JP5413531B1 - Next-generation solar power generation apparatus and next-generation natural energy power generation method - Google Patents
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Abstract
【課題】設置スペースを従来の数百分の一以下の立地面積にまで低減して、連続して安定した電力を供給可能な次世代太陽光発電システムを提供する。
【解決手段】太陽光による第1発電電力を供給する太陽光発電装置50と、前記第1発電電力を蓄電する蓄電装置20と、前記蓄電装置から供給された蓄電電力を利用して圧力エネルギーを機械エネルギーに変換する電気式エネルギー変換装置12と、前記機械エネルギーを利用して第2発電電力を供給する発電機16とを備え、前記電気式エネルギー変換装置が、低温低圧の作動流体を昇圧して高圧作動流体を供給する圧縮機27と、パルス電力を供給するパルス電源28と、前記パルス電力に応答して前記高圧作動流体から高温高圧動力媒体を生成する電気式動力媒体発生器42と、前記高温高圧動力媒体を膨張させて機械エネルギーに変換する回転式流体機械40とを備えた次世代太陽光発電システムとする。
【選択図】図1A next-generation photovoltaic power generation system capable of continuously supplying stable power by reducing the installation space to a location area of one hundredth or less of the conventional one.
SOLUTION: A solar power generation device 50 for supplying first generated power by sunlight, a power storage device 20 for storing the first generated power, and pressure energy using the stored power supplied from the power storage device. An electrical energy conversion device 12 that converts to mechanical energy, and a generator 16 that supplies the second generated power using the mechanical energy, the electrical energy conversion device boosts a low-temperature and low-pressure working fluid. A compressor 27 for supplying a high-pressure working fluid; a pulse power source 28 for supplying pulsed power; an electric power medium generator 42 for generating a high-temperature high-pressure power medium from the high-pressure working fluid in response to the pulse power; It is set as the next generation solar power generation system provided with the rotary fluid machine 40 which expands the said high temperature / high pressure power medium and converts it into mechanical energy.
[Selection] Figure 1
Description
本発明は太陽光発電システム及び自然エネルギー発電方法に関し、特に、天候不順や夜間でも発電可能な次世代太陽光発電システム及び次世代自然エネルギー発電方法に関する。 The present invention relates to a solar power generation system and a natural energy power generation method, and more particularly to a next generation solar power generation system and a next generation natural energy power generation method capable of generating power even in bad weather or at night.
近年、大気汚染や地球温暖化問題が益々、深刻化しており、その有効な対策として、自然エネルギーを利用した太陽光発電システムや風力発電システムが注目されている。従来の太陽光発電システムは、大量の太陽光パネルから構成され、その設置用には広大な土地が必要であった。しかも、出力当たりの価格も平均30万円/Kwと非常に高価で、その設備費と設置工事費等が膨大なものとなっていた。そのため、投資効率が悪く、その投資回収に長期の年数がかかっていた。さらに、従来の太陽光発電システムでは、夜間や曇天等の天候不順の場合には発電電力が不十分で、安定した電力を継続的に供給することができなかった。その解決策として、太陽光発電システムに大容量のバックアップ用電力蓄積装置を採用することが提案されていた。 In recent years, air pollution and global warming problems have become more and more serious, and solar power generation systems and wind power generation systems using natural energy have attracted attention as effective countermeasures. Conventional solar power generation systems are composed of a large number of solar panels, and a large amount of land is required for the installation. In addition, the average price per output is very high at 300,000 yen / Kw, and the equipment cost and installation work cost are enormous. As a result, the investment efficiency was poor and it took a long time to recover the investment. Furthermore, in the conventional solar power generation system, the generated power is insufficient when the weather is unsatisfactory at night or overcast, and stable power cannot be continuously supplied. As a solution, it has been proposed to employ a large-capacity backup power storage device in a photovoltaic power generation system.
特許文献1には、太陽光発電モジュールの発電電力をキャパシタに充電し、キャパシタからの出力電力により直接電動機を介してエアーコンプレッサを駆動して得た圧縮空気を圧縮空気貯蔵タンクに貯蔵するようにした太陽光発電システムが提案されている。 In
特許文献2には、太陽光発電パネルの発電電力をバッテリバンクに充電し、バッテリバンクの出力電力でエアーコンプレッサを駆動することにより圧縮空気を圧縮空気貯蔵タンクに貯蔵し、次いで、圧縮空気貯蔵タンクから供給された圧縮空気でエアータービンを駆動することで発電して2次バッテリバンクに電力を貯蔵するようにしたハイブリッド太陽光発電システムが提案されている。 In
ところで、特許文献1及び2で開示された太陽光発電システムでは、定格容量の発電電力を得るためには、太陽光発電システムにおける太陽光パネルの使用量が膨大であって広大な立地面積が必要であり、そのため、電力需要家から遠距離にある広大な土地に設置することが必要であった。しかも、太陽光エネルギーで得た発電電力をキャパシタ又はバッテリバンクに充電にしてその蓄電電力を利用してコンプレッサを駆動することにより圧縮空気を貯蔵タンクに貯蔵していた。この構造において、圧縮空気貯蔵タンクから圧縮空気が排出されると、タンク内の圧縮空気の体積が急激に減少し、これに伴って圧縮空気の圧力が急激に低下していた。そのため、エアーコンプレッサやエアータービンを定格で駆動するための圧力エネルギーを長時間に亘って維持することが困難となり、夜間や曇天、雨天等の天候不順が長期に亘って続く場合には安定した電力を供給することができなかった。 By the way, in the photovoltaic power generation systems disclosed in
本発明は、かかる従来の問題点に鑑みてなされたもので、設置スペースを従来の数百分の一以下の立地面積にまで低減して、ビルの屋上又は工場の敷地等の狭い場所に設置可能であり、出力当たりの単価を従来システムに比べて数十分の一にまで大幅にコストダウン可能であり、夜間や長期の天候不順の場合にも連続して安定した電力を供給可能な次世代太陽光発電システム及び次世代自然エネルギー発電方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such conventional problems. The installation space is reduced to one-hundredth or less of the conventional location, and installed in a narrow place such as a building rooftop or a factory site. The cost per output can be drastically reduced by a factor of ten compared to conventional systems, and stable power can be supplied continuously even in the case of nighttime or long-term bad weather. The purpose is to provide a next-generation photovoltaic power generation system and a next-generation natural energy power generation method.
請求項1に記載された第1発明によれば、次世代太陽光発電システムが、太陽光による第1発電電力を蓄電用電力として供給する太陽光発電装置と、前記第1発電電力を蓄電する蓄電装置と、前記蓄電装置から供給された蓄電電力を利用して圧力エネルギーを機械エネルギーに変換する電気式エネルギー変換装置と、前記機械エネルギーを利用して第2発電電力を供給する発電機とを備え、前記電気式エネルギー変換装置が、低温低圧作動流体を昇圧して高温高圧作動流体を生成する圧縮機と、前記蓄電装置から供給された蓄電電力を利用して所定周期のパルス電力を供給するパルス電源と、前記パルス電力に応答して通電することにより所定温度に発熱して前記高温高圧作動流体から高温高圧動力媒体を発生する電気式動力媒体発生器と、前記高温高圧動力媒体を膨張させて前記機械エネルギーに変換するロータリピストン本体と前記ロータリピストン本体を回転可能に支持していて前記発電機と前記圧縮機に駆動連結された出力軸とを有する回転式流体機械とを備え、前記圧縮機から供給された前記高温高圧作動流体を一時的に蓄圧するバッファアキュムレータと、前記バッファアキュムレータから前記電気式動力媒体発生器に供給される前記高温高圧作動流体を制御する制御弁とを備え、前記回転式流体機械の始動時に、前記バッファアキュムレータと前記制御弁がスタータとして機能して前記バッファアキュムレータに蓄圧された前記高温高圧作動流体を前記電気式動力媒体発生器に供給することを特徴とする。According to the first aspect of the present invention, the next-generation photovoltaic power generation system stores the first generated power by the photovoltaic power generation apparatus that supplies the first generated power generated by sunlight as the power for storage. A power storage device, an electrical energy conversion device that converts pressure energy into mechanical energy using the stored power supplied from the power storage device, and a generator that supplies second generated power using the mechanical energy. The electric energy conversion device boosts a low-temperature and low-pressure working fluid to generate a high-temperature and high-pressure working fluid, and supplies pulsed power of a predetermined cycle using the stored power supplied from the power storage device A pulse power source; and an electric power medium generator that generates heat at a predetermined temperature by energizing in response to the pulse power and generates a high-temperature and high-pressure power medium from the high-temperature and high-pressure working fluid; A rotary type having a rotary piston body that expands a high-temperature and high-pressure power medium and converts it into mechanical energy, a rotary piston body that rotatably supports the generator, and an output shaft that is drivingly connected to the compressor. A buffer machine for temporarily accumulating the high-temperature high-pressure working fluid supplied from the compressor, and controlling the high-temperature high-pressure working fluid supplied from the buffer accumulator to the electric power medium generator And the buffer accumulator and the control valve function as a starter when the rotary fluid machine is started, and the high-temperature and high-pressure working fluid accumulated in the buffer accumulator is supplied to the electric power medium generator. supply be characterized by Rukoto.
請求項2に記載された発明によれば、請求項1記載の構成に加えて、好ましくは、前記太陽光発電装置が集光型太陽光発電装置を備え、さらに、前記出力軸により駆動されて第3発電電力を供給するオルタネータと、前記第3発電電力を交直変換して変前記蓄電装置に充電する充電器とを備えることを特徴とする。 According to the invention described in
請求項3に記載された発明によれば、請求項1又は2に記載の構成に加えて、次世代太陽光発電システムが、好ましくは、さらに、前記圧縮機と、前記電気式動力媒体発生器と、前記回転式流体機械と、前記回転式流体機械から排出された膨張ガスを冷却する凝縮器とを有する密閉動力サイクル回路と、前記密閉動力サイクル回路と熱的に結合されて同期しながら作動するヒートポンプ回路とを備え、前記ヒートポンプ回路が前記機械エネルギーの一部を利用して冷媒から冷熱を発生させ、前記凝縮器が前記冷熱を利用して前記膨張ガスを冷却することを特徴とする。According to the invention described in
請求項4に記載された第2発明によれば、次世代自然エネルギー発電方法が、自然エネルギーにより発生した第1発電電力を蓄電装置に蓄電し、該蓄電装置の蓄電電力を利用して電気式エネルギー変換装置により圧力エネルギーから機械エネルギーに変換し、前記機械エネルギーにより発電機を駆動して第2発電電力を発生させ、前記電気式エネルギー変換装置において、前記蓄電電力を利用してパルス電源により周期的なパルス電力を発生させ、圧縮機により作動流体から高温高圧作動流体を生成して電気式動力媒体発生器に供給し、前記パルス電力に応答して前記電気式動力媒体発生器を通電して発熱させることにより前記高温高圧作動流体から高温高圧動力媒体を発生させ、前記高温高圧動力媒体を回転式流体機械で膨張させて前記機械エネルギーに変換し、前記機械エネルギーの一部で前記圧縮機を駆動し、前記圧縮機から供給された前記高温高圧作動流体を一時的に蓄圧するバッファアキュムレータと、前記バッファアキュムレータから前記電気式動力媒体発生器に供給される前記高温高圧作動流体を制御する制御弁とを備え、前記回転式流体機械の始動時に、前記バッファアキュムレータと前記制御弁がスタータとして機能して前記バッファアキュムレータに蓄圧された前記高温高圧作動流体を前記電気式動力媒体発生器に供給することを特徴とする。According to the second invention described in claim 4, the next generation of natural energy power generation method is to power storage a first generated power generated by natural energy storage device, electrical utilizing the stored power of the power storage device The energy conversion device converts pressure energy into mechanical energy, drives a generator with the mechanical energy to generate second generated power, and the electric energy conversion device uses the stored power to cycle with a pulse power source. A high-pressure and high-pressure working fluid is generated from the working fluid by a compressor and supplied to the electric power medium generator, and the electric power medium generator is energized in response to the pulse power. By generating heat, a high-temperature and high-pressure power medium is generated from the high-temperature and high-pressure working fluid, and the high-temperature and high-pressure power medium is expanded by a rotary fluid machine. Converted to energy, the mechanical part of the energy to drive the compressor, a buffer accumulator for temporarily accumulating said high temperature high pressure working fluid supplied from the compressor, the electric power medium from said buffer accumulator A control valve that controls the high-temperature and high-pressure working fluid supplied to the generator, and when the rotary fluid machine is started, the buffer accumulator and the control valve function as a starter and accumulate pressure in the buffer accumulator. A high-temperature and high-pressure working fluid is supplied to the electric power medium generator .
請求項5に記載された発明によれば、請求項4記載の構成に加えて、次世代太陽光発電方法が、好ましくは、さらに、前記機械エネルギーの一部により蓄電用電力を発生させ、前記蓄電用電力を充電器により前記蓄電装置に充電することを特徴とする。According to the invention described in claim 5 , in addition to the configuration of claim 4 , the next generation photovoltaic power generation method preferably further generates electricity for storage by a part of the mechanical energy, and The power storage power is charged into the power storage device by a charger.
請求項1記載の第1発明では、太陽光発電により発生した第1発電電力を従来の如く、直接、電気負荷で消費させるのではなく、電気式エネルギー変換装置において圧力エネルギーを機械エネルギーに変換するために利用する。この機械エネルギーにより発電機を駆動して得た第2発電電力を電気負荷で消費するようにしている。電気式エネルギー変換装置は、低温低圧作動流体から高温高圧作動流体を発生させる圧縮機と、パルス電力に応答して電気式動力媒体発生器を通電作動させて高温状態に昇温する電気式動力媒体発生器とを備えている。この高温高圧作動流体を電気式動力媒体発生器に通過させて瞬時に高温高圧動力媒体を発生させ、高温高圧動力媒体を回転式流体機械のロータリピストン本体に作用させて機械エネルギーに変換する。このとき、高温高圧動力媒体の一部がロータリピストン本体とハウジングとの隙間から未利用動力媒体として無駄に漏洩することがないため、機械エネルギー変換効率が向上する。このように、太陽光により発電した電力を直接、電気負荷で消費させるのではなく、一旦、蓄電装置に蓄電して、該蓄電装置の蓄電電力を利用して高温高圧作動流体から機械エネルギーに変換している。さらに、バッファアキュムレータに高温高圧作動流体を一旦、蓄圧して取り出すため、高温高圧作動流体の脈動が抑制され、回転式流体機械の回転ムラが防止される。このため、回転式流体機械の出力が安定して発電機から安定した発電電力を供給することが可能となる。また、前記回転式流体機械の始動時に、バッファアキュムレータと制御弁がスタータとして機能して、バッファアキュムレータに蓄圧していた高温高圧作動流体を電気式動力媒体発生器に供給することで、回転式流体機械を確実に始動させることができ、寒冷地用の特別の対策も行う必要がなく、始動時の信頼性を向上させることができる。さらに、制御弁は回転式流体機械の膨張行程の全期間中に開弁状態を維持するように制御されるため、電気式動力媒体発生器で発生した高温高圧動力媒体(例えば、200〜800Kgf/cm2)が回転式流体機械の膨張行程の全期間中においてロータリピストン本体に作用する。したがって、回転式流体機械は全回転域において常にほぼ、100%の最大トルクが得られ、正味有効平均圧力は数百Kgf/cm2に達して極めて大きな動力で発電機を駆動することが可能となる。したがって、大量の太陽光パネルや広大な設置スペースを不要とし、投資効率の高い太陽光発電システムを提供することが可能となる。さらに、大容量蓄電装置を用いることなく、夜間や長期の天候不順の場合にも安定した電力を供給することができる。According to the first aspect of the present invention, the first generated power generated by the photovoltaic power generation is not directly consumed by the electric load as in the prior art, but the pressure energy is converted into mechanical energy in the electric energy conversion device. For use. The second generated power obtained by driving the generator with this mechanical energy is consumed by the electric load. An electric energy conversion device includes a compressor that generates a high-temperature and high-pressure working fluid from a low-temperature and low-pressure working fluid, and an electric power medium that raises the temperature to a high temperature by energizing the electric power medium generator in response to pulse power. And a generator. This high-temperature and high-pressure working fluid is passed through an electric power medium generator to instantly generate a high-temperature and high-pressure power medium, and the high-temperature and high-pressure power medium acts on the rotary piston body of the rotary fluid machine to convert it into mechanical energy. At this time, since a part of the high-temperature and high-pressure power medium does not leak unnecessarily as an unused power medium from the gap between the rotary piston body and the housing, the mechanical energy conversion efficiency is improved. In this way, the electric power generated by sunlight is not directly consumed by an electrical load, but is temporarily stored in a power storage device and converted from high-temperature and high-pressure working fluid to mechanical energy using the power stored in the power storage device. doing. Furthermore, since the high-temperature and high-pressure working fluid is once accumulated and taken out from the buffer accumulator, the pulsation of the high-temperature and high-pressure working fluid is suppressed and rotation irregularities of the rotary fluid machine are prevented. For this reason, the output of the rotary fluid machine can be stabilized and stable generated power can be supplied from the generator. Further, when the rotary fluid machine is started, the buffer accumulator and the control valve function as a starter, and the high-temperature and high-pressure working fluid accumulated in the buffer accumulator is supplied to the electric power medium generator. The machine can be started reliably, and it is not necessary to take special measures for cold regions, so that the reliability at the start can be improved. Further, since the control valve is controlled to maintain the valve open state during the entire expansion stroke of the rotary fluid machine, the high-temperature and high-pressure power medium generated by the electric power medium generator (for example, 200 to 800 kgf / cm2) acts on the rotary piston body during the entire expansion stroke of the rotary fluid machine. Therefore, the rotary fluid machine can always obtain a maximum torque of almost 100% in the entire rotation range, and the net effective average pressure reaches several hundred Kgf /
請求項2記載の構成では、太陽光発電装置が集光型太陽光発電装置を備える。集光型太陽光発電装置は、集光レンズによって1600倍にまで集光した太陽光エネルギーを利用して太陽電池素子の使用量を数百分の一の面積にまで低減することが可能である。そのため、大量の太陽光パネルの利用を不要とし、集光型太陽光発電装置の設置スペースと設備コストの大幅な削減が可能となる。さらに、オルタネータが機械エネルギーの一部を利用して蓄電用電力としての第3発電電力を発生して、充電器により第3発電電力を蓄電装置に充電している。したがって、蓄電装置には、常時、蓄電用電力が供給され、夜間や長期に亘って天候不順が続いた場合であっても、パルス電源には長期に亘って蓄電電力が供給可能となる。その結果、電気式動力媒体発生器からは高温高圧動力媒体を連続的に回転式流体機械に供給することができる。したがって、夜間や長期の天候不順が続いた場合でも、高信頼性で安定した電力供給が可能となる。 In the structure of
請求項3記載の構成では、密閉動力サイクル回路と熱的に結合してこれと同期しながら作動するヒートポンプ回路によって冷媒から極低温(例えば、−10℃)の冷熱を発生させ、この極低温冷熱により回転式流体機械の膨張ガスを冷却する。その結果、回転式流体機械の入口と出口との間には大きな圧力差が生じ、回転式流体機械の性能が飛躍的に向上する。そのため、次世代太陽光発電装置の運転効率を飛躍的に向上させて次世代太陽光発電装置の小型高性能化がさらに容易となる。According to a third aspect of the present invention, a cryogenic (for example, −10 ° C.) cold is generated from the refrigerant by a heat pump circuit that is thermally coupled to and synchronized with the closed power cycle circuit, and this cryogenic cold is generated. To cool the expansion gas of the rotary fluid machine. As a result, a large pressure difference is generated between the inlet and the outlet of the rotary fluid machine, and the performance of the rotary fluid machine is greatly improved. Therefore, the operation efficiency of the next-generation photovoltaic power generation apparatus is dramatically improved, and the next-generation photovoltaic power generation apparatus can be further reduced in size and performance.
請求項4に記載された第2発明によれば、次世代自然エネルギー発電方法において、自然エネルギーにより発生した第1発電電力を蓄電装置に蓄電し、該蓄電装置の蓄電電力を利用して電気式エネルギー変換装置により圧力エネルギーから機械エネルギーに変換し、前記機械エネルギーにより発電機を駆動して第2発電電力を発生させている。電気式エネルギー変換装置において、蓄電装置の蓄電電力を利用してパルス電源が周期的なパルス電力を発生させ、該パルス電力に応答して電気式動力媒体発生器を高温領域(例えば、800〜1200℃)に昇温し、圧縮機で低温低圧作動流体から生成された高温高圧作動流体を電気式動力媒体発生器に通過させることにより高温高圧動力媒体(例えば、200〜800Kgf/cm2)を発生させている。高温高圧動力媒体は回転式流体機械で爆発的に膨張して機械エネルギーに変換して発電機を駆動する。したがって、自然エネルギーを利用して安定した発電電力を供給することが可能となる。According to the second invention described in claim 4 , in the next-generation natural energy power generation method, the first generated power generated by the natural energy is stored in the power storage device, and the stored power of the power storage device is used for the electric power generation. The energy conversion device converts pressure energy into mechanical energy, and a generator is driven by the mechanical energy to generate second generated power. In the electric energy conversion device, the pulse power source generates periodic pulse power using the stored power of the power storage device, and the electric power medium generator is set in a high temperature region (for example, 800 to 1200) in response to the pulse power. The high-temperature and high-pressure working fluid (for example, 200 to 800 kgf / cm 2) is generated by passing the high-temperature and high-pressure working fluid generated from the low-temperature and low-pressure working fluid in the compressor through the electric power medium generator. ing. The high-temperature and high-pressure power medium expands explosively in the rotary fluid machine, converts it into mechanical energy, and drives the generator. Therefore, it is possible to supply stable generated power using natural energy.
請求項5に記載された発明によれば、回転式流体機械で得られた機械エネルギーの一部により蓄電用電力を発生させ、該蓄電用電力を充電器により蓄電装置に充電しているため、自然エネルギー発電が不安定な場合にも、蓄電装置への十分な蓄電を可能にしている。したがって、自然エネルギー発電による第1発電電力が不安定の場合にも蓄電装置への安定した蓄電を可能にすることで、夜間や長期の天候不順の場合にも安定した電力を供給可能にしている。According to the invention described in claim 5 , since the power for power storage is generated by a part of the mechanical energy obtained by the rotary fluid machine, and the power storage power is charged to the power storage device by the charger, Even when natural energy power generation is unstable, sufficient power storage to the power storage device is enabled. Therefore, stable power can be supplied to the power storage device even when the first generated power generated by natural energy power generation is unstable, so that stable power can be supplied even at night and in long-term bad weather. .
以下、図面に基づき、本発明による次世代太陽光発電装置の実施例について詳細に説明する。図1に示した実施例において、次世代太陽光発電装置10は定置型構造のものとして図示しているが、車両、船舶、航空機、鉄道機関車、宇宙往還機、飛行船等の移動体に適用しても良い。 Embodiments of the next-generation photovoltaic power generator according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. In the embodiment shown in FIG. 1, the next-generation photovoltaic
次世代太陽光発電装置10は、作動流体を利用して圧力エネルギーを機械エネルギーに変換する電気式エネルギー変換装置12と、機械エネルギーの伝達を制御するクラッチCLを有する出力装置14と、出力装置16を介して駆動される発電機16とを備える。 The next-generation photovoltaic
電気式エネルギー変換装置12は、作動流体Wfを循環させる密閉動力サイクル回路15と、熱的に密閉動力サイクル回路15に結合されていて、密閉動力サイクル回路15で発生した機械エネルギーの一部と作動流体とを利用して冷熱を発生させるヒートポンプ回路HPとを備える。密閉動力サイクル回路15は、低温低圧作動流体Wfを圧縮する圧縮機(複合型回転式流体機械)27と、圧縮機27から吐出された高温高圧作動流体Wfpを逆止弁29を介して蓄圧する摺動ピストン及びバネ手段30aを内蔵した蓄圧室30bを有するバッファアキュムレータ30と、バッファアキュムレータ30のアウトレット30cから供給される高温高圧作動流体Wfpの流れ(流通期間)を制御する電磁弁からなる制御弁32と、バッファアキュムレータ30から供給された高温高圧作動流体Wfpを加熱して瞬時に高温高圧動力媒体を発生させる電気式動力媒体発生器42と、高温高圧動力媒体を作動室116内において爆発的に膨張させて機械エネルギーに変換するロータリピストン本体200と該機械エネルギーを取り出すとともにその一部を圧縮機27に伝達する出力軸132とを有する回転式流体機械40と、ヒートポンプ回路HPで発生した冷熱を利用して回転式流体機械40の膨張ガスを冷却する凝縮器(冷却器)43とを備える。 The electric
バッファアキュムレータ30のバネ手段30aは、蓄圧室30bの作動流体が第1所定圧、例えば、20〜60MPaに維持されるように選択される。したがって、後述のように、作動流体として二酸化炭素(CO2)を利用した場合には、密閉動力サイクル回路15において、逆止弁29と制御弁32との間の第1蓄圧経路における圧力は20〜60MPaに維持され、残部の第2蓄圧経路(回転式流体機械40の低圧側)は第2所定圧、例えば、3MPaに維持されるように作動流体が密閉動力サイクル回路15に充填される。圧縮機27は、例えば、20〜60MPaの圧力で高温高圧作動流体としての超臨界流体を発生させることで圧縮機27の駆動に必要な動力の低減を可能にしている。密閉動力サイクル回路15の作動中にはバッファアキュムレータ30のバネ手段30aに抗して、蓄圧室30bに高温高圧作動流体が蓄圧される。 The spring means 30a of the
制御弁32は、本願発明者と同一発明者による特願2012−270756号「超臨界エンジン及び超臨界エンジン駆動発電装置並びにこれを具備した次世代移動体」に記載されたものと同一の構造を有するため、詳細な説明を省略する。 The
ヒートポンプ回路HPは、凝縮器43を介して密閉動力サイクル回路15と熱的に結合していて回転式流体機械40の膨張ガスを冷却して得た低温低圧作動流体を冷媒Cmとして利用する。ヒートポンプ回路HPは、圧縮機27に組み込まれ(内蔵され)ていて低温低圧冷媒Cmを圧縮して超臨界流体からなる高温高圧冷媒Cmpを生成する高圧ポンプとして機能する冷媒高圧ポンプ手段P2(図2参照)と、高温高圧冷媒Cmpの圧力を減圧して蒸発・膨張させて冷熱を発生させる膨張器47と、該冷熱を利用して回転式流体機械40の膨張ガスを冷却する凝縮器43として機能する第1熱交換器Ev1と、周囲環境から熱を吸収して第1熱交換器Ev1から出た低温低圧冷媒Cmoを加熱して低温低圧作動流体Wfとして再生する第2熱交換器EV2とを備える。第2熱交換器EV2から出た低温低圧作動流体Wfは密閉動力サイクル回路15に循環され、以後、同一の動力サイクルが繰り返される。 The heat pump circuit HP is thermally coupled to the sealed
本実施例において、密閉動力サイクル回路15の作動流体及びヒートポンプ回路HPの冷媒としては、本発明を限定するものではないが、自然界に存在する安全な物質であり、極めて安価に手に入れることができる理由から、オゾン層破壊係数がゼロで地球温暖化係数が1の自然冷媒である二酸化炭素(以下、CO2と略称する)が利用される。説明の便宜上、密閉動力サイクル回路15の作動流体をCO2作動流体、ヒートポンプ回路HPの冷媒をCO2冷媒と称する。密閉動力サイクル回路15及びヒートポンプ回路HPでは、本発明を限定するものではないが、低圧側の圧力が所定圧、例えば、約3MPaとなるように調節されてCO2がそれぞれの系統内において充填される。しかしながら、CO2以外の媒体を利用する際は、所定圧はその媒体の種類に応じて適切な圧力値に選択される。 In the present embodiment, the working fluid of the sealed
図2より明らかなように、圧縮機27は、好ましくは、所定圧(例えば、3MPa)のCO2作動流体Wfを臨界圧力(例えば、20〜60MPa)まで圧縮して高圧CO2作動流体(CO2超臨界流体)Wfpを生成する圧縮手段P1と、低温低圧CO2冷媒Cm(例えば、0℃:3MPa)を臨界圧まで圧縮して高圧CO2冷媒(超臨界冷媒)Cmpを生成する冷媒高圧ポンプ手段P2とを備えた複合型回転式流体機械から構成される。圧縮機27をCO2作動流体及びCO2冷媒の臨界圧以上の条件で運転する理由は、これら流体の圧縮に必要な動力を大幅に低減して圧力エネルギー/機械エネルギーの変換効率を向上させるためである。 As apparent from FIG. 2, the
図1及び図2に示すように、複合型回転式流体機械27は、電気式動力媒体発生器42に同心的に連結されたロータハウジング352と、密閉動力サイクル回路15に接続されて低温低圧CO2作動流体Wfを吸引する第1インレット356Aと、高温高圧CO2作動流体(超臨界流体)Wfpを吐出する第1アウトレット358Aと、低温低圧冷媒Cmを吸引する第2インレット356Bと、超臨界冷媒Cmpを吐出する第2アウトレット358Bと、インレット356A,356B及びアウトレット358A,358Bが開口するロータ作動室360と、回転式流体機械40の駆動軸132に圧入その他の連結手段で駆動連結されていてロータ作動室360に回転可能に収納された加圧ロータ362とを備える。 As shown in FIGS. 1 and 2, the combined rotary
加圧ロータ362は、駆動軸132に形成されたメイン潤滑油供給通路132Lから径方向外側に延びる潤滑油通路362aと、潤滑油供給ポート362bと、潤滑油供給ポート362bからローブ364の外周端部に微量の潤滑油を供給可能な多孔質プラグ362cとを備える。メイン潤滑油供給通路132Lは、本願発明者と同一発明者による日本特許5103570号「回転式流体機械」に記載された潤滑油ポンプ等により潤滑油が供給される。 The pressurizing
複合型回転式流体機械27は、さらに、ロータ作動室360の内周面上を回転移動しながらインレット356A,356BからCO2作動流体Wf及び冷媒Cmをそれぞれ吸引すると共にこれら流体を超臨界圧まで圧縮しながらアウトレット358A,358Bから吐出する複数のローブ364と、ローブ364の径方向内側領域において周方向後縁部に形成された曲面摺動凹部366と、インレット356に隣接して加圧ロータ362に対して移動可能な可動弁368と、可動弁368と曲面摺動凹部366との間に形成された加圧チャンバ370とを備える。可動弁368は、ロータハウジング352内に形成されたバルブ膨張室372に収納されて、ピボット軸374を介して回動するバルブエレメント376を備える。バルブエレメント376の先端部にはローブ364と曲面摺動凹部366とに接触しながら摺動する曲面シール部376aと連通開口部376bとを備える。ロータハウジング352に形成されたバネ収納部378には押圧バネ380がバルブエレメント376を加圧ロータ362側に押圧している。回転式流体機械40の起動時に駆動軸132が図2において、例えば、時計方向に回転駆動されると、複合型回転式流体機械27において、加圧チャンバ370にはインレット356A,356BからそれぞれCO2作動流体Wfと冷媒Cmが吸引され、それぞれ超臨界作動流体及び超臨界CO2冷媒としてアウトレット358A,358Bから吐出される。このように、圧縮機27の加圧ロータ362は作動流体圧縮手段P1と、冷媒高圧ポンプ手段P2の共通部品として機能する。 The combined rotary
なお、複合型回転式流体機械27は本願発明者と同一発明者による特願2012−218058号「ロータリ燃焼機関、ハイブリッドロータリ燃焼機関及びこれらを具備した機械装置」に記載されたロータリポンプと同一の構造を有するため、さらなる詳細な説明を省略する。複合型回転式流体機械27としては、本願と同一発明者による後述の回転式流体機械の第2回転機械部を利用してもよい。 The combined rotary
図3に示すように、電気式動力媒体発生器42は、回転式流体機械40に対してこれと同心的に連結された円筒状リアクタケーシング1100を備える。円筒状リアクタケーシング1100には、円筒状リアクタケーシング1100の内側とケーシング1100の中央内周部1114の径方向外側に形成されたセラミック等の絶縁耐熱層1116と、絶縁耐熱層1116の内側に形成されている動力媒体発生室1118が形成されている。円筒状リアクタケーシング1100の中央内周部1114は回転式流体機械40の出力軸132を通過可能にするための直径を有する内周壁部1114を備える。 As shown in FIG. 3, the electric
電気式動力媒体発生器42の吸入ポート1102は、径方向壁部1120に延びていて電磁弁32が装着されるとともに、径方向壁部1120には周方向に延びる複数の開口部1122を有する。動力媒体発生室1118のコーナー部1118a、1118bには対抗電極1124,1126がそれぞれ配置される。一対の電極1124,1126はパルス電源28に接続される。ケーシング1100には温度センサS2が装着され、温度信号Tがコントローラ60(図1参照)に供給され、パルス電力のパルス幅の制御用に利用される。 The
動力媒体発生室1118には、対抗電極1124,1126の間に介在していて多数の導電性高融点管状加熱手段1134が充填されている。パルス電力に応答して、多数の導電性高融点管状加熱手段1134は通電発熱して800〜1200℃の超高温領域に達するため、パルス電源28によってパルス電力のデューティサイクルが所定値となるように制御される。これら導電性高融点管状加熱手段1134の隙間はアーク放電領域1136としても作用させることもできるが、上述の超高温領域が維持できれば、必ずしも、アーク放電を発生させる必要性はない。アーク放電を発生させる場合、導電性高融管状加熱手段1134としては、例えば、外径6〜30mmで所定長さ(例えば、外形の0.5倍〜1.5倍の長さ)の銅タングステンパイプ等が挙げられる。図1において、通電加熱パイプ1134は動力媒体発生室1118において整列状態で配置されたものとして図示されているが、実際の適用例においては、所定圧力で圧接されて電気的接続関係に維持されていればランダム状態に配置されても良い。動力媒体発生室1118においてアーク放電を発生させない場合は、導電性高融点管状加熱手段1134として多数の所定長さにカットしたステンレスパイプやその他の高融点金属パイプを使用しても構わない。CO2超臨界流体は、通電加熱パイプ1134の隙間及び通電加熱パイプ1134の穴部を通過する。このとき、これら通電加熱パイプ1134の各部と衝突しながら加熱されて瞬時に高温高圧CO2超臨界流体からなる高温高圧動力媒体が生成される。 The power
通電加熱パイプ1134として銅タングステンパイプを採用する際には、通電加熱パイプ1134が互いに接触した箇所の隣接部分でアーク放電が発生するようにパルス電力のパルス電圧を選定しても良い。アーク放電は、パルス電圧を周期的に発生させるパルス電力の電圧がハイレベルとローレベルとの間で周期的に変化することでより頻繁に発生する。したがって、パルス電力の電圧におけるハイレベルとローレベルとを制御することにより高温高圧動力媒体の圧力と温度をさらに高めることが可能となる。上述の通電加熱パイプは作動流体の流通抵抗を大幅に低下させる点で有利であるが、導電性高融点加熱手段としてはその他の材料から構成しても良い。例えば、銅タングステンボール、カーボンボール、作動流体を通過させるための溝を配置したバルク状導電性金属体、バルク状導電性カーボン、多孔性高融点金属体や高融点ハニカム金属体等を利用しても良い。動力媒体発生室1118に隣接してフイルタ部1106が配置され、フイルタ部1106には耐熱性の金属ワイヤー等から形成されたフイルタ1110が充填される。電磁弁32が所定周期で開弁されると、フイルタ1110を通過した高温高圧動力媒体Scfはフィルター1142で濾過された後、アウトレット1140から回転式流体機械40のインレット124に供給される。 When a copper tungsten pipe is adopted as the
回転式流体機械40としては、好ましくは、本願発明者と同一発明者による日本特許第5103570号(発明の名称:回転式流体機械)、特願2012−195513号(発明の名称:回転式流体機械)、及び日本特許第5218929号(発明の名称:ロータリ燃焼機関、ハイブリッドロータリ燃焼機関及びこれらを具備した機械装置)に開示された回転式流体機械と同一構造のものを採用するが、その他の回転式流体機械でもよい。 The rotary
図1に戻って、電気式エネルギー変換装置12において、発電機16はクラッチCLを介して出力軸132に連結されて駆動されることにより発電電力を供給する。発電機16のパワーラインPLは商用電源の配電線に系統連係され、或いは、自家設備の電気機器等の負荷(図示せず)に接続されて消費される。電気式エネルギー変換装置12は、パルス電源28に蓄電電力を供給するための蓄電システム20を備える。蓄電システム20は、集光型太陽光発電装置(例えば、米国、カリフォルニアのSUNRGI社製)50と風力発電装置55との少なくとも一方からなる自然エネルギー発電装置80と、自然エネルギー発電装置80で得られた発電電力を蓄電用電力として供給する電力出力ライン80aとを備える。集光型太陽光発電装置50は、集光レンズによって1600倍にまで集光した太陽光エネルギーを利用して太陽電池素子の使用量を数百分の一の面積にまで減らして設置スペースと設備コストを大幅に低減した構造を有する。風力発電装置55は風車を備えたものが一般的であるが、オランダ国のデルフト工科大学(Delft University of Technology:TU Delft)で開発された風車のない風力発電システムでも構わない。このように自然エネルギーを利用して得られた蓄電用電力は充電器21を介して蓄電システム20の第1、第2蓄電装置22、23に交互に充電される。電力出力ライン80aは電流センサ及び電圧センサ(いずれも図示せず)を含む電力検知器90を備えていて、自然エネルギーによる発電電力を監視していて自然エネルギーによる発電電力が所定値以下になったときに警告信号RSをコントローラ60に送出する。 Returning to FIG. 1, in the electric
一方、電気式エネルギー変換装置12の出力軸132には動力伝達手段14を介してオルタネータ25が駆動連結されており、電気式エネルギー変換装置12の作動中にオルタネータ25から蓄電用電力が出力される。オルタネータ25の出力側は遮断器19を介して蓄電システム20に接続される。蓄電システム20は、充電器21を介して蓄電電力が供給される第1蓄電装置22と、第2蓄電装置23と、第1、第2蓄電装置22、23を充電器21に交互に接続する第1切替制御器24と、第1、第2蓄電装置22、23をパルス電源28に交互に接続する第2切替制御器26とを備える。図示を省略しているが、充電器21は公知の構造と同様に交流電力を充電電圧に降圧する変圧器と、低圧の交流電力を直流電力に変換する整流器と、平滑回路とを有する。第1、第2蓄電装置22、23にはそれぞれ電圧及び電流を検出するための電圧センサ及び電流センサ(いずれも図示せず)が接続される。これら電圧センサ及び電流センサの電圧検出値V1及び電流検出値I1はコントローラ60に出力され、第1、第2蓄電装置22、23のそれぞれの残蓄電容量(SOC値:State of charge)を演算し、それぞれのSOC値に基づいて遮断器19や第1、第2切替制御器24,26の指令信号を出力するために用いられる。図示していないが、電力出力ライン80aには遮断器を配置して、警告信号に応答してコントローラから出力された指令信号に応じて自然エネルギー発電装置80を遮断するように構成しても良い。 On the other hand, an
コントローラ60は、例えば、所定の演算処理を実行するCPU(Central Processing Unit)と、所定の制御プログラムが記憶されたROM(Read Only Memory)と、データを一時的に記憶するRAM(Random Access Memory)と、例えばEEPROM(Electrically Erasable and Programmable Read Only Memory)を用いて構成される。コントローラ60は各種制御対象の制御パラメータを入力するための入力装置(図示せず)や装置始動用スイッチ等が接続されている。 The controller 60 includes, for example, a CPU (Central Processing Unit) that executes predetermined arithmetic processing, a ROM (Read Only Memory) that stores a predetermined control program, and a RAM (Random Access Memory) that temporarily stores data. For example, an EEPROM (Electrically Erasable and Programmable Read Only Memory) is used. The controller 60 is connected to an input device (not shown) for inputting control parameters to be controlled and a device start switch.
第1、第2蓄電装置22、23としては、望ましくは、パルス充放電サイクル用途に対応可能な市販のウルトラキャパシタモジュール(米国”Maxwell Technologies“社製)が挙げられる。その他の蓄電装置としては、例えば、急速充放電型蓄電池(古河電池社製:商標名「ウルトラバッテリ」)、大容量電気二重層コンデンサからなるスーパーキャパシタ(トーキン製)、ナトリウムイオン電池、リチウムイオン電池やNi−MH電池(ニッケルー水素電池)やこれら電池と大容量電気二重層コンデンサを組み合わせたものから構成しても良い。なお、第1蓄電装置22の出力ラインの間にはウルトラキャパシタ(図示せず)を接続しても良い。第1蓄電装置22及び第2蓄電装置23から交互に出力電力がパルス電源28に供給される。 Desirably, the first and second
パルス電源28は第1、第2蓄電装置22,23から供給された蓄電電力を利用して所定周期(例えば、50〜2000ヘルツ)のパルス電力を供給する。パルス電力において、パルス電圧は、好ましくは、5〜48ボルトの間で設定される。複数の通電加熱体の間でアーク放電を発生させたい場合には、ピーク電流とベース電流とからなるパルス電力が電気式動力媒体発生器42に供給されるように回路設計しても良い。この時、電気式エネルギー変換装置12の容量に応じて、パルス電力は、好ましくは、ピーク電流通電期間内において流れる50〜200アンペアのピーク電流と、ピーク電流の約十分の一の電流値を有し、オフピーク電流通電期間内において流れるベース電流とを有するように構成しても良い。電気式動力媒体発生器42において、多数の通電加熱パイプ1134はパルス電力に応答して通電することにより二酸化炭素の臨界温度374℃以上の温度、例えば、800〜1200℃の温度に昇温する。この温度は、運転条件に合わせて自由に選択される。高温高圧作動流体が通電加熱パイプ1134の外表面に順次接触して通過する過程において、高温高圧動力媒体は超臨界状態下で加熱されて高温の超臨界流体Scfとなる。 The
パルス電源28は、好ましくは、ピーク電流とベース電流とからなるパルス電力を発生させるものであれば、直流パルス電源又は交流パルス電源のいずれでも良い。直流パルス電源としては、例えば、日本国特許第2587343号に開示されたようなパルスアーク溶接用電源装置に使用されるような回路構成が挙げられる。 The
図1において、バッファアキュムレータの圧力センサS1からの圧力信号PS、電気式動力媒体発生器42の温度センサS2からの温度信号T(図4参照)と、電気式エネルギー変換装置12の出力軸132の回転数センサS3からの回転数信号SPと、電力検知器90からの警告信号RSがコントローラ60に送信される。入力装置(図示せず)からはカレンダー信号や、温度や圧力等のパラメータ設定信号が基準信号としてコントローラ60に入力される。コントローラ60には、第1、第2蓄電器22,23のそれぞれの電圧信号V1と電流信号I1とが送信され、コントローラ60はこれら入力信号に応答して第1、第2蓄電器22,23の蓄電状態(State of Charge)を判別して第2切替制御器26を介して第1、第2蓄電装置22、23の一方をパルス電源28に接続するとともに第1切替制御器24を介して第1、第2蓄電装置22、23の他方を充電器21により充電する。さらに、コントローラ60は、センサS1〜S4からの入力信号PS,T,SPに応答して電磁弁32を制御する。このとき、コントローラ60は、回転式流体機械40において膨張行程の全期間中に電磁弁32を開弁状態に維持するように制御する。したがって、回転式流体機械40のロータリピストン本体200には膨張行程の全期間中に高温高圧動力媒体が連続的に作用することになり、回転式流体機械40からは全回転域(0〜360度の回転角度)において正弦波ではなく、100%の最大トルクが得られる。一方、コントローラ60は、次世代太陽光発電装置10からの発電電力が不要なときには、クラッチCLを離脱させるための制御信号Ccを出力する。 In FIG. 1, the pressure signal PS from the pressure sensor S1 of the buffer accumulator, the temperature signal T (see FIG. 4) from the temperature sensor S2 of the electric
次に、本発明による次世代自然エネルギー発電方法を実施するための次世代太陽光発電装置10の作動について説明する。 Next, the operation of the next-generation photovoltaic
次世代太陽光発電装置10の作動において、装置始動用スイッチ(図示せず)が投入されると、コントローラ60によってパルス電源28が起動され、周期的なパルス電力が電気式動力媒体発生器42に供給される。このとき、電気式動力媒体発生器42の通電加熱パイプ1134が通電して、例えば、800〜1200℃の温度領域から選択された所望の設定温度(例えば、1000℃)に達すると、電気式動力媒体発生器42の温度信号Tに応答してコントローラ60から電磁弁32に指令信号が出力され、電磁弁32は通電して開弁する。この時、バッファアキュムレータ30に蓄圧されていたCO2液化高圧(例えば、40MPa)作動流体Wfpが電気式動力媒体発生器42に高速流で噴出する。そのとき、液化高圧作動流体Wfpが高温の通電加熱パイプ1134の外表面に順次接触して撹拌されながら均一に昇温し、さらに、これら通電加熱パイプ1134の隙間や穴部を通過しながらさらに加温されて所定温度(例えば、約1000℃)の超臨界流体SCfが高温高圧動力媒体となる。次に、超臨界流体SCfは回転式流体機械40のインレット124から膨張室116に流入してロータリピストン本体200に作用して爆発的に膨張して機械エネルギーに変換されて出力軸132にトルクが発生する。 In the operation of the next-generation solar
電気式エネルギー変換装置12の始動時及び始動完了後において、出力軸132に発生したトルクで圧縮機27が起動し、圧縮機27内の圧縮手段P1と冷媒高圧ポンプ手段P2が同時に作動し、密閉動力サイクル回路15とヒートポンプ回路HPが互いに同期して起動する。この時、ヒートポンプ回路HPにおいて、冷媒高圧ポンプ手段P2から吐出した超臨界冷媒Cmpは、膨張器47で減圧されて膨張・蒸発して低温低圧ガスとなり、凝縮器43として機能する第1熱交換器EV1で冷熱(例えば、−10℃:3MPa)を発生して膨張ガスを冷却する。こうして得られた低温低圧液化ガスは、液化冷媒として圧縮機27の高圧ポンプ手段P2に循環され、そこで昇圧されて高圧液化冷媒Cmpとして膨張器47に供給される。第1熱交換器EV1を出た液化冷媒Cmoは第2熱交換器EV2で周囲熱を利用して加熱された後、低温低圧CO2作動流体Wfとして圧縮機27のインレット356Aに流入して圧縮手段P1により圧縮され、以後、密閉動力サイクル回路15が繰り返し、実行される。 At the time of starting the electric
電気式エネルギー変換装置12の運転中において、自然エネルギー発電装置80の発電電力は電力供給ライン80a及び充電器21を介して蓄電装置20に蓄電される。夜間や天候不順等の要因により自然エネルギー発電装置80の発電電力が所定値以下に低下した場合には、電力検知器90からの警告信号RSに応答してコントローラ60から遮断器19に指令信号が送出されて遮断器19は閉路する。したがって、オルタネータ25からの発電電力は蓄電用電力として利用され、充電器21を介して蓄電装置20に蓄電される。このように、夜間時間帯や天候不順(不十分な太陽光エネルギー又は風力エネルギー)が長期に亘って継続した場合であっても、電気式エネルギー変換装置12で発生させた機械エネルギーの一部を利用して駆動したオルタネータ25の発電電力を蓄電用電力として補給しているため、自然エネルギー発電において安定した電力を供給することが可能となる。 During operation of the electric
以上、本発明の実施例による次世代太陽光発電装置及び次世代太陽光発電方法が記載されたが、本発明はこの実施例に示された構成に限定されず、様々な変更が可能である。例えば、圧縮機は、複合型回転式流体機械からなるものとして説明したが、複合型回転式流体機械をそれぞれの機能に合わせて分離独立させた圧縮機と高圧ポンプからなるように構成しても良い。また、凝縮器と圧縮機との間に第2熱交換器を配置したが、第2熱交換器を省力しても良い。さらに、作動流体及び冷媒はCO2以外の媒体を利用しても良い。 As described above, the next-generation photovoltaic power generation apparatus and the next-generation photovoltaic power generation method according to the embodiment of the present invention have been described, but the present invention is not limited to the configuration shown in this embodiment, and various modifications are possible. . For example, the compressor has been described as being composed of a complex rotary fluid machine, but the complex rotary fluid machine may be composed of a compressor and a high-pressure pump that are separated and independent for each function. good. Further, although the second heat exchanger is arranged between the condenser and the compressor, the second heat exchanger may be saved. Further, a medium other than CO2 may be used as the working fluid and the refrigerant.
12 電気式エネルギー変換装置;14 出力装置;15 密閉動力サイクル回路;16 発電機;20 蓄電システム;21 充電器;22,23 第1、第2蓄電装置;24、26 第1、第2切替制御器;25 オルタネータ;27 圧縮機(複合型回転式流体機械);28 パルス電源;30 バッファアキュムレータ;32 電磁弁;40 回転式流体機械;41 再生器;42 電気式動力媒体発生器;43 冷却器;47 膨張器;50 集光型太陽光発電装置;55 風力発電装置;60 コントローラ;80 自然エネルギー発電装置; 90 電力検知器;HP ヒートポンプ回路;EV1 第1熱交換器;EV2 第2熱交換器DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記第1発電電力を蓄電する蓄電装置と、
前記蓄電装置から供給された蓄電電力を利用して圧力エネルギーを機械エネルギーに変換する電気式エネルギー変換装置と、
前記機械エネルギーを利用して第2発電電力を供給する発電機とを備え、
前記電気式エネルギー変換装置が、
低温低圧作動流体を昇圧して高温高圧作動流体を生成する圧縮機と、
前記蓄電装置から供給された蓄電電力を利用して所定周期のパルス電力を供給するパルス電源と、
前記パルス電力に応答して通電することにより所定温度に発熱して前記高温高圧作動流体から高温高圧動力媒体を発生する電気式動力媒体発生器と、
前記高温高圧動力媒体を膨張させて前記機械エネルギーに変換するロータリピストン本体と前記ロータリピストン本体を回転可能に支持していて前記発電機と前記圧縮機に駆動連結された出力軸とを有する回転式流体機械と、
を備え、
前記圧縮機から供給された前記高温高圧作動流体を一時的に蓄圧するバッファアキュムレータと、前記バッファアキュムレータから前記電気式動力媒体発生器に供給される前記高温高圧作動流体を制御する制御弁とを備え、前記回転式流体機械の始動時に、前記バッファアキュムレータと前記制御弁がスタータとして機能して前記バッファアキュムレータに蓄圧された前記高温高圧作動流体を前記電気式動力媒体発生器に供給することを特徴とする次世代太陽光発電システム。A solar power generation device that supplies the first generated power from sunlight as power for storage, and
A power storage device for storing the first generated power;
An electrical energy conversion device that converts pressure energy into mechanical energy using stored power supplied from the power storage device;
A generator for supplying second generated power using the mechanical energy,
The electric energy conversion device is
A compressor that pressurizes a low-temperature and low-pressure working fluid to generate a high-temperature and high-pressure working fluid;
A pulse power supply that supplies pulsed power of a predetermined period using the stored power supplied from the power storage device;
An electric power medium generator for generating a high temperature and high pressure power medium from the high temperature and high pressure working fluid by generating heat at a predetermined temperature by energizing in response to the pulse power;
A rotary type having a rotary piston body that expands the high-temperature and high-pressure power medium and converts the medium into mechanical energy, a rotary piston body that rotatably supports the generator, and an output shaft that is drivingly connected to the generator and the compressor. Fluid machinery,
Equipped with a,
A buffer accumulator for temporarily accumulating the high-temperature high-pressure working fluid supplied from the compressor; and a control valve for controlling the high-temperature high-pressure working fluid supplied from the buffer accumulator to the electric power medium generator. , at the start of the rotary fluid machine, characterized that you supply the high-temperature high-pressure working fluid and the control valve and the buffer accumulator is accumulated in the buffer accumulator functions as a starter to said electric power medium generator Next-generation solar power generation system.
さらに、前記出力軸により駆動されて第3発電電力を供給するオルタネータと、
前記第3発電電力を交直変換して前記蓄電装置に充電する充電器と、
を備えることを特徴とする請求項1記載の次世代太陽光発電システム。The solar power generation device includes a concentrating solar power generation device,
And an alternator driven by the output shaft to supply third generated power;
A charger for AC / DC converting the third generated power to charge the power storage device;
The next-generation photovoltaic power generation system according to claim 1, comprising:
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Patent Citations (4)
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JPH08144931A (en) * | 1994-11-17 | 1996-06-04 | Takeshi Hatanaka | Power generating system |
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