JP2015014248A

JP2015014248A - 発電方法

Info

Publication number: JP2015014248A
Application number: JP2013141379A
Authority: JP
Inventors: 浩明植村; Hiroaki Uemura
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2013-07-05
Filing date: 2013-07-05
Publication date: 2015-01-22

Abstract

【課題】太陽光熱を効率的に利用するとともに、太陽光熱が不十分な場合にも、地下熱等の太陽光熱以外の熱源を利用して電力を安定供給することのできる発電方法を提供する。
【解決手段】太陽光熱以外の熱源により加熱された温水との熱交換により媒体液を加熱し、加熱した媒体液を蒸気発生施設１０，太陽光熱炉２０内にて太陽光熱により加熱して蒸気を発生させ、発生させた蒸気を蒸気タービンに送り、蒸気タービンを回転させて発電する発電方法であって、蒸気発生施設１０，太陽光熱炉２０の周囲に、太陽光を蒸気発生施設１０，太陽光熱炉２０に向けて反射させる凹面反射鏡１を垂直方向に配置し、太陽光熱を蒸気発生施設１０，太陽光熱炉２０に集束させる。また太陽光熱による加熱により蒸気を発生させることができない場合には、太陽光熱以外の熱源による加熱により蒸気を発生させるようにして、夜間、雨天、曇天等においても、電力を安定供給できるようにした。
【選択図】図１

Description

本発明は発電方法に関するものである。より詳しくは、太陽光熱と太陽光熱以外の熱を併用する発電方法に関するものである。

近年、原子力発電の廃止論が高まる中、自然エネルギーの活用が求められている。しかしながら、自然エネルギーである太陽光、風力、地下熱等による発電は、コスト面、発電効率面、安定供給面等で課題が多い。

そこで、複数の自然エネルギーを組み合わせたり、自然エネルギーと既存の火力熱等を組み合わせたりした発電方法が提案されている。

例えば、特許文献１には、地熱発電と太陽熱を組み合わせた太陽熱利用地熱発電装置に
関する発明が記載されている。また、特許文献２には、廃棄物発電と太陽熱を組み合わせた太陽熱利用廃棄物発電装置に関する発明が記載されている。

特開２０１１−１６９１８８号公報特開２０１１−１６９１８６号公報

低沸点媒体を使用した発電は、バイナリー発電として既に発明され実施されている。例えば、温泉施設等。しかし、自家用の小規模の発電方式であった。
また、太陽光発電も、火力発電も、既に開発されている。しかし、これらの発電方法も各単一方式のみの発電方式であり、こうした単一方式の発電方式では原子力発電には及ばないことも事実であった。
現時点では、地震や津波などを発生しやすい海岸に原子力発電所が建設されているが、このまま原子力発電を使用し続けるしか仕方がないと判断しなければならないのでしょうか。例えば、既存の発電方式を組み合わせてでも、原子力発電に代わる発電方法を開発して、原子力発電を可能な限り縮小し、放射能等による大災害を防止する技術の確立は、日本だけでなく世界的に求められているが、適切な答えは無い状態である。
この度の発明申請は、この観点から既存の発明方式を合理的に組み合わせることにより、総合的発電方法として申請申し上げる次第です。

ここで、特許文献１や特許文献２に記載された発明の場合、太陽熱を効率的に受熱するために反射鏡を使用するようになっているが、その具体的構成が明らかでない。

また、太陽熱の受熱が不十分な場合の対応に改善の余地があり、電力の安定供給面で課題が残っている。

本発明は、上記従来の課題を解決するものであり、太陽光熱を効率的に利用するとともに、太陽光熱が不十分な場合にも電力を安定供給することのできる発電方法を提供するものである。

上記課題を解決するため、本発明の発電方法は、太陽光熱以外の熱源により加熱された温水との熱交換により媒体液を加熱し、前記加熱した媒体液を蒸気発生施設又は太陽光熱炉内にて太陽光熱により加熱して蒸気を発生させ、前記発生させた蒸気を蒸気タービンに送り、前記蒸気タービンを回転させて発電する発電方法であって、前記蒸気発生施設又は太陽光熱炉の周囲に、太陽光を前記蒸気発生施設又は太陽光熱炉に向けて反射させる凹面反射鏡を垂直方向に配置し、太陽光熱を前記蒸気発生施設又は太陽光熱炉に集束させるようにしたことを特徴とする。

また本発明の発電方法は、太陽光熱以外の熱源により加熱された温水との熱交換により媒体液を加熱し、前記加熱した媒体液を蒸気発生施設又は太陽光熱炉内にて晴れた日は太陽光熱により加熱して蒸気を発生させ、前記発生させた蒸気を蒸気タービンに送り、前記蒸気タービンを回転させて発電する発電方法であって、前記蒸気発生施設又は太陽光熱炉の周囲に、太陽光を前記蒸気発生施設又は太陽光熱炉に向けて反射させる凹面反射鏡を垂直方向に配置し、太陽光熱を前記蒸気発生施設又は太陽光熱炉に集束させるようにするとともに、太陽光熱による加熱により蒸気を発生させることができない場合には、太陽光熱以外の熱源による加熱により蒸気を発生させるようにしたことを特徴とする。

また好ましくは、前記凹面反射鏡の前記蒸気発生施設又は太陽光熱炉に向けた反射角度を変更可能としたことを特徴とする。

また好ましくは、前記蒸気発生施設又は太陽光熱炉の周囲に、前記凹面反射鏡が配置されない部分又は前記凹面反射鏡の高さが低くなる部分を設け、前記凹面反射鏡を前記蒸気発生施設又は太陽光熱炉の周囲に沿って移動可能としたことを特徴とする。

また好ましくは、前記蒸気発生施設又は太陽光熱炉と前記凹面反射鏡との間に、太陽光を前記凹面反射鏡に向けて反射させる下部反射鏡を前記蒸気発生施設又は太陽光熱炉に向かって傾斜角度を持って配置したことを特徴とする。

また好ましくは、前記太陽光熱以外の熱源が、地下熱、火力熱及び焼却廃棄物熱のうち少なくとも１つであることを特徴とする。

また好ましくは、前記蒸気発生施設において、前記加熱した媒体液を前記蒸気発生施設に配備されたパイプ内から微小の液滴として放出し、前記放出された微小の液滴を太陽光熱等により加熱して蒸気を発生させることを特徴とする。

また好ましくは、前記太陽光熱炉において、前記加熱した媒体液を前記太陽光熱炉に配備されたパイプ内に通過させながら太陽光熱その他地下熱、火力熱、焼却廃棄物熱により加熱して蒸気を発生させることを特徴とする。

また好ましくは、前記蒸気タービンを回転させた後の蒸気を、冷却水との熱交換により冷却して媒体液に戻すことを特徴とする。

また好ましくは、前記蒸気タービンを複数設け、太陽光熱その他地下熱、火力熱、焼却廃棄物熱による加熱状況に応じて、回転させる蒸気タービンの数を増減させるように切り替え可能としたことを特徴とする。

また好ましくは、前記太陽光熱以外の熱源により加熱された温水との熱交換を行う熱交換経路を複数設け、太陽光熱その他地下熱、火力熱、焼却廃棄物熱による加熱状況に応じて、使用する熱交換経路の数を増減させるように切り替え可能としたことを特徴とする。

また好ましくは、前記蒸気発生施設又は太陽光熱炉を複数設けたことを特徴とする。

本発明の発電方法によれば、太陽光熱以外の熱源により加熱された温水との熱交換により媒体液を加熱し、加熱した媒体液を蒸気発生施設又は太陽光熱炉内にて太陽光熱その他地下熱、火力熱、焼却廃棄物熱により加熱して蒸気を発生させ、発生させた蒸気を蒸気タービンに送り、蒸気タービンを回転させて発電することにより、太陽光熱と太陽光熱以外の熱源を組み合わせて発電することができる。また、蒸気発生施設又は太陽光熱炉の周囲に、太陽光を蒸気発生施設又は太陽光熱炉に向けて反射させる凹面反射鏡を垂直方向に配置することにより、太陽光熱を蒸気発生施設又は太陽光熱炉に集束させて、太陽光熱を効率的に利用することができる。

また、太陽光熱による加熱により蒸気を発生することができない場合には、太陽光熱以外の熱源による加熱により蒸気を発生させることにより、例えば、夜間、雨天、曇天等の、太陽光熱が十分に得られず加熱状況が悪いような場合にも、安定して電力を供給することができる。すなわち、太陽光熱が不十分な場合には、太陽光熱以外の熱源による加熱能力を上げて蒸気を発生させ発電を行うことができる。また一方で、晴天等の太陽光熱が十分に得られる場合には、太陽光熱以外の熱源による加熱能力を下げて発電することができ、石油エネルギー等の使用量を削減することができる。

また、凹面反射鏡の蒸気発生施設又は太陽光熱炉に向けた反射角度を変更可能とすることにより、太陽の高度に応じて凹面反射鏡の反射角度を調整して、太陽高熱を蒸気発生施設又は太陽光熱炉に的確に集束させることができる。

また、蒸気発生施設又は太陽光熱炉の周囲に、凹面反射鏡が配置されない部分又は凹面反射鏡の高さが低くなる部分を設け、凹面反射鏡を蒸気発生施設又は太陽光熱炉の周囲に沿って移動可能とすることにより、凹面反射鏡が配置されない部分又は凹面反射鏡の高さが低くなる部分と太陽の方向とを合わせるように調整して、蒸気発生施設又は太陽光熱炉に直接当たる太陽光を凹面反射鏡が邪魔しないようにすることができる。

また、蒸気発生施設又は太陽光熱炉と凹面反射鏡との間に、太陽光を凹面反射鏡に向けて反射させる下部反射鏡を蒸気発生施設又は太陽光熱炉に向かって傾斜角度を持って配置することにより、蒸気発生施設又は太陽光熱炉と凹面反射鏡との間の地面に当たってそのままでは無駄になる太陽光を凹面反射鏡に向けて反射させて、有効に利用することができる。

また、太陽光熱以外の熱源が、地下熱、火力熱及び焼却廃棄物熱のうち少なくとも１つであることにより、地下熱、火力熱及び焼却廃棄物熱を有効に利用することができるとともに、必要に応じて複数の熱源を利用することができる。

また、蒸気発生施設において、加熱した媒体液を蒸気発生施設に配備されたパイプ内から微小の液滴として放出し、放出された微小の液滴を太陽光熱により加熱して蒸気を発生させることにより、媒体液を瞬時に蒸気化することができる。また、夜間、雨天、曇天等の、太陽光熱が十分に得られず加熱状況が悪いような場合には、太陽光熱以外の熱源による加熱能力を上げて蒸気化し、パイプ内から蒸気発生施設内に放出して蒸気タービンに送ることができる。

また、太陽光熱炉において、加熱した媒体液を太陽光熱炉に配備されたパイプ内に通過させながら太陽光熱により加熱して蒸気を発生させることにより、媒体液をパイプ内に入れたまま蒸気化することができ、そのままタービンにパイプを直結して発電することができる。また、夜間、雨天、曇天等の、太陽光熱が十分に得られず加熱状況が悪いような場合には、太陽光熱以外の熱源による加熱能力を上げて蒸気化し、パイプ内を通過させて蒸気タービンに送ることができる。

また、蒸気タービンを回転させた後の蒸気を、冷却水との熱交換により冷却して媒体液に戻すことにより、媒体液をより的確に循環させることができる。

また、蒸気タービンを複数設け、太陽光熱や太陽光熱以外の熱源による加熱状況に応じて、回転させる蒸気タービンの数を増減させるように切り替え可能とすることにより、晴れ、曇り、雨等の天候や、昼間、夜間等の時刻に応じて、発電能力を調整することができる。

また、太陽光熱以外の熱源により加熱された温水との熱交換を行う熱交換経路を複数設け、太陽光熱や太陽光熱以外の熱源による加熱状況に応じて、使用する熱交換経路の数を増減させるように切り替え可能とすることにより、晴れ、曇り、雨等の天候や、昼間、夜間等の時刻に応じて、電力の安定供給が可能となるように調整することができる。

また、蒸気発生施設又は太陽光熱炉を複数設けることにより、より大規模な設備による効率的な発電を行うことができる。

以上、本発明によれば、太陽光熱を効率的に利用するとともに、太陽光熱が不十分な場合にも、地下熱等の太陽光熱以外の熱源を利用して電力を安定供給することのできる発電方法を提供することができる。

本発明の実施形態に係る発電方法の全体構成の説明図である。本発明の実施形態に係る発電方法の全体構成の説明図である。実施形態１に係る発電方法の説明図である。実施形態２に係る発電方法の説明図である。実施形態３に係る発電方法の説明図である。実施形態４に係る発電方法の説明図である。媒体液の冷却装置の説明図である。実施形態５に係る発電方法の説明図である。実施形態６に係る発電方法の説明図である。実施形態７に係る発電方法の説明図である。実施形態８に係る発電方法の説明図である。複数の蒸気発生施設又は太陽光熱炉の配置図である。複数の蒸気発生施設又は太陽光熱炉及び複数の熱交換装置の配置図である。本発明の実施形態に係る発電方法の全体構成の説明図である。

次に、図１乃至図１３を参照して、本発明の実施形態に係る発電方法について説明する。まず、図１及び図２を参照して、本発明の実施形態に係る発電方法の全体構成について説明する。図１は、本実施形態に係る発電方法に使用する発電設備の横断面を示す説明図であり、図２は、上方から見た平面を示す説明図である。

図１及び図２に示すように、本実施形態に係る発電方法に使用する発電設備は主として、蒸気発生施設１０，太陽光熱炉２０、熱交換装置３０、凹面反射鏡１、下部反射鏡２から構成されている。なお、図１及び図２では、発電を直接行うための蒸気タービンの記載は省略してある。

蒸気発生施設１０，太陽光熱炉２０は、内部で太陽光熱により媒体液を加熱して蒸気を発生させるためのものである。蒸気発生施設１０，太陽光熱炉２０で発生させた蒸気は蒸気タービンに送られ、蒸気タービンが回転することにより発電が行われる。また、夜間、雨天、曇天等の、太陽光熱が十分に得られず加熱状況が悪いような場合には、太陽光熱以外の熱源による加熱能力を上げることにより媒体液が蒸気化され、蒸気タービンに送られるようになっている。

また、熱交換装置３０は、太陽熱以外の熱源により加熱された温水との熱交換により媒体液を加熱するためのものである。熱交換装置３０で加熱された媒体液は、蒸気発生施設１０，太陽光熱炉２０に送られて、上記のように太陽光熱によりさらに加熱されて蒸気化される。また、夜間、雨天、曇天等の、太陽光熱が十分に得られず加熱状況が悪いような場合には、太陽光熱以外の熱源による加熱能力を上げて媒体液が蒸気化されるようになっている。

なお、蒸気発生施設１０，太陽光熱炉２０、熱交換装置３０及び蒸気タービンの詳細については後述する。

蒸気発生施設１０，太陽光熱炉２０の周囲には、凹面反射鏡１が配置されている。凹面反射鏡１は、図１に示すように、垂直方向に配置されており、凹面を蒸気発生施設１０，太陽光熱炉２０に向けるように湾曲している。そして、太陽光を蒸気発生施設１０，太陽光熱炉２０に向けて反射させるようになっている。これにより、太陽光熱を蒸気発生施設１０，太陽光熱炉２０に集束させて、太陽光熱を効率的に利用することができる。

また、凹面反射鏡１は、垂直方向の角度が変更可能になっており、蒸気発生施設１０，太陽光熱炉２０に向けた反射角度を変更することができるようになっている。これにより、太陽の高度に応じて凹面反射鏡１の反射角度を調整して、太陽高熱を蒸気発生施設１０，太陽光熱炉２０に的確に集束させることができる。

さらに、凹面反射鏡１は、図２に示すようにレール３の上に配置されて、蒸気発生施設１０，太陽光熱炉２０の周囲に沿って移動可能になっている。さらに、蒸気発生施設１０，太陽光熱炉２０の周囲には、凹面反射鏡１が配置されない部分（図１における東側）がある。これにより、凹面反射鏡１が配置されない部分と太陽の方向（図１における東側）とを合わせるように調整して、蒸気発生施設１０，太陽光熱炉２０に直接当たる太陽光を凹面反射鏡１が邪魔しないようにすることができる。そして、太陽の動きに応じて凹面反射鏡１を移動させればよい。なお、図２に示すように、凹面反射鏡１が配置されない部分（開口部）を設ける方法の他、凹面反射鏡１の高さを部分的に低くするようにしてもよい。

一方、蒸気発生施設１０，太陽光熱炉２０と凹面反射鏡１との間には、下部反射鏡２が配置されている。下部反射鏡２は、図１に示すように、蒸気発生施設１０，太陽光熱炉２０に向かって傾斜角度を持って配置されており、太陽光を凹面反射鏡１に向けて反射させるようになっている。これにより、蒸気発生施設１０，太陽光熱炉２０と凹面反射鏡１との間の地面に当たってそのままでは無駄になる太陽光を凹面反射鏡１に向けて反射させて、有効に利用することができる。また、下部反射鏡２の上面には凹凸面が形成されており、凹面反射鏡１への反射を効果的に行うようになっている。なお、下部反射鏡２の上面の形状は特に限定されるものではない。

ここで、本実施形態に係る発電設備の規模についての好適な例を説明する。本発電設備全体の直径（凹面反射鏡１が取り囲むエリアの直径）を２００ｍとする。蒸気発生施設１０，太陽光熱炉２０の直径を２０ｍ、高さを１０ｍとする。凹面反射鏡１の高さを１００ｍ（発電設備全体の直径の１／２）とする。蒸気発生施設１０，太陽光熱炉２０と凹面反射鏡１との距離（下部反射鏡２が配置されるエリア）を１００ｍ（発電設備全体の直径の１／２）とする。以上のように、本発電設備は大規模な設備であり、太陽光熱と太陽光熱以外の熱源を組み合わせて効率的な発電を行うのに適している。ただし、上記数値は例示であって、これに限定されるものではない。なお、下部反射鏡２が配置されるエリアの地下には、地下管理棟スペースを設けるなどして活用することができる。なお説明する上で図１及び図２を実際の比率と異なった記載としているため、図１４に実際の比率に対応した全体構成の説明図を添付した。

次に、図３乃至図１３を参照して、蒸気発生施設１０，太陽光熱炉２０、熱交換装置３０及び蒸気タービンの詳細について説明する。なお、以下における実施形態（１〜７）は、図１及び図２に示す発電設備の詳細を説明するものであり、凹面反射鏡１及び下部反射鏡２の記載は省略してある。また、以下の説明において、同一の要素には同一の符号を付し説明を省略する。

（実施形態１）
図３は、実施形態１に係る発電方法の説明図である。実施形態１における熱交換装置３０では、太陽光熱以外の熱源として地下熱を利用する。熱交換装置３０には、地下熱温水パイプ５，５が接続されており、地下熱により加熱された地下熱温水が地下からポンプにより汲み上げられて熱交換装置３０内に供給され、熱交換後に地下に還元される。

熱交換装置３０の内部には、地下熱温水との熱交換により加熱される媒体液が通過するための媒体液パイプ３１が配設されている。媒体液としては、水又は水よりも沸点の低い
液体を用いる。特に、水よりも沸点の低い、アンモニア、ペンタン、フロン等を用いることが好ましい。

熱交換装置３０の媒体液パイプ３１は、蒸気発生施設１０の内部に配設された媒体液放出パイプ１１に接続されている。媒体液放出パイプ１１は、蒸気発生施設１０内に複数層の網状に張設されており、パイプ表面に形成されたノズル穴から加熱された媒体液が微小の液滴として放出されるようになっている。

また、蒸気発生施設１０は、密閉された裁頭円錐台形の施設であって、その壁面には凸レンズである集束レンズ１２が多数かつ複数層に配置されている。

また、蒸気発生施設１０には、媒体液パイプ４が接続されており、さらに媒体液パイプ４に蒸気タービン４１が接続されている。なお、蒸気タービン４１には発電機４２が接続されており、蒸気タービン４１を回転させて発電した電気が変電機４４を経由して送電線へと送られるようになっている。また、蒸気タービン４１には媒体液パイプ４を介してホットウェルタンク４３が接続されており、さらに媒体液パイプ４を介して熱交換装置３０が接続されている。

以上の構成により、まず熱交換装置３０において、媒体液パイプ３１内の媒体液が、地下熱温水との熱交換により加熱される。

加熱された媒体液は、蒸気発生施設１０の内部に配設された媒体液放出パイプ１１に送られて、パイプ表面に形成されたノズル穴から微小の液滴として放出される。放出された媒体液の微小の液滴は、蒸気発生施設１０に集束された太陽光熱によりさらに加熱されて蒸気が発生する。また、夜間、雨天、曇天等の、太陽光熱が十分に得られず加熱状況が悪いような場合には、太陽光熱以外の熱源（実施形態１においては地下熱）による加熱能力を上げることにより媒体液が蒸気化され、蒸気タービンに送られるようになっている。

発生した蒸気は、媒体液パイプ４を経由して蒸気タービン４に送られて蒸気タービン４を回転させる。

蒸気タービン４を回転させた後の蒸気は、媒体液パイプ４を経由してホットウェルタンク４３に送られて冷却され液化されて媒体液に戻される。そして、液化された媒体液は、再び熱交換装置３０の媒体液パイプ３１に供給される。

（実施形態２）
図４は、実施形態２に係る発電方法の説明図である。実施形態２における熱交換装置３０では、太陽光熱以外の熱源として火力熱を利用する。熱交換装置３０には、火力熱温水パイプ６，６が接続されており、ボイラー６０により加熱された火力熱温水が熱交換装置３０内に供給され、熱交換後にボイラー６０で再度加熱されながら循環される。

なお、火力熱としては、ボイラーの他、製鉄所の溶鉱炉の火力熱や予熱を利用することができる。また、廃棄物焼却施設の焼却廃棄物熱を利用することができる。

（実施形態３）
図５は、実施形態３に係る発電方法の説明図である。実施形態３における熱交換装置３０では、太陽光熱以外の熱源として地下熱及び火力熱を利用する。熱交換装置３０には、地下熱温水パイプ５，５が接続されており、地下熱により加熱された地下熱温水が地下からポンプにより汲み上げられて熱交換装置３０内に供給され、熱交換後に地下に還元される。さらに熱交換装置３０には、火力熱温水パイプ６，６が接続されており、ボイラー６０により加熱された火力熱温水が熱交換装置３０内に供給され、熱交換後にボイラー６０で再度加熱されながら循環される。

なお、太陽光熱以外の熱源としては、１つの熱源を利用してもよいし、２以上の複数の熱源を利用してもよい。特に、夜間、雨天、曇天等の、太陽光熱が十分に得られず加熱状況が悪いような場合にも安定して電力を供給するためには、太陽光熱以外の熱源による加熱能力を確保するために、複数の熱源を組み合わせておくことが好ましい。

（実施形態４）
図６は、実施形態４に係る発電方法の説明図である。実施形態４における熱交換装置３０の媒体液パイプ３１は、太陽光熱炉２０の内部に配設された媒体液通過パイプ２１に接続されている。媒体液通過パイプ２１は、太陽光熱炉２０内に配備されており、その端部は、媒体液パイプ４に接続されている。

以上の構成により、まず熱交換装置３０において、媒体液パイプ３１内の媒体液が地下熱により加熱された地下熱温水との熱交換により加熱される。

加熱された媒体液は、太陽光熱炉２０の内部に配設された媒体液通過パイプ２１に送られる。そして、媒体液通過パイプ２１を通過しながら、太陽光熱炉２０に集束された太陽光熱により加熱されて蒸気が発生する。また、夜間、雨天、曇天等の、太陽光熱が十分に得られず加熱状況が悪いような場合には、太陽光熱以外の熱源による加熱能力を上げることにより蒸気化され、パイプ内を通過させて蒸気タービンに送るようになっている。

ここで、図７を参照して、各実施形態に共通して適用可能な、蒸気の冷却方法について説明する。図７は、蒸気タービン４１とホットウェルタンク４３との間を示す図である。蒸気タービン４１に接続された媒体液パイプ４は、一次冷却装置４５の内部を通過している。一次冷却装置４５には冷却水パイプ７が接続されており、媒体液パイプ４を通過する蒸気を循環する冷却水との熱交換により冷却して媒体液に戻すようになっている。

また、冷却水パイプ７は、さらに別の動力により駆動する二次冷却装置４６の内部を通過しており、一次冷却装置４５に供給する冷却水を冷却するようになっている。これにより、二つの冷却装置の間で合理的に温度調整を行い、熱変換を円滑に行うことができる。

（実施形態５）
図８は、実施形態５に係る発電方法の説明図である。実施形態５における蒸気発生施設１０には、２つの蒸気タービン４１，４１が接続されている。そして、媒体液の循環経路がそれぞれの蒸気タービン４１，４１のために別々に設けられている。また、切換弁８，８が設けられている。これにより、太陽光熱や太陽光熱以外の熱源による加熱状況や季節的電力使用量に応じて、回転させる蒸気タービンの数を増減させるように切り替えできるようになっている。

（実施形態６）
図９は、実施形態６に係る発電方法の説明図である。実施形態６における太陽光熱炉２０には、２つの蒸気タービン４１，４１が接続されている。そして、媒体液の循環経路がそれぞれの蒸気タービン４１，４１のために別々に設けられている。また、切換弁８，８が設けられている。これにより、太陽光熱や太陽光熱以外の熱源による加熱状況や季節的電力使用量に応じて、回転させる蒸気タービンの数を増減させるように切り替えできるようになっている。

（実施形態７）
図１０は、実施形態７に係る発電方法の説明図である。実施形態７における蒸気発生施設１０には、２つの蒸気タービン４１，４１が接続されている。そして、媒体液の循環経路がそれぞれの蒸気タービン４１，４１のために別々に設けられている。

さらに、地下熱温水との熱交換を行う熱交換装置が２つ（３０ａ，３０ｂ）設けられている。また、切換弁９，９が設けられている。これにより、太陽光熱や太陽光熱以外の熱源による加熱状況に応じて、使用する熱交換経路の数を増減させるように切り替えできるようになっている。なお、図面の都合上、熱交換装置３０ａ，３０ｂを上下に重ねて記載しているが、横に並べて配置するとよい。

（実施形態８）
図１１は、実施形態８に係る発電方法の説明図である。実施形態８における太陽光熱炉２０には、２つの蒸気タービン４１，４１が接続されている。そして、媒体液の循環経路がそれぞれの蒸気タービン４１，４１のために別々に設けられている。

なお、実施形態５〜８において、蒸気タービン４１の数をさらに増やして３つ以上としてもよい。また、実施形態７〜８において、熱交換装置３０の数をさらに増やして３つ以上としてもよい。

なお、蒸気発生施設１０，太陽光熱炉２０を複数設けるようにしてもよい。蒸気発生施設１０，太陽光熱炉２０を複数設けることにより、より大規模な設備による発電を行うことができる。図１２は、蒸気発生施設１０，太陽光熱炉２０を１基〜６基設ける場合の配置例を示したものである。また、図１３は、蒸気発生施設１０，太陽光熱炉２０を１基〜６基設けるとともに、熱交換装置３０を複数設けた場合の配置例を示したものである。なお、図１２及び図１３において、実線が蒸気発生施設１０，太陽光熱炉２０を示し、破線が熱交換装置３０を示している。図１２及び図１３に示すように、できるだけ均等に配置することで、凹面反射鏡１及び下部反射鏡２による太陽光熱の集束を効果的に行うことができる。

本実形態に係る発電方法によれば、太陽光熱以外の熱源により加熱された温水との熱交換により媒体液を加熱し、加熱した媒体液を蒸気発生施設１０，太陽光熱炉２０内にて太陽光熱により加熱して蒸気を発生させ、発生させた蒸気を蒸気タービン４１に送り、蒸気タービン４１を回転させて発電することにより、太陽光熱と太陽光熱以外の熱源を組み合わせて発電することができる。また、蒸気発生施設１０，太陽光熱炉２０の周囲に、太陽光を蒸気発生施設１０，太陽光熱炉２０に向けて反射させる凹面反射鏡１を垂直方向に配置することにより、太陽光熱を蒸気発生施設１０，太陽光熱炉２０に集束させて、太陽光熱を効率的に利用することができる。

また、凹面反射鏡１の蒸気発生施設１０，太陽光熱炉２０に向けた反射角度を変更可能とすることにより、太陽の高度に応じて凹面反射鏡１の反射角度を調整して、太陽高熱を蒸気発生施設１０，太陽光熱炉２０に的確に集束させることができる。

また、蒸気発生施設１０，太陽光熱炉２０の周囲に、凹面反射鏡１が配置されない部分又は凹面反射鏡１の高さが低くなる部分を設け、凹面反射鏡１を蒸気発生施設１０，太陽光熱炉２０の周囲に沿って移動可能とすることにより、凹面反射鏡１が配置されない部分又は凹面反射鏡１の高さが低くなる部分と太陽の方向とを合わせるように調整して、蒸気発生施設１０，太陽光熱炉２０に直接当たる太陽光を凹面反射鏡１が邪魔しないようにすることができる。

また、蒸気発生施設１０，太陽光熱炉２０と凹面反射鏡１との間に、太陽光を凹面反射鏡１に向けて反射させる下部反射鏡２を蒸気発生施設１０，太陽光熱炉２０に向かって傾斜角度を持って配置することにより、蒸気発生施設１０，太陽光熱炉２０と凹面反射鏡１との間の地面に当たってそのままでは無駄になる太陽光を凹面反射鏡１に向けて反射させて、有効に利用することができる。

また、蒸気発生施設１０において、加熱した媒体液を蒸気発生施設１０に配備されたパイプ１１内から微小の液滴として放出し、放出された微小の液滴を太陽光熱により加熱して蒸気を発生させることにより、媒体液を瞬時に蒸気化することができる。また、夜間、雨天、曇天等の、太陽光熱が十分に得られず加熱状況が悪いような場合には、太陽光熱以外の熱源による加熱能力を上げて蒸気化し、パイプ内から蒸気発生施設内に放出して蒸気タービンに送ることができる。

また、太陽光熱炉２０において、加熱した媒体液を太陽光熱炉２０に配備されたパイプ２１内に通過させながら太陽光熱及び火力熱等により加熱して蒸気を発生させることにより、媒体液をパイプ２１内に入れたまま蒸気化することができ、そのままタービンにパイプを直結して発電することができる。また、夜間、雨天、曇天等の、太陽光熱が十分に得られず加熱状況が悪いような場合には、太陽光熱以外の熱源による加熱能力を上げて蒸気化し、パイプ内を通過させて蒸気タービンに送ることができる。

また、蒸気タービン４１を回転させた後の蒸気を、冷却水との熱交換により冷却して媒体液に戻すことにより、媒体液をより的確に循環させることができる。

また、蒸気タービン４１を複数設け、太陽光熱や太陽光熱以外の熱源による加熱状況に応じて、回転させる蒸気タービン４１の数を増減させるように切り替え可能とすることにより、晴れ、曇り、雨等の天候や、昼間、夜間等の時刻に応じて、発電能力を調整することができる。

また、蒸気発生施設１０，太陽光熱炉２０を複数設けることにより、より大規模な設備による効率的な発電を行うことができる。

以上、本実施形態に係る発電方法によれば、太陽光熱を効率的に利用するとともに、太陽光熱が不十分な場合にも、地下熱等の太陽光熱以外の熱源を利用して電力を安定供給することのできる発電方法を提供することができる。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、種々の変更が可能である。

１凹面反射鏡
２下部反射鏡
３レール
４媒体液パイプ
５地下熱温水パイプ
６火力熱温水パイプ
７冷却水パイプ
８切換弁
９切換弁
１０蒸気発生施設
１１媒体液放出パイプ
１２集束レンズ
２０太陽光熱炉
２１媒体液通過パイプ
２２集束レンズ
３０熱交換装置
３１媒体液パイプ
４１蒸気タービン
４２発電機
４３ホットウェルタンク
４４変電機
４５一次冷却装置
４６二次冷却装置
６０ボイラー

Claims

太陽光熱以外の熱源により加熱された温水との熱交換により媒体液を加熱し、前記加熱した媒体液を蒸気発生施設又は太陽光熱炉内にて太陽光熱により加熱して蒸気を発生させ、前記発生させた蒸気を蒸気タービンに送り、前記蒸気タービンを回転させて発電する発電方法であって、
前記蒸気発生施設又は太陽光熱炉の周囲に、太陽光を前記蒸気発生施設又は太陽光熱炉に向けて反射させる凹面反射鏡を垂直方向に配置し、太陽光熱を前記蒸気発生施設又は太陽光熱炉に集束させるようにしたことを特徴とする発電方法。
太陽光熱以外の熱源により加熱された温水との熱交換により媒体液を加熱し、前記加熱した媒体液を蒸気発生施設又は太陽光熱炉内にて晴れた日は太陽光熱により加熱して蒸気を発生させ、前記発生させた蒸気を蒸気タービンに送り、前記蒸気タービンを回転させて発電する発電方法であって、
前記蒸気発生施設又は太陽光熱炉の周囲に、太陽光を前記蒸気発生施設又は太陽光熱炉に向けて反射させる凹面反射鏡を垂直方向に配置し、太陽光熱を前記蒸気発生施設又は太陽光熱炉に集束させるようにするとともに、
太陽光熱による加熱により蒸気を発生させることができない場合には、太陽光熱以外の熱源による加熱により蒸気を発生させるようにしたことを特徴とする発電方法。
前記凹面反射鏡の前記蒸気発生施設又は太陽光熱炉に向けた反射角度を変更可能としたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の発電方法。
前記蒸気発生施設又は太陽光熱炉の周囲に、前記凹面反射鏡が配置されない部分又は前記凹面反射鏡の高さが低くなる部分を設け、前記凹面反射鏡を前記蒸気発生施設又は太陽光熱炉の周囲に沿って移動可能としたことを特徴とする請求項１乃至請求項３のうちいずれか１つに記載の発電方法。
前記蒸気発生施設又は太陽光熱炉と前記凹面反射鏡との間に、太陽光を前記凹面反射鏡に向けて反射させる下部反射鏡を前記蒸気発生施設又は太陽光熱炉に向かって傾斜角度を持って配置したことを特徴とする請求項１乃至請求項４のうちいずれか１つに記載の発電方法。
前記太陽光熱以外の熱源が、地下熱、火力熱及び焼却廃棄物熱のうち少なくとも１つであることを特徴とする請求項１乃至請求項５のうちいずれか１つに記載の発電方法。
前記蒸気発生施設において、前記加熱した媒体液を前記蒸気発生施設に配備されたパイプ内から微小の液滴として放出し、前記放出された微小の液滴を太陽光熱等により加熱して蒸気を発生させることを特徴とする請求項１乃至請求項６のうちいずれか１つに記載の発電方法。
前記太陽光熱炉において、前記加熱した媒体液を前記太陽光熱炉に配備されたパイプ内に通過させながら太陽光熱その他地下熱、火力熱、焼却廃棄物熱により加熱して蒸気を発生させることを特徴とする請求項１乃至請求項６のうちいずれか１つに記載の発電方法。
前記蒸気タービンを回転させた後の蒸気を、冷却水との熱交換により冷却して媒体液に戻すことを特徴とする請求項１乃至請求項８のうちいずれか１つに記載の発電方法。
前記蒸気タービンを複数設け、太陽光熱その他地下熱、火力熱、焼却廃棄物熱による加熱状況に応じて、回転させる蒸気タービンの数を増減させるように切り替え可能としたことを特徴とする請求項１乃至請求項９のうちいずれか１つに記載の発電方法。
前記太陽光熱以外の熱源により加熱された温水との熱交換を行う熱交換経路を複数設け、太陽光熱その他地下熱、火力熱、焼却廃棄物熱による加熱状況に応じて、使用する熱交換経路を切り替え可能としたことを特徴とする請求項１乃至請求項１０のうちいずれか１つに記載の発電方法。
前記蒸気発生施設又は太陽光熱炉を複数設けたことを特徴とする請求項１乃至請求項１１のうちいずれか１つに記載の発電方法。