JP2014095318A - Hybrid power generator device with wind power generation and solar power generation - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、風力発電とソーラー発電とのハイブリッド発電装置に関する。 The present invention relates to a hybrid power generation device of wind power generation and solar power generation.
従来、風力と太陽光の両方を利用する発電装置として、風力発電部とソーラー発電部とを別体にして一つの支持体に取り付け、風力発電部とソーラー発電部とをそれぞれ一定方向を向くように固定したものがある(特許文献1、特許文献2)。
Conventionally, as a power generation device using both wind power and solar power, the wind power generation unit and the solar power generation unit are mounted separately on a single support so that the wind power generation unit and the solar power generation unit face each other in a certain direction. (
従来の発電装置では、風力発電部とソーラー発電部とがそれぞれ一定方向を向くように固定されている。風力や太陽光は共に天候に左右され易い上に、風向きや太陽の位置は刻一刻と変化する。そのため、従来の発電装置では、風力発電部及びソーラー発電部のそれぞれにおいて十分に発電能力を発揮させることができず、発電効率がよくないといった問題があった。 In the conventional power generation device, the wind power generation unit and the solar power generation unit are fixed so as to face each other in a certain direction. Both wind and sunlight are easily affected by the weather, and the wind direction and the position of the sun change every moment. For this reason, the conventional power generation apparatus has a problem in that the wind power generation unit and the solar power generation unit cannot sufficiently exhibit the power generation capability and the power generation efficiency is not good.
本発明は、上記事情に鑑みてなされ、天候や風向き及び太陽の位置に応じて、風力発電部とソーラー発電部との発電能力をフルに発揮させて効率のよい発電を行うことを可能とした風力発電とソーラー発電によるハイブリッド発電装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and according to the weather, wind direction, and the position of the sun, it is possible to perform power generation efficiently by making full use of the power generation capability of the wind power generation unit and the solar power generation unit. An object is to provide a hybrid power generation device using wind power generation and solar power generation.
本発明に係る風力発電とソーラー発電とのハイブリッド発電装置は、
ポールと、
ポールに設置され、ソーラーパネルを設けた羽根を有する回転翼と、
回転翼の回転により風力発電を行う風力発電部と、
回転翼の羽根に設けたソーラーパネルによりソーラー発電を行うソーラー発電部と、
回転翼を上半球の全方位に可動させる可動機構と、
上半球の全方位の方向のうちで、風力発電部による風力発電量とソーラー発電部によるソーラー発電量とを比較して、発電量が高い方であってその発電量が最も高い方向に回転翼を向けるように可動機構を制御する制御部とを備える。
これにより、回転翼の羽根にソーラーパネルを設けるので、回転翼を太陽に向けると効率よくソーラー発電が行える。もちろん回転翼を風が吹いてくる方向に向けると効率よく風力発電が行える。従って、回転翼を向ける方向として、刻々と変化する天候状況や風向き・風速に応じて、発電量的に風力発電かソーラー発電かのどちらに主体を置く方が有利であるかが自動的に設定される。よって、風力発電とソーラー発電とを相互利用したハイブリッド発電において天候状況や風向き・風速に応じて効率の高い発電を行うことができる。
The hybrid power generation device of wind power generation and solar power generation according to the present invention,
With Paul,
A rotor blade installed on a pole and having a blade provided with a solar panel;
A wind power generation unit that generates wind power by rotating the rotor blades;
A solar power generation unit that performs solar power generation with a solar panel provided on the blades of the rotor blades;
A movable mechanism that moves the rotor blade in all directions of the upper hemisphere;
Compared to the omnidirectional direction of the upper hemisphere, the amount of wind power generated by the wind power generation unit and the amount of solar power generated by the solar power generation unit are compared. And a control unit that controls the movable mechanism so that the
Thereby, since the solar panel is provided on the blades of the rotor blades, solar power generation can be efficiently performed by directing the rotor blades to the sun. Of course, wind power can be generated efficiently by turning the rotor blades in the direction of the wind. Therefore, the direction in which the rotor blades are directed automatically sets whether it is advantageous to place the main body in wind power generation or solar power generation according to the changing weather conditions, wind direction, and wind speed. Is done. Therefore, in hybrid power generation that mutually uses wind power generation and solar power generation, highly efficient power generation can be performed according to weather conditions, wind direction, and wind speed.
前記可動機構は、前記ポールに設けられており、ポール回りに回転翼を水平方向へ360°回動させる横方向回転機構と、回転翼が水平方向を向いた位置から回転翼を上方へ向けて移動させて180°回動させる縦方向回転機構とを備えることが望ましい。
これにより、発電量が高い方であってその発電量が最も高い方向に回転翼を向けることができる。
The movable mechanism is provided on the pole, and rotates in a horizontal direction around the pole to rotate the rotor blade 360 ° horizontally, and the rotor blade is directed upward from a position where the rotor blade faces the horizontal direction. It is desirable to provide a vertical rotation mechanism that is moved and rotated 180 °.
As a result, the rotor blades can be directed in the direction with the highest power generation amount and the highest power generation amount.
前記羽根は、透明中空体により形成され、
前記ソーラーパネルは、この透明中空体の中に受光面を回転翼の前側に向けて配設されていることが望ましい。
これにより、ソーラーパネルが外部に晒されず風雨等から保護される。また、ソーラーパネルは、回転翼の前側に向けられているので、回転翼を太陽に向けると効率よくソーラー発電が行える。
The blade is formed of a transparent hollow body,
The solar panel is preferably disposed in the transparent hollow body with the light receiving surface facing the front side of the rotor blade.
Thereby, the solar panel is not exposed to the outside and is protected from wind and rain. In addition, since the solar panel is directed to the front side of the rotor blade, solar power generation can be efficiently performed by directing the rotor blade to the sun.
また、本ハイブリッド発電装置は、
ポール回りの360°範囲における全方向の風速を測定する風速計と、
水平方向から上側へ向けて180°範囲における全角度の太陽光量を測定する光量計とを備え、
前記制御部は、風速計で測定された風速値に基づいて設置された回転翼の風力発電能力から求めた風力発電量予測値と、光量計で測定された太陽光の光量値に基づいて設置されたソーラーパネルのソーラー発電能力から求めたソーラー発電量予測値とを比較して、風力発電とソーラー発電のうち発電量が高い方の方向を求めることが望ましい。
これにより、風力発電かソーラー発電かのどちらに主体を置く方が発電量的に有利であるかが効率よく自動的に設定することができる。
In addition, this hybrid power generator
An anemometer that measures the wind speed in all directions in the 360 ° range around the pole;
A light meter that measures the amount of sunlight at all angles in the 180 ° range from the horizontal direction upward,
The control unit is installed based on a wind power generation prediction value obtained from a wind power generation capacity of a rotor blade installed based on a wind speed value measured by an anemometer, and a sunlight light quantity value measured by a light meter. It is desirable to compare the predicted value of solar power generation obtained from the solar power generation capability of the solar panel, and to determine the direction of higher power generation between wind power generation and solar power generation.
Thereby, it is possible to efficiently and automatically set whether it is more advantageous in terms of power generation to place the main body in wind power generation or solar power generation.
前記制御部は、定期的に、風力発電とソーラー発電のうち発電量が高い方の方向を求めて、求めた方向に回転翼を向けるように可動機構を制御することが望ましい。
これにより、刻々と変化する天候状況や風向き・風速に応じて、発電量的に風力発電かソーラー発電かのどちらに主体を置く方が有利であるかが自動的に設定され、効率の高い発電を行うことができる。
It is desirable that the control unit periodically obtains the direction of higher power generation between wind power generation and solar power generation and controls the movable mechanism so that the rotor blades are directed in the determined direction.
As a result, depending on the changing weather conditions, wind direction, and wind speed, it is automatically set whether it is advantageous to place the main body in wind power generation or solar power generation in terms of power generation, and high efficiency power generation It can be performed.
また、本ハイブリッド発電装置は、
前記風力発電部及び前記ソーラー発電部による電力を蓄える蓄電部と、
前記蓄電部に蓄えた電力を電気機器への給電側又は電力会社への売電側に切り換える切換え装置とを備えることが望ましい。
これにより、蓄電部に蓄えた電力を必要なときに家庭内又は企業内等で使用でき、且つ蓄電容量を超えるような余剰電力を電力会社へ売電することで更なる電気代の節約になり、しかも電力会社の給電能力を補うことができる。
In addition, this hybrid power generator
A power storage unit for storing electric power by the wind power generation unit and the solar power generation unit,
It is desirable to provide a switching device that switches the electric power stored in the power storage unit to a power supply side to an electric device or a power sale side to an electric power company.
As a result, the electricity stored in the electricity storage unit can be used in the home or in the company when necessary, and surplus electricity exceeding the electricity storage capacity can be sold to the electric power company, thereby further reducing electricity costs. In addition, the power supply capability of the electric power company can be supplemented.
本発明に係る風力発電とソーラー発電とのハイブリッド発電装置によれば、天候や風向き及び太陽の位置に応じて、風力発電部とソーラー発電部との発電能力をフルに発揮させて効率のよい発電を行うことができる。 According to the hybrid power generation device of the wind power generation and the solar power generation according to the present invention, the power generation capability of the wind power generation unit and the solar power generation unit is fully exhibited according to the weather, the wind direction, and the position of the sun. It can be performed.
以下、実施形態について図面に基づいて説明する。
実施形態によるハイブリッド発電装置1は、風力発電とソーラー発電とにより発電し、その発電電力を家庭内で利用するものである。ただし、家庭内利用に限らず、商用の発電装置1としても利用することができる。
Hereinafter, embodiments will be described with reference to the drawings.
The hybrid
図3、図4、図5に示すように、実施形態によるハイブリッド発電装置1は、発電電力を利用する住宅に隣接して設置されたり(図3、図4)、住宅の屋根やベランダ等の建物に設置され(図5)、切換え装置81の切換えによりその住宅の電気機器への給電又は電力会社への売電が行えるように構成されている。このハイブリッド発電装置1は、ポール2の上端に複数の羽根31を有する回転翼3が設置されている。回転翼3に備える全ての羽根31にはソーラーパネル51が設けられており、回転翼3が風を受けて回転することで風力発電が行われ(図4)、羽根31に設けたソーラーパネル51が太陽光を受けることでソーラー発電が行われる(図3、図5)。
As shown in FIGS. 3, 4, and 5, the hybrid
図1、図2に示すように、ハイブリッド発電装置1は、回転翼3の回転により風力発電を行う風力発電部4と、回転翼3の羽根31に設けたソーラーパネル51によりソーラー発電を行うソーラー発電部5とを備える。風力発電部4は、回転翼3を回転可能に軸支するローター部41内に設けた回転発電機42により構成され、この回転発電機42は、回転翼3の回転力により発電する。ソーラー発電部5は、実質的にソーラーパネル51がその役目を担い、ソーラーパネル51は、太陽光を受けると電気を出力する。ソーラーパネル51は、例えば、多結晶シリコン型発電素子、単結晶シリコン型発電素子、薄膜型発電素子など、種々のものを使用することができる。
As shown in FIGS. 1 and 2, the hybrid
回転翼3の各羽根31は、透明プラスチックからなる透明中空体32により形成され、ソーラーパネル51は、この透明中空体32の中に受光面を回転翼3の前側に向けて配設されている。これにより、ソーラーパネル51が外部に晒されず風雨等から保護される。また、ソーラーパネル51は、回転翼3の前側に向けられているので、回転翼3を太陽に向けると効率よくソーラー発電が行える。そして、風力発電部4の回転発電機42により発電された電力は、配線43を通じて蓄電部8に蓄電され、また、ソーラー発電部5のソーラーパネル51により発電された電力は、配線53を通じて蓄電部8に蓄電される。
Each
ハイブリッド発電装置1は、回転翼3を上半球の全方位に可動させる可動機構6を備える。可動機構6は、ポール2に設けられており、ポール2回りに回転翼3を水平方向へ360°回動させる横方向回転機構61と、回転翼3が水平方向を向いた位置から回転翼3を上方へ向けて移動させて180°回動させる縦方向回転機構62とで構成される。この可動機構6により、回転翼3の向きを上半球の全方位における所定方向へ向けることができる。
The hybrid
ハイブリッド発電装置1は、風速を測定する風速計71と、太陽光の光量を測定する光量計72とを備える。風速計71と光量計72とは、ローター部41の頂部に取り付けられている。風速計71によりポール2回りの360°範囲における全方向の風速値が測定される。光量計72により水平方向から上側へ向けて180°範囲における全角度の太陽光の光量値が測定される。
The
ハイブリッド発電装置1は、風速計71と光量計72との測定値に基づいて可動機構6を制御する制御部7を備える。すなわち、制御部7は、上半球の全方位の方向のうちで、風力発電部4による風力発電量とソーラー発電部5によるソーラー発電量とを比較して、発電量が高い方であってその発電量が最も高い方向に回転翼3を向けるように可動機構6を制御する。なお、可動機構6や制御部7の電源は、蓄電部8の電力が使用される。
The hybrid
ここでの風力発電部4による風力発電量は、風速計71で測定された風速値に基づき、設置した回転翼3の風力発電能力より求められる時間当りの風力発電量予測値が用いられる。風力発電量予測値は、ポール2回りの360°範囲のうち、例えば、東西南北、及び東南、南西、北西、北東の各方向の8方向毎に求められる。
As the wind power generation amount by the wind
また、ここでのソーラー発電部5によるソーラー発電量は、光量計72で測定された太陽光の光量値に基づき、設置したソーラーパネル51のソーラー発電能力より求められる時間当たりのソーラー発電量予測値が用いられる。ソーラー発電量予測値は、例えば、南側の水平方向から上側へ向けて北側の水平方向までの180°範囲のうち、0°から30°ずつ増加した角度毎の7つの角度毎に求められる。なお、ソーラー発電量予測値は、日の出から日の入りまでの太陽が出ている時間帯にのみ行われる。つまり、夜は、ハイブリッド発電装置1は風力発電使用とされる。
In addition, the solar power generation amount by the solar
そして、制御部7は、例えば、2時間おきのような定期的に、風力発電とソーラー発電のうち発電量が高い方の方向を求めて、求めた方向に回転翼3を向けるように可動機構6を制御する。例えば、東方向の風による風力発電量の方が、いずれの角度におけるソーラー発電量よりも高い場合は、回転翼3を水平姿勢にして東方向を向くように可動機構6が制御される。すると、ハイブリッド発電装置1は、発電量的に風力発電に主体を置いて発電が行われる。このとき、回転翼3の羽根31に設置するソーラーパネル51が太陽光を受けると、当然にソーラー発電も同時に行われる。一方、南方向の30°位置によるソーラー発電量の方か、いずれの方向における風力発電量よりも高い場合は、回転翼3を南向き30°位置を向くように可動機構6が制御される。このとき、回転翼3が南風を受けて回転すると、当然に風力発電も同時に行われる。
And the
このように、本実施形態によるハイブリッド発電装置1によれば、回転翼3を向ける方向として、刻々と変化する天候状況や風向き・風速に応じて、発電量的に風力発電かソーラー発電かのどちらに主体を置く方が有利であるかが自動的に設定される。よって、風力発電とソーラー発電とを相互利用したハイブリッド発電において天候状況や風向き・風速に応じて効率の高い発電を行うことができる。
As described above, according to the
1 ハイブリッド発電装置
2 ポール
3 回転翼
4 風力発電部
5 ソーラー発電部
6 可動機構
7 制御部
8 蓄電部
31 羽根
32 透明中空体
41 ローター部
42 回転発電機
43 配線(風力発電側)
51 ソーラーパネル
53 配線(ソーラー発電側)
61 横方向回転機構
62 縦方向回転機構
71 風速計
72 光量計
81 切換え装置
DESCRIPTION OF
51
61 Horizontal direction
Claims (6)
ポールに設置され、ソーラーパネルを設けた羽根を有する回転翼と、
回転翼の回転により風力発電を行う風力発電部と、
回転翼の羽根に設けたソーラーパネルによりソーラー発電を行うソーラー発電部と、
回転翼を上半球の全方位に可動させる可動機構と、
上半球の全方位の方向のうちで、風力発電部による風力発電量とソーラー発電部によるソーラー発電量とを比較して、発電量が高い方であってその発電量が最も高い方向に回転翼を向けるように可動機構を制御する制御部とを備えた風力発電とソーラー発電とのハイブリッド発電装置。 With Paul,
A rotor blade installed on a pole and having a blade provided with a solar panel;
A wind power generation unit that generates wind power by rotating the rotor blades;
A solar power generation unit that performs solar power generation with a solar panel provided on the blades of the rotor blades;
A movable mechanism that moves the rotor blade in all directions of the upper hemisphere;
Compared to the omnidirectional direction of the upper hemisphere, the amount of wind power generated by the wind power generation unit and the amount of solar power generated by the solar power generation unit are compared. A hybrid power generation device of wind power generation and solar power generation provided with a control unit that controls the movable mechanism so as to face.
前記可動機構は、前記ポールに設けられており、ポール回りに回転翼を水平方向へ360°回動させる横方向回転機構と、回転翼が水平方向を向いた位置から回転翼を上方へ向けて移動させて180°回動させる縦方向回転機構とを備える風力発電とソーラー発電とのハイブリッド発電装置。 In the hybrid electric power generator of the wind power generation and solar power generation of Claim 1,
The movable mechanism is provided on the pole, and rotates in a horizontal direction around the pole to rotate the rotor blade 360 ° horizontally, and the rotor blade is directed upward from a position where the rotor blade faces the horizontal direction. A hybrid power generation device of wind power generation and solar power generation provided with a vertical rotation mechanism that is moved and rotated 180 °.
前記羽根は、透明中空体により形成され、
前記ソーラーパネルは、この透明中空体の中に受光面を回転翼の前側に向けて配設されている風力発電とソーラー発電とのハイブリッド発電装置。 In the hybrid power generation device of wind power generation and solar power generation according to claim 1 or 2,
The blade is formed of a transparent hollow body,
The solar panel is a hybrid power generation device of wind power generation and solar power generation in which the light receiving surface is disposed in the transparent hollow body toward the front side of the rotor blade.
ポール回りの360°範囲における全方向の風速を測定する風速計と、
水平方向から上側へ向けて180°範囲における全角度の太陽光量を測定する光量計とを備え、
前記制御部は、風速計で測定された風速値に基づいて設置された回転翼の風力発電能力から求めた風力発電量予測値と、光量計で測定された太陽光の光量値に基づいて設置されたソーラーパネルのソーラー発電能力から求めたソーラー発電量予測値とを比較して、風力発電とソーラー発電のうち発電量が高い方の方向を求める風力発電とソーラー発電とのハイブリッド発電装置。 In the hybrid power generator of the wind power generation and solar power generation of any one of Claims 1-3,
An anemometer that measures the wind speed in all directions in the 360 ° range around the pole;
A light meter that measures the amount of sunlight at all angles in the 180 ° range from the horizontal direction upward,
The control unit is installed based on a wind power generation prediction value obtained from a wind power generation capacity of a rotor blade installed based on a wind speed value measured by an anemometer, and a sunlight light quantity value measured by a light meter. Compared with the predicted value of solar power generation obtained from the solar power generation capacity of the solar panel, the hybrid power generator of wind power generation and solar power generation that seeks the direction of higher power generation of wind power generation and solar power generation.
前記制御部は、定期的に、風力発電とソーラー発電のうち発電量が高い方の方向を求めて、求めた方向に回転翼を向けるように可動機構を制御する風力発電とソーラー発電とのハイブリッド発電装置。 In the hybrid electric power generator of the wind power generation and solar power generation of any one of Claims 1-4,
The control unit periodically obtains the direction of higher power generation between wind power generation and solar power generation, and controls the movable mechanism so that the rotor blades are directed in the determined direction. A hybrid of wind power generation and solar power generation Power generation device.
前記風力発電部及び前記ソーラー発電部による電力を蓄える蓄電部と、
前記蓄電部に蓄えた電力を電気機器への給電側又は電力会社への売電側に切り換える切換え装置とを備える風力発電とソーラー発電とのハイブリッド発電装置。
In the hybrid electric power generator of the wind power generation and solar power generation of any one of Claims 1-5,
A power storage unit for storing electric power by the wind power generation unit and the solar power generation unit,
A hybrid power generation device of wind power generation and solar power generation, comprising a switching device that switches power stored in the power storage unit to a power supply side to an electric device or a power sale side to an electric power company.
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A02 | Decision of refusal |
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