JP2007040176A - Wind turbine generator and photoautotrophic cultivation system using this - Google Patents

Wind turbine generator and photoautotrophic cultivation system using this Download PDF

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Sohei Suzuki
壮兵 鈴木
Masaaki Iwabuchi
雅明 岩淵
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To solve food-scarcity problems by improving the cultivation efficiency of algae, in which there is a limitation to photosynthesis by the sunlight which is limited in the radiation time. <P>SOLUTION: A power station is comprised of a plural set of power generation blocks in which a wind power generator having an output of 1.5 kWh, an occupied area of 1.8 m<SP>2</SP>, and a unit cost of ¥300,000 are piled up in three stages in the vertical direction in a float on a semi-float are erected together in large numbers at an aerodynamically appropriate interval just above the sea level of the ocean. The ocean is irradiated with the obtained electric power, and agitated by feeding air of the same amount as every culture media into a marine water improved culture media, and minute algae are cultivated by controlling nitrogen, etc., with PH. The solar photosynthesis twenty times brighter than the sunlight right on the equator can be obtained, so that starch containing protein equivalent to rice can be obtained by algae cultivation 4,500 times more efficient than normal rice cultivation even when using a LED with 50% conversion efficiency. This can be directly used for food processing or a fish bait such as rice/bread, so as to able to solve the food-scarcity problems. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

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。   The present invention relates to a wind turbine generator that improves power generation efficiency per unit installation area of wind power generation. In addition, the present invention relates to a photoautotrophic culture apparatus that significantly improves the culture efficiency of microalgae such as seawater chlorella, cyanobacteria and diatom using the wind power generator.

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。
特開平5−292848号公報 特開平5−292849号公報 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
There is concern about future food shortages as the population of the world grows. In view of this, the inventor of the present invention has been researching photoautotrophic culture since 1975 and has accumulated. And all over the world, the 1st, 2nd and 3rd generations ran to light heterotrophic culture and genetic recombination. At present, national projects for foodstuffs have been carried out in many countries, and there are no signs of realization yet. Problems such as the deterioration of the global environment are expected to spur further food shortages, and it seems that the solution will not be in time. The central problem of photoautotrophic culture is the provision of inexpensive visible light used for photosynthesis and sufficient light diffusion.
JP-A-5-292848 JP-A-5-292849 Simultaneous mass production of algae and oxygen using the power of SPS2000 rectenna March 1993 Masaaki Iwabuchi, Institute of Space Science, University of Tokyo

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/ms(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/ms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/ms(マイクロ・モル・パー・スクエアメートル・セカンド)はμE/ms(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/ms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。 However, since the solar flux is thin and occupies 2/3 of the night, it is a major drawback for industrial use. The PPF (solar light combined luminous flux) from the equator to around 25 degrees latitude is 2000 to 2430 μmol / m 2 s (about 47% of the total luminous flux). In addition, although there is lux in the unit representing brightness, lux is the sensitivity of brightness perceived by the human eye and cannot express photosynthesis energy properly, but represents PPF used here. The unit μmol / m 2 s can be distinguished from lux because it can properly represent the energy of light in the wavelength region (400 to 700 nm) necessary for photosynthesis. Further, μmol / m 2 s (micro mol per square meter second) may be expressed as μE / m 2 s (micro Einstein per square meter second). The sunlight flux is about 8 hours per day in this area and about 5 to 6 hours in Kyoto. That is, each PPF at the equator, around 25 degrees latitude, and the latitude of Kyoto is 2430, 2000, 1700 μmol / m 2 s in order, and becomes smaller as the latitude becomes higher. Further, the sunlight is further cut during bad weather such as cloudy, rainy, snowy, or at night.

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。   The present invention aims to improve the culture efficiency of algae, which has limitations in photosynthesis by sunlight with a limited irradiation time, and to solve the food shortage problem and the energy problem. Is.

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、1.8m、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。 In the wind power generator according to the first aspect of the present invention, a power generation block including a wind power generator is arranged on a floating float on the surface of the ocean. The float mentioned here can float on the surface of the ocean and support the power generation block. For example, the float has a semi-float of several meters to several tens of meters in length and length of around 500 meters. There is a mega float with a width of 2 to 3 kilometers. Each wind power generator constituting one power generation block has, for example, output, occupied area, unit price of 1.5 kWh, 1.8 m 2 , 150,000 to 300,000 yen (Japan Air Dolphin Co., Ltd.) In this case, it is preferable to use 3 to 6 layers. In addition, a large-scale device has outputs and unit prices of 2000 kWh and 75 million yen (manufactured by General Electric, USA). However, the output, occupied area, unit price, and number of overlapping stages of the wind power generator used here are not limited to the above examples. In addition, the price per kW made by GE is as low as 3750,000 yen. Compared with this, the small WG (1.5 kWh type) of Air Dolphin is expensive at 200,000 yen per kW. However, for example, mass production effects such as 300,000 units, and in addition to this, production in low-cost regions such as China and Brazil is expected to reduce prices below the same level as GE products.

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。   A wind turbine generator according to a second aspect of the present invention is the wind turbine generator according to the first aspect, wherein the wind power generator is formed in a plurality of stages in a vertical direction per one power generation block, and a plurality of sets of power generation blocks are floated. It is planted on the upper floating body at appropriate aerodynamic intervals.

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。   A wind turbine generator according to a third aspect of the present invention is the wind turbine generator according to any one of the first and second aspects, further comprising a hydrodynamic device for speed-converting the annual wind condition of the ocean in a fluidic manner. is there.

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。   A photoautotrophic culture apparatus according to a fourth aspect of the present invention cultivates microalgae and a light source that illuminates the inside of the medium with the electric power provided at an extremely low cost by the wind power generator according to any one of the first to third aspects. A medium comprising seawater or fresh water, a light irradiating diffuser that diffuses light from the light source, and a stirring means for sending the air into the medium and stirring it. Examples of the light source that illuminates the medium include LED (light emitting diode), EL (electroluminescence), LD (laser diode), and a plasma high-frequency fluorescent lamp (for example, about 20000 Hz).

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。   The photoautotrophic culture apparatus according to the invention of claim 5 cultivates the microalgae with the light source that illuminates the inside of the medium with the electric power provided at a low cost by the wind power generator according to any one of claims 1 to 3. A medium comprising seawater or fresh water and nano air bubble generating means for sending the air in a nano air bubble state into the medium are provided. Note that the frequency of sending the air in the nano air bubble state to the medium does not have to be constant, and it is only necessary to send the air at a pace of once every half month to once a month.

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。   The photoautotrophic culture apparatus according to the invention of claim 6 is the photoautotrophic culture apparatus of claim 4, wherein the stirring means adds a part of energy components such as glucose and acetic acid to the medium in addition to the atmosphere. It forms a mixed nutrient culture device in combination with a light heterotrophic culture device.

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N、アンモニア、CO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。 The photoautotrophic culture apparatus according to the invention of claim 7 is the photoautotrophic culture apparatus of claim 4 or 5, wherein salts such as divalent iron salts, N 2 , ammonia, CO 2 are contained in the medium. It is intended to irradiate underwater with a light diffuser using a light diffusion ship.

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。   The photoautotrophic culture apparatus according to the invention of claim 8 is such that the energy of the light source used for photosynthesis is electric power obtained by a wind power generator.

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。   According to the wind power generator of the first aspect of the invention, wind power is generated in the ocean where a wind condition of 8 to 10 m / s can be obtained stably throughout the year regardless of day or night. Can do.

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/1.8m(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/1.8m=2.5kW/m(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/Nmもする水素の生産コストを僅か3.9円/Nmとすることが出来る。詳しくは、水素1Nmは3.9kWhで製造できる。1円/kWhとすれば3.9円/Nmという結果を得られる。ここで、使用する単位の円/Nm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/Nm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。 According to the wind power generator according to the second aspect of the invention, in addition to the effect of the wind power generator according to the first aspect of the invention, since the wind power generators are stacked in multiple stages per one power generation block, the power generation block The amount of power generation per unit occupation area increases. Specifically, when 1.5 kWh / 1.8 m 2 (300,000 yen / unit) of wind power generators are stacked in three stages and forested on a saddle-like platform (appropriate aerodynamic spacing), 4.5 kW / 1.8 m 2 = 2.5 kW / m 2 (near the generator). According to the wind power generator configured in this way, it is possible to provide high-priced Japanese power at low cost. Compared with the US / Canada, which costs 4 to 5 yen / kWh, our electricity price is 23 yen / kWh, which is high. However, according to the wind power generator of the embodiment of the present invention, when a generator with unit price: 300,000 yen and 1.5 kW output is used in three stages, the power is 24 yen / kWh, which is substantially equal to the current power price in Japan. If it is supplied, it can be depreciated in just one year, and after that, it can continue to supply power at approximately 0 yen, excluding maintenance costs. A generator of 1.5 kW output can be obtained for 150,000 yen or less if it is mass-produced and can be depreciated within half a year. The life of wind power generators is, for example, about 30 years, and can be depreciated within 1 to 6 months. Therefore, it can be considered that electric power can be supplied at almost 0 yen even if capital investment is included. In this way, the electric power that can be provided at low cost can be used for private consumption of ordinary households as well as electric power supply by electric power companies. In addition, the capacitor may be charged or discharged according to fluctuations in power consumption. When storing in a capacitor, it is also possible to transport and use it as a can of power to a place where it is difficult to supply power on the transmission line. Moreover, this electric power may be used for the production of electrolytic hydrogen or seawater-decomposing hydrogen, and sulfur-free petroleum may be produced by Botriococcus in a fresh water medium. Seawater-decomposing hydrogen is hydrogen obtained by electrolyzing seawater directly through an electrode with the obtained electric power. Here, fresh water is preferable to seawater for electrolysis, and may be carried out after making the seawater into fresh water with an RO (R-O) membrane. According to the RO membrane, fresh water can be obtained from seawater for about 10 yen per ton. Electrolytic hydrogen is obtained by decomposing seawater or fresh water with a bioenzyme (hydrogenase or nitrogenase) to obtain hydrogen. The power utilization of the depreciated The current may be a 100 yen / Nm 3 only 3.9 yen / Nm 3 production costs of hydrogen also. Specifically, hydrogen 1Nm 3 can be produced at 3.9 kWh. If it is 1 yen / kWh, a result of 3.9 yen / Nm 3 can be obtained. Here, in the unit circle / Nm 3 used, N (normal) means a standard state (1 atom, 0 ° C.), and means a price (yen) per cubic meter of hydrogen in the standard state. Hydrogen has an energy of 3053 kcal / Nm 3 and is optimal for energy transport. Botuliococcus is a type of microalgae of Botriococcus braunii Berkeley strain. Sulfur-free petroleum can be produced at a low cost as well by supplying low-cost power to Botriococcus for lighting for photosynthesis. More specifically, petroleum components are extracted from Botriococcus grown by culture by centrifugation or filtration. Here, the obtained petroleum component is an extremely clean and high energy fuel having an octane number of 100 and a sulfur content of 0. The pomace can be used as a fertilizer. That is, wind power generation is overwhelmingly convenient for agriculture, hydrogen cultivation, and capacitor transportation in addition to application to BIO, more than solar power generation satellite (24h operation).

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。   According to the wind turbine generator according to the invention of claim 3, in addition to the effect of the wind generator according to claim 1 or 2, the annual wind condition of the ocean of about 8 to 10 m / s is obtained. Conversion to 12.5 m / s or more can improve power generation efficiency.

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/1.8m(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/ms=16.67×1000μmol/ms(16670μmol/ms)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/msを24h照射で行う場合、216g/mday(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/ms×8h/24h=810μmol/ms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/ms)/(810μmol/ms)=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/mday(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/mday×(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。 According to the photoautotrophic culture apparatus according to the invention of claim 4, it is possible to cultivate microalgae with significantly higher efficiency compared to photosynthesis that simply depends on photosynthesis of sunlight. In addition, the photoautotrophic culture apparatus of the present invention depends on light for cultivation energy, and after depreciation, it can be supplied at approximately 0 yen excluding maintenance costs, and can be obtained indefinitely at approximately 0 yen. Nitrogen and carbon dioxide in the atmosphere (in the case of a seawater medium, fertilizer from seawater (mainly dsw (deep seawater) containing a large amount of divalent iron salt)) is used, so algae can be cultured for about 0 yen. For example, one power generation block of a wind power generation device is a three-stage stack of 1.5 kWh / 1.8 m 2 (300,000 yen / base) wind power generator, and uses a 50% conversion efficiency LED as a light source. In this case, a light source of 2.5 kW / 0.15 kW × 1000 μmol / m 2 s = 16.67 × 1000 μmol / m 2 s (16670 μmol / m 2 s) is produced, where the quantum requirement 12E (mol) by the C3 plant. so As build menu about protein-containing starches, PPF:. If the 1000 micro mol / m 2 s carried out at 24h irradiation, it is possible to obtain 216g / m 2 day (day = 24h) Note that the efficiency if the plant to be used is C4 When the quantum requirement 6E (mol) is increased, the efficiency is further doubled, and when the PPF of the equator is converted to 24 h, it becomes 2430 μmol / m 2 s × 8 h / 24 h = 810 μmol / m 2 s. In the case of using wind power in the country, it can be demonstrated that (16667 μmol / m 2 s) / (810 μmol / m 2 s) = 20.6 times as much PPF can be obtained as compared to using sunlight on the equator. In the photosynthesis by, it is usually only about 0.8 g / m 2 day (day = 6 hours or less in Kyoto). Assuming the case of converting to 100% rice, 16.667 × 216 g / m 2 day × (1 / 0.8) = 4500, which is actually 4500 times the rebound of rice in rice conversion. An LED with 100% conversion efficiency from visible to visible light is also being prototyped, and if this LED is used, the rice efficiency will be doubled.The visible light here means light with a wavelength of 400 to 700 nm. In the above description, the generator is a three-stage stack, but the rice efficiency is further doubled when the generator is a six-stage stack. In C3 plants, the cultivation with a quantum requirement of 12E (mol) is considered, but if the plant to be used is C4, the efficiency increases, and the quantum requirement of 6E (mol) further increases the efficiency by a factor of two. The enormous amount of microalgae such as seawater chlorella, cyanobacteria, and diatoms that are cultured with such extraordinary efficiency can be used as a raw material for producing food such as rice / bread and can be provided as fish food. Therefore, a huge amount of food can be supplied and the problem of food shortage can be solved. Moreover, the food chain is one-tiered, and if it is less contaminated, it is the ultimate aquaculture bait and a raw material for food.

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。   According to the photoautotrophic culture apparatus according to the invention of claim 5, since the atmosphere is fed into the medium in a nano-air bubble state, the atmosphere once sent remains in the medium until consumed by algae. As a result, there is no need to constantly stir and feed the atmosphere, it is only necessary to send the atmosphere into the medium at a pace of once every half month to one month, and the energy required to send the atmosphere into the medium can be reduced. . Or even if it is a case where always air | atmosphere is sent, since it can keep in a culture medium efficiently, it is only necessary to send in small scale and can comprise an installation inexpensively.

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。   According to the photoautotrophic culture apparatus according to the invention of claim 6, in addition to the effect of proliferation by the photoautotrophic culture of the photoautotrophic culture apparatus of claim 4, by the mixed nutrient culture in combination with the photoheterotrophic culture Because it grows with energy components such as glucose and acetic acid, expensive algae can be easily created.

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。   According to the photoautotrophic culture device of the invention of claim 7, in addition to the effect of the photoautotrophic culture device of claim 4 or 5, the light from the light source is irradiated with light using a light diffusion ship. Since the diffuser irradiates in the sea and reaches the 100% medium without being reflected on the surface of the medium, the culture efficiency of algae is improved. Moreover, the culture | cultivation of the algae in a dormant state can be explosively activated by the effect | action of a bivalent iron salt. For example, diatom kieselcerus can be grown at a speed of 20 to 300 times by spraying a divalent iron salt. As a result, 600000 tons of divalent iron salt can convert 6.6 billion tons of atmospheric carbon dioxide to 4.5 billion tons of phytoplankton and 4.8 billion tons of oxygen within 10 days. Phytoplankton of 4.5 billion tons can be provided as food for fish without food chain, and PCB and Hg contamination can be avoided. For example, in the case of contamination by the food chain, it is concentrated 3.5 billion times for polar bears and 500 million times for seals. However, for example, the cyanobacteria bait cultivated here has a single chain and is the ultimate aquaculture bait with little contamination. As a result, it is possible to grow a huge fish of over 650 million tons without pollution. In addition, we can create an industry that produces rice / bread infinitely from seawater on mega floats.

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。   According to the photoautotrophic culture device of the invention of claim 8, since the energy of the light source used for photosynthesis is electric power obtained by a wind power generator, algae regardless of day or night as long as it is a place where a stable wind condition can be obtained Can perform photosynthesis, and can significantly improve the culture efficiency of algae per unit area compared to photosynthesis by sunlight. Moreover, by increasing the number of installation stages of wind power generators, the electric power obtained per unit installation area can be doubled and the amount of algae cultured can be doubled.

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。   Embodiments of the present invention will be described below. The photoautotrophic culture apparatus according to the embodiment of the present invention does not simply cultivate microalgae such as seawater chlorella, cyanobacteria, and diatoms only by photosynthesis by sunlight, but uses wind power that is conversion energy of sunlight. It is also done positively by converting it into electric power and further converting it into light. This makes it possible to use the optical BIO (Auto-BIO) 20 to 40 times as much as possible. Examples of the light source include LED (light emitting diode), EL (electroluminescence), LD (laser diode), and a plasma high-frequency fluorescent lamp (for example, about 20000 Hz). Other microalgae include Dunaliella Salina, Dunaliella Bardawil, Delmocarba, Keat Selas, Hematococeus, Entomal Algae, and Botriococcus brauni Called Coccus). Among them, hematococcus contains astaxanthin, which is said to be 1000 times as effective as vitamin E, and since this astaxanthin has a longevity effect such as wrinkle spread, 1 million yen to 10 million yen per kg It is so valuable that it is traded in. Hematococcus and Botriococcus grow in fresh water, and Dunaliella grows 1 to 3 times in seawater. Algae that grow only in fresh water are cultured onboard. In order to obtain fresh water on the ocean, it is preferable to use an RO (R-O) membrane. According to the RO membrane, fresh water can be obtained from seawater for about 10 yen per ton. Diatom kietoceras can grow at a speed of 20 to 300 times by spraying divalent iron salt. Botriococcus can also produce sulfur-free petroleum by photosynthesis. More specifically, petroleum components are extracted from Botriococcus grown by culture by centrifugation or filtration. Here, the obtained petroleum component is an extremely clean and high energy fuel having an octane number of 100 and a sulfur content of 0. The pomace can be used as a fertilizer.

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/1.8m(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。 Solar power generation satellites and wind power generation, submarine taiga power generation, and the like can be considered as energy sources for light source acquisition. In particular, the wind turbine generator used in the embodiment of the present invention is configured by arranging a plurality of power generation blocks in which a plurality of wind generators are stacked in the vertical direction on the surface of the ocean at a plurality of set plane directions at substantially equal intervals. For example, a Japanese air dolphin 1.5 kWh / 1.8m 2 (300,000 yen / unit) wind power generator made up of three to six stages of a power generation block or a floating platform or semi-float floating body A wind power plant is constructed by connecting forests (appropriate aerodynamic intervals) to each other and connecting them with a single anchor. The size of one semi-float is, for example, about several meters to several tens of meters in length and width. In addition, there are large types of wind power generators, such as a 2000 kW output made by GE (General Electric, USA). For example, this can be used as a floating body on a mega float with a length of about 500 meters and a width of 2 to 3 kilometers. It may be forested. The GE wind power generator with 2000 kW output has a unit price of 75 million yen, and the price per kW is 375,000 yen. This is less than 1/5 of the price of 200,000 yen per kW for the Air Dolphin 1.5 kWh type, and is inexpensive. This means that it can be depreciated about five times faster. However, even with a small wind power generator of 1.5kWh level, for example, 300,000 units can be mass-produced, and in addition to this, products manufactured by GE can be produced in low-cost regions such as China and Brazil. The price can be expected to drop below the same level.

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。   A plasma high-frequency fluorescent lamp (for example, about 20000 Hz) is put in a glass tube having an outer diameter of about 4φ to form a matrix (change the coarse density depending on the algal density), and a rod-shaped light source is turned on to improve seawater. The medium is fed with approximately the same amount of air as the medium per minute and stirred, and cultured with pH (hydrogen ion concentration) controlled by nitrogen or the like. Examples of devices that do this are light diffusing devices or light diffusers. In addition to high-frequency fluorescent lamps, light sources such as LEDs (light-emitting diodes), EL (electroluminescence), and LD (laser diodes) are conceivable as light sources. A visible light conversion efficiency of 71% has been achieved, and the achievement of 100% is within the range within one year. In addition, the visible light said here is light with a wavelength of 400-700 nm, and is light in a wavelength region effective for photosynthesis.

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/1.8m(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/1.8m=2.5kW/m(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。 By the way, it is not unusual for the annual wind conditions in the ocean to be 8 to 10 m / s. Hokkaido is especially abundant. At this level, the fluid dynamic device can be used to increase the speed in terms of fluid engineering and can be easily converted to 12.5 m / s or more. In the case of off Shiretoko, there is a wind condition of 12 to 13m / s without increasing speed. Similarly, strong wind conditions can be obtained in the north of England, the Netherlands and Sweden. When wind power generators of 1.5 kWh / 1.8 m 2 (300,000 yen / base) are stacked in three stages and forested on a saddle-like platform (appropriate aerodynamic spacing), 4.5 kW / 1.8 m 2 = 2.5 kW / m 2 (near the generator). It should be noted that the power generation capacity of the wind power generator does not fall below the standard value even if there is some variation as long as the wind condition of a predetermined level or more is maintained. That is, the output of 1.5 kWh of one wind power generator taken up here can be sufficiently maintained as long as the wind condition is obtained on the ocean. According to the wind power generator configured in this way, it is possible to provide high-priced Japanese power at low cost. Compared with the US / Canada, which costs 4 to 5 yen / kWh, our electricity price is 23-24 yen / kWh, which is high. However, according to the wind turbine generator according to the embodiment of the present invention, when a generator with a unit price of 300,000 yen and 1.5 kW output is used in three stages, 24 yen / kWh, which is substantially equal to the current power price in Japan. If you decide to supply electricity, you can depreciate in just one year, and then you can continue to supply electricity for about 0 yen, excluding maintenance costs. A generator of 1.5 kW output can be obtained for 5 to 150,000 yen if it is mass-produced. For example, if it is 150,000 yen, it can be depreciated in half a year. The life of wind power generators is about 30 years, and can be depreciated in 1 to 6 months, and power can be supplied at 0 yen for the next 30 years. Electric power can be supplied in a circle.

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/Nmもする水素の生産コストを僅か3.9円/Nmとすることが出来る。詳しくは、水素1Nmは3.9kWhで製造できる。1円/kWhとすれば3.9円/Nmという結果を得られる。ここで、使用する単位の円/Nm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/Nm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。 In this way, the electric power that can be provided at low cost can be used for private consumption of ordinary households as well as electric power supply by electric power companies. In addition, the capacitor may be charged or discharged according to fluctuations in power consumption. When storing in a capacitor, it is also possible to transport and use it as a can of power to a place where it is difficult to supply power on the transmission line. Moreover, this electric power may be used for the production of electrolytic hydrogen or seawater-decomposing hydrogen, and sulfur-free petroleum may be produced by Botriococcus in a fresh water medium. The power utilization of the depreciated The current may be a 100 yen / Nm 3 only 3.9 yen / Nm 3 production costs of hydrogen also. Specifically, hydrogen 1Nm 3 can be produced at 3.9 kWh. If it is 1 yen / kWh, a result of 3.9 yen / Nm 3 can be obtained. Here, in the unit circle / Nm 3 used, N (normal) means a standard state (1 atom, 0 ° C.), and means a price (yen) per cubic meter of hydrogen in the standard state. Hydrogen has an energy of 3053 kcal / Nm 3 and is optimal for energy transport. Sulfur-free petroleum can be produced at a low cost as well by supplying low-cost power to Botriococcus for lighting for photosynthesis. More specifically, petroleum components are extracted from Botriococcus grown by culture by centrifugation or filtration. Here, the obtained petroleum component is an extremely clean and high energy fuel having an octane number of 100 and a sulfur content of 0. The pomace can be used as a fertilizer. That is, wind power generation is overwhelmingly convenient for agriculture, hydrogen cultivation, and capacitor transportation in addition to application to BIO, more than solar power generation satellite (24h operation). In addition, another method for obtaining electric power at low cost is to launch SPS (abbreviation of solar power satellite) in Mercury orbit and send it to the earth by microwave. According to this method, the efficiency of power acquisition is increased by 6.67 times compared to the case of launching SPS in the earth orbit.

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/ms=16.67×1000μmol/ms(16670μmol/ms)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/msを24h照射で行う場合、216g/mday(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/ms×8h/24h=810μmol/ms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/ms)/(810μmol/ms)=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/mday(24hで1m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/mday×(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。 And, using the extremely inexpensive power obtained by such a wind power generator, 2.5 kW / 0.15 kW × 1000 μmol / m 2 s = 16.67 × 1000 μmol / m 2 s (16670 μmol) with a 50% conversion efficiency LED. / M 2 s) light source. 24h light source (1 day: 100% bright part). Here, assuming that protein-containing starch is produced with a quantum demand of 12E (mol) by C3 plant and PPF: 1000 μmol / m 2 s is irradiated for 24 h, 216 g / m 2 day (day = 24 h) can be obtained. . In addition, if the plant to be used is C4, the efficiency increases, and the quantum requirement 6E (mol) further doubles the efficiency. By the way, when the PPF of the equator is converted to 24 h, it becomes 2430 μmol / m 2 s × 8 h / 24 h = 810 μmol / m 2 s. Therefore, in the case of using wind power on the ocean in Hokkaido, (16667 μmol / m 2 s) / (810 μmol / m 2 s) = 20.6 times as much PPF can be obtained as compared to using sunlight on the equator. Can be demonstrated. Rice is usually only about 0.8 g / m 2 day (0.8 g per 1 m 2 in 24 h) by sunlight photosynthesis, so the above-mentioned rice-like starch obtained by wind power is converted to 100% rice. Assuming that it is 16.667 × 216 g / m 2 day × (1 / 0.8) = 4500, it is 4500 times as much as the rice revenge in rice conversion. Currently, an LED with 100% conversion efficiency from electric power to visible light is being prototyped, and if this LED is used, the rice efficiency will be doubled. In addition, the visible light said here is light with a wavelength of 400-700 nm, and is light in a wavelength region effective for photosynthesis. In the above description, the generator has three stages, but the rice efficiency when the generator has six stages is further doubled. In the above description, the C3 plant is used for cultivation with a quantum requirement of 12E (mol). However, if the plant used is C4, the efficiency increases, and the quantum requirement of 6E (mol) further doubles the efficiency.

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cm/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。 By the way, in the above description, the culture of algae in seawater is mainly described, but it is not necessarily limited to seawater. For example, Haematococcus and Botriococcus grow in fresh water. Algae that grow only in fresh water are cultured onboard. In order to obtain fresh water on the ocean, it is preferable to use an RO (R-O) membrane. According to the RO membrane, fresh water can be obtained from seawater for about 10 yen per ton. Then, in a seawater culture medium (deep ocean water) or a freshwater culture medium (hereinafter these two culture media are simply referred to as culture media), microalgae such as seawater chlorella, cyanobacteria and diatoms are photoautotrophic culture (hereinafter referred to as Auto Light BIO or simply In the case of growth by optical BIO), explosive growth can be performed at 0.001% to 15% (in terms of dry matter) or more. What makes it possible is a (light diffusing device) or a light diffuser. Further, in addition to the photoautotrophic culture, a mixed nutrient culture in combination with a photoheterotrophic culture in which energy components such as glucose and acetic acid in addition to the air are fed into the medium. According to the mixed nutrient culture combined with the light heterotrophic culture, in addition to the growth by the photoautotrophic culture, the growth is performed by energy components such as glucose and acetic acid, so that expensive algae can be easily created. In flat pin culture (normal algal culture), the diffusion coefficient is about 20 / M, but in optical BIO (converter), it reaches 100 to 1000 times. The unit of the diffusion coefficient is usually cm 2 / liter, but the dimension on the area side and the dimension on the volume side are unified into a metric system and unified into a unit of 1 / M. In seawater divalent iron salt seeding experiments, it is 0.009 g / liter · day or less, but at 200 / M or more, it reaches 35 g / liter · day for cyanobacteria. Increase efficiency by 12,000 times. Algae density can be increased by 10 to 20%, and seeding with free density in seawater is possible. Algae culture requires divalent iron salt, which is also contained in seawater, especially in dsw (deep ocean water), but it is overwhelmingly lacking and active. By spreading it on, you can realize explosive growth.

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。   For example, diatom kieselcerus can be grown at a speed of 20 to 300 times by spraying a divalent iron salt. As a result, if divalent iron salt is sprayed on diatoms and cyanobacteria of SEEDS 2001 and irradiated in the sea with a light diffusion diffuser using a light diffusion ship, 6.6 billion tons of carbon dioxide gas in the atmosphere with 60000 tons of divalent iron salts, phytoplankton 4.5 billion Tons and 4.8 billion tons of oxygen can be converted within 10 days. Phytoplankton of 4.5 billion tons can be provided as food for fish without food chain, and PCB and Hg contamination can be avoided. For example, in the case of contamination by the food chain, it is concentrated 3.5 billion times for polar bears and 500 million times for seals. However, this cyanobacterial bait is one-tiered and is the ultimate aquaculture bait with less contamination. As a result, it is possible to grow a huge fish of over 650 million tons. In addition, we can create an industry that produces rice / bread infinitely from seawater on mega floats.

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、1.8m、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。 Summarizing the above description, the wind turbine generator according to the embodiment of the present invention is configured such that a power generation block including a wind power generator is arranged on a floating float on the surface of the ocean. The float mentioned here is a float that can float on the surface of the ocean and support the power generation block. For example, the float is a semi-float of several meters to several tens of meters in length and width and about 500 meters in length and the width is about 500 meters. There is a mega float of 2 to 3 kilometers. Each wind power generator constituting one power generation block has, for example, an output, an occupied area, and a unit price of 1.5 kWh, 1.8 m 2 and 150,000 to 300,000 yen (Japanese Air Dolphin Co., Ltd.) In this case, it is preferable to use 3 to 6 layers. In addition, a large-scale device has outputs and unit prices of 2000 kWh and 75 million yen (manufactured by General Electric, USA). However, the output, occupied area, unit price, and number of overlapping stages of the wind power generator used here are not limited to the above examples. In addition, the price per kW made by GE is as low as 3750,000 yen, and compared to this, the 1.5 kWh type of Air Dolphin is expensive as 200,000 yen per 1 kW, but for example 300,000 The mass production effect of large-scale orders such as pedestrian vehicles and the production in low-cost regions such as China and Brazil can be expected to reduce prices below the same level as GE products.

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。   Therefore, according to the wind turbine generator according to the embodiment of the present invention, wind power is generated in the ocean where a wind condition of 8 to 10 m / s can be stably obtained throughout the year regardless of day or night, so that power can be supplied at a very low cost. Obtainable.

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。   In particular, the wind power generator according to the embodiment of the present invention has a plurality of vertical stacks for each power generation block, and a plurality of sets of power generation blocks are erected on the float above the float at appropriate aerodynamic intervals. It is what.

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/1.8m(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/1.8m=2.5kW/m(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/Nmもする水素の生産コストを僅か3.9円/Nmとすることが出来る。詳しくは、水素1Nmは3.9kWhで製造できる。1円/kWhとすれば3.9円/Nmという結果を得られる。ここで、使用する単位の円/Nm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/Nm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。 Therefore, according to the wind turbine generator of the embodiment of the present invention, in addition to the above effects, since the wind turbine generators are stacked in a plurality of stages per one power generation block, the power generation amount per unit occupation area of the power generation block Increase. Specifically, when 1.5 kWh / 1.8 m 2 (300,000 yen / unit) of wind power generators are stacked in three stages and forested on a saddle-like platform (appropriate aerodynamic spacing), 4.5 kW / 1.8 m 2 = 2.5 kW / m 2 (near the generator). According to the wind power generator configured in this way, it is possible to provide high-priced Japanese power at low cost. Compared with the US / Canada, which costs 4 to 5 yen / kWh, our electricity price is 23-24 yen / kWh, which is high. However, according to the wind turbine generator according to the embodiment of the present invention, when a generator with a unit price of 300,000 yen and 1.5 kW output is used in three stages, 24 yen / kWh, which is substantially equal to the current power price in Japan. If you decide to supply electricity, you can depreciate in just one year, and then you can continue to supply electricity for about 0 yen, excluding maintenance costs. A generator of 1.5 kW output can be obtained for 150,000 yen or less if it is mass-produced and can be depreciated within half a year. The life of wind power generators is, for example, about 30 years, and can be depreciated within 1 to 6 months. Therefore, it can be considered that electric power can be supplied at almost 0 yen even if capital investment is included. In this way, the electric power that can be provided at low cost can be used for private consumption of ordinary households as well as electric power supply by electric power companies. In addition, the capacitor may be charged or discharged according to fluctuations in power consumption. When storing in a capacitor, it is also possible to transport and use it as a can of power to a place where it is difficult to supply power on the transmission line. Moreover, this electric power may be used for the production of electrolytic hydrogen or seawater-decomposing hydrogen, and sulfur-free petroleum may be produced by Botriococcus. Seawater-decomposing hydrogen is hydrogen obtained by electrolyzing seawater directly through an electrode with the obtained electric power. Here, fresh water is preferable to seawater for electrolysis, and may be performed after the seawater is made fresh water by the aforementioned RO membrane. Electrolytic hydrogen is obtained by decomposing seawater or fresh water with a bioenzyme (hydrogenase or nitrogenase) to obtain hydrogen. The power utilization of the depreciated The current may be a 100 yen / Nm 3 only 3.9 yen / Nm 3 production costs of hydrogen also. Specifically, hydrogen 1Nm 3 can be produced at 3.9 kWh. If it is 1 yen / kWh, a result of 3.9 yen / Nm 3 can be obtained. Here, in the unit circle / Nm 3 used, N (normal) means a standard state (1 atom, 0 ° C.), and means a price (yen) per cubic meter of hydrogen in the standard state. Hydrogen has an energy of 3053 kcal / Nm 3 and is optimal for energy transport. Sulfur-free petroleum can be produced at a low cost as well by supplying low-cost power to Botriococcus for lighting for photosynthesis. More specifically, petroleum components are extracted from Botriococcus grown by culture by centrifugation or filtration. Here, the obtained petroleum component is an extremely clean and high energy fuel having an octane number of 100 and a sulfur content of 0. The pomace can be used as a fertilizer. That is, wind power generation is overwhelmingly convenient for agriculture, hydrogen cultivation, and capacitor transportation in addition to application to BIO, more than solar power generation satellite (24h operation).

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。 In addition, the wind power generator according to the embodiment of the present invention includes a hydrodynamic device that speed-converts the annual wind conditions of the ocean in a fluidic manner. Therefore, it is possible to convert the annual wind condition of the ocean of about 8 to 10 m / s to 12.5 m / s or more and increase the power generation efficiency.

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。   In addition, the photoautotrophic culture apparatus using the wind power generator according to the embodiment of the present invention is a super-low cost continuously spanning 24 hours all day with a medium composed of seawater or fresh water for culturing microalgae and the wind power generator. A light source that illuminates the inside of the medium with electric power that can be continuously provided, a light irradiation diffuser that diffuses the light of the light source, and an agitation unit that sends the atmosphere into the medium for agitation. Examples of the light source that illuminates the medium include LED (light emitting diode), EL (electroluminescence), LD (laser diode), and a plasma high-frequency fluorescent lamp (for example, about 20000 Hz).

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/1.8m(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/ms=16.67×1000μmol/ms(16670μmol/ms)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/msを24h照射で行う場合、216g/mday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/ms×8h/24h=810μmol/ms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/ms)=20.6倍ものPPFを得られる事に比べて(16667μmol/ms)/(が実証できる。コメは太陽光による光合成では通常0.8g/mday(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/mday×(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。 Therefore, according to the photoautotrophic culture apparatus using the wind power generator according to the embodiment of the present invention, it is possible to cultivate microalgae with significantly higher efficiency compared to photosynthesis that simply depends on photosynthesis of sunlight. In addition, the photoautotrophic culture apparatus of the present invention depends on light for cultivation energy, and after depreciation, it can be supplied at approximately 0 yen excluding maintenance costs, and can be obtained indefinitely at approximately 0 yen. Nitrogen and carbon dioxide in the atmosphere (in the case of a seawater medium, fertilizer from seawater (mainly dsw (deep seawater) containing a large amount of divalent iron salt)) is used, so algae can be cultured for about 0 yen. For example, one power generation block of a wind power generation device is a three-stage stack of 1.5 kWh / 1.8 m 2 (300,000 yen / base) wind power generator, and uses a 50% conversion efficiency LED as a light source. In this case, a light source of 2.5 kW / 0.15 kW × 1000 μmol / m 2 s = 16.67 × 1000 μmol / m 2 s (16670 μmol / m 2 s) is produced, where the quantum requirement 12E (mol) by the C3 plant. so As build menu about protein-containing starches, PPF:. If the 1000 micro mol / m 2 s carried out at 24h irradiation, it is possible to obtain 216 g / m 2 day Note that efficiency is increased if the plant to be used is C4, quantum request 6E (Mol), the efficiency is further doubled, and when the PPF of the equator is converted to 24 h, it becomes 2430 μmol / m 2 s × 8 h / 24 h = 810 μmol / m 2 s. In the case of use, the use of sunlight at the equator (810 μmol / m 2 s) = 20.6 times as much PPF can be obtained as compared to (16667 μmol / m 2 s) / (. Usually, only 0.8 g / m 2 day (day = 6 hours or less in Kyoto) can be used. Assuming that converted rice, 16.667 × 216g / m 2 day × (1 / 0.8) = 4500 , and the also becomes 4500 times Tanshu indeed rice in rice terms. Currently, the visible light from the power An LED with 100% conversion efficiency is also being prototyped, and if this LED is used, the rice efficiency will be doubled.The visible light here means light with a wavelength of 400 to 700 nm, which is used for photosynthesis. In the above description, the light is in the effective wavelength region, and the rice efficiency is further doubled when the generator is stacked in three stages, but in the above description, it is C3 plant. However, if the plant to be used is C4, the efficiency increases, and the quantum requirement 6E (mol) further doubles the efficiency. The enormous amount of microalgae such as seawater chlorella, cyanobacteria, and diatoms that are cultured with such extraordinary efficiency can be used as a raw material for producing food such as rice / bread and can be provided as fish food. Therefore, a huge amount of food can be supplied and the problem of food shortage can be solved. Moreover, the food chain is one-tiered, and if it is less contaminated, it is the ultimate aquaculture bait and a raw material for food.

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COをナノエアバブル化して使用する。特に、CO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HCO3−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。 In addition, the photoautotrophic culture apparatus using the wind power generator according to the embodiment of the present invention is a nanoair that sends the air in a nanoair bubble state into the medium instead of the stirring means that sends the air into the medium and stirs it. Bubble generating means may be provided. The nano air bubble is a bubble having a nano-level diameter, and is usually composed of oxygen and often used for breeding fish. However, in the present invention, CO 2 necessary for photosynthesis is mainly used in the form of nano air bubbles. In particular, CO 2 is preferably used as a divalent negative ion (CO 3− ), and PH is preferably smaller than 7. If PH remains 7, H + CO 3- remains. Moreover, the atmosphere sent into the medium is held in the medium by being in a nano air bubble state. As a result, the frequency of sending the air does not have to be constant, and it is only necessary to send the air at a rate of saturation once every half month to once a month. According to this configuration, the air once sent in remains in the medium until consumed by algae. As a result, it is not necessary to constantly stir and send air to the medium, and it is only necessary to send air into the medium at a pace of once every half month to once a month, thus reducing the energy required to send air into the medium. it can. Or even if it is a case where always air | atmosphere is sent, since it can remain in a culture medium efficiently, it only needs to send in small scale and can comprise an installation inexpensively.

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。   In addition, the photoautotrophic culture apparatus using the wind power generator according to the embodiment of the present invention is configured such that the stirring means adds a part of energy components such as glucose and acetic acid to the medium in addition to the atmosphere. The nutrient culture device may constitute a mixed nutrient culture device in combination with the light heterotrophic culture device. According to this configuration, in addition to the effect of growth by light autotrophic culture, growth by energy components such as glucose and acetic acid is performed by mixed nutrient culture in combination with light heterotrophic culture. Can be created.

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。   Moreover, the light autotrophic culture apparatus using the wind power generator according to the embodiment of the present invention may spray divalent iron salt in the medium and use a light diffusion ship to irradiate in the sea with a light irradiation diffuser. According to this configuration, the light from the light source is irradiated in the sea with a light diffusing body using a light diffusing ship and reaches 100% of the medium without being reflected on the surface of the medium, so that the algal culture efficiency is improved. Moreover, the culture | cultivation of the algae in a dormant state can be explosively activated by the effect | action of a bivalent iron salt. For example, diatom kieselcerus can be grown at a speed of 20 to 300 times by spraying a divalent iron salt. As a result, 600000 tons of divalent iron salt can convert 6.6 billion tons of atmospheric carbon dioxide to 4.5 billion tons of phytoplankton and 4.8 billion tons of oxygen within 10 days. Phytoplankton of 4.5 billion tons can be provided as food for fish without food chain, and PCB and Hg contamination can be avoided. For example, in the case of contamination by the food chain, it is concentrated 3.5 billion times for polar bears and 500 million times for seals. However, for example, the cyanobacteria bait cultivated here has a single chain and is the ultimate aquaculture bait with little contamination. As a result, it is possible to grow a huge fish of over 650 million tons without pollution. In addition, we can create an industry that produces rice / bread infinitely from seawater on mega floats.

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。
By the way, in the said description, although the installation place of a wind power generator was described on the assumption that it exists on the ocean, it is not necessarily limited to the ocean. For example, in mountains such as Kurobe Gorge, there are places where the annual wind temperature exceeds 12 m / s, and the present invention can be implemented even when not on the ocean, and the same effect can be obtained. In other words, as long as the energy of the light source used for photosynthesis is electric power obtained by a wind power generator, algae can photosynthesis regardless of day and night as long as a stable wind condition can be obtained, and algae per unit area Can be significantly improved compared to photosynthesis using sunlight. Even if not on the ocean, increasing the number of wind generators installed doubles the amount of power obtained per unit installation area and doubles the algae culture volume.

Claims (8)

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。   A wind turbine generator comprising: a power generating block provided with a wind power generator on a surface of the ocean arranged on a float floating body. 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。   The wind power generator has a plurality of vertical stacks per power generation block, and a plurality of sets of power generation blocks are erected on a float floating body at appropriate aerodynamic intervals. The wind power generator described in 1. 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。   The wind power generator according to claim 1, further comprising a hydrodynamic device that hydrodynamically speed-converts the annual wind conditions in the ocean. 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。
A medium consisting of seawater or fresh water for culturing microalgae;
A light source that illuminates the inside of the culture medium with electric power provided at an extremely low cost by the wind power generator,
A light irradiating diffuser that diffuses light from the light source;
The photoautotrophic culture apparatus using the wind power generator according to any one of claims 1 to 3, further comprising stirring means for sending the atmosphere into the medium and stirring the medium.
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。
A medium consisting of seawater or fresh water for culturing microalgae;
A light source that illuminates the inside of the culture medium with electric power provided at an extremely low cost by the wind power generator,
A light irradiating diffuser that diffuses light from the light source;
The photoautotrophic using the wind power generator according to any one of claims 1 to 3, further comprising nano air bubble generating means for sending a nano air bubble state atmosphere into the medium. Culture device.
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。   5. The stirring means is configured to add a part of energy components such as glucose and acetic acid in addition to the atmosphere in the medium, and constitutes a mixed nutrient culture device in combination with a light heterotrophic culture device. The photoautotrophic culture apparatus described in 1. 培地内に2価鉄塩やN、アンモニア、CO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。 6. The dispersion according to claim 4, wherein divalent iron salt, N 2 , ammonia, and CO 2 are dispersed in the medium, and the light irradiation diffuser is used to irradiate in the sea with a light irradiation diffuser. Light autotrophic culture device. 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。
A photoautotrophic culture apparatus, wherein the energy of a light source used for photosynthesis is electric power obtained by a wind power generator.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE102007000815A1 (en) * 2007-10-04 2009-04-09 Wacker Chemie Ag Outdoor photobioreactor
WO2009130895A1 (en) * 2008-04-22 2009-10-29 日本水産株式会社 Process for production of fucoxanthin, and microalga for use in the process

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