JP2010156897A - 太陽光発電装置 - Google Patents

Abstract

【課題】安価で実用的な太陽光集光装置、太陽光発電装置を提供する。
【解決手段】大地を放物面に造成、そこに反射材を設け集光する。冷却側に地下水を使う。
【選択図】図２

Description

本発明は太陽光発電装置に関する。

多数の鏡を使い太陽光を集めて発電する装置などはすでに造られている。
２０度程度温度差の海洋温度差発電なども試みられている。

エネルギー密度の低い太陽光利用の場合、実用化しようとする際の最大のネックはその経済性である。アルミ箔のような安価なシートでも集光は出来るのだが、どのようにそのシートを安価に必要形状に維持し、しかも強風などの風雪に耐え、長年の使用にも耐えうるようにするかということになると、きわめて難しいものとなる。
また深層水と表層水の温度差発電も試みられているが、温度差が２０度程度なので、なかなか実用化されにくかった。本発明はこれらの問題を解決するためのものである。

大地そのものを放物面状にしてしまい、その面を反射物で被うという方法である。この形状成形はブルなどの機械力を使うと、きわめて容易に出来る。通常のブルで大まかに土の移動をした後は、放物線状の切り口を持つ板状の刃を持つブルなどを使えばかなりの精度のあるところまで、整形が可能。表面加工においても、例えばアスファルト散布なども機械化でき、最後はアルミ箔シートのような反射材を貼り付けるだけというところまで容易に持っていける。形式にはパラボナのように光を１点に集めるものと、横長にして、直線状に集めるものの２つのタイプがある。
このようにして集められた光と熱を使うと、１００度程度の蒸気は容易に得られ、それと地下水との温度差は８０度程度になり、これによって、エアコンを逆作用させた形の温度差発電機を回すわけである。また冬季においては、地下水をそのまま使わず、夜間の大気と放射冷却を利用、より低温化させた水にして使えば、さらに効果が上がる。

大面積の集光部分が容易に実現可能。メインの反射材保持部分は大地そのものなので、材料費ゼロ。風などにもびくともせず、耐久性抜群。休耕地や荒地などですぐにでも実現可能。冬場の地下水は平均外気温より高いので、このまま使用するより、外気、夜間の放射冷却等により、低温化させたものを使うと、より温度差が得られ、発電効率も良くなる。

直線状の焦点を持ち。東西に長くのびた装置の１例を挙げる。第１図に示すものは、横断面図である。この場合幅約１０ｍ、長さ５０ｍ、中央部のへこみは本来の地平面より約１ｍ低く、脇の山は１ｍ程高く、真ん中の土を両脇に移動させておおよその形が出来、それを固め放物線の切り口を持つ板で精密に成形、さらにローラーなどで固くして反射シートを保持する土台とした。焦点がくる高さは約３ｍである。土の表面を壁ぬりしたり、アスファルトを吹き付けたり、薄いコンクリートで固めたりしてもよいが、休耕地などでは、後々の使用を考えて、撤去しやすく、害のないものが望まれる。屋根などに下地に使われる、アスファルトシートをまず敷き、その上に反射シートを敷き、ステイプルで大地に留めてしまうというような方法も推奨される。中央部は雨水溜め、雨水浸透用の溝５であるが、ここは鉄製あみふたが付いて管理用通路にもなる。大量降水時の雨水はポンプで排水する。３の蒸発管は黒色、内壁が毛管現象により水がしみ広がるようにしたものでいわゆるヒートパイプと同じものである。この中には、水供給用の細いパイプが通り、各所に設けた穴により、できるだけ均等に水が供給される。この理論的に必要な太さは、太陽の視角が０．５度程度なので、反射鏡の焦点距離をｆとした場合約０．００８７ｆとして計算される。焦点距離の約１００分１程度であるがこれは鏡の精度を上げるコストとの問題で上述した例では１０〜２０ｃｍの市販のスパイラル管を使用する。図２は斜視図。太陽の高度により焦点に位置は水平方向にかわるため、蒸発管は転がるようにして支柱４に支えられた梁の上を移動する。図の場合は南北方向の移動で、装置は東西に長く造られている。この装置を南北に長く造ると管の移動は最低横幅全部に必要になり、支柱や梁の量もそれなりに多くなる。移動は単に管を一巻きし、上部から左右に延びたロープ状のものをどちらかに引くことによって容易になされる。このロープは４つの滑車を使って循環し、その一部に動力をつける。全長が長いため、これは数箇所で行う。この移動はパソコン等で制御するのがよい。設置場所の緯度、装置の向き、季節、時間によって変わるためである。
日射量計、蒸発管への送水量、冷却水の温度、その送水量、すべてこのパソコン１台で最適値にコントロールする。
蒸気圧をかけることを目的としないので、末端の回転部分、つなぎ目などにわずかな隙間があっても重大欠陥にはならない。農家が管理しやすいように、高圧、フロンなどの直接加熱は避け、ありふれた水の蒸気で大きな部分は集熱し、その後、熱交換をするとよい。
雹などによる反射面の痛みが大きい地方では、両脇に巻き取って収納しておいた暴風ネットを、反射面に触れないよう展開させて保護すると言う方法をとることも容易である。
請求項３の冷却池は自明なので図では省略。これはこの施設と並列して作るとよい。冬場は雨水溜めの水をそのまま利用することも出来る。
なお円形の反射面の作り方は、放物線状の切り口を持つ板を中心部から何度も回転させていけばすり鉢状の地形が出来る。
反射面の精度を上げ、しかも大型にしたものは、いわばプロ仕様というようなもので、高圧蒸気で直接タービンを回す。この場合ヒートパイプ構造は必要なく、管も梁にあたる部分を除いて、透明ガラス管などで囲み２重構造にする。
反射方物面は北側の土手を高くして傾斜させ、太陽光をより受けやすくすることも出来るが造りづらくなる。

横断面図 斜視図

符号の説明

１ 大地
２ 放物反射面
３ 焦点にある蒸発管
４ 支柱
５ 網蓋付のみぞで管理通路
６ 温度差発電機
７ 地下水出入り口

Claims (3)

1. 大地をパラボナ面状、あるいは焦点が直線状になる、縦に切断した円柱に似た横長の放物面を持つように造成、成形し、その面を反射材に施工またはその面に反射材を設置することにより、太陽光を集め、それをエネルギー源として利用することを特徴とする装置。
2. 前記方法により集約した光の部分に、蒸発管等を設け、その熱エネルギーと汲み上げた地下水により温度差を得、それにより発電する太陽光発電装置。
3. 地下水温より寒い季節は、日中は反射シートのような反射材で覆い、夜間はそれを取り除くと言う方法により、外気温および放射冷却により低温化させたプール池の水を冷却側に使うことを特徴とする前記発電装置。

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