(57)【要約】  【課題】太陽光発電装置と風力発電装置とのハイブリッド発電システムを実現し、昼夜を通じて稼働して電力を提供できる融合型を可能とする。  【解決手段】垂直軸型の風力発電装置の出力と、太陽光発電装置のパネル群の出力を蓄電池に入力して蓄電すると共に、前記蓄電池の出力を系統連係に出力して、昼夜稼働発電を実現できる。この際、前記の垂直軸型の風力発電装置の周りに太陽光パネル群が配設し、かつ風力発電装置を高くする。又は、太陽光発電装置のパネル群の周りに前記の垂直軸型の風力発電装置を×状にずらした配置にすると、通風や日当たりを妨げず、効率良く発電できる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
垂直軸型の風力発電装置の出力を蓄電池に入力して蓄電し、太陽光発電装置のパネル群の出力を蓄電池に入力して蓄電すると共に、前記蓄電池の出力を系統連係に出力することを特徴とする昼夜稼働型の風太融合ハイブリッド発電システム。
【請求項２】
前記の垂直軸型の風力発電装置の周りに前記の太陽光発電装置のパネル群が配設されることを特徴とする請求項１に記載の昼夜稼働型の風太融合ハイブリッド発電システム。
【請求項３】
前記の太陽光発電装置のパネル群の周りに前記の垂直軸型の風力発電装置が配設され、かつ前記の各垂直軸型の風力発電装置が×状にずらした配置にした上で前記太陽光発電装置のパネル群を取り巻く形状であることを特徴とする請求項１に記載の昼夜稼働型の風太融合ハイブリッド発電システム。
【請求項４】
前記の太陽光発電装置の各パネルは自動追尾して太陽光を効率良く受光することを特徴とする請求項２又は３に記載の昼夜稼働型の風太融合ハイブリッド発電システム。
【請求項５】
前記の風太融合ハイブリッド発電装置に併設された大径のポールの上に小径の棒が立っていて、この小径棒の上端に鯉のぼりや吹き流しを取付けてあり、一方前記ポールの設置面に、12時前後の真昼時に前記ポールの上端の影の描く範囲を示す円形と、朝の前記ポールの影線が描く西向きに長い影線又は影線の描く範囲を示す形状と、夕方に前記ポールの影線が描く東向きに長い影線又は影線の描く範囲を示す形状とを描いてあることを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれかに記載の昼夜稼働型の風太融合ハイブリッド発電システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽電池発電と風力発電とを併合してハイブリッド発電することで昼夜稼働型にしたシステムに関し、小型低圧〜大型高圧メガワットまでの発電可能とする。
【背景技術】
【０００２】
太陽電池で発電し売電したり、風力で発電して売電することは知られている。この際に、特許文献１のように、太陽電池と風車を備え、風車で駆動される発電機の発電が無く、かつ蓄電池への充電が完了しているときに、太陽電池からの電力を風車補助駆動するモータに切り替えることにより、ハイブリット型発電システムの風車補助駆動装置を得られる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特願2007-77895
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１の発明では、太陽光発電した電力が風力発電に補助的に使用されるので、売電効率が悪い。これに対し本発明の垂直軸型風力発電機と太陽光発電を融合させたハイブリッド発電計画は、太陽光の強い地域や、太陽光が輝く昼間の時間帯は比較的に風が少ないため太陽光発電からの発電を得、逆に太陽光の発電が無くなる夕方から朝方にかけては昼間の熱さも反映して風が吹く確率が高くなるため、全方位の風を得て微風で回転を開始し発電する風速に達した時の一瞬のパワーを逃すことなく瞬時に発電する能力を持つ垂直軸型風力発電機で発電する事により、24時間の効率的発電が期待される再生可能自然エネルギー最大の有効活用を可能としたのが「風太融合ハイブリッド発電計画」である。
【０００５】
また、太陽光発電機は、太陽光が強すぎても、朝夜の太陽光の無い時間帯では当然発電しないと言う欠点が有るが、風力発電機においても風が強すぎても発電しないと言う欠点を持つが、太陽光発電機の朝夜又は、太陽光の無い曇りの時でも24時間風さえあれば発電するという利点を持っているため、その風力発電機と太陽光発電機の互いの欠点と利点を融合させる事により、最も効率の良い発電が得られる再生可能自然エネルギーの発電計画を提供する事が可能となると共に、太陽光発電の電力買い取り価格が下がり事業的な魅力が失われている時こそ、低価格で計画敷地を確保する事が可能と成るため買取価格が下がっても本ハイブリッド低圧発電施設の発電効率が高い分、十二分に事業として成立すると考えている。
【０００６】
しかも、本風太融合ハイブリッド発電計画は、組合せ方次第では利用計画に合わせて、小型低圧〜大型高圧メガワットまでの発電施設計画が可能と成る画期的なシステムである。
【０００７】
本発明の技術的課題は、このような問題に着目し、太陽光発電装置と風力発電装置とのハイブリッド発電システムを実現し、昼夜を通じて稼働して電力を提供できる融合型を可能とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の技術的課題は次のような手段によって解決される。
請求項１は、垂直軸型の風力発電装置の出力と、太陽光発電装置パネル群の出力を一つにまとめて電力線に出力するOn Grid 方式と、風力発電機と太陽光発電機其々の出力を一つにまとめて備え付きの蓄電池に蓄電して必要な時に安心して使用できるOff Grid方式の何れかの選択もできる事を特徴とする昼夜稼働型の風太融合ハイブリッド発電システムである。
【０００９】
請求項２は、前記の垂直軸型の風力発電装置の周りに前記の太陽光発電装置のパネル群が配設されることを特徴とする請求項１に記載の昼夜稼働型の風太融合ハイブリッド発電システムである。
【００１０】
請求項３は、前記の太陽光発電装置のパネル群の周りに前記の垂直軸型の風力発電装置が配設され、かつ前記の各垂直軸型の風力発電装置が×状にずらした配置にした上で前記太陽光発電装置のパネル群を取り巻く形状であることを特徴とする請求項１に記載の昼夜稼働型の風太融合ハイブリッド発電システムである。
【００１１】
請求項４は、前記の太陽光発電装置の各パネルは朝夕の太陽光の熱を感知して太陽光を洩らすことなく自動追尾して太陽光を効率良く受光することを特徴とする請求項２又は、３に記載の昼夜稼働型の風太融合ハイブリッド発電システムである。
【００１２】
請求項５は、前記の風太融合ハイブリッド発電装置に併設された大径のポールの上に小径の棒が立っていて、この小径棒の上端に鯉のぼりや吹き流しを取付けてあり、一方前記ポールの設置面に、12時前後の真昼時に前記ポールの上端の影の描く範囲を示す円形と、朝の前記ポールの影線が描く西向きに長い影線又は影線の描く範囲を示す形状と、夕方に前記ポールの影線が描く東向きに長い影線又は影線の描く範囲を示す形状とを描いてあることを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれかに記載の昼夜稼働型の風太融合ハイブリッド発電システムである。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１のように、垂直軸型の風力発電装置の出力と、太陽光発電装置のパネル群の出力を蓄電池に入力して蓄電すると共に、前記蓄電池の出力を系統連係に出力するので、風力発電と太陽光発電それぞれの特有の特長を生かした発電が可能となり、昼夜稼働型のハイブリッド発電システムを実現できる。
【００１４】
請求項２のように、前記の垂直軸型の風力発電装置の周りに前記の太陽光発電装置のパネル群が配設されるので、周りの太陽光発電装置のパネル群が影で受光不能とならないように前記の風力発電装置を高くできる。
【００１５】
請求項３のように、前記の太陽光発電装置のパネル群の周りに前記の垂直軸型の風力発電装置が配設され、かつ前記の各垂直軸型の風力発電装置が×状にずらした配置にした上で前記太陽光発電装置のパネル群を取り巻く形状であるので、通風や日当たりを妨げず、効率良く発電できる。
【００１６】
請求項４のように、前記の太陽光発電装置の各パネルは自動追尾して太陽光を効率良く受光するので太陽光発電が効率良く行われる。
【００１７】
請求項５によると、風により鯉のぼりがそよいだり、元気に泳ぐ。強風になると、鯉のぼりが勢い良く泳ぎ、上部の細い棒がその力で湾曲する。従って、ポールの影が円形の中か、細長い影か、西向きか、東向きかによって、大体の時刻や日照の強さが分かる。また、その時の、鯉のぼりの泳ぎ具合や細い棒の曲がり具合で風の強さを知ることができ、風力の強さと日照との関係やハイブリッド発電にした理由を知ることができ生徒の勉強にもなる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】平面イメージを示す平面図である。
【図２】立面イメージを示す正面図である。
【図３】本発明装置の全容を示す斜視図である。
【図４】本発明装置の平面図である。
【図５】本発明装置の右側面図である。
【図６】高型風力発電装置の全容を示す斜視図である。
【図７】高型風力発電装置の平面図である。
【図８】高型風力発電装置の右側面図である。
【図９】本発明システムの回路図である。
【図１０】本発明の自動追尾機構を示す分解斜視図である。
【図１１】大電力出力装置を示す平面図である。
【図１２】図11の大電力出力装置の正面図である。
【図１３】図11の大電力出力装置における太陽光発電装置と風力発電装置との関係を示す右側面図である。
【図１４】太陽光発電装置の配線接続図である。
【図１５】太陽光発電装置と風力発電装置の配線接続図である。
【図１６】各太陽光発電装置の回路図である。
【図１７】風力発電装置の詳細を示す右側面図である。
【図１８】太陽光と風力との関係を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
図１〜図10に、特に狭い敷地での活用に適する小電力出力型の実施形態であり、年間を通じて平均風速の高い場所で主に使用するノーマルタイプと年間を通じて平均風速の低い場所で主に使用する高層ルーフタイプに大別される。また、下駄履き櫓方式と、建物屋上等に設置するタイプも可能である。
これらのシステムのメリットは次のとおりである。
1)本計画は360 °の風を捉え、微風で回転を開始し、発電風速が得られた時には瞬時に発電電力が得られる垂直軸型風力発電機を使用する事に最大のメリットが有る。
2)本計画は、太陽光発電は自動追尾システム機を使用しているため、固定されている太陽光発電よりも19〜22% 近い発電効率が得られる事と、垂直軸型風力発電機は水平軸型風力発電機よりも低空域高度の高さで有る為、風力発電機本体を設置する間隔も狭いという利点が有るため、狭い計画敷地での活用が可能で有る。
3)風力発電機と太陽光発電から発電される電力の性質は異なるため、その異なる性質の電力を一つに合体させて出力させるという技術を生み出せている事に、新しい商材としての風力発電機又は、太陽光発電機としての新たな市場性も見いだせる。
4)本風太融合ハイブリット発電計画は、送電線等のインフラが整備されていない地域や国々においては一般の電線を利用する[ 低圧発電計画] 又、送電線等のインフラが整備されている地域や国々では、送電線を利用する[ 高圧発電計画] 等、其々の送電インフラ整備環境に合わせた計画が立てられる事も最大のメリットでもある。
特に、送電線インフラが整備されていない地域を多く抱えている発展途上国等でも通常の電線により電力は一般家庭まで供給されているため、その電線を利用できる利便性を持つ低圧発電計画はそれこそ地産地消の産物で有ると共に、本計画の商機が見えていると考えている。
5)本計画の太陽光発電には太陽光自動追尾機を採用して効率の良い発電(19 〜22％増) を促す計画と成っていると共に、その太陽光自動追尾機は他社からの購入するのではなく自社開発製品を使用するところに、本風太融合ハイブリット発電計画は初期投資の削減をも追及されたシステムと成っている。
【００２０】
４）本風太融合ハイブリッド発電計画は、送電線等のインフラが整備されていない地域や国々においては一般の電線を利用する「低圧発電計画」又、送電線等のインフラが整備されている地域や国々では、送電線を利用する「高圧発電計画」等、其々の送電インフラ整備環境に合わせた計画が立てられる事も最大のメリットでもある。
特に、送電線インフラが整備されていない地域を多く抱えている発展途上国等でも通常の電線により電力は一般家庭まで供給されているため、その電線を利用できる利便性を持つ低圧発電計画は、それこそ地産地消の産物であると共に、本計画の商機が見えていると考えている。
５）本計画の太陽光発電には太陽光自動追尾機を採用して効率の良い発電(10 〜20％増) を促す計画と成っていると共に、その太陽光自動追尾機は他社からの購入するのではなく自社開発製品を使用するところに、本風太融合ハイブリット発電計画は初期投資の削減をも追及されたシステムと成っている。
【００２１】
このシステムのデメリットは以下のとおりである。
１）本発明システムの最大の目的は、FIT 政策による売電ビジネスであるが、垂直軸型風力発電及び、太陽光発電共に、その国のFIT 型式認証を取得していればハイブリッドとしての融合出力での売電は可能と成るが、その地域の電力インフラ事情並びに、電力会社の計画により分別出力を要求される場合も有りえる事である。
２）前項のように、仮に分別出力での売電を進めなければならない場合は、同一地主様の計画地であれば、風力発電機と太陽光発電を分離して計画しても収益は合算されるため、どちらの方式であっても収支に変化はない。
【００２２】
図11以下に、本発明の大電力出力型の実施形態を示す。図11〜図17に、多数の風力発電機と多数の太陽光発電を大電力出力型の発電装置の実施形態である。図11は、大電力出力装置を示す平面図で、多数の太陽光発電装置を多数の風力発電装置で取り囲むように配列されている。図12は、図11の大電力出力装置の正面図である。図13は、図11の大電力出力装置における太陽光発電装置と風力発電装置との関係を示す右側面図である。
【００２３】
図14は、太陽光発電装置の配線接続図である。図15は、風力発電装置の配線接続図である。図16は、各太陽光発電装置の回路図である。図11に示す風力発電装置の詳細を示す右側面図である。
図18は太陽光と風力との関係を示す斜視図であり、本発明の風太融合ハイブリッド発電装置に併設される。ｐは大径のポールでその上に小径のポール１が立っている。そして、この小径ポール１の上端に鯉のぼりや吹き流しｗを取付けてある。２は地面に描いた円形で、12時前後の真昼時のポールｐの上端の影の描く範囲を示し、３は朝のポールｐの影で西向きの長い影線となり、夕方には逆に東向きの長い影線４となる。一方、風により鯉のぼりｗがそよいだり、元気に泳ぐ。強風になると、鯉のぼりｗが勢い良く泳ぎ、上部の細いポール１がその力で湾曲する。
従って、ポールｐの影が円形２の中か、細長い影か、西向きか、東向きかによって、大体の時刻や日照の強さが分かる。また、その時の、鯉のぼりｗの泳ぎ具合や細いポール１の曲がり具合で風の強さを知ることができ、風力の強さと日照との関係を知ることができる。風力発電や太陽光発電とを併用してハイブリッドにする理由や関係を知ることができ、営業的に発電システムのＰＲにも利用できる。また再生可能自然エネルギーの種類や強さなどの特性を知ることができ、教育にも利用できる。
【産業上の利用可能性】
【００２４】
以上のように、本発明によるハイブリッド低圧発電施設は、風力発電装置と太陽光発電装置の互いの欠点と利点を融合させる事により、最も効率の良い発電が得られるので、発電効率が高い分、十二分に事業として成立する。しかも、本発明の風太融合ハイブリッド発電システムは、組合せ方次第では利用計画に合わせて、小型低圧〜大型高圧メガワットまでの発電施設計画が可能と成る画期的なシステムである。
【符号の説明】
【００２５】
Ｐ  太陽光発電パネル
Ｗ  風車
ｐ  大径のポール
ｗ  のぼり（又は吹き流し）
１  細いポール
２  昼間の小円形
３  朝の西向きの長い影線
４  夕方の東向きの長い影線
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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