JP2005291156A

JP2005291156A - 風力発電装置

Info

Publication number: JP2005291156A
Application number: JP2004110184A
Authority: JP
Inventors: Motoyuki Iwahashi; 基行岩橋
Original assignee: Shimizu Construction Co Ltd; Shimizu Corp
Current assignee: Shimizu Construction Co Ltd; Shimizu Corp
Priority date: 2004-04-02
Filing date: 2004-04-02
Publication date: 2005-10-20

Abstract

【課題】沿岸漁業に悪影響を及ぼすことなく多くの風力発電機が設置できるようにする。
【解決手段】海底１に打ち込む複数の支柱２により、全体が海面１５の上に露出した第１の盤状支持部材４と、全体が海中に沈んでいる第２の盤状支持部材５とからなる盤状支持部材３を支持し、その盤状支持部材３の第１の盤状支持部材４の上に複数の発電塔７を立設して風を受けて回転する回転翼６と、その回転翼６の回転に従動して回転する図示しないロータを備えた発電機とを支持するようにした風力発電装置であり、第１および第２の盤状支持部材４、５にはそれぞれ採光口４Ａ、５Ａを設けて太陽光が採光口４Ａ、５Ａを通って海底１の方向に進むようにし、さらに湧昇流を起すことができる水中翼８を特定の発電塔７の下方の海底１の近くに設けるようにした。
【選択図】図１

Description

本発明は、海上や湖上などの水上に建設される風力発電装置に関する。

この種の発電装置は、一般に大型ほど発電効率が優れている。そのため、近年設置される風力発電装置においては、直径が１００ｍを超える回転翼を備えたものもあり、強風にも耐えられる十分に堅固な基礎が必要となる。なお、風力発電は、経済性の観点からは風速６ｍ／ｓ以上の強い風が常時吹いていることが好ましい。

そのため、風力発電装置を年間を通して強い風が吹く外洋上に設置する構想もあるが（例えば、特許文献１参照。）、強風を受けても倒壊・転覆などしないようにするためには、土台部分の堅牢化・大型化が不可避であり、費用も嵩む。また、電力消費地から遠く離れることになり、送電コストが高く付くなどの問題点もあることから、実現されていない。

すなわち、風力発電装置は現実には海岸や湖岸などの沿岸部や、沿岸に近く、したがって水深が数ｍから数十ｍ程度の比較的浅い海域などに建設されることが多いが、年間を通じて風速６ｍ／ｓ以上の強い風が吹く地点は限定される。

しかも、水深の比較的浅い海は一般に藻場があり、良い漁場となっていることが多く、そのような場所は風力発電装置の設置により海底が荒れて藻場が失われ、それによる漁業の不振、また、施設そのものが漁業の邪魔になる、などと心配する漁業関係者の反対も強く、本当に好ましい場所への風力発電装置の建設が実現しないと云った問題点がある。

しかも、例えば図４に示したように海底１に複数本の杭２Ｘを打ち込み、その杭２Ｘの上に鋼管などからなる支柱部２Ｙを設け、それにより風を受けて回転する回転翼６と、その回転翼６の回転に従動して回転する図示しないロータを備えた発電機とを１台づつ支持する構造の風力発電装置１００Ｘ（例えば、特許文献２参照。）においては、発電機を複数台設置しようとすると、それだけ杭打ち回数が増えて藻場を荒らすことになり、漁業に与える影響は甚大になる。
特開平８−２６１８４号公報特開２００３−２０６８５２号公報

したがって、沿岸漁業に悪影響を及ぼすことなく、多くの風力発電機が設置できるようにする必要があり、それが解決すべき課題となっていた。

本発明は上記従来技術の課題を解決するため、風を受けて回転する回転翼により発電機のロータを回転して発電する風力発電装置において、上下方向に開口した複数の採光口を備える盤状支持部材を水底から立設された複数の支柱により支持し、回転翼と発電機とを備えて分散配置された複数の発電塔を前記盤状支持部材により支持・固定したことを主要な特徴とする風力発電装置である。

本発明は、上下方向に開口した採光口を備える盤状支持部材が、海底などから立設された複数の支柱に支持され、その盤状支持部材により回転翼と発電機とを備えて分散配置された複数の発電塔が支持された風力発電装置であるので、発電塔を１台づつ設置するのに比べて、水底に打ち込む発電塔１台当たりの支柱の数を減らすことができる。

すなわち、設置する発電塔１台当たりの水中の藻場に与える影響を減らして、魚場の荒れを回避することが可能になる。そのため、漁業関係者の理解が得られ易く、水産資源の豊富な沿岸域での風力発電装置の建設を進めることが可能になる。

上下方向に開口した採光口を備える盤状支持部材を、水底から立設された複数の支柱により支持し、その盤状支持部材により回転翼と発電機とを備えて分散配置した複数の発電塔を支持・固定した風力発電装置であり、採光口は盤状支持部材の最大水平面積の４０％以上の割合で開設される。

また、少なくとも上部が水上に露出し、発電塔が立設された第１の盤状支持部材と、全体が水中に没した藻場形成用の第２の盤状支持部材とから盤状支持部材が構成され、水底近くに湧昇流を起すことのできる水中翼が設けられた風力発電装置である。

本発明の第１の実施例を、主に図１と図２に基づいて説明する。本発明の風力発電装置１００においては、例えば鉄筋コンクリート製の大きくて堅固な盤状支持部材３が、海底１に打ち込まれたコンクリートパイルなどからなる複数の支柱２により支持されている。

そして、この場合の盤状支持部材３は、全体が海面１５の上に露出した第１の盤状支持部材４と、全体が海中に沈んでいる第２の盤状支持部材５とから構成され、第１および第２の盤状支持部材４、５の外周面は、何れも水平に形成された上面および下面と直角、すなわち鉛直に形成されている。

第１および第２の盤状支持部材４、５にはそれぞれ採光口４Ａ、５Ａが設けられ、太陽光が採光口４Ａ、５Ａを通って海底１の方向に進むように設けられている。なお、採光口４Ａは第１の盤状支持部材４の最大水平面積の４０％以上、例えば５０％程度が開口して形成され、採光口５Ａは第２の盤状支持部材５の最大水平面積の、例えば３５％程度が開口して形成されることが好ましい。

また、第１の盤状支持部材４の上面には太陽電池パネル４Ｂが設置され、第２の盤状支持部材５には魚の棲み処となる横穴５Ｂが設けられている。そして、第１の盤状支持部材４の上に、風を受けて回転する回転翼６と、その回転翼６の回転に従動して回転する図示しないロータを備えた発電機とを上部に備えた複数の発電塔７が立設されている。

第１の盤状支持部材４と発電塔７とは、イ）互いの金属部分同士を溶接して一体化する、ロ）鉄筋コンクリート製とするときは互いの鉄筋を係合してコンクリートを打設する、などの方法で一体化することで、一体化部分を特に大型化させなくても堅固に造ることが可能である。

また、起動するとその部分に湧昇流を起すことができる水中翼８が、特定の発電塔７の下方の海底１の近くに設けられている。水中翼８は、例えば図２に示したように発電塔７の下方の海底１と第１の盤状支持部材４とで軸支された回転軸９に取り付けられて、風を受けて回転する回転翼６の回転が、図示しないギヤとシャフトとを介して回転軸９に直接伝達されて回転するように設けられているが、発電塔７で発電した電力を動力として起動するモータにより回転させるように構成することも可能である。

また、第１の盤状支持部材４の少なくとも外周コーナ部には、発電塔７または太陽電池パネル４Ｂの何れかで発電された電気により夜間に点灯する誘導灯１０と、霧が深いときの警笛、すなわち霧笛を発することのできる図示しないスピーカが設けられている。したがって、夜間も、深い霧が発生したときにも、船舶は本発明の風力発電装置１００に衝突することはなく、安全に航行することができる。

なお、全体が海中に沈んでいる第２の盤状支持部材５は、藻場が形成され易くするために、ミクロ的にもマクロ的にも凹凸に形成されている。しかも、第１の盤状支持部材４には採光口４Ａが大きく設けられているので、太陽光は第２の盤状支持部材５の部分まで到達し、緑藻・紅藻・褐藻などの海藻や甲殻類、貝類の生育が可能である。

そのため、第２の盤状支持部材５にはコンブ・ワカメ・ヒジキ・ホンダワラなどの海藻や、フジツボ・カキなどが付着して生育し、そこに魚が産卵し、小魚が居付くようになる。そうして、小魚を捕食するスズキ、カツオ、ヒラマサなどの大型魚も回遊して来るようになり、第２の盤状支持部材５が人工漁礁として機能するようになる。

しかも、第２の盤状支持部材５には横穴５Ｂが設けられているので、小魚はこの横穴５Ｂに逃げ込むことが可能であり、大型魚に全て捕食されて小魚が全滅すると云った不都合は起こらない。なお、横穴５Ｂは第２の盤状支持部材５に貫通した状態に設けられても良いし、行き止り状態に設けられても良い。また、その大きさ、深さも、種々のタイプが混在するように設けることもできる。

上記構成の本発明の風力発電装置１００においては、海底１に分散して打ち込む杭などからなる支柱２により盤上支持部材３を支持し、その大きく安定した盤上支持部材３により、風力発電機を構成する回転翼６と発電塔７とを支持している。

したがって、回転翼６と発電塔７が強風・大波などを受けても倒壊しないように、背の高い発電塔７を不規則な形状の海底１に直接立設するより、本発明の風力発電装置１００の基礎工事の方が簡単であり、且つ、同じ数の発電塔７を設置するときには、海底に及ぼす影響は遥かに小さいものとなる。

すなわち、良い藻場があり、したがって良好な漁場となっている所に風力発電装置１００を設置するときには、魚場を大きく荒らすことなく設置することができる。一方、東京湾や有明海などのように内海でヘドロなどの堆積があり、水質も良くないために太陽光が海底まで届かず、そのために藻場の形成がなく、良い漁場となっていないような海域に風力発電装置１００を設置するときには、第２の盤状支持部材５まで太陽光が届くようにすることができるので、その第２の盤状支持部材５では海藻や甲殻類の生育が可能になる。

したがって、第２の盤状支持部材５にはコンブ・ワカメ・ヒジキ・ホンダワラなどの海藻や、フジツボ・カキなどが付着して成長し、そこに魚が産卵し、さらに小魚が居付くようになる。そうすれば、小魚を捕食する大型魚も回遊して来るようになり、人工漁礁として機能するようになるばかりでなく、食物連鎖による水質浄化も可能になる。

また、海水が採光口５Ａを通って上下に移動することができるし、稚魚や居着きの魚は採光口５Ａを通って第２の盤状支持部材５の上に形成された藻場に行ったり、第２の盤状支持部材５の横穴５Ｂや海底１に潜んで、大型魚による捕食から逃れることができる。

また、水中翼８の運転による湧昇流を発生させることにより、海底１にも十分な量の酸素を供給して、魚介類の斃死を引起すことがある酸素不足による青潮の発生が防止できると共に、第２の盤状支持部材５に付着した海藻類やフジツボ・カキなどに海底付近の富養化水を供給して、それらの養分とすることができるので、水産資源の生産と水質浄化の一層の促進を図ることができる。

なお、本発明は上記実施例に限定されるものではないので、特許請求の範囲に記載の趣旨から逸脱しない範囲で各種の変形実施が可能である。

例えば、図３に示したように発電塔７は海底１から立設し、その中段部を第１の盤状支持部材４と、第２の盤状支持部材５で支持するように構成することも可能である。

また、第１の盤状支持部材４の上面は、人や車の移動を容易にするために水上に設けるのが好ましいが、中下段部分は水中に歿した状態に設けることも可能である。

また、第２の盤状支持部材５は藻場形成のために設けるので、それが期待できないような水深の浅い所に風力発電装置１００を建設するときには、第１の盤状支持部材４のみを設けて発電塔７を支持し、全体的には浅いが、沖側が深くなっている所では、藻場形成に最適な水深となる深い部分にのみ第２の盤状支持部材５を設けるようにしても良い。

また、グリッド上部に設置する太陽電池は、海風による冷却や、背面部をコンクリートを介した間接もしくは海水による直接の冷却により、発電効率を上げることができる。

また、グリッド間の開口部は、一部色素増感型の太陽電池により、葉緑素による光合成に必要な赤色光を透過させ、藻場の確保と発電を兼ね備えることなども可能である。

本発明の風力発電装置の説明図である。本発明の風力発電装置の要部の説明図である。本発明の風力発電装置の変形実施例を示す説明図である。従来の風力発電装置の説明図である。

符号の説明

１海底
２支柱
３盤状支持部材
４第１の盤状支持部材
４Ａ採光口
４Ｂ太陽電池パネル
５第２の盤状支持部材
５Ａ採光口
５Ｂ横穴
６回転翼
７発電塔
８水中翼
９回転軸
１０誘導灯
１５海面
１００、１００Ｘ風力発電装置

Claims

風を受けて回転する回転翼により発電機のロータを回転して発電する風力発電装置において、上下方向に開口した複数の採光口を備える盤状支持部材を水底から立設された複数の支柱により支持し、回転翼と発電機とを備えて分散配置された複数の発電塔を前記盤状支持部材により支持・固定したことを特徴とする風力発電装置。
盤状支持部材の少なくとも上部が水上に露出して設置されたことを特徴とする請求項１記載の風力発電装置。
盤状支持部材が水中に設置されたことを特徴とする請求項１記載の風力発電装置。
発電塔は水底から立設され、その中段部が盤状支持部材により支持されたことを特徴とする請求項１〜３何れかに記載の風力発電装置。