発電量が最も高い方向に回転翼を向けるように可動機構を制御する制御部とを備えた風力発電とソーラー発電とのハイブリッド発電装置。
【請求項２】
請求項１に記載の風力発電とソーラー発電とのハイブリッド発電装置において、
前記可動機構は、前記ポールに設けられており、ポール回りに回転翼を水平方向へ３６０°回動させる横方向回転機構と、回転翼が水平方向を向いた位置から回転翼を上方へ向けて移動させて１８０°回動させる縦方向回転機構とを備える風力発電とソーラー発電とのハイブリッド発電装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の風力発電とソーラー発電とのハイブリッド発電装置において、
前記羽根は、透明中空体により形成され、
前記ソーラーパネルは、この透明中空体の中に受光面を回転翼の前側に向けて配設されている風力発電とソーラー発電とのハイブリッド発電装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の風力発電とソーラー発電とのハイブリッド発電装置において、
ポール回りの３６０°範囲における全方向の風速を測定する風速計と、
水平方向から上側へ向けて１８０°範囲における全角度の太陽光量を測定する光量計とを備え、
前記制御部は、風速計で測定された風速値に基づいて設置された回転翼の風力発電能力から求めた風力発電量予測値と、光量計で測定された太陽光の光量値に基づいて設置されたソーラーパネルのソーラー発電能力から求めたソーラー発電量予測値とを比較して、風力発電とソーラー発電のうち発電量が高い方の方向を求める風力発電とソーラー発電とのハイブリッド発電装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の風力発電とソーラー発電とのハイブリッド発電装置において、
前記制御部は、定期的に、風力発電とソーラー発電のうち発電量が高い方の方向を求めて、求めた方向に回転翼を向けるように可動機構を制御する風力発電とソーラー発電とのハイブリッド発電装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の風力発電とソーラー発電とのハイブリッド発電装置において、
前記風力発電部及び前記ソーラー発電部による電力を蓄える蓄電部と、
前記蓄電部に蓄えた電力を電気機器への給電側又は電力会社への売電側に切り換える切換え装置とを備える風力発電とソーラー発電とのハイブリッド発電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、風力発電とソーラー発電とのハイブリッド発電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、風力と太陽光の両方を利用する発電装置として、風力発電部とソーラー発電部とを別体にして一つの支持体に取り付け、風力発電部とソーラー発電部とをそれぞれ一定方向を向くように固定したものがある（特許文献１、特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】実用新案登録第３０６５６９３号公報
【０００４】
【特許文献２】実用新案登録第３０７５７６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の発電装置では、風力発電部とソーラー発電部とがそれぞれ一定方向を向くように固定されている。風力や太陽光は共に天候に左右され易い上に、風向きや太陽の位置は刻一刻と変化する。そのため、従来の発電装置では、風力発電部及びソーラー発電部のそれぞれにおいて十分に発電能力を発揮させることができず、発電効率がよくないといった問題があった。
【０００６】
本発明は、上記事情に鑑みてなされ、天候や風向き及び太陽の位置に応じて、風力発電部とソーラー発電部との発電能力をフルに発揮させて効率のよい発電を行うことを可能とした風力発電とソーラー発電によるハイブリッド発電装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る風力発電とソーラー発電とのハイブリッド発電装置は、
ポールと、
ポールに設置され、ソーラーパネルを設けた羽根を有する回転翼と、
回転翼の回転により風力発電を行う風力発電部と、
回転翼の羽根に設けたソーラーパネルによりソーラー発電を行うソーラー発電部と、
回転翼を上半球の全方位に可動させる可動機構と、
上半球の全方位の方向のうちで、風力発電部による風力発電量とソーラー発電部によるソーラー発電量とを比較して、発電量が高い方であってその発電量が最も高い方向に回転翼を向けるように可動機構を制御する制御部とを備える。
これにより、回転翼の羽根にソーラーパネルを設けるので、回転翼を太陽に向けると効率よくソーラー発電が行える。もちろん回転翼を風が吹いてくる方向に向けると効率よく風力発電が行える。従って、回転翼を向ける方向として、刻々と変化する天候状況や風向き・風速に応じて、発電量的に風力発電かソーラー発電かのどちらに主体を置く方が有利であるかが自動的に設定される。よって、風力発電とソーラー発電とを相互利用したハイブリッド発電において天候状況や風向き・風速に応じて効率の高い発電を行うことができる。
【０００８】
前記可動機構は、前記ポールに設けられており、ポール回りに回転翼を水平方向へ３６０°回動させる横方向回転機構と、回転翼が水平方向を向いた位置から回転翼を上方へ向けて移動させて１８０°回動させる縦方向回転機構とを備えることが望ましい。
これにより、発電量が高い方であってその発電量が最も高い方向に回転翼を向けることができる。
【０００９】
前記羽根は、透明中空体により形成され、
前記ソーラーパネルは、この透明中空体の中に受光面を回転翼の前側に向けて配設されていることが望ましい。
これにより、ソーラーパネルが外部に晒されず風雨等から保護される。また、ソーラーパネルは、回転翼の前側に向けられているので、回転翼を太陽に向けると効率よくソーラー発電が行える。
【００１０】
また、本ハイブリッド発電装置は、
ポール回りの３６０°範囲における全方向の風速を測定する風速計と、
水平方向から上側へ向けて１８０°範囲における全角度の太陽光量を測定する光量計とを備え、
前記制御部は、風速計で測定された風速値に基づいて設置された回転翼の風力発電能力から求めた風力発電量予測値と、光量計で測定された太陽光の光量値に基づいて設置されたソーラーパネルのソーラー発電能力から求めたソーラー発電量予測値とを比較して、風力発電とソーラー発電のうち発電量が高い方の方向を求めることが望ましい。
これにより、風力発電かソーラー発電かのどちらに主体を置く方が発電量的に有利であるかが効率よく自動的に設定することができる。
【００１１】
前記制御部は、定期的に、風力発電とソーラー発電のうち発電量が高い方の方向を求めて、求めた方向に回転翼を向けるように可動機構を制御することが望ましい。
これにより、刻々と変化する天候状況や風向き・風速に応じて、発電量的に風力発電かソーラー発電かのどちらに主体を置く方が有利であるかが自動的に設定され、効率の高い発電を行うことができる。
【００１２】
また、本ハイブリッド発電装置は、
前記風力発電部及び前記ソーラー発電部による電力を蓄える蓄電部と、
前記蓄電部に蓄えた電力を電気機器への給電側又は電力会社への売電側に切り換える切換え装置とを備えることが望ましい。
これにより、蓄電部に蓄えた電力を必要なときに家庭内又は企業内等で使用でき、且つ蓄電容量を超えるような余剰電力を電力会社へ売電することで更なる電気代の節約になり、しかも電力会社の給電能力を補うことができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に係る風力発電とソーラー発電とのハイブリッド発電装置によれば、天候や風向き及び太陽の位置に応じて、風力発電部とソーラー発電部との発電能力をフルに発揮させて効率のよい発電を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施形態によるハイブリッド発電装置の外観構成を示す正面図である。
【図２】実施形態によるハイブリッド発電装置の内部構成を示す正面図である。
【図３】実施形態によるハイブリッド発電装置の設置状態においてソーラー発電を主体とした姿勢を示す模式図である。
【図４】実施形態によるハイブリッド発電装置の設置状態において風力発電を主体とした姿勢を示す模式図である。
【図５】実施形態によるハイブリッド発電装置を住宅の屋根に設置した状態においてソーラー発電を主体とした姿勢を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、実施形態について図面に基づいて説明する。
実施形態によるハイブリッド発電装置１は、風力発電とソーラー発電とにより発電し、その発電電力を家庭内で利用するものである。ただし、家庭内利用に限らず、商用の発電装置１としても利用することができる。
【００１６】
図３、図４、図５に示すように、実施形態によるハイブリッド発電装置１は、発電電力を利用する住宅に隣接して設置されたり（図３、図４）、住宅の屋根やベランダ等の建物に設置され（図５）、切換え装置８１の切換えによりその住宅の電気機器への給電又は電力会社への売電が行えるように構成されている。このハイブリッド発電装置１は、ポール２の上端に複数の羽根３１を有する回転翼３が設置されている。回転翼３に備える全ての羽根３１にはソーラーパネル５１が設けられており、回転翼３が風を受けて回転することで風力発電が行われ（図４）、羽根３１に設けたソーラーパネル５１が太陽光を受けることでソーラー発電が行われる（図３、図５）。
【００１７】
図１、図２に示すように、ハイブリッド発電装置１は、回転翼３の回転により風力発電を行う風力発電部４と、回転翼３の羽根３１に設けたソーラーパネル５１によりソーラー発電を行うソーラー発電部５とを備える。風力発電部４は、回転翼３を回転可能に軸支するローター部４１内に設けた回転発電機４２により構成され、この回転発電機４２は、回転翼３の回転力により発電する。ソーラー発電部５は、実質的にソーラーパネル５１がその役目を担い、ソーラーパネル５１は、太陽光を受けると電気を出力する。ソーラーパネル５１は、例えば、多結晶シリコン型発電素子、単結晶シリコン型発電素子、薄膜型発電素子など、種々のものを使用することができる。
【００１８】
回転翼３の各羽根３１は、透明プラスチックからなる透明中空体３２により形成され、ソーラーパネル５１は、この透明中空体３２の中に受光面を回転翼３の前側に向けて配設されている。これにより、ソーラーパネル５１が外部に晒されず風雨等から保護される。また、ソーラーパネル５１は、回転翼３の前側に向けられているので、回転翼３を太陽に向けると効率よくソーラー発電が行える。そして、風力発電部４の回転発電機４２により発電された電力は、配線４３を通じて蓄電部８に蓄電され、また、ソーラー発電部５のソーラーパネル５１により発電された電力は、配線５３を通じて蓄電部８に蓄電される。
【００１９】
ハイブリッド発電装置１は、回転翼３を上半球の全方位に可動させる可動機構６を備える。可動機構６は、ポール２に設けられており、ポール２回りに回転翼３を水平方向へ３６０°回動させる横方向回転機構６１と、回転翼３が水平方向を向いた位置から回転翼３を上方へ向けて移動させて１８０°回動させる縦方向回転機構６２とで構成される。この可動機構６により、回転翼３の向きを上半球の全方位における所定方向へ向けることができる。
【００２０】
ハイブリッド発電装置１は、風速を測定する風速計７１と、太陽光の光量を測定する光量計７２とを備える。風速計７１と光量計７２とは、ローター部４１の頂部に取り付けられている。風速計７１によりポール２回りの３６０°範囲における全方向の風速値が測定される。光量計７２により水平方向から上側へ向けて１８０°範囲における全角度の太陽光の光量値が測定される。
【００２１】
ハイブリッド発電装置１は、風速計７１と光量計７２との測定値に基づいて可動機構６を制御する制御部７を備える。すなわち、制御部７は、上半球の全方位の方向のうちで、風力発電部４による風力発電量とソーラー発電部５によるソーラー発電量とを比較して、発電量が高い方であってその発電量が最も高い方向に回転翼３を向けるように可動機構６を制御する。なお、可動機構６や制御部７の電源は、蓄電部８の電力が使用される。
【００２２】
ここでの風力発電部４による風力発電量は、風速計７１で測定された風速値に基づき、設置した回転翼３の風力発電能力より求められる時間当りの風力発電量予測値が用いられる。風力発電量予測値は、ポール２回りの３６０°範囲のうち、例えば、東西南北、及び東南、南西、北西、北東の各方向の８方向毎に求められる。
【００２３】
また、ここでのソーラー発電部５によるソーラー発電量は、光量計７２で測定された太陽光の光量値に基づき、設置したソーラーパネル５１のソーラー発電能力より求められる時間当たりのソーラー発電量予測値が用いられる。ソーラー発電量予測値は、例えば、南側の水平方向から上側へ向けて北側の水平方向までの１８０°範囲のうち、０°から３０°ずつ増加した角度毎の７つの角度毎に求められる。なお、ソーラー発電量予測値は、日の出から日の入りまでの太陽が出ている時間帯にのみ行われる。つまり、夜は、ハイブリッド発電装置１は風力発電使用とされる。
【００２４】
そして、制御部７は、例えば、２時間おきのような定期的に、風力発電とソーラー発電のうち発電量が高い方の方向を求めて、求めた方向に回転翼３を向けるように可動機構６を制御する。例えば、東方向の風による風力発電量の方が、いずれの角度におけるソーラー発電量よりも高い場合は、回転翼３を水平姿勢にして東方向を向くように可動機構６が制御される。すると、ハイブリッド発電装置１は、発電量的に風力発電に主体を置いて発電が行われる。このとき、回転翼３の羽根３１に設置するソーラーパネル５１が太陽光を受けると、当然にソーラー発電も同時に行われる。一方、南方向の３０°位置によるソーラー発電量の方か、いずれの方向における風力発電量よりも高い場合は、回転翼３を南向き３０°位置を向くように可動機構６が制御される。このとき、回転翼３が南風を受けて回転すると、当然に風力発電も同時に行われる。
【００２５】
このように、本実施形態によるハイブリッド発電装置１によれば、回転翼３を向ける方向として、刻々と変化する天候状況や風向き・風速に応じて、発電量的に風力発電かソーラー発電かのどちらに主体を置く方が有利であるかが自動的に設定される。よって、風力発電とソーラー発電とを相互利用したハイブリッド発電において天候状況や風向き・風速に応じて効率の高い発電を行うことができる。
【符号の説明】
【００２６】
１  ハイブリッド発電装置
２  ポール
３  回転翼
４  風力発電部
５  ソーラー発電部
６  可動機構
７  制御部
８  蓄電部
３１  羽根
３２  透明中空体
４１  ローター部
４２  回転発電機
４３  配線（風力発電側）
５１  ソーラーパネル
５３  配線（ソーラー発電側）
６１  横方向回転機構
６２  縦方向回転機構
７１  風速計
７２  光量計
８１  切換え装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
2014095318.tif 000005
【図４】
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【図５】
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