(57)【要約】【課題】本発明は太陽光発電と場合によっては風力発電を行う為の全体システムについての超大規模太陽光発電装置である。これまでの太陽光発電システムは集光型では大きさや見た目の問題で家庭に置けない事と、他の発電方法よりワット当たりの単価が高かったうえ、メーカーは家庭用に限られた生産量を割り当てて利ざやを稼がなければならなかった為、太陽光発電での大規模発電所が建設されることはなかった。本発明は大規模な太陽光発電所の建設を可能にする為の超大規模太陽光発電装置。【解決手段】集光器及び風力発電を設置するための塔と、可動の受光器に太陽発電素子を備えた受光面と、追加可能な要素としてチューリップ集光器と冷却器を含み、地上に可動の反射板の集合体を備え、それらが集光器へ集光する角度を自動制御され、双曲面を分解した各面に近似にして角度を設定された反射板群を基本とし、太陽光が塔の真上で無い場合は双曲面にある角度で傾いた平面を組み合わせた曲面は焦点を持ち反射板群はそのような集光領域を持つ。太陽光の角度に応じて集光器の効率を発揮させる為に、集光器と対応する一定の領域に入っていた反射板群は、光の角度が低くなるにつれてその領域を塔から見て光の反対側へ領域が移動するので集光器は横移動しないが、場合によっては集光器側も水平、垂直に移動させる柔軟さを特徴として、追加可能な要素として風力発電をシステム間に張った支持線の間に軽量化された風車を設置する風力と太陽光を組み合わせた超大規模自然発電装置と呼べるような超大規模太陽光発電装置。【特許請求の範囲】
【請求項１】
集光器及び風力発電を設置するための塔と、可動の受光器に太陽発電素子を備えた受光面と、追加可能な要素としてチューリップ集光器と冷却器を含み、地上に可動の反射板の集合体を備え、それらが集光器へ集光する角度を自動制御され、双曲面を分解した各面に近似にして角度を設定された反射板群を基本とし、太陽光が塔の真上で無い場合は双曲面にある角度で傾いた平面を組み合わせた曲面は焦点を持ち反射板群はそのような集光領域を持つ。太陽光の角度に応じて集光器の効率を発揮させる為に、集光器と対応する一定の領域に入っていた反射板群は、光の角度が低くなるにつれてその領域を塔から見て光の反対側へ領域が移動するので集光器は横移動しないが、場合によっては集光器側も水平、垂直に移動させる柔軟さを特徴として、追加可能な要素として風力発電をシステム間に張った支持線の間に軽量化された風車を設置する風力と太陽光を組み合わせた超大規模自然発電装置と呼べるような超大規模太陽光発電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】本発明は太陽光発電と場合によっては風力発電を行う為の全体システムについての超大規模太陽光発電装置である。
【背景技術】現在に至るまでの太陽光発電システムは技術レベル以前に全く価格が企業の金儲け中心主義によって設定されていたため、設備投資そのものに掛けられるべき金が個々の家庭への営業費用として消費され、地球環境を守っているなどとは到底考えられない代物だった。本来エネルギー産業は集約されて単価を低く抑えるべきであるから、これまでの業界全体が偽善的で各家庭に電源があるとメリットがあるという嘘を流し販売してきたので、コストが他の発電方法よりも低く出来なかった。集光型も同様の事で暴利をむさぼる家庭用システムの半分や四分の一にするようなタイプを大規模発電所向けに発売すると家庭用が売れなくなってしまうので、どこの企業でも理想に適ったシステムが製作される事は無かった。本発明は発電に掛かるコストを、全ての発電方法の中で最低に抑える事を想定している。軽量化した風力発電も同時に設置して発電単価を抑えている。大規模発電所建設に特化して効率を改善する仕組みを取り入れている。本発明は鏡の反射光を受光器に集中させる集光型太陽光発電装置と風力発電を組み合わせた設備全体の構成についての発明である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】以前の太陽光発電システムは集光型でも大型で家庭に置けない事と、他の発電方法よりワット当たりの単価が高かったうえ、メーカーは家庭用に限られた生産量を割り当てて利ざやを稼がなければならなかった為、太陽光発電での大規模発電所が建設されることはなかった。本発明は大規模な太陽光発電所の建設を可能にする為の超大規模太陽光発電装置。
【課題を解決するための手段】構成要素には最上部に受光器と風力発電装置のいずれか、もしくはその両方を設置する塔と、オプションとして双曲面を直線的に変化させるチューリップ型円形曲面反射板があるが、それを搭載した可動の受光器と、反射光を常に受光器に反射させ発電させる為に最適な角度に常に調整させる平面鏡を組み合わせた可動反射板の集合の３部分に分割することができる。
パラボラアンテナと同様双曲面が集光には最も都合がよいが、曲面で例えば５０メートルを超えるものは製造されてかつ追尾させることは非常に難しかった。そこで本発明では現実に実施可能な平面鏡で太陽からの直射日光を中心とした光線を集光器に入射させるための角度を計算機が複数の変数から計算し、数多くの可動反射板の個々を独自に制御する。
本システムは６角形の面に集めて設置された反射板群とシステム要素とを１システム単位として敷き詰めることができる。
反射板は６角形の面の中に収まる範囲が１つの受光器へと光を集中させるが、直射日光の入射角に応じて最適な効率を実現するには、理想的な反射板群と塔の位置関係へと変化させなくてはならない。太陽の位置が低くなったとき塔の真下だった６角形の領域は太陽の反対側へと移動する。１本の塔に対して対応する正６角形の範囲が変動する反射板の集合体が、反射光の角度を受光器を集光領域にしていながら、隣の反射板の裏に重なりにくく最適化するために、マイコンがフォトンをシミュレーションしてシステム全体の理想状態をシュミレーションするのが理想。
塔の頂上に受光器が設置されるのが基本だが、支持線などで３次元空間を自由に移動してもよい。
塔と６角形の領域やその他の構成要素は同じ数でなくてもよい。
反射板単体は２軸回転などで理想的な反射を実現するが、角度を維持しながら地面により近い位置にあるほうが有利である。反射板は平面か浅い曲面の６角形ないし円形である。
反射板単体は１．５メートル程度で  ６角形３個以上でもよい。３個の反射板はそれぞれ反射光が正確に受光器に当たるよう調整する軸付きでもよい。
塔は９０メートル以上が良く、高ければ高い方が良い。なぜなら上記の理想的システム状況においても反射板の反射光が周囲の反射板の裏に当たる可能性があり、塔が低ければその可能性は高くなるからである。そのためには６角形に分割された移動する面の反射板の集合体を操作する。つまり、隣のシステムに所属していた反射板の所属を柔軟に変更することで、反射板は対応する集光器を変更して効率を理想的にする。
段差がある以上必ず隣の反射板に反射光がかかるが、集光領域を遠く（高く）すると重なりにくく効率が高いからである。塔には塔のコストを増加させにくい軽量型風力発電が付いていてもよい。タワーから斜め下に支持線を降ろして強度を強めるとよい。
受光器は２軸回転等の可動で、コンピューターによって算出された理想的な効率を実現する角度でチューリップ集光器と受光面を反射光の集中領域に向けなければならない。
反射板は液冷された可能な限り効率のよい発電素子が設置されるべきである。
集光の範囲が広いチューリップ形集光反射板が付いているが、それ自体発電パネルでもよい。
チューリップ形集光器はついていてもついていなくてもよいが、双曲線の縦横拡大縮小をした曲線と傾いた直線を組み合わせた曲線を理想的に変化させた曲線の回転体の曲面ないし変化の付いた曲面によって光の集中する領域を受光面に集中させるチューリップ形集光反射板が付いていると、受光面が円で１の面積だとすると一定の角度の直線がドーナツ構造になった回転体の曲面反射板を利用すると９の面積で直射日光のような光線を受光および集光できるが、それの直線を放物線を応用した曲線に変化させたものなので、さらに効率がよく採用が可能である。自分の光エネルギー関係の発明で図面があるのでそれも一部関係がある。
集光器の構成要素は円形、円筒でなくともよい。チューリップ集光器とは曲面の反射板を有した集光器の名称である。
チューリップ集光器はその中心に受光面を置くが、太陽光側にチューリップ集光器の反射板は傾いており、上述の傾いた直線の角度と関係がある。曲線にあたる直線の直射日光の焦点があるとすると、チューリップ集光器の反射板と受光面にある太陽光発電素子との境界に焦点を置くことが理想的設定である。つまりその点の反射板の角度は４５度傾いている。この構造の為に本来直射日光しか受けられなかった集光型太陽光発電装置を拡張することになり、ある程度傾いた反射板群からの反射光を集光面で受光することが可能になる。システム構成によって理想的なチューリップ集光器の反射板の曲面は異なる。
反射板、反射板はフィルム反射板を利用してもよい。
とにかく用地が広くかつ装置が最適なサイズで設計されることによって理想的な効果を齎す発明なので、基本的に日本での実施は難しいが、水素エネルギーの利用によって将来的に解決が可能と思われる。
１．５ヘクタールシステム２００個で最大時原子力発電所並みの電気の出力が可能なので、システムの価格を安く抑えられる国で実施して原発を作らなくて良いようするべきである。夜以外にも日中も揚水発電で発電させて全体の電力を賄いきれる可能性もある。
本発明はそのような発展途上国で電力を得やすくする為に国際的な超大規模太陽光発電装置を提供することを目的とする。
【発明の効果】上述したように本発明では、より安価な発電方法が達成される。
６角形の反射板を敷き詰めることで専有面積を低減できる。従来の太陽光発電ように設置角度によって専有面積が増えすぎるような事になりにくい。
システムは多数の装置の集合体であるので、無調整でも効率がさがりにくい。人件費、ランニングコストの削減。発電量のモニターやセンサーによる実際の光線の観測によって自動調整することで調整の精度の向上が可能になる。反射板の基礎が動いてもレーザー等による測量・自動調整によって調整の精度の向上が可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】技術的には太陽光発電素子は冷却液に浸されると理想的である。
オプションとして軽量化された風力発電の追加が可能であるが、塔上部か、もしくはシステム間の間に張った支持線の間に可動状態か固定状態で軽量化された風車を設置すると複数本の柱に応力が分散して柱を軽量化することが可能になる。支持線は風力発電装置そのものからも斜め下に支持線をつけた方が良い。その考えは柱から斜め下に張られた支持線の角度と関係がある。そして受光面で受光する光に重なる確率が低く出来る。
本発明には砂漠などの平地に連続で設置し続けることを想定して設計しているので敷き詰める設計が出来るという点でシステム設計が用意という利点がある。海上ウインドファームの様な形態も良い。
上述したように発展途上国での主要な発電手段となりうる方法である為、平地でかつ赤道に近く直射日光が多い地域が発電所を建設するのに条件が良い。
全世界に広める為に積極的に本発明を実施可能にするための情報を集約することが最良である。