JP2015048843A

JP2015048843A - 浮体式洋上風力潮流発電装置

Info

Publication number: JP2015048843A
Application number: JP2013192305A
Authority: JP
Inventors: 秀久渡邉; Hidehisa Watanabe
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2013-08-30
Filing date: 2013-08-30
Publication date: 2015-03-16

Abstract

【課題】従来の風力発電の場合は、陸上では、設置場所の確保が困難で、風力も安定せず、風向も常に変化する。洋上風力発電の場合は、設備の全高が高い等により、洋上での設置が必要となる。このため、安定的な発電が難しく、設置に時間とコストがかかる。また、風力発電と潮流発電は、別個に設置されるため、単位面積当たりの発電量と、異なった装置が必要となる。これら、製造場所、設置場所、装置の移動方法、効果的な風力・潮流力、製造・保守点検コストについての不都合を解決すること。
【解決手段】回転部の羽根を、長方形の板による、回転方式とし、設置場所からの高さを抑えた。流体入力部は、全方向性とし、風向きや潮流の方向に関係なく、常に入力量に応じた発電が得られる。全高が低く抑えられたことにより、製造後の洋上移動が完成形のまま可能である。本装置１は風力発電と潮流発電の両方を可能とした装置である。
【選択図】図１

Description

本発明は、発電装置に関するものであり、風及び潮流取入れ部分の形状により、流体の流れに対して、全方向からの流れを、同一条件で取り込める、全方向性の発電装置としたものである。

全高を低く抑えることが可能で、発電装置を陸上で製造後、洋上を船で牽引して、設置場所まで輸送できる。これにより、洋上での設置作業の簡素化、設置場所への移動が簡素化出来る。装置もシンプルで、製造コストやメンテナンスコストも抑えられるようにしたものである。

従来、風力発電装置は、陸上及び浅い海上に設置されていて、陸上や海底の基礎に固定されたものであったり、浮体ベースの上に、全高の高い風車を載せる方式であった。これらの、風力発電装置は、設置場所の制限や、洋上での組み立て等、設置工事での困難さがあり、コスト的にも不利であった。更に、風の弱い状態では十分に発電せず、風向きによって風車の向きを変える必要があった。また、潮流発電装置や潮位発電装置についても、設置場所や、発電条件等の制約により普及していない。これらの、問題を解決すべく、陸上及び浅い海上に限らず設置可能で、かつ風力のみに頼らず、潮流でも発電できる、シンプルな構造で製造コスト、メンテナンスコストを抑える装置を考えた。

特許文献１は、スパー型浮体式洋上風力発電装置について開示されている。一般的なスパー型であるが、風向きの変化に伴う対応に欠ける。

特許文献２には、潮流を利用したものも開示されているが、直線的な流れにしか対応できず、設置可能な場所が限られる。

特許文献３は、潮流による発電が開示されているが、潮流の流れに対して、設置方向の前後からの流れには良く対応するが、横などの他方向に対しては発電しない。

特許文献４は、潮位差を利用したものが開示されているが、規模が大きく設置に莫大に費用がかかり、コストパフォーマンスの面で不利と考える。

特許文献５には、本発明に似た導風板が開示されているが、これは、導風板により、風が方向を変えずに、直接羽根車に当たるものであり、導風板に対して、外に逃げる風に対しては、導風板内部が陰圧となり、羽根車を戻そうとする働きをするため、効率的に不利な点がある。また、陸上用の風車と考えられ、洋上では波を受けた場合、導風板が直線構造であるため、直接風車羽に当たり、風車の動きが不安定となる。

特開２０１３−１４１８５７公報特開２０１１−９４６０２公報特開２００９−１１４９３６公報特開２０１２−１４５０９１公報特開２００９−２８７５１６公報

従来の風力発電装置の場合は、陸上では、設置場所の確保が困難で、風力も安定せず、風向も常に変化する。洋上風力発電装置の場合も、地上ほどではないが、同様の問題があり、より安定的に発電する必要がある。これらの不都合を解決することを課題とする。

洋上風力発電装置の場合は、風車設備の全高が高いことにより、洋上の運搬が困難で、洋上での設置作業が必要となる。よって、設置作業に危険が伴い、時間とコストがかかるという不都合を解決することを課題とする。

従来の発電装置は、風力は風力のみ、潮流は潮流のみが主流で、同一単位面積当たりの発電量に無駄があった。装置も個々に異なるため、生産性が悪いという不都合を解決することを課題とする。

この課題を解決するための請求項１の説明は、流体方向制御板を持つ流体取入部により、全方向からの流体を、全て同一条件にて風水車に送り込むため、風及び潮流の流れに対し、風向や潮流方向の変化に左右されない全方向での発電が可能となる。

この課題を解決するための請求項２の説明は、全方向性の流体取入部より取り込まれた流体を効率よく回転に変換する羽根の形状を持つ。これは、一方向からの流体移動しか無いため、これに適した構造を持つ。流体であれば作動するため、風力発電用と潮流発電用として使用できる。

この課題を解決するための請求項３の説明は、浮体ベースの上部に風力発電装置、下部に潮流発電装置として設置すれば、ハイブリット型となり、風か潮流の流れか、どちらかだけでも発電する。同面積の浮体ベースで、風力と潮流の両方での発電が出来るため効率的かつ安定的な発電である。

この課題を解決するための請求項４の説明は、従来のタワー型風車と異なり、全高が低く抑えられるため、発電装置を陸上で製造後、港から洋上を牽引する方法が取れる。このため、洋上での組み立て作業が不要となる。

本発明により、用地の確保が困難となりつつある陸上と比較して、洋上では、設置場所の確保も容易な場合が多く、かつ陸上と比較して安定した風力が得られる。また、浅い海である必要がない。

浮体式洋上風力潮流発電装置は浮体ベースにより連結可能で、小規模発電所から、大規模発電所まで対応が容易。

本発明は、洋上、湖上での浮体ベースへの設置が中心であるが、陸上でも設置可能であり、対応範囲が広い。

シンプルな構造により、製造コストや、メンテナンスコストが抑えられる。

海底に固定されていない浮体式の為、ワイヤーやチェーンによる自由度の高い固定形態となり、津波等による潮位の変化にも対応範囲が広い。

本発明の本体正面図である。本発明の本体正面図と平面図である。本発明の流体取入部の分解図である。天板斜視図、底板に設置された流体方向制御板平面図、流体方向制御板の平面図（５ａ）と斜面図（５ｂ）、底板の斜視図である。本発明の風水車部の、平面図、正面図、斜視図である。

図１は、浮体式洋上風力潮流発電装置の正面図である。高さを抑えることにより、台風や津波による、自然災害に対して、安定した設備となる。また、設置場所に洋上を移動する場合にも、現地で組み立てる必要が無く、完成品を船舶で引いて移動することが容易となる。作業の安全面とコストを抑えられる。発電についても、風と潮流のどちらかの流体の動きが有れば発電する。この為、安定した発電が出来る。水面にある浮体ベースの上に風力発電用として１を設置。水面下に潮流発電用として１を設置する。５は流体方向制御板、６は浮体ベースである。

図２は、風力発電装置としての正面図と平面図である。本発明は、風力発電装置と潮流発電装置を単独で設置する事が可能である。設置場所の、環境に合わせた選択が出来る。流体方向制御板５は、底板２に取り付けられ、個々の流体方向制御板を通った流体が風水車羽根１０に当たり、風水車回転軸９が回転する。流体方向制御板５を長くすることにより、より多くの流体を取り込めるため、設置環境に合わせた設定が出来る。

図３の働きは、流体１３の導線図のように、全方向からの流体が、中心部に向かって流れ、流体方向制御板５の途中で、水風車羽根１０（図２）に効率よく当たるように変換される。全方向からの流体１３は、水風車羽根１０（図２）の回転を妨げる方向には働かない。このシステムは全方向からの流体を同効率で取り入れられる全方向性という特徴を持つ。このため、風向きや潮流の変化により、風水車の向きを変える必要がない。流体方向制御板は１８枚を基本とする複数枚で構成される。

図４は、風水車の平面図、正面図、斜視図である。この形状は、流体取入部から、流体方向制御板５にて、同一方向に変換された流体を効率よく回転エネルギーに変換する。本発明の流体取り入れ方法の特性から、相性と効率の良い風水車の形態である。風水車羽根１０は、６枚を基本とする複数枚で構成される。

浮体ベースの設置方法も、海底の基礎ベースに、ワイヤー等で固定出来るため、水中浮子等での対応で、津波などの潮位変化による対応も取りやすい。海岸線の長く、遠浅でない海を持つ環境では、利用範囲の広い発電装置である。

発電機や浮体は、既存の物が多く存在するので、これらを組み込めば、本発電装置は容易に作れる。

１浮体式洋上風力潮流発電装置
２天板
３底板
４軸受補強板
５流体方向制御板（５ａ平面図、５ｂ正面図）
６浮体ベース
７発電機
８水面
９風水車回転軸
１０風水車羽根
１１風水車回転軸の挿入部
１２風水車回転域
１３流体の方向
１４風水車
１５風水車の回転方向

Claims

風と潮流の取入れを、流体方向制御板により、全方向から同一条件で流体を取り入れられることを特徴とする浮体式洋上風力潮流発電装置用の流体取入部。
流体取入部より取り入れた流体を、効率よく回転力に変換することができることを特徴とする、浮体式洋上風力潮流発電装置用の風水車。
同一の基本構造で、風力発電と潮流発電を、個別あるいはハイブリッド型として、上下に設置できることを特徴とする、浮体式洋上風力潮流発電装置。
全高を低く設計できる構造で、完成品を洋上移動にて、設置場所まで牽引することが出来ることを特徴とする、浮体式洋上風力潮流発電装置。