JP2018178740A - ソーラーセルを埋め込まれたソーラーパワー式風力ブレードを使用する、カットイン風速の低減またはゼロ化 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は概して、ソーラーパワー式風車に関し、より具体的には、ソーラーパワー式風力ブレードを使用するカットイン風速の減少またはゼロ化に関する。
従来の風力タービンは、風のエネルギーを利用し、そのエネルギーを機械エネルギーの形に変換する。機械エネルギーはさらに、風力タービンが使用される適用先に基づき、電気エネルギーに変換され得る。ほぼすべての従来の風力タービンは、そのブレードを回転させるために最小限の風速を必要とする。この風速がカットイン風速と呼ばれる。公知であるように、風力タービンのパワー出力は風速の3乗に正比例する。したがって、たとえば約10%の風速の増加は約33%のパワー出力の増大を生じさせる。時として、風はカットイン風速を達成せず、その結果、風力タービンのブレードは回転せず、したがって発電は起こらない。しかし、風がカットイン風速を達成または超過すると、風力タービンは、風速に比例する速度で回転する。この、風速によるカットイン風速の達成に左右される状態は、風力タービンによって生成されるパワーを減らし、その結果、発電量の低下を生じさせる。風がカットイン風速に満たないとき風力タービンのブレードの回転を開始させ、それにより、風力タービンのブレードを回転させるために必要なカットイン風速を減らす、またはゼロにするためのパワーを提供する代替動力源の必要性がある。
この概要は、詳細な説明においてさらに開示される選ばれた概念を簡略化形態で導入するために提供される。この概要は、請求項に係る主題の主要または不可欠な発明的概念を特定することを意図したものでもないし、請求項に係る主題の範囲を限定することを意図したものでもない。
[1]風速が風力タービンのブレードの回転のためのカットイン風速に満たないとき該ブレードの回転を開始させるための方法であって、以下の工程を含む、方法:
風速をモニタするための少なくとも一つの風センサと、
複数のブレードを含み、該ブレードが電気モータのシャフトに動作可能に接続されている、ロータアセンブリであって、該ブレードに対する風の力に応答して回転する、ロータアセンブリと、
光起電力セルの第一の相互接続アセンブリをソーラードームの表面に収容かつ支持するように構成されたソーラードームであって、第一の光起電力セルが、入射太陽光から太陽エネルギーを受け取り、受け取った該太陽エネルギーを電気エネルギーに変換し、かつ該電気エネルギーを該電気モータに伝達するように構成されている、ソーラードームと
を含み、
該電気モータが該第一の光起電力セルに電気的に接続され、該電気モータが、風速がカットイン風速に満たないとき該第一の光起電力セルによって駆動されて該ロータアセンブリのブレードの回転を開始させる、
ソーラーパワー式風力タービン装置を設ける工程;
該ソーラーパワー式風力タービン装置の光起電力セルによって入射太陽光から太陽エネルギーを受け取る工程;
該第一の光起電力セル上で入射太陽光から受け取った該太陽エネルギーを該第一の光起電力セルによって電気エネルギーに変換する工程;
該少なくとも一つの風センサによって風速を計測する工程;
計測された風速がカットイン風速に満たないことに応答して、該少なくとも一つの風センサによって開始される、該ソーラーパワー式風力タービン装置の該電気モータへの、該第一の光起電力セルによって生成された該電気エネルギーの伝達を行う工程;および
該第一および第二の光起電力セルによって伝達された該電気エネルギーを使用する該電気モータにより、該ロータアセンブリのブレードを回転させ、それにより、該ブレードの回転に必要なカットイン風速を減らすこと、およびゼロにすることのうちの一つを実施する工程;
[2]ソーラーパワー式風力装置を設ける工程が、ソーラーパワー式風力タービン装置を設ける工程を含み、前記ブレードのうちの少なくとも一つが光起電力セルの第二の相互接続アセンブリを少なくとも一つまたは複数のブレードの表面に含み、前記第一第二の光起電力セルが、入射太陽光から太陽エネルギーを受け取り、受け取った該太陽エネルギーを電気エネルギーに変換し、かつ該電気エネルギーを電気モータに伝達するように構成されており、該電気モータが該第一および第二の光起電力セルに電気的に接続されており、該電気モータが該第一および第二の光起電力セルによって駆動される、[1]に記載の方法;
[3]ソーラーパワー式風力装置を設ける工程が、ソーラーパワー式風力タービン装置を設ける工程を含み、計測された風速がカットイン風速未満ではないことに応答して、前記第一および第二の光起電力セルを再充電のためにバッテリに接続するのか、および、計測された風速がカットイン風速未満であることに応答して、前記第一および第二の光起電力セルを前記電気モータに接続するのか、のいずれかを選択するための、ソーラーパネルエネルギーモード制御装置をさらに含む、[1]に記載の方法;
[4]ソーラーパワー式風力装置を設ける工程が、ソーラーパワー式風力タービン装置を設ける工程を含み、ソーラーパネルエネルギーモード制御装置が、計測された風速がカットイン風速未満ではないことに応答して、前記第一および第二の光起電力セルを再充電のためにバッテリに接続するのか、計測された風速がカットイン風速未満であることに応答して、該第一および第二の光起電力セルを前記電気モータに接続するのか、および、前記第一および第二の光起電力セルが、前記ブレードがカットイン風速に到達するのに十分な電気エネルギーを伝達していないことに応答して、該バッテリを電気モータに接続するのか、のいずれかを選択する、[3]に記載の方法;
[5]ソーラーパワー式風力装置を設ける工程が、ソーラーパワー式風力タービン装置を設ける工程を含み、ソーラーパネルエネルギーモード制御装置が、スイッチを開閉することによって選択を実施する、[3]に記載の方法;
[6]ソーラードームがロータアセンブリに固着されており、より高い発電効率のために、第一の光起電力セルがソーラードームの回転によって冷却される、[1]に記載の方法;
[7]風速が風力タービンのブレードの回転のためのカットイン風速に満たないとき該ブレードの回転を開始させるための方法であって、以下の工程を含む、方法:
風速をモニタするための少なくとも一つの風センサと、
複数のブレードを含み、該ブレードが電気モータのシャフトに動作可能に接続されている、ロータアセンブリであって、該ブレードに対する風の力に応答して回転する、ロータアセンブリと、
光起電力セルの第一の相互接続アセンブリを該ブレードの表面に収容かつ支持するように構成されたソーラードームであって、第一の光起電力セルが、入射太陽光から太陽エネルギーを受け取り、受け取った該太陽エネルギーを電気エネルギーに変換し、かつ該電気エネルギーを該電気モータに伝達するように構成されている、ソーラードームと
を含み、
該電気モータが該第一の光起電力セルに電気的に接続され、該電気モータが、風速がカットイン風速に満たないとき該第一の光起電力セルによって駆動されて該ロータアセンブリのブレードの回転を開始させる、
ソーラーパワー式風力タービン装置を設ける工程;
該ソーラーパワー式風力タービン装置の光起電力セルによって入射太陽光から太陽エネルギーを受け取る工程;
該第一の光起電力セル上で入射太陽光から受け取った該太陽エネルギーを該第一の光起電力セルによって電気エネルギーに変換する工程;
該少なくとも一つの風センサによって風速を計測する工程;
計測された風速がカットイン風速に満たないことに応答して、該少なくとも一つの風センサによって開始される、該ソーラーパワー式風力タービン装置の該電気モータへの、該第一の光起電力セルによって生成された該電気エネルギーの伝達を行う工程;および
該第一および第二の光起電力セルによって伝達された該電気エネルギーを使用する該電気モータにより、該ロータアセンブリのブレードを回転させ、それにより、該ブレードの回転に必要なカットイン風速を減らすこと、およびゼロにすることのうちの一つを実施する工程;
[8]より高い発電効率のために、第一の光起電力セルが前記ブレードの回転によって冷却される、[7]に記載の方法;ならびに
[9]
風速をモニタするための少なくとも一つの風センサと、
複数のブレードを含み、該ブレードが電気モータのシャフトに動作可能に接続され、該ブレードが光起電力セルの第一の相互接続アセンブリを該ブレードの表面に含む、ロータアセンブリであって、該ブレードに対する風の力に応答して回転する、ロータアセンブリと、
第一の光起電力セルの第二の相互接続アセンブリをソーラードームの表面に収容かつ支持するように構成されたソーラードームであって、該第一の光起電力セルが、入射太陽光から太陽エネルギーを受け取り、受け取った該太陽エネルギーを電気エネルギーに変換し、該電気エネルギーを該電気モータに伝達するように構成されている、ソーラードームと
該第一および第二の光起電力セルに電気的に接続され、風速がカットイン風速に満たないとき該第一および第二の光起電力セルによって駆動されて該ロータアセンブリのブレードの回転を開始させる、該電気モータと、
該少なくとも一つの風センサによって風速を計測し、計測された風速がカットイン風速に満たないことに応答して、該少なくとも一つの風センサによって開始される、ソーラーパワー式風力タービン装置の該電気モータへの、該第一および第二の光起電力セルによって生成された該電気エネルギーの伝達を行うための、太陽エネルギーモード制御装置と
を含み、
該電気モータが、該第一および第二の光起電力セルによって伝達された該電気エネルギーを使用して、該ロータアセンブリのブレードを回転させ、それにより、該ブレードの回転に必要なカットイン風速を減らすこと、およびゼロにすることのうちの一つを実施する、
風速がブレードの回転のためのカットイン風速に満たないとき回転を開始するブレードを有する風力タービン。
図1は、風速がカットイン風速に満たないとき、図2A〜2Bおよび図3A〜3Bに例示される風力タービン200または300のブレード204の回転を開始させ、それにより、風力タービン200または300のカットイン風速の要求を減らす、またはゼロにする方法を示す。本明細書の中で使用される用語「カットイン風速」とは、風または別の供給源からのパワーに応答して風力タービン200または300のブレード204が回転し始める最小風速をいう。実例として、時速5マイルのカットイン風速を有する風力タービン200または300を考えてみる。風力タービン200または300を横切る風の速度がたとえば時速0マイル〜時速5マイル未満の任意の速度であるとき、風力タービン200または300のブレード204は回転しない。風力タービン200または300を横切る風速が時速5マイルに達すると、風力タービン200または300のブレード204は回転し始める。この例において、本明細書に開示される方法は、カットイン風速を時速5マイル未満に減らす。本明細書に開示される方法においては、図2A〜2Bおよび図3A〜3Bに例示されるような、ソーラードーム203と、複数のブレード204を有するロータアセンブリ202または301と、電気モータ215または306とを含むソーラーパワー式風力タービン装置200または300を提供する(101)。
201 固定車軸
201a 第一端
201b 第二端
202 ロータアセンブリ
203 ソーラードーム
203a 閉じた端部
203b 周縁
204 ブレード
204a ハブ部分
205 第一の駆動機構
205a ギアリング
206 光起電力セル
207 水平軸(X-X)
208 発電機
209 第二の駆動機構
209a ギアリング
210 スリップリング
211 ダイオード
212a エネルギー貯蔵装置
212b エネルギー貯蔵装置
213 スイッチ
214 風センサ
215 電気モータ
216 ボディ
217 シャフト
218 フレーム
219 垂直タワー部
220 ベアリング
221 風速計
222 回転計
223 耐候性シール
224 フライホイール
225 ワイヤ
300 風力タービン
301 ロータアセンブリ
301a 閉じた上端
301b 開いた下端
301c 側壁
301e 内面
301d 周縁
302 垂直軸(Y-Y)
303 第一の駆動機構
303a ギアリング
304 垂直車軸
305 第二の駆動機構
305a ギアリング
306 電気モータ
307 シャフト
308a ベアリング
308b スリーブ
309 らせん溝
310 スリップリング
311 スイッチ
312 円錐台
313 カーブした矢印
314 カーブした矢印
500 自動適応性再生可能発電システム
510 風力タービン
520 スタンド
530 ユニバーサルジョイント
540 スプラグクラッチ
550 モータ
560 ソーラードーム
601 スイッチ(S1)
602 スイッチ(S2)
603 スイッチ(S3)
610 ソーラーパネルエネルギーモード制御装置
620 風力エネルギー制御装置
622 モータ
624 バッテリ
626 ソーラーセル
Claims (9)
- 風速が風力タービンのブレードの回転のためのカットイン風速に満たないとき該ブレードの回転を開始させるための方法であって、以下の工程を含む、方法:
風速をモニタするための少なくとも一つの風センサと、
複数のブレードを含み、該ブレードが電気モータのシャフトに動作可能に接続されている、ロータアセンブリであって、該ブレードに対する風の力に応答して回転する、ロータアセンブリと、
光起電力セルの第一の相互接続アセンブリをソーラードームの表面に収容かつ支持するように構成されたソーラードームであって、第一の光起電力セルが、入射太陽光から太陽エネルギーを受け取り、受け取った該太陽エネルギーを電気エネルギーに変換し、かつ該電気エネルギーを該電気モータに伝達するように構成されている、ソーラードームと
を含み、
該電気モータが該第一の光起電力セルに電気的に接続され、該電気モータが、風速がカットイン風速に満たないとき該第一の光起電力セルによって駆動されて該ロータアセンブリのブレードの回転を開始させる、
ソーラーパワー式風力タービン装置を設ける工程;
該ソーラーパワー式風力タービン装置の光起電力セルによって入射太陽光から太陽エネルギーを受け取る工程;
該第一の光起電力セル上で入射太陽光から受け取った該太陽エネルギーを該第一の光起電力セルによって電気エネルギーに変換する工程;
該少なくとも一つの風センサによって風速を計測する工程;
計測された風速がカットイン風速に満たないことに応答して、該少なくとも一つの風センサによって開始される、該ソーラーパワー式風力タービン装置の該電気モータへの、該第一の光起電力セルによって生成された該電気エネルギーの伝達を行う工程;および
該第一および第二の光起電力セルによって伝達された該電気エネルギーを使用する該電気モータにより、該ロータアセンブリのブレードを回転させ、それにより、該ブレードの回転に必要なカットイン風速を減らすこと、およびゼロにすることのうちの一つを実施する工程。 - ソーラーパワー式風力装置を設ける工程が、ソーラーパワー式風力タービン装置を設ける工程を含み、前記ブレードのうちの少なくとも一つが光起電力セルの第二の相互接続アセンブリを少なくとも一つまたは複数のブレードの表面に含み、前記第一第二の光起電力セルが、入射太陽光から太陽エネルギーを受け取り、受け取った該太陽エネルギーを電気エネルギーに変換し、かつ該電気エネルギーを電気モータに伝達するように構成されており、該電気モータが該第一および第二の光起電力セルに電気的に接続されており、該電気モータが該第一および第二の光起電力セルによって駆動される、請求項1記載の方法。
- ソーラーパワー式風力装置を設ける工程が、ソーラーパワー式風力タービン装置を設ける工程を含み、計測された風速がカットイン風速未満ではないことに応答して、前記第一および第二の光起電力セルを再充電のためにバッテリに接続するのか、および、計測された風速がカットイン風速未満であることに応答して、前記第一および第二の光起電力セルを前記電気モータに接続するのか、のいずれかを選択するための、ソーラーパネルエネルギーモード制御装置をさらに含む、請求項1記載の方法。
- ソーラーパワー式風力装置を設ける工程が、ソーラーパワー式風力タービン装置を設ける工程を含み、ソーラーパネルエネルギーモード制御装置が、計測された風速がカットイン風速未満ではないことに応答して、前記第一および第二の光起電力セルを再充電のためにバッテリに接続するのか、計測された風速がカットイン風速未満であることに応答して、該第一および第二の光起電力セルを前記電気モータに接続するのか、および、前記第一および第二の光起電力セルが、前記ブレードがカットイン風速に到達するのに十分な電気エネルギーを伝達していないことに応答して、該バッテリを電気モータに接続するのか、のいずれかを選択する、請求項3記載の方法。
- ソーラーパワー式風力装置を設ける工程が、ソーラーパワー式風力タービン装置を設ける工程を含み、ソーラーパネルエネルギーモード制御装置が、スイッチを開閉することによって選択を実施する、請求項3記載の方法。
- ソーラードームがロータアセンブリに固着されており、より高い発電効率のために、第一の光起電力セルがソーラードームの回転によって冷却される、請求項1記載の方法。
- 風速が風力タービンのブレードの回転のためのカットイン風速に満たないとき該ブレードの回転を開始させるための方法であって、以下の工程を含む、方法:
風速をモニタするための少なくとも一つの風センサと、
複数のブレードを含み、該ブレードが電気モータのシャフトに動作可能に接続されている、ロータアセンブリであって、該ブレードに対する風の力に応答して回転する、ロータアセンブリと、
光起電力セルの第一の相互接続アセンブリを該ブレードの表面に収容かつ支持するように構成されたソーラードームであって、第一の光起電力セルが、入射太陽光から太陽エネルギーを受け取り、受け取った該太陽エネルギーを電気エネルギーに変換し、かつ該電気エネルギーを該電気モータに伝達するように構成されている、ソーラードームと
を含み、
該電気モータが該第一の光起電力セルに電気的に接続され、該電気モータが、風速がカットイン風速に満たないとき該第一の光起電力セルによって駆動されて該ロータアセンブリのブレードの回転を開始させる、
ソーラーパワー式風力タービン装置を設ける工程;
該ソーラーパワー式風力タービン装置の光起電力セルによって入射太陽光から太陽エネルギーを受け取る工程;
該第一の光起電力セル上で入射太陽光から受け取った該太陽エネルギーを該第一の光起電力セルによって電気エネルギーに変換する工程;
該少なくとも一つの風センサによって風速を計測する工程;
計測された風速がカットイン風速に満たないことに応答して、該少なくとも一つの風センサによって開始される、該ソーラーパワー式風力タービン装置の該電気モータへの、該第一の光起電力セルによって生成された該電気エネルギーの伝達を行う工程;および
該第一および第二の光起電力セルによって伝達された該電気エネルギーを使用する該電気モータにより、該ロータアセンブリのブレードを回転させ、それにより、該ブレードの回転に必要なカットイン風速を減らすこと、およびゼロにすることのうちの一つを実施する工程。 - より高い発電効率のために、第一の光起電力セルが前記ブレードの回転によって冷却される、請求項7記載の方法。
- 風速をモニタするための少なくとも一つの風センサと、
複数のブレードを含み、該ブレードが電気モータのシャフトに動作可能に接続され、該ブレードが光起電力セルの第一の相互接続アセンブリを該ブレードの表面に含む、ロータアセンブリであって、該ブレードに対する風の力に応答して回転する、ロータアセンブリと、
第一の光起電力セルの第二の相互接続アセンブリをソーラードームの表面に収容かつ支持するように構成されたソーラードームであって、該第一の光起電力セルが、入射太陽光から太陽エネルギーを受け取り、受け取った該太陽エネルギーを電気エネルギーに変換し、該電気エネルギーを該電気モータに伝達するように構成されている、ソーラードームと
該第一および第二の光起電力セルに電気的に接続され、風速がカットイン風速に満たないとき該第一および第二の光起電力セルによって駆動されて該ロータアセンブリのブレードの回転を開始させる、該電気モータと、
該少なくとも一つの風センサによって風速を計測し、計測された風速がカットイン風速に満たないことに応答して、該少なくとも一つの風センサによって開始される、ソーラーパワー式風力タービン装置の該電気モータへの、該第一および第二の光起電力セルによって生成された該電気エネルギーの伝達を行うための、太陽エネルギーモード制御装置と
を含み、
該電気モータが、該第一および第二の光起電力セルによって伝達された該電気エネルギーを使用して、該ロータアセンブリのブレードを回転させ、それにより、該ブレードの回転に必要なカットイン風速を減らすこと、およびゼロにすることのうちの一つを実施する、
風速がブレードの回転のためのカットイン風速に満たないとき回転を開始するブレードを有する風力タービン。
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