(57)【要約】【課題】照射時間に限りのある太陽光による光合成では限界のある藻類の培養効率を向上し、食料不足問題を解決する。【解決手段】海洋の水面上に出力、占有面積、単価がそれぞれ１．５ｋＷｈ、１．８ｍ２、３０万円の風力発電機を上下方向に３段重ねとした複数セットの発電ブロックをセミフロート上浮体に空力的な適正間隔で林立させて発電所を構成し、得られた電力により海洋を照らし、海水改良培地に毎分培地と同じ量のａｉｒを送って撹拌し、ＰＨで窒素等をコントロールして微細藻類を培養する。赤道直下の太陽光に比べても２０倍以上の太陽光合成光束を得る事ができ、５０％変換効率のＬＥＤを使用する場合でも藻類培養により通常のコメ栽培の４５００倍の効率でコメ程度蛋白含有澱粉を得る事が出来る。これは直接コメ／パンのような食品加工や魚餌に利用でき食料不足問題を解決できる。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
海洋の水面上に風力発電機を備えた発電ブロックをフロート上浮体に配置させたことを特徴とする風力発電装置。
【請求項２】
前記風力発電機は１つの発電ブロックにつき上下方向に複数段重ねを成しており、複数セットの発電ブロックがフロート上浮体に空力的な適正間隔で林立されていることを特徴とする請求項１に記載の風力発電装置。
【請求項３】
海洋の年間風況を流体工学的に増速変換する流体力学デバイスを備えたことを特徴とする請求項１または請求項２のいずれかに記載の風力発電装置。
【請求項４】
微細藻類を培養する海水または淡水からなる培地と、
前記風力発電装置により超安価に提供される電力により培地内を照らす光源と、
前記光源の光を拡散する光照射拡散体と、
前記培地内に大気を送って撹拌する撹拌手段と
を備えたことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１つに記載の風力発電装置を用いた光独立栄養培養装置。
【請求項５】
微細藻類を培養する海水または淡水からなる培地と、
前記風力発電装置により超安価に提供される電力により培地内を照らす光源と、
前記光源の光を拡散する光照射拡散体と、
前記培地内にナノエアバブル状態の大気を送るナノエアバブル発生手段と
を備えたことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１つに記載の風力発電装置を用いた光独立栄養培養装置。
【請求項６】
前記撹拌手段は培地内に大気の他にブドウ糖や酢酸等のエネルギー成分を１部加える構成となっており光従属栄養培養装置との組み合わせの混合栄養培養装置を成すことを特徴とする請求項４に記載の光独立栄養培養装置。
【請求項７】
培地内に２価鉄塩やＮ２、アンモニア、ＣＯ２の散布を行い光拡散船を使い光照射拡散体で海中照射することを特徴とする請求項４または請求項５のいずれかに記載の光独立栄養培養装置。
【請求項８】
光合成に用いる光源のエネルギーが風力発電機により得られる電力であることを特徴とする光独立栄養培養装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は風力発電の単位設置面積当たりの発電効率を向上させた風力発電装置に関する。また、前記風力発電装置を用いて海水クロレラ、藍藻、珪藻の様な微細藻類の培養効率を大幅に向上させた光独立栄養培養装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
世界中の人口の増加に伴い将来の食糧不足が懸念されている。このことに鑑み、本発明の発明者は光独立栄養培養の研究を１９７５年以降続けており蓄積がある。そして、世界中が第１、第２、第３世代とも、光従属栄養培養、遺伝子組替えに走り、藻類発見（１８９０年、オランダの藻類研究者Ｂｉｊｅｒｉｎｃｋがｃｈｌｏｒｅｌｌａを発見してから１１５年目）の現在、食料化の国家プロジェクトが幾多の国で行われ未だ実現の兆しさえ無い。そして、地球環境の悪化等々の諸問題は更なる食糧不足に拍車をかけることが予想され、解決が間に合わないと思われる。光独立栄養培養の中心問題は光合成に使う安価な可視光の提供と充分な光の拡散にある。
【特許文献１】特開平５−２９２８４８号公報
【特許文献２】特開平５−２９２８４９号公報
【特許文献３】ＳＰＳ２０００レクテナの電力を利用した藻類と酸素の同時大量生産１９９３年３月  東大宇宙科学研究所  岩淵雅明
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
然し、太陽光Ｆｌｕｘは薄く夜が２／３を占めるので産業用には大きな欠点となっている。赤道から緯度２５度近辺までのＰＰＦ（太陽光合成光束）は２０００から２４３０μｍｏｌ／ｍ２s（全光束の約４７％）である。なお、明るさを表す単位にはルクスがあるが、ルクスは人の目に感じる明るさの感度であり、光合成ｅｎｅｒｇｙを適格に表し得ないのに対して、ここで使用しているＰＰＦを表す単位μｍｏｌ／ｍ２sは光合成に必要な波長領域（４００〜７００ｎｍ）の光のｅｎｅｒｇｙを適格に表せるので、ルクスとは区別している。また、μｍｏｌ／ｍ２s（マイクロ・モル・パー・スクエアメートル・セカンド）はμＥ／ｍ２s（マイクロ・アインシュタイン・パー・スクエアメートル・セカンド）と表しても良い。そして、この太陽光のＦｌｕｘ（光束）は、このエリアで１日当たり８h程度、京都では５ｈから６h程度になる。即ち、赤道、緯度２５度近辺、京都の緯度での各ＰＰＦは、順に２４３０、２０００、１７００μｍｏｌ／ｍ２sとなり、高緯度になればなる程小さくなる。また、曇り、雨、雪等の悪天候時または夜間には、太陽光は更にカットされる。
【０００４】
本発明は、このような薄く照射時間に限りのある太陽光による光合成では限界のある藻類の培養効率の向上を目指すものであり、食料不足問題及びエネルギー問題の解決を実現することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１の発明にかかる風力発電装置は、海洋の水面上に風力発電機を備えた発電ブロックをフロート上浮体に配置させたものである。なお、ここで言うフロートとは海洋の水面上に浮いて発電ブロックを支持可能なもので、フロートには、例えば、縦横が数メートル乃至数十メートル規模のセミフロートと、縦が５００メートル前後で横が２から３キロメートルのメガフロートとがある。また、１つの発電ブロックを構成する各風力発電機は、例えば、出力、占有面積、単価がそれぞれ１．５ｋＷｈ、１．８ｍ２、１５万円から３０万円のもの（日本のエアー・ドルフィン社製）があり、この場合、３段から６段重ねにして用いるのが好ましい。また、規模の大きなものでは、出力、単価がそれぞれ２０００ｋＷｈ、７５００万円のもの（アメリカのＧｅｎｅｒａｌ  Ｅｒｅｃｔｒｉｃ社製）がある。ただし、ここで用いる風力発電機の出力、占有面積、単価、重ねる段数は、上記例に限定されるものではない。なお、ＧＥ製は１ｋＷあたりの価格が３．７５万円と安価で、これに比べて、エアー・ドルフィンの小型ＷＧ（１．５ｋＷｈタイプ）は、１ｋＷあたりの価格が２０万円と高額ではあるが、例えば３０万台というような大量発注による量産効果や、これに加えて中国・ブラジルなどのローコスト地域で生産することで、ＧＥ社製の製品と同レベル以下の価格ダウンが見込める。
【０００６】
請求項２の発明にかかる風力発電装置は、請求項１の風力発電装置において、前記風力発電機が１つの発電ブロックにつき上下方向に複数段重ねを成しており、複数セットの発電ブロックがフロート上浮体に空力的な適正間隔で林立されているものである。
【０００７】
請求項３の発明にかかる風力発電装置は、請求項１または請求項２のいずれかの風力発電装置において、海洋の年間風況を流体工学的に増速変換する流体力学デバイスを備えたものである。
【０００８】
請求項４の発明にかかる光独立栄養培養装置は、請求項１乃至請求項３のいずれか１つの風力発電装置により超安価に提供される電力により培地内を照らす光源と、微細藻類を培養する海水または淡水からなる培地と、前記光源の光を拡散する光照射拡散体と、前記培地内に大気を送って撹拌する撹拌手段とを備えたものである。なお、培地中を照らす光源には、ＬＥＤ（発光ダイオード）、ＥＬ（エレクトロ・ルミネッセンス）、ＬＤ（レーザーダイオード）、プラズマ高周波蛍光灯（例えば２００００Ｈｚ程度のもの）等がある。
【０００９】
請求項５の発明にかかる光独立栄養培養装置は、請求項１乃至請求項３のいずれか１つの風力発電装置により超安価に提供される電力により培地内を照らす光源と、微細藻類を培養する海水または淡水からなる培地と、前記培地内にナノエアバブル状態の大気を送るナノエアバブル発生手段とを備えたものである。なお、培地内にナノエアバブル状態の大気を送る頻度は常時である必要はなく、例えば半月乃至１ヶ月に１回というペースで飽和する程度に送るだけで良い。
【００１０】
請求項６の発明にかかる光独立栄養培養装置は、請求項４の光独立栄養培養装置において、前記撹拌手段が培地内に大気の他にブドウ糖や酢酸等のエネルギー成分を１部加える構成となっており光従属栄養培養装置との組み合わせの混合栄養培養装置を成すものである。
【００１１】
請求項７の発明にかかる光独立栄養培養装置は、請求項４または請求項５のいずれかの光独立栄養培養装置において、培地内に２価鉄塩等の塩類やＮ２、アンモニア、ＣＯ２の散布を行い光拡散船を使い光照射拡散体で海中照射するものである。
【００１２】
請求項８の発明にかかる光独立栄養培養装置は、光合成に用いる光源のエネルギーが風力発電機により得られる電力であるものである。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１の発明にかかる風力発電装置によれば、年間を通じて安定して８から１０m／sの風況を昼夜を問わず得る事ができる海洋において風力発電を行うので極めて安価に電力を得ることができる。
【００１４】
請求項２の発明にかかる風力発電装置によれば、請求項１の発明にかかる風力発電装置の効果に加えて、１つの発電ブロックにつき風力発電装置が複数段重ねになっているので、発電ブロックの単位占有面積当たりの発電量が増す。具体的には、１．５ｋＷｈ／１．８ｍ２（３０万円／基）の風力発電機を３段重ねにし、筏状のプラットフォームに林立（空力的な適正間隔）する場合、４．５ｋＷ／１．８ｍ２＝２．５ｋＷ／ｍ２（発電機近傍）となる。このように構成した風力発電装置によれば、我が国の高額な電力を安価に提供できる。我が国の電力価格は４から５円／ｋＷｈの米国／カナダに比較し、２３円／ｋＷｈであり高額である。ところが、本発明の形態の風力発電装置によれば単価：３０万円、１．５ｋＷ出力の発電機を３段重ねで用いた場合、現行の我が国の電力価格に略等しい２４円／ｋＷｈで電力供給したことにすると僅か１年で減価償却出来、その後はメンテナンス費用を除いて略０円で電力供給し続けることが出来る。１．５ｋＷ出力の発電機は量産型なら１５万円或はそれ以下での入手も可能であり、これを用いれば半年以内で減価償却できる。風力発電機の寿命は例えば３０年程度のものがあり、１年乃至半年以下で減価償却できるので、設備投資分を含めても殆ど０円で電力供給できると考えられる。このように安価に提供できる電力は、電力会社による電力供給の他一般家庭の自家消費等に使用できる。また電力消費量の変動に応じてキャパシタに蓄電したり放電したりしても良い。キャパシタに蓄電する場合、送電線では電力供給の困難な地へ電力の缶詰として運搬して使用することも可能である。また、この電力を電解水素や海水分解水素の生成に使用してもよく、真水培地においてボツリオコッカスで無硫黄石油を生成してもよい。海水分解水素は、得られた電力により電極を介して直接海水を電気分解して得る水素である。ここで、電気分解には海水よりも真水の方が好ましくＲＯ（アールオー）膜により海水を真水にしてから行っても良い。ＲＯ（アールオー）膜によれば海水から１トンあたり１０円程度で真水を得られる。また、電解水素は、バイオ酵素（ヒドロゲナーゼ又はニトロゲナーゼ）で海水または真水を分解して水素を得るものである。減価償却後の電力利用により現行では１００円／Ｎｍ３もする水素の生産コストを僅か３．９円／Ｎｍ３とすることが出来る。詳しくは、水素１Ｎｍ３は３．９ｋＷｈで製造できる。１円／ｋＷｈとすれば３．９円／Ｎｍ３という結果を得られる。ここで、使用する単位の円／Ｎｍ３の中でＮ（ノルマル）は標準状態（１ａｔｏｍ、０℃）を意味し、標準状態における水素１立方メートルあたりの価格（円）を意味する。水素は３０５３ｋｃａｌ／Ｎｍ３ものエネルギーを備えており、エネルギー輸送に最適である。ボツリオコッカスとはボツリオコッカス・ブラウニ・バークレー株で微細藻類の一種である。ボツリオコッカスが光合成をするための照明に供給する電力を安価に供給することで無硫黄石油も同様に安価に生成できる。詳しくは培養により増殖したボツリオコッカスから遠心分離またはろ過分離等により石油成分を抽出する。ここで、得られる石油成分はオクタン価：１００、硫黄分：０の極めてクリーンで高エネルギーの燃料となる。また、搾りかすは肥料として使用できる。すなわち、太陽発電衛星（２４ｈ稼働）以上に風力発電は、ＢＩＯへの応用の他、農業、水素栽培、キャパシタ輸送に圧倒的に便利である。
【００１５】
請求項３の発明にかかる風力発電装置によれば、請求項１または請求項２のいずれかの発明にかかる風力発電装置の効果に加えて、８から１０m／s程度の海洋の年間風況を１２．５m／s以上に変換でき、発電効率をあげることができる。
【００１６】
請求項４の発明にかかる光独立栄養培養装置によれば、単に太陽光の光合成に依存する光合成に比べて大幅に高効率で微細藻類を培養することができる。また、本発明の光独立栄養培養装置は培養エネルギーを光に依存しており、減価償却後はメンテナンス費用を除いて略０円で供給し続けることのできる電力と、略０円で無尽蔵に入手できる大気中の窒素や二酸化炭素（海水培地の場合は更に海水からの肥料（主に２価鉄塩を多く含むｄｓｗ（海洋深層水））を使用するので、略０円で藻類を培養する事が出来る。例えば、風力発電装置の１つの発電ブロックが１．５ｋＷｈ／１．８ｍ２（３０万円／基）の風力発電機を３段重ねであり、５０％変換効率ＬＥＤを光源に使用する場合は、２．５ｋＷ／０．１５ｋＷ×１０００μｍｏｌ／ｍ２ｓ＝１６．６７×１０００μｍｏｌ／ｍ２ｓ（１６６７０μｍｏｌ／ｍ２ｓ）の光源ができる。ここで、Ｃ３植物により量子要求１２Ｅ（ｍｏｌ）でコメ程度蛋白含有澱粉を造るとして、ＰＰＦ：１０００μｍｏｌ／ｍ２ｓを２４ｈ照射で行う場合、２１６ｇ／ｍ２ｄａｙ（ｄａｙ＝２４ｈ）得る事ができる。なお、使用する植物がＣ４であれば効率が上がり、量子要求６Ｅ（ｍｏｌ）で更に効率が２倍に上がる。赤道のＰＰＦを２４h換算してみると２４３０μｍｏｌ／ｍ２ｓ×８h／２４h＝８１０μｍｏｌ／ｍ２ｓとなる。したがって、上記海洋上での風力利用の場合は赤道での太陽光利用に比べて（１６６６７μｍｏｌ／ｍ２ｓ）／（８１０μｍｏｌ／ｍ２ｓ）＝２０．６倍ものＰＰＦを得られる事が実証できる。コメは太陽光による光合成では通常０．８ｇ／ｍ２ｄａｙ（京都ではｄａｙ＝６時間以下）程度しかできないことから、風力により得られる上記コメ程度蛋白含有澱粉は１００％コメに換算する場合を想定すると、１６．６６７×２１６ｇ／ｍ２ｄａｙ×（１／０．８）＝４５００となり、コメ換算では実に米の反収の４５００倍にもなる。現在、電力から可視光への変換効率１００％のＬＥＤも試作されつつあり、これを使用すれば、コメ効率は更に２倍になる。なお、ここで言う可視光線とは４００〜７００ｎｍの波長の光であり、光合成に有効な波長領域の光である。上記説明では、発電機が３段重ねの場合であるが、発電機が６段重ねの場合のコメ効率は更に２倍となる。なお、上記説明ではＣ３植物により量子要求１２Ｅ（ｍｏｌ）での培養について考えているが、使用する植物がＣ４であれば効率が上がり、量子要求６Ｅ（ｍｏｌ）で更に効率が２倍に上がる。この様な桁外れの効率で培養する海水クロレラ、藍藻、珪藻の様な膨大な量の微細藻類は、コメ／パンのような食料を造る原料となり、また、魚の餌として提供できる。したがって、膨大な食料供給ができ食料不足問題を解決することができる。しかも、食物連鎖が１段であり汚染の少なさでは究極の養殖餌であり食料の原料となる。
【００１７】
請求項５の発明にかかる光独立栄養培養装置によれば、大気をナノエアバブル状態で培地内に送り込むので、一度送り込んだ大気が藻類に消費されるまで培地内に留まる。その結果、常時撹拌と大気の送り込みをする必要はなく、半月乃至１ヶ月に１回というようなペースで大気を培地内に送り込むだけで良く、培地内への大気の送り込みに要するエネルギーを低減できる。或は、常時大気を送り込む場合であっても、効率良く培地内に留めておく事が出来るので、小規模に送り込むだけで良く、設備を安価に構成できる。
【００１８】
請求項６の発明にかかる光独立栄養培養装置によれば、請求項４の光独立栄養培養装置の光独立栄養培養による増殖の効果に加えて、光従属栄養培養との組み合わせの混合栄養培養により、ブドウ糖や酢酸等のエネルギー成分による増殖が行われるので、高価な藻類を簡単に創れる。
【００１９】
請求項７の発明にかかる光独立栄養培養装置によれば、請求項４または請求項５のいずれかの光独立栄養培養装置の効果に加えて、光源からの光が光拡散船を使い光照射拡散体で海中照射され培地の表面で反射されることなく１００％培地内へと到達するので藻類の培養効率が向上する。また、２価鉄塩の作用により略休眠状態にある藻類の培養を爆発的に活発化できる。例えば、珪藻のキートセラスは２価鉄塩を散布することで、２０〜３００倍のスピードで増殖できる。その結果、２価鉄塩６００００トンで大気残留炭酸ガス６６億トンを植物プランクトン４５億トンと酸素４８億トンに１０日以内で変換できる。植物プランクトン４５億トンは食物連鎖無しで魚の餌として提供でき、ＰＣＢ，Ｈｇ汚染を回避できる。例えば、食物連鎖による汚染の例では、シロクマの場合で３５億倍、アザラシの場合で５億倍にも濃縮される。しかし、例えば、ここで培養する藍藻餌は連鎖が１段であり汚染の少なさでは究極の養殖餌となる。その結果、汚染のない６．５億トン以上もの膨大な魚を育てる事が出来る。また、メガフロート上に海水内から無尽蔵にコメ／パンを造る産業を創生できる。
【００２０】
請求項８の発明にかかる光独立栄養培養装置によれば、光合成に用いる光源のエネルギーが風力発電機により得られる電力であるので、安定した風況を得られる場所である限り昼夜を問わず藻類は光合成をすることが出来、単位面積当たりの藻類の培養効率を太陽光による光合成に比べて大幅に向上出来る。また、風力発電機の設置段数を増すことで単位設置面積当りに得られる電力は倍増し、藻類の培養量も倍増出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明の実施の形態について説明する。本発明の実施の形態の光独立栄養培養装置は、海水クロレラ、藍藻、珪藻の様な微細藻類の培養を単に太陽光による光合成によってのみで行うのではなく、太陽光の変換ｅｎｅｒｇｙである風力を電力に変換し、さらに光に変換して積極的に行うのもである。これによって、２０倍から４０倍もの光ＢＩＯ（Ａｕｔｏ−ＢＩＯ）には得な使い方が出来る。なお、光源には、ＬＥＤ（発光ダイオード）、ＥＬ（エレクトロ・ルミネッセンス）、ＬＤ（レーザーダイオード）、プラズマ高周波蛍光灯（例えば２００００Ｈｚ程度のもの）等がある。微細藻類には、その他にデュナリエラ・サリーナ（Ｄｕｎａｌｉｅｌｌａ  Ｓａｌｉｉｎａ）、デュナリエラ・ボーダヴィル（Ｄｕｎａｌｉｅｌｌａ  Ｂａｒｄａｗｉｌ）、デルモカルバ、キートセラス、ヘマトコッカス（Ｈｅａｍａｔｏｃｏｃｅｕｓ）、円石藻、ボツリオコッカス・ブラウニ・バークレー株（以下単にボツリオコッカスと呼ぶ）等がある。中でも、ヘマトコッカスはビタミンＥの１０００倍の効果があると言われるアスタキサンチン（Ａｓｔａｘａｎｔｈｉｎ）を含有しており、このアスタキサンチンがしわのばし等の不老長寿効果があることから１ｋｇあたり１００万円〜１０００万円で取引されている程貴重なものである。ヘマトコッカスとボツリオコッカスは真水で育ち、デュナリエラは海水において１〜３倍で育つ。真水のみで育つ藻類は船内培養する。なお、海洋上で真水を得るには、ＲＯ（アールオー）膜を用いることが好ましい。ＲＯ膜によれば海水から１トンあたり１０円程度で真水を得られる。珪藻のキートセラスは２価鉄塩を散布することで、２０〜３００倍のスピードで増殖できる。また、ボツリオコッカスは光合成により無硫黄石油を生成できる。詳しくは培養により増殖したボツリオコッカスから遠心分離またはろ過分離等により石油成分を抽出する。ここで、得られる石油成分はオクタン価：１００、硫黄分：０の極めてクリーンで高エネルギーの燃料となる。また、搾りかすは肥料として使用できる。
【００２２】
光源取得のエネルギー源には太陽発電衛星と風力発電、海底の大河発電等が考えられるが、コスト的に好ましい風力発電を取り上げる。特に、本発明の実施の形態で用いる風力発電装置は、海洋の水面上に風力発電機を上下方向に複数段重ねとした発電ブロックを複数セット平面方向に略等間隔に配置したものである。例えば、日本のエアー・ドルフィンの１．５ｋＷｈ／１．８ｍ２（３０万円／基）の風力発電機を３段から６段重ねにして成る発電ブロックを筏状のプラットフォーム或はセミフロート上浮体に林立（空力的な適正間隔）させ、１点繋留等で繋ぎ、風力発電所を構成したものである。なお、１つのセミフロートの規模は、例えば、縦横が数メートル乃至数十メートル程度である。また、風力発電機にはＧＥ（アメリカのＧｅｎｅｒａｌ  Ｅｒｅｃｔｒｉｃ社）製の２０００ｋＷ出力のような大型タイプもあり、これを、例えば、縦が５００メートル前後で横が２から３キロメートルのメガフロート上浮体に林立させても良い。ＧＥ製の２０００ｋＷ出力の風力発電機は、単価が７５００万円であり、１ｋＷあたりの価格が３．７５万円となる。これは、エアー・ドルフィンの１．５ｋＷｈタイプの１ｋＷあたりの価格２０万円に比べて１／５以下であり安価である。これは、約５倍の早さで減価償却できることを意味する。しかし、１．５ｋＷｈレベルの小規模な風力発電機でも例えば３０万台というような大量発注による量産効果や、これに加えて中国・ブラジルなどのローコスト地域で生産することで、ＧＥ社製の製品と同レベル以下の価格ダウンが見込める。
【００２３】
そして、外形約４φ程度のガラス管にプラズマ高周波蛍光灯（例えば２００００Ｈｚ程度のもの）を入れてマトリックスを形成し（藻類密度により粗密度を変える）、通電し棒状光源を灯し、一例として海水改良培地に毎分培地と略同じ量のａｉｒを送って撹拌し、ＰＨ（水素イオン濃度）で窒素等をコントロールして培養する。これを行う装置の例として、光拡散デバイス又は、光デフューザーがある。なお、光源には高周波蛍光灯以外にも、ＬＥＤ（発光ダイオード）、ＥＬ（エレクトロ・ルミネッセンス）、ＬＤ（レーザーダイオード）等の光源が考えられ、これら光源は変換デバイスを含めても現状で電力の可視光線への変換効率７１％が達成されており、１年内には１００％の達成も射程範囲にある。なお、ここで言う可視光線とは４００〜７００ｎｍの波長の光であり、光合成に有効な波長領域の光である。
【００２４】
ところで、海洋の年間風況が８から１０m／sになるのは珍しくない。北海道は特に多い。このレベルであれば流体力学デバイスで流体工学的に増速し１２．５m／s以上に変換することも容易である。知床沖の場合増速しなくても１２から１３m／sの風況がある。同様に、イギリス、オランダ、スウェーデンの北では強い風況を得る事ができる。１．５ｋＷｈ／１．８ｍ２（３０万円／基）の風力発電機を３段重ねにし、筏状のプラットフォームに林立（空力的な適正間隔）する場合、４．５ｋＷ／１．８ｍ２＝２．５ｋＷ／ｍ２（発電機近傍）となる。なお、風力発電機の発電容量は、所定以上の風況が保持される限り、多少の変動があっても規格値を下回る事はない。すなわち、ここで取り上げる風力発電機１機の出力１．５ｋＷｈは海洋上で得られる風況であれば充分に保持できる。このように構成した風力発電装置によれば、我が国の高額な電力を安価に提供できる。我が国の電力価格は４から５円／ｋＷｈの米国／カナダに比較し、２３〜２４円／ｋＷｈであり高額である。ところが、本発明の実施の形態の風力発電装置によれば単価：３０万円、１．５ｋＷ出力の発電機を３段重ねで用いた場合、現行の我が国の電力価格に略等しい２４円／ｋＷｈで電力供給したことにすると僅か１年で減価償却出来、その後はメンテナンス費用を除いて略０円で電力供給し続けることが出来る。１．５ｋＷ出力の発電機は量産型なら５〜１５万円での入手も可能であり、例えば、１５万円のものを用いれば半年で減価償却できる。風力発電機の寿命は３０年程度であり、１年乃至半年で減価償却できその後の略３０年間を０円で電力供給が出来ることになり、風力発電機の寿命の９５％以上の期間を０円で電力供給ができる。
【００２５】
このように安価に提供できる電力は、電力会社による電力供給の他一般家庭の自家消費等に使用できる。また電力消費量の変動に応じてキャパシタに蓄電したり放電したりしても良い。キャパシタに蓄電する場合、送電線では電力供給の困難な地へ電力の缶詰として運搬して使用することも可能である。また、この電力を電解水素や海水分解水素の生成に使用してもよく、真水培地においてボツリオコッカスで無硫黄石油を生成してもよい。減価償却後の電力利用により現行では１００円／Ｎｍ３もする水素の生産コストを僅か３．９円／Ｎｍ３とすることが出来る。詳しくは、水素１Ｎｍ３は３．９ｋＷｈで製造できる。１円／ｋＷｈとすれば３．９円／Ｎｍ３という結果を得られる。ここで、使用する単位の円／Ｎｍ３の中でＮ（ノルマル）は標準状態（１ａｔｏｍ、０℃）を意味し、標準状態における水素１立方メートルあたりの価格（円）を意味する。水素は３０５３ｋｃａｌ／Ｎｍ３ものエネルギーを備えており、エネルギー輸送に最適である。ボツリオコッカスが光合成をするための照明に供給する電力を安価に供給することで無硫黄石油も同様に安価に生成できる。詳しくは培養により増殖したボツリオコッカスから遠心分離またはろ過分離等により石油成分を抽出する。ここで、得られる石油成分はオクタン価：１００、硫黄分：０の極めてクリーンで高エネルギーの燃料となる。また、搾りかすは肥料として使用できる。すなわち、太陽発電衛星（２４ｈ稼働）以上に風力発電は、ＢＩＯへの応用の他、農業、水素栽培、キャパシタ輸送に圧倒的に便利である。なお、その他に電力を安価に入手する方法には、水星軌道上にＳＰＳ（ソーラー・パワー・サテライトの略で発電衛星のこと）を打ち上げて、マイクロ波により地球へ送る方法がある。この方法によれば、地球軌道上にＳＰＳを打ち上げる場合に比べて電力取得の効率が６．６７倍にアップする。
【００２６】
そして、このような風力発電装置で得られた極めて安価な電力を用いて５０％変換効率ＬＥＤで２．５ｋＷ／０．１５ｋＷ×１０００μｍｏｌ／ｍ２ｓ＝１６．６７×１０００μｍｏｌ／ｍ２ｓ（１６６７０μｍｏｌ／ｍ２ｓ）の光源が簡単にできる。２４h光源（１日：明部１００％）である。ここで、Ｃ３植物により量子要求１２Ｅ（ｍｏｌ）でコメ程度蛋白含有澱粉を造るとして、ＰＰＦ：１０００μｍｏｌ／ｍ２ｓを２４ｈ照射で行う場合、２１６ｇ／ｍ２ｄａｙ（ｄａｙ＝２４ｈ）得る事ができる。なお、使用する植物がＣ４であれば効率が上がり、量子要求６Ｅ（ｍｏｌ）で更に効率が２倍に上がる。ところで、赤道のＰＰＦを２４h換算してみると２４３０μｍｏｌ／ｍ２ｓ×８h／２４h＝８１０μｍｏｌ／ｍ２ｓとなる。したがって、上記北海道の海洋上での風力利用の場合は赤道での太陽光利用に比べて（１６６６７μｍｏｌ／ｍ２ｓ）／（８１０μｍｏｌ／ｍ２ｓ）＝２０．６倍ものＰＰＦを得られる事が実証できる。コメは太陽光による光合成では通常０．８ｇ／ｍ２ｄａｙ（２４ｈで１ｍ２あたり０．８ｇ）程度しかできないことから、風力により得られる上記コメ程度蛋白含有澱粉は１００％コメに換算する場合を想定すると、１６．６６７×２１６ｇ／ｍ２ｄａｙ×（１／０．８）＝４５００となり、コメ換算では実に米の反収の４５００倍にもなる。現在、電力から可視光への変換効率１００％のＬＥＤも試作されつつあり、これを使用すれば、コメ効率は更に２倍になる。なお、ここで言う可視光線とは４００〜７００ｎｍの波長の光であり、光合成に有効な波長領域の光である。上記説明では、発電機が３段重ねの場合であるが、発電機が６段重ねの場合のコメ効率は更に２倍となる。また、上記説明ではＣ３植物により量子要求１２Ｅ（ｍｏｌ）での培養について考えているが、使用する植物がＣ４であれば効率が上がり、量子要求６Ｅ（ｍｏｌ）で更に効率が２倍に上がる。
【００２７】
ところで、上記説明では主に海水中での藻類の培養について述べたが、必ずしも、海水中に限定するものではない。例えば、ヘマトコッカスとボツリオコッカスは真水で育つ。真水のみで育つ藻類は船内培養する。なお、海洋上で真水を得るには、ＲＯ（アールオー）膜を用いることが好ましい。ＲＯ膜によれば海水から１トンあたり１０円程度で真水を得られる。そして、海水培地（海洋深層水）または淡水培地（以下これら２つの培地を単に培地と言う）で、海水クロレラ、藍藻、珪藻の様な微細藻類を光独立栄養培養（以下、Ａｕｔｏ光ＢＩＯまたは単に光ＢＩＯという）により増殖する場合０．００１％から１５％（ｄｒｙ  Ｍａｔｔｅｒ換算）以上では爆発的増殖を行うことができる。其れを可能にする物は（光拡散デバイス）又は、光デフューザーである。また、光独立栄養培養に加えて、培地内に大気の他にブドウ糖や酢酸等のエネルギー成分を送る光従属栄養培養との組み合わせの混合栄養培養とすることも出来る。光従属栄養培養との組み合わせの混合栄養培養によれば、光独立栄養培養による増殖に加えてブドウ糖や酢酸等のエネルギー成分による増殖が行われるので、高価な藻類を簡単に創れる。扁平ピン培養（通常の藻類培養）では拡散係数２０／M程度だが、光ＢＩＯ（コンバーター）では１００〜１０００倍に達する。なお、拡散係数の単位は通常ｃｍ２／リットルであるが、面積側のデメンジョンと体積側のデメンジョンをメートル系に統一して１／Ｍという単位に統一した。そして、海水２価鉄塩Ｓｅｅｄｉｎｇ実験では、０．００９g／リットル・日以下であるが、２００／M以上では、藍藻で３５g／リットル・日にも達する。１．２万倍に効率アップする。１０から２０％にも藻類密度アップが可能となり、海水で自由な密度のＳｅｅｄｉｎｇができる。藻類の培養には２価鉄塩が必要であり、海水中にも含まれており、特に、ｄｓｗ（海洋深層水）中に多く含まれているが、圧倒的に不足しており、積極的に散布することで、爆発的な増殖を実現できる。
【００２８】
例えば、珪藻のキートセラスは２価鉄塩を散布することで、２０〜３００倍のスピードで増殖できる。その結果、ＳＥＥＤＳ２００１の珪藻・藍藻で２価鉄塩散布を行い光拡散船を使い光照射拡散体で海中照射すれば、２価鉄塩６００００トンで大気残留炭酸ガス６６億トンを植物プランクトン４５億トンと酸素４８億トンに１０日以内で変換できる。植物プランクトン４５億トンは食物連鎖無しで魚の餌として提供でき、ＰＣＢ，Ｈｇ汚染を回避できる。例えば、食物連鎖による汚染の例では、シロクマの場合で３５億倍、アザラシの場合で５億倍にも濃縮される。しかし、この藍藻餌は連鎖が１段であり汚染の少なさでは究極の養殖餌となる。その結果、６．５億トン以上もの膨大な魚を育てる事が出来る。また、メガフロート上に海水内から無尽蔵にコメ／パンを造る産業を創生できる。
【００２９】
以上の説明をまとめると、本発明の実施の形態の風力発電装置は、海洋の水面上に風力発電機を備えた発電ブロックをフロート上浮体に配置させたものである。ここで言うフロートとは海洋の水面上に浮いて発電ブロックを支持可能なもので、フロートには、例えば、縦横が数メートル乃至数十メートル規模のセミフロートと、縦が５００メートル前後で横が２から３キロメートルのメガフロートとがある。なお、１つの発電ブロックを構成する各風力発電機は、例えば、出力、占有面積、単価がそれぞれ１．５ｋＷｈ、１．８ｍ２、１５万円から３０万円のもの（日本のエアー・ドルフィン社製）があり、この場合、３段から６段重ねにして用いるのが好ましい。また、規模の大きなものでは、出力、単価がそれぞれ２０００ｋＷｈ、７５００万円のもの（アメリカのＧｅｎｅｒａｌ  Ｅｒｅｃｔｒｉｃ社製）がある。ただし、ここで用いる風力発電機の出力、占有面積、単価、重ねる段数は、上記例に限定されるものではない。なお、ＧＥ製は１ｋＷあたりの価格が３．７５万円と安価で、これに比べて、エアー・ドルフィンの１．５ｋＷｈタイプは１ｋＷあたりの価格が２０万円と高額ではあるが、例えば３０万台というような大量発注による量産効果や、これに加えて中国・ブラジルなどのローコスト地域で生産することで、ＧＥ社製の製品と同レベル以下の価格ダウンが見込める。
【００３０】
したがって、本発明の実施の形態の風力発電装置によれば、年間を通じて安定して８から１０m／sの風況を昼夜を問わず得る事ができる海洋において風力発電を行うので極めて安価に電力を得ることができる。
【００３１】
特に、本発明の実施の形態の風力発電装置は、１つの発電ブロックにつき上下方向に複数段重ねを成しており、複数セットの発電ブロックがフロート上浮体に空力的な適正間隔で林立されているものである。
【００３２】
したがって、本発明の実施の形態の風力発電装置によれば、上記効果に加えて、１つの発電ブロックにつき風力発電装置が複数段重ねになっているので、発電ブロックの単位占有面積当たりの発電量が増す。具体的には、１．５ｋＷｈ／１．８ｍ２（３０万円／基）の風力発電機を３段重ねにし、筏状のプラットフォームに林立（空力的な適正間隔）する場合、４．５ｋＷ／１．８ｍ２＝２．５ｋＷ／ｍ２（発電機近傍）となる。このように構成した風力発電装置によれば、我が国の高額な電力を安価に提供できる。我が国の電力価格は４から５円／ｋＷｈの米国／カナダに比較し、２３から２４円／ｋＷｈであり高額である。ところが、本発明の実施の形態の風力発電装置によれば単価：３０万円、１．５ｋＷ出力の発電機を３段重ねで用いた場合、現行の我が国の電力価格に略等しい２４円／ｋＷｈで電力供給したことにすると僅か１年で減価償却出来、その後はメンテナンス費用を除いて略０円で電力供給し続けることが出来る。１．５ｋＷ出力の発電機は量産型なら１５万円或はそれ以下での入手も可能であり、これを用いれば半年以内で減価償却できる。風力発電機の寿命は例えば３０年程度のものがあり、１年乃至半年以下で減価償却できるので、設備投資分を含めても殆ど０円で電力供給できると考えられる。このように安価に提供できる電力は、電力会社による電力供給の他一般家庭の自家消費等に使用できる。また電力消費量の変動に応じてキャパシタに蓄電したり放電したりしても良い。キャパシタに蓄電する場合、送電線では電力供給の困難な地へ電力の缶詰として運搬して使用することも可能である。また、この電力を電解水素や海水分解水素の生成に使用してもよく、ボツリオコッカスで無硫黄石油を生成してもよい。海水分解水素は、得られた電力により電極を介して直接海水を電気分解して得る水素である。ここで、電気分解には海水よりも真水の方が好ましく前述のＲＯ膜により海水を真水にしてから行っても良い。また、電解水素は、バイオ酵素（ヒドロゲナーゼ又はニトロゲナーゼ）で海水または真水を分解して水素を得るものである。減価償却後の電力利用により現行では１００円／Ｎｍ３もする水素の生産コストを僅か３．９円／Ｎｍ３とすることが出来る。詳しくは、水素１Ｎｍ３は３．９ｋＷｈで製造できる。１円／ｋＷｈとすれば３．９円／Ｎｍ３という結果を得られる。ここで、使用する単位の円／Ｎｍ３の中でＮ（ノルマル）は標準状態（１ａｔｏｍ、０℃）を意味し、標準状態における水素１立方メートルあたりの価格（円）を意味する。水素は３０５３ｋｃａｌ／Ｎｍ３ものエネルギーを備えており、エネルギー輸送に最適である。ボツリオコッカスが光合成をするための照明に供給する電力を安価に供給することで無硫黄石油も同様に安価に生成できる。詳しくは培養により増殖したボツリオコッカスから遠心分離またはろ過分離等により石油成分を抽出する。ここで、得られる石油成分はオクタン価：１００、硫黄分：０の極めてクリーンで高エネルギーの燃料となる。また、搾りかすは肥料として使用できる。すなわち、太陽発電衛星（２４ｈ稼働）以上に風力発電は、ＢＩＯへの応用の他、農業、水素栽培、キャパシタ輸送に圧倒的に便利である。
【００３３】
また、本発明の実施の形態の風力発電装置は、海洋の年間風況を流体工学的に増速変換する流体力学デバイスを備えるものである。したがって、８から１０m／s程度の海洋の年間風況を１２．５m／s以上に変換でき、発電効率をあげることができる。
【００３４】
また、本発明の実施の形態の風力発電装置を用いた光独立栄養培養装置は、微細藻類を培養する海水または淡水からなる培地と、前記風力発電装置により終日２４ｈにまたがって連続して超安価に提供し続けることのできる電力により培地内を照らす光源と、前記光源の光を拡散する光照射拡散体と、前記培地内に大気を送って撹拌する撹拌手段とを備えたものである。なお、培地中を照らす光源には、ＬＥＤ（発光ダイオード）、ＥＬ（エレクトロ・ルミネッセンス）、ＬＤ（レーザーダイオード）、プラズマ高周波蛍光灯（例えば２００００Ｈｚ程度のもの）等がある。
【００３５】
したがって、本発明の実施の形態の風力発電装置を用いた光独立栄養培養装置によれば、単に太陽光の光合成に依存する光合成に比べて大幅に高効率で微細藻類を培養することができる。また、本発明の光独立栄養培養装置は培養エネルギーを光に依存しており、減価償却後はメンテナンス費用を除いて略０円で供給し続けることのできる電力と、略０円で無尽蔵に入手できる大気中の窒素や二酸化炭素（海水培地の場合は更に海水からの肥料（主に２価鉄塩を多く含むｄｓｗ（海洋深層水））を使用するので、略０円で藻類を培養する事が出来る。例えば、風力発電装置の１つの発電ブロックが１．５ｋＷｈ／１．８ｍ２（３０万円／基）の風力発電機を３段重ねであり、５０％変換効率ＬＥＤを光源に使用する場合は、２．５ｋＷ／０．１５ｋＷ×１０００μｍｏｌ／ｍ２ｓ＝１６．６７×１０００μｍｏｌ／ｍ２ｓ（１６６７０μｍｏｌ／ｍ２ｓ）の光源ができる。ここで、Ｃ３植物により量子要求１２Ｅ（ｍｏｌ）でコメ程度蛋白含有澱粉を造るとして、ＰＰＦ：１０００μｍｏｌ／ｍ２ｓを２４ｈ照射で行う場合、２１６ｇ／ｍ２ｄａｙ得る事ができる。なお、使用する植物がＣ４であれば効率が上がり、量子要求６Ｅ（ｍｏｌ）で更に効率が２倍に上がる。赤道のＰＰＦを２４h換算してみると２４３０μｍｏｌ／ｍ２ｓ×８h／２４h＝８１０μｍｏｌ／ｍ２ｓとなる。したがって、上記北海道の海洋上での風力利用の場合は赤道での太陽光利用８１０μｍｏｌ／ｍ２ｓ）＝２０．６倍ものＰＰＦを得られる事に比べて（１６６６７μｍｏｌ／ｍ２ｓ）／（が実証できる。コメは太陽光による光合成では通常０．８ｇ／ｍ２ｄａｙ（京都ではｄａｙ＝６時間以下）程度しかできないことから、風力により得られる上記コメ程度蛋白含有澱粉は１００％コメに換算する場合を想定すると、１６．６６７×２１６ｇ／ｍ２ｄａｙ×（１／０．８）＝４５００となり、コメ換算では実に米の反収の４５００倍にもなる。現在、電力から可視光への変換効率１００％のＬＥＤも試作されつつあり、これを使用すれば、コメ効率は更に２倍になる。なお、ここで言う可視光線とは４００〜７００ｎｍの波長の光であり、光合成に有効な波長領域の光である。上記説明では、発電機が３段重ねの場合であるが、発電機が６段重ねの場合のコメ効率は更に２倍となる。なお、上記説明ではＣ３植物により量子要求１２Ｅ（ｍｏｌ）での培養について考えているが、使用する植物がＣ４であれば効率が上がり、量子要求６Ｅ（ｍｏｌ）で更に効率が２倍に上がる。この様な桁外れの効率で培養する海水クロレラ、藍藻、珪藻の様な膨大な量の微細藻類は、コメ／パンのような食料を造る原料となり、また、魚の餌として提供できる。したがって、膨大な食料供給ができ食料不足問題を解決することができる。しかも、食物連鎖が１段であり汚染の少なさでは究極の養殖餌であり食料の原料となる。
【００３６】
また、本発明の実施の形態の風力発電装置を用いた光独立栄養培養装置は、培地内に大気を送って撹拌する撹拌手段に代えて、培地内にナノエアバブル状態の大気を送るナノエアバブル発生手段を備えても良い。なお、ナノエアバブルは、直径がナノレベルサイズのバブルであり、通常は酸素で構成して魚の飼育に使用することが多い。しかし、本発明では主に光合成に必要なＣＯ２をナノエアバブル化して使用する。特に、ＣＯ２は２価のマイナスイオン（ＣＯ３−−）として用いることが好ましく、ＰＨは７より小さくすることが好ましい。ＰＨが７のままだとＨ＋ＣＯ３−のままである。また、培地内に送り込んだ大気はナノエアバブル状態であることによって、培地内に保持される。その結果、大気を送る頻度は常時である必要はなく、例えば半月乃至１ヶ月に１回というペースで飽和する程度に送るだけで良い。この構成によれば、一度送り込んだ大気が藻類に消費されるまで培地内に留まる。その結果、常時撹拌と大気の送り込みをする必要はなく、半月乃至１ヶ月に１回というようなペースで大気を培地内に送り込むだけで良いので、培地内への大気の送り込みに要するエネルギーを低減できる。或は、常時大気を送り込む場合であっても、効率良く培地内に留めておく事が出来るので、小規模に送り込むだけで良く、設備を安価に構成できる。
【００３７】
また、本発明の実施の形態の風力発電装置を用いた光独立栄養培養装置は、撹拌手段が培地内に大気の他にブドウ糖や酢酸等のエネルギー成分を１部加える構成となっており光独立栄養培養装置が光従属栄養培養装置との組み合わせの混合栄養培養装置を成しても良い。この構成によれば、光独立栄養培養による増殖の効果に加えて、光従属栄養培養との組み合わせの混合栄養培養により、ブドウ糖や酢酸等のエネルギー成分による増殖が行われるので、高価な藻類を簡単に創れる。
【００３８】
また、本発明の実施の形態の風力発電装置を用いた光独立栄養培養装置は、培地内に２価鉄塩の散布を行い光拡散船を使い光照射拡散体で海中照射しても良い。この構成によれば、光源からの光が光拡散船を使い光照射拡散体で海中照射され培地の表面で反射されることなく１００％培地内へと到達するので藻類の培養効率が向上する。また、２価鉄塩の作用により略休眠状態にある藻類の培養を爆発的に活発化できる。例えば、珪藻のキートセラスは２価鉄塩を散布することで、２０〜３００倍のスピードで増殖できる。その結果、２価鉄塩６００００トンで大気残留炭酸ガス６６億トンを植物プランクトン４５億トンと酸素４８億トンに１０日以内で変換できる。植物プランクトン４５億トンは食物連鎖無しで魚の餌として提供でき、ＰＣＢ，Ｈｇ汚染を回避できる。例えば、食物連鎖による汚染の例では、シロクマの場合で３５億倍、アザラシの場合で５億倍にも濃縮される。しかし、例えば、ここで培養する藍藻餌は連鎖が１段であり汚染の少なさでは究極の養殖餌となる。その結果、汚染のない６．５億トン以上もの膨大な魚を育てる事が出来る。また、メガフロート上に海水内から無尽蔵にコメ／パンを造る産業を創生できる。
【００３９】
ところで、上記説明では、風力発電機の設置場所は、海洋上にあることを前提に述べているが、必ずしも、海洋上に限定するものではない。例えば、黒部峡谷等の山中では年間風況が１２m／sを超える場所も存在し、海洋上でなくても本発明は実施出来、同様の効果を得る事が出来る。すなわち、光合成に用いる光源のエネルギーが風力発電機により得られた電力であれば、安定した風況を得られる場所である限り昼夜を問わず藻類は光合成をすることが出来、単位面積当たりの藻類の培養効率を太陽光による光合成に比べて大幅に向上出来る。また、海洋上でなくても風力発電機の設置段数を増すことで単位設置面積当りに得られる電力は倍増し、藻類の培養量も倍増出来る。