JP2015224586A - ソーラーパネル風力ガイド兼用ハイブリッド発電装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 効率のよい自家発電を得ること。
【解決手段】 ソーラーパネル発電と風力発電とを組み合わせ、夜間，曇りでも一定の電力を得る。
【選択図】 図１

Description

本発明は昼夜変わらず、一定電力の発電を行うことができるソーラー風力夜曇発電可能装置に関する。

近年は石油や原子力を使用しないエコロジーな発電装置が用いられるようになってきている。ソーラー発電機は、ソーラーパネルを用いて太陽の光をあびると電気を発生するものであり、近年は各家庭用の発電ユニットとして用いられることが多いが、夜間や昼でも雪や雨の場合は発電しない。
一方、風力発電機は風の力を利用してプロペラを回転させ、発電するものである。海と陸の境目や、山の頂上付近等の風が常時吹くところに設置して電力を得ているが、都心では風が弱く発電できない。

前記したソーラー発電機は、晴天の昼間は電力を発生するが、雨の日や曇り空や、夜になると全く発電しなくなる。一方、これに対してプロペラを用いる風力発電の場合には、都心では風力不足で発電できない。

本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであって、ソーラーと風力の欠点を互いに補完し、増強する発電装置を提供することを目的としている。

前記した課題を解決する本発明は、ソーラーパネルで発電し、或いは勿論そのパネルを風の集中板に兼用したことを特徴とする。
一方風をプロペラに集め効率よく風力発電も行い、これら発電機の出力を溜め込む蓄電装置を設け、該蓄電装置の出力を平準化して取り出すようにしたことを特徴とする。

本発明によれば、晴天の昼間は勿論のこと、夜間や昼の雪、雨でも電力を取り出す効果があることと、追加の特別な設備を設けることなくできるので、コストダウンで行える効果を有する画期的な発明である。

本発明の実施例を示す側面図 本発明の実施例を上から見た図 本発明の他の実施例の説明図 本発明の発電特性を示す図 本発明の他の実施例の説明図

以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する。
図１は本発明の実施例を示す図である。図において、１は１０°から３０°くらい傾けて取り付けられたソーラーパネルである。該ソーラーパネル１は太陽光をたくさん取り込めるように、太陽に対して南面の東京では３２°に取り付けられ、太陽光１０を受けて電気を発生する。

５は風力発電装置である。該風力発電装置５は、風を受けて回転するプロペラ２と、該プロペラ２の回転力を電気に変換する発電機３と、プロペラ２及び発電機３を支える部分４とから構成されている。図のＳ←→Ｎは方位を示している。北風，南風，その他の風が吹く。広く開いた北口７から北風８をたくさん取り入れ、これをパネル１で集中した風９になし、強力にプロペラ２を回し、発電機３を回し、発電する。

パネル端を張り出して１'の如く、従ってプロペラ１を保護兼用としてもよいが、実験によれば、覆わない１の方が効率が上がった。

図２は図１を上から見た図である。ソーラーパネル１は図に示すように、複数のソーラーパネルユニット１ａが組み合わせられている。ソーラーパネル１の片側には、風力発電機５が複数設けられている。このように構成された装置の動作を説明すれば、以下の通りである。

（ソーラーパネルの動作）
太陽光１０がさんさんとふりそそぐと、該ソーラーパネル１は最大の電気を発生する。その出力を高めるために、図２に示すように、複数のソーラーパネルユニット１ａを複数個直列又は並列に接続して所定の電力を得る。ソーラーパネルユニット１ａの出力は、例えば２５０Ｖであり、これら出力のソーラーパネルユニット１ａを例えば１６個接続すると、４KＷの出力が得られる。このソーラーパネルを本発明で風速増速装置に兼用させる。

（風力発電の動作）
複数（例えば図２に示すように４個）の風力発電装置５を設置する。該風力発電装置５が設置された場所にはN風又はＳ風又は他の方向の風が吹くが、東京では冬はＮ風が多い。これら風が風力発電装置５のプロペラ２を回転させる。風力発電装置５には、回転する磁石と外側にコイルがあり、フレミングの右手則に従う電流が発生する。風力がほぼ一定の場合には、導体の方向が絶えず規則的に変化しているので、流れる電流も規則的なものとなる。風力発電装置の場合は、ソーラーパネルの場合と異なり、交流電圧を発生させることができる。
風力は６ｍ／ｓが必要であるが、都心では１ｍ／ｓの風しかない。本発明により都心でも風速を増強し、風力発電を都心でも可能とした。

図３は本発明の他の実施例を示す図である。吹き抜け１７のある建物１８の吹抜け１７の上や、互いに隣り合った高層ビル間にまたがり、ソーラーパネル１を設けたものである。図において、１はソーラーパネル、２はプロペラで５は風力発電装置である。
このような構成にすると、吹き抜けからの上昇気流１９と屋上風２０が結合し、強力な風２１となってプロペラ２を回転し、強力な風２１となってプロペラ２を回転し強力に発電する。高層ビルの屋上は風が強く吹くので、風力発電装置５は最大の電力を発生させることができる。

図４は本発明の動作説明図である。図において、横軸は時間、縦軸は出力（電圧）である。ｆ１はソーラーパネルの出力特性を、ｆ２は風力発電装置の出力特性を示す。ｆ３はｆ１とｆ２の加算値である。このような特性に従ってf１とf２の発電出力は図示しない蓄電装置に蓄電されるか又は系統連携される。
このような特性の蓄電装置又は系統連携の出力を制御する出力制御装置（図示しない）からは、一定電圧特性の発電出力電圧が供給されることになる。

このように、本発明によれば、太陽が照る昼間だけ発電するソーラー発電装置を、昼夜の別なく発電する風力発電装置に強力な風を送るパネルに兼用させ、この組み合わせで、これら発電装置の出力を系統連携又は大容量の蓄電装置に蓄積しておき、所定の出力を得るようにしているので、昼夜の別なく安定した電力を供給することができる。なお、風力発電装置の出力は交流又は直流とできるので、ソーラー発電装置と同様の直流電圧として蓄電装置に蓄えることができる。もし、風力発電装置の出力が交流の場合は、直接交流として使用するか、整流器を用いて直流に変換してから、蓄電装置を充電するか又は交流制御するようにしてもよい。本発明によれば、夜又は曇り等の変化の影響を受けない発電装置を提供することができる。

図５は本発明の応用例を示す図である。この応用例は、ソーラーパネルで発電した電気と風力発電装置で発電した電気とを蓄電装置（図示しない）に蓄電し、ソーラーパネル１の裏側に取り付けられた複数のＬＥＤ１５に供給される。

ＬＥＤ１５は地面６上に植えられた野菜１６に夜間も光を当てる。この結果、野菜１６には昼も夜も光を照射されるので、その生育速度は大幅に増大される。ここで、ソーラーを用いたソーラーパネルを広大にすると、その生育度は大幅に向上し、野菜の収穫時期を短くすることができ、多毛作を行うことができる。また、余った電力は電力会社に転売することができ、高率のよい発電システムとなる。

ソーラーパネル１で発生した電気と風力発電装置５で発生した電気は、系統連携で売電されるか、図示しない蓄電装置に蓄えられる。該蓄電装置と接続される出力制御装置２０は、一定の電力を出力することができる。この電力は高層−ビル１７内の電力を賄うことができる。このような装置を用いると、定期点検のために電力会社が送電を止めることが行われた場合、ビル１７のオペレータは、供給される電力を自己の電力機器を動作させるために用いることができる。電力が余った場合、隣のビル１８に電力を提供することもできる。或いは、前述したように、電力を電力会社に売電することができる。

本発明は、ソーラーパネルを利用して増大できるので、風力発電も可能となり、外気の天候状態の如何に拘わらず、一定電力を発生させることができるので、家庭やビルや工場の電力を賄うことでき、売電で収入が得られ、また電力会社からの送電がストップした場合でも、本発明で発生した電力を供給して、通常の生活を維持することができる。また、電力が余った場合には、電力会社に売電することをローコストでできる。このような特徴から、普通の家庭やビルや工場等に広く普及していくことが予想される。
なお、本願発明は、最近脚光をあびているスマートグリッドの一つの構成要素として使用することができる。即ち、このようなシステムを複数組み合わせることにより、より大電力のパワーを安定的に供給することができる。

１ ソーラーパネル
１’ 張出したソーラーパネル位置
１ａ ソーラーパネルユニット
２ プロペラ
３ 発電機
４ 風力発電部支持部
５ 風力発電装置
６ 地面
７ 北側大開口
８ 北風
９ 風速が上がった風
１０ 絞られた風出口
１５ ＬＥＤ
１６ 野菜
１７ ビルの吹き抜け
１８ ビル
１９ 吹き抜けの中の上昇気流
２０ 上昇横風

Claims (1)

1. ソーラーパネルを発電と、風力ガイドに兼用したことを特徴とするソーラー風力ハイブリッド装置。

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